закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов. Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин.
Системы допусков и посадок ИСО и ЕСДП для типовых деталей машин построены по единым принципам. Посадки в системе отверстия и в системе вала показаны на рис. 3.
Рис. 3. Примеры расположения полей допусков
для посадок в системе отверстия (а) и в системе вала (б)
Посадки в системе отверстия — посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (рис. 3, а), и обозначают Н. Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия El = 0, т.е. нижняя граница поля допуска основного отверстия всегда совпадает с нулевой линией, верхнее отклонение ES всегда положительное и равно цифровому значению допуска, т.е. TD = ES -El = ES - 0 = ES. Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, т.е. в материал детали.
Посадки в системе вала — посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис. 3, б), который обозначают h. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es = 0, т.е. верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией, нижнее отклонение отрицательное и равно цифровому значению допуска по модулю, т.е. допуск основного вала, так же как и все допуски, положительный (Td = es - ei = 0 - (-ei) = |ei|. Поле допуска основного вала откладывают вниз от нулевой линии, т.е. в материал детали.
Такую систему допусков называют односторонней предельной. Характер одноименных посадок (т.е. предельные зазоры и натяги) в системе отверстия и в системе вала примерно одинаков. Выбор систем отверстия и вала для той или иной посадки определяется конструктивными, технологическими и экономическими соображениями.
Точные отверстия обрабатывают дорогостоящим режущим инструментом (зенкерами, развертками, протяжками и т.п.) и применяют для обработки отверстия только одного размера с определенным полем допуска. Валы независимо от их размера обрабатывают одним и тем же резцом или шлифовальным кругом. В системе отверстия различных по предельным размерам отверстий меньше, чем в системе вала, а, следовательно, меньше номенклатура возможного режущего инструмента, необходимого для обработки отверстий. Поэтому преимущественное распространение получила система отверстия.
Однако в некоторых случаях по конструктивным соображениям приходится применять систему вала, например, когда требуется чередовать соединения нескольких отверстий одинакового номинального размера, но с различными посадками на одном валу. При выборе системы посадок необходимо также учитывать допуски на стандартные детали и составные части изделий (например, вал для соединения с внутренним кольцом подшипника качения всегда следует изготовлять по системе отверстия, а гнездо в корпусе для установки подшипника — по системе вала).
При проведении ремонта целесообразно применять посадки, образованные таким сочетанием полей допусков отверстия и вала, когда ни одна из деталей не является основной. Такие посадки называют внесистемными или комбинированными.
Для построения систем допусков устанавливают единицу допуска i (I), которая, отражая влияние технологических, конструктивных и метрологических факторов, выражает зависимость допуска от номинального размера, ограничиваемого допуском, и является мерой точности, а также число единиц допуска (а), зависящее от качества изготовления (квалитета) и не зависящее от номинального размера (в ЕСДП установлено 19 квалитетов). Квалитет — совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Порядковый номер квалитета возрастает с увеличением допуска: 01; 0; 1; 2;...;17, допуск по квалитету обозначается через IT с порядковым номером, например IT14.
На основании исследований точности механической обработки установлены следующие эмпирические формулы нахождения единицы допуска:
для размеров до 500 мм — ;
для размеров свыше 50 до 10 000 мм — , где D— среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала, мм ( ', i (I) — единица допуска, мкм; 0,001D учитывает погрешность измерения.
Число единиц допуска (а) постоянное для каждого квалитета (качества изготовления) и не зависит от номинального размера. Число единиц допуска при переходе от одного квалитета к другому, с 5-го по 17, изменяется приблизительно по геометрической прогрессии со знаменателем 1,6. Число единиц допуска для этих квалитетов соответственно равно: 7, 10, 16, 25, 40, 64, 100, 160, 250, 400, 640, 1000 и 1600. Начиная с 5-го квалитета, допуски при переходе к следующему, более грубому квалитету увеличиваются на 60%, а через каждые пять квалитетов допуск увеличивается в 10 раз. Это правило дает возможность развить систему в сторону более грубых квалитетов, например IT 18 = 10 IT13 и т.д. Таким образом, допуск любого квалитета равен IT = ai.
Допуски и другие значения измерений, устанавливаемые стандартами, определены при нормальной температуре, которая во всех странах принята равной 20±2° С. Такая температура принята как близкая к температуре рабочих помещений машиностроительных и приборостроительных заводов. Градуировку и аттестацию всех линейных и угловых мер и измерительных приборов, а также точные измерения следует выполнять при нормальной температуре, отступления от нее не должны превышать допустимых значений (ГОСТ 8.050—73). Температура детали и измерительного средства в момент контроля должна быть одинаковой, что может быть достигнуто совместной выдержкой детали и измерительного средства в одинаковых условиях.
В отдельных случаях погрешность измерения, вызванную отклонением от нормальной температуры и разностью температурных коэффициентов линейного расширения материалов детали и измерительного средства, можно компенсировать введением поправки, равной погрешности, взятой с обратным знаком. Температурную погрешность приближенно определяют по формуле
где l— измеряемый размер, мм; и — температурные коэффициенты линейного расширения материалов деталей и измерительного средства, °С-1; 20 °С — разность между температурой детали и нормальной температурой; 20 °С — разность между температурой измерительного средства и нормальной температурой.
Если температура детали и температура средств измерения одинаковы, но не равна 20° С, также неизбежны ошибки вследствие разности температурных коэффициентов линейного расширения детали и измерительного средства.
В этом случае (т.е. при ) погрешность
Для построения рядов допусков каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на несколько интервалов. Для нормальных размеров от 1 до 500 мм установлено 13 интервалов: до 3 мм, свыше 3 до 6, свыше 6 до 10 мм... свыше 400 до 500 мм. Для полей, образующих посадки с большими зазорами или натягами, введены дополнительные промежуточные интервалы, что уменьшает колебание зазоров и натягов и делает посадки более определенными.
Положение поля допуска относительно нулевой линии (номинального размера) определяется основным отклонением. Для образования посадок с различными зазорами и натягами в системе ИСО и ЕСДП для размеров до 500 мм предусмотрено 27 вариантов основных отклонений валов и отверстий.
Основное отклонение — это расстояние от ближней границы поля допуска до нулевой линии (рис. 4) Основные отклонения отверстий обозначают прописными буквами латинского алфавита, валов — строчными.
Рис. 4. Основные отклонения отверстий и валов
Основное отклонение обозначают буквой Н, основной вал h. Отклонения А - Н (а - h) предназначены для образования полей допусков в посадках с зазором; отклонения Js,..., N (js,...,n) — в переходных посадках, отклонения P,...,ZC (p,...,zc) — в посадках с натягом.
Каждая буква обозначает ряд основных отклонений, значение которых зависит от номинального размера. Абсолютное значение и знак каждого основного отклонения вала (верхнего es для вала a,...,h или нижнего ei для вала j,...,zc) определяют по эмпирическим формулам. Основное отклонение вала не зависит от квалитета (даже когда формула содержит допуск IT).
Основные отклонения отверстий построены так, чтобы обеспечить посадки в системе вала, аналогичные посадки в системе отверстия. Они равны по абсолютному значению и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначаемых той же буквой.
Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными (буквенными) обозначениями полей допусков или числовыми значениями предельных отклонений, а также буквенными обозначениями полей допусков с одновременным указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений после буквенного обозначения основного отклонения про¬ставляют цифровое значение квалитета (рис. 5, а—в).
Рис.5. Примеры обозначения полей допусков и посадок на чертежах
Посадки и предельные отклонения размеров деталей, изображенных на чертеже в собранном виде, указывают дробью: в числителе — буквенное обозначение или числовое значение предельного отклонения отверстия либо буквенное обозначение с указанием справа в скобках его числового значения, после буквенного обозначения основного отклонения проставляют цифровое значение квалитета, в знаменателе — аналогичное обозначение поля допуска вала (рис. 5, г, д). Иногда для обозначения посадки указывают предельные отклонения только одной из сопрягаемых деталей (рис. 5, е, ж).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология