1. Понятие о размерах, отклонениях, допусках и посадках

Основной вал – вал, верхнее отклонение которого равно нулю (es = 0).
Основное отверстие – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (EI = 0).
Зазор – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала. Зазор обеспечивает возможность относительного перемещения собранных деталей.
Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. Натяг обеспечивает взаимную неподвижность деталей после их сборки.
Наибольший и наименьший зазоры (натяги) – два предельных значения, между которыми должен находиться зазор (натяг).
Средний зазор (натяг) есть среднее арифметическое между наибольшим и наименьшим зазором (натягом).
Посадка – характер соединения деталей, определяемый разностью их размеров до сборки.
Посадка с зазором – посадка, при которой всегда обеспечивается зазор в соединении.
В посадках с зазором поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала. К посадкам с зазором относятся также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала.
Посадка с натягом – посадка, при которой всегда обеспечивается натяг в соединении. В посадках с натягом поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала
Переходной посадкой называется посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении. В такой посадке поля допусков отверстия и вала полностью или частично перекрывают друг друга.
Допуск посадки – сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение.
— для посадок с зазором:
S_min = D_min – d_max = EI – es;
S_max = D_max – d_min = ES – ei;
ТS = S_max – S_min = TD + Td;
— для посадок с натягом:
N_min = d_min – D_max = ei – ES;
N_max = d_max – D_min = es – EI;
ТN = N_max – N_min = TD + Td;
— для переходных посадок:
S_max = D_max – d_min = ES – ei;
N_max = d_max – D_min = es – EI;
результат со знаком минус будет означать, что среднее значение для посадки соответствует S_m.
ТS(N) = ТN(S) = S_max+ N_max= TD + Td.
В машиностроении и приборостроении широко используются посадки всех трех групп: с зазором, натягом и переходные. Посадку любой группы можно получить, либо изменяя размеры обеих сопрягаемых деталей, либо одной сопряженной детали.
Совокупность посадок, в которых предельные отклонения отверстий одного номинального размера и одной точности одинаковы, а различные посадки достигаются изменением предельных отклонений валов, называется системой отверстия. Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия EI = 0, т. е. нижняя граница поля допуска основного отверстия совпадает с нулевой линией.
Совокупность посадок, в которых предельные отклонения вала одного номинального размера и одной точности одинаковы, а различные посадки достигаются изменением предельных отклонений отверстий, называется системой вала. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es = 0, т. е. верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией.
Обе системы равноправны и имеют примерно одинаковый характер одноименных посадок, т. е. предельные зазоры и натяги. В каждом конкретном случае на выбор той или иной системы оказывают влияние конструкторские, технологические и экономические соображения. Вместе с тем следует обратить внимание на то, что точные валы разных диаметров могут обрабатываться на станках одним инструментом при изменении только наладки станка. Точные же отверстия обрабатывают мерным режущим инструментом (зенкеры, развертки, протяжки и т. п.), причем для каждого размера отверстия требуется свой комплект инструмента. В системе отверстия различных по предельным размерам отверстий во много раз меньше, чем в системе вала, а, следовательно, сокращается номенклатура дорогостоящего инструмента. Поэтому преимущественное распространение получила система отверстия. Однако в отдельных случаях приходится использовать систему вала. Приведем некоторые примеры предпочтительного применения системы вала:
— во избежание концентрации напряжений в месте перехода с одного диаметра на другой по прочностным соображениям нежелательно делать ступенчатый вал, и тогда его выполняют постоянного диаметра;
— при ремонте, когда имеется готовый вал и под него делается отверстие;
— по технологическим соображениям, когда стоимость изготовления вала, например, на бесцентрово-шлифовальных станках оказывается небольшой, выгодно применять систему вала;
— при использовании стандартных узлов и деталей. Например, наружный диаметр подшипников качения изготавливается по системе вала. Если делать наружный диаметр подшипника в системе отверстия, то потребовалось бы значительно расширить их номенклатуру, а обрабатывать подшипник по наружному диаметру нецелесообразно;
— когда на вал одного диаметра необходимо установить несколько отверстий с разным видом посадок.

2.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О РАЗМЕРАХ, ОТКЛОНЕНИЯХ И ДОПУСКЕ

Размер — числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения.
Различают действительный, номинальный и предельные размеры.
Действительный размер – размер, установленный измерением с помощью средства измерения с допускаемой погрешностью измерения.
Под погрешностью измерения понимается отклонение резуль­тата измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинный размер – размер, полученный в результате изготов­ления и значение которого нам не известно.
Номинальный размер — размер, относительно которого опреде­ляются предельные размеры и который служит началом отсчета от­клонений.
Номинальный размер указывается на чертеже и является общий для отверстия и вала, об­разующих соединение и определяется на стадии разработки изделия исходя из функционального назначения деталей путем вы­полнения кинематических, динамических и прочностных расчетов с учетом конструктивных, технологических, эстетических и других условий.
Полученный таким образом номинальный размер должен быть округлен до значений, установленных ГОСТ 6636-69 «Нор­мальные линейные размеры». Стандартом в диапазоне от 0,001 до 20 000 мм предусмотрено четыре основных ряда размеров: Ra 5, Ra 10, Ra 20, Ra 40, а также один дополнительный ряд Ra 80. В каждом ряду размеры изменяются по геометрической профессии со следующи­ми значениями знаменателей соответственно рядам: (Геометрическая прогрессия — это ряд чисел, в котором каждое последующее число получается умножением предыдущего на одно и то же число — знаменатель прогрессии.)
В каждом десятичном интервале для каждого ряда содержится соответственно номеру ряда 5; 10; 20; 40 и 80 чисел. При установ­лении номинальных размеров предпочтение должно отдаваться рядам с более крупной градацией, например ряд Ra 5 следует пред­почесть ряду Ra 10, ряд Ra 10 — ряду Ra 20 и т.д. Ряды нормальных линейных размеров построены на базе рядов предпочтительных чисел (ГОСТ 8032-84) с некоторым округлением. Например, по R5 (знаменатель 1,6) берутся значения 10; 16; 25; 40; 63; 100; 250; 400; 630 и т.д.
Стандарт на нормальные линейные размеры имеет большое экономическое значение, состоящее в том, что при сокращении числа номинальных размеров сокращается потребная номенклату­ра мерных режущих и измерительных инструментов (сверла, зен­керы, развертки, протяжки, калибры), штампов, приспособле­ний и другой технологической оснастки. При этом создаются усло­вия для организации централизованного изготовления названных инструментов и оснастки на специализированных машинострои­тельных заводах.
Стандарт не распространяется на технологические межопера­ционные размеры и на размеры, связанные расчетными зависи­мостями с другими принятыми размерами или размерами стан­дартных комплектующих изделий.
Предельные размеры — два предельно допустимых размера, меж­ду которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.
Когда необходимо изготовить деталь, то размер должен задаваться двумя значениями, т.е. предельными допустимыми значениями. Больший из двух предельных размеров называется наибольшим предельным размером, а меньший — наи­меньшим предельным размером. Размер годного элемента детали должен находиться между наибольшим и наименьшим допускаемыми предельными размерами.
Нормировать точность размера — это значит указать два его возможных (допускаемых) предельных размера.
Принято обозначать номинальный, действительный и предель­ные размеры соответственно: для отверстий — D, D_Д, D_max, D_min; для валов — d, d_Д, d_max, d_mln.
Сравнивая действительный размер с предельными, можно судить о годности элемента детали. Условиями годности являются соотношения: для отверстий D_min<D_Дmax; для валов D_minД< d_max. Предельные размеры определяют характер соединения деталей и их допустимую неточность изго­товления; при этом предельные размеры могут быть больше или меньше номинального размера или совпадать с ним.