Тема 12.Единая система допусков и посадок есдп

Система ЕСДП (СЭВ) комплекс единых основных норм взаимозаменяемости, охватывающий кроме гладких соединений номинальные размеры, геометрические параметры, допуски и посадки для резьбовых, шпоночных, гладких конических соединений, зубчатых и червячных передач, допуски формы, расположения и шероховатости поверхности.

Система охватывает номинальные размеры до 10 000 мм.

ЕСДП разработана на базе международной системы допусков и посадок ИСО, которой соответствуют:

основные закономерности построения системы;

числовые значения допусков и предельных отклонений;

числовые обозначения.

В системе ИСО (ИСА) исходными данными являются посадки и образующие их поля допусков отверстий и валов, а элементы, необходимые для получения различных полей допусков. Каждое поле допуска представлено сочетанием двух независимых характеристик: числового значения допуска и его положения относительно номинального размера. Независимые друг от друга ряды допусков и ряды основных отклонений, определяющих положение полей допусков относительно нулевой линии, составляет главное содержание системы ИСО. Поля допусков и посадки являются в этой системе производными от допусков и основных отклонений.

Несмотря на отличие системы ЕСДП имеется достаточное количество элементов (допусков, полей допусков и посадок) настолько близких или совпадающих с аналогичными элементами системы ОСТ, что позволило осуществить переход из одной системы в другую без нарушения взаимозаменяемости.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ДОПУСКАМ И ПОСАДКАМ

Размер – числовое значение линейной величины (диаметра, длины) и выбранных единиц измерения.

Действительный размер – размер, установленный измерением с допустимой погрешностью.

Предельные размеры - два допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.

Наибольший размер –больший из двух предельных размеров (рис.12.1.).

Рис.12.1. Схема посадок в системе отверстий и валов, принятые в системе ИСО и ЕСД

Номинальный размер-размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчёта отклонений.

Номинальный размер посадки - номинальный размер общий для отверстия и вала, составляющих соединение.

Отклонение - алгебраическая разность между размером (действительным, предельным) и соответствующим номинальным размерам.

Действительное отклонение – алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.

Предельное отклонение – алгебраическая разность между предельным номинальными размерами. Различают верхнее и нижнее отклонения.

Верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами

Нижнее отклонение - алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Среднее отклонение – среднее арифметическое верхнего и нижнего отклонений.

Основное отклонение - одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения поля допуска относительно нулевой линии. Обычно таким отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии.

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от неё, а отрицательные - вниз.

Допуск – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижними отклонениями.

Допуск системы (стандартный допуск)- любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков. Обычно, при изложении системы допусков и посадок под термином «допуск» понимается допуск системы.

Допуск посадки – поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется числовыми значениями допуска и его положения относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии.

Поле допуска - в графическом изображении посадок – это поле, заключенное между двумя линиями, соответствующими наибольшему и наименьшему зазорам или натягам посадки.

Основные эксплуатационные требования и система допусков и посадок гладких цилиндрических соединений.

Гладкие цилиндрические соединения разделяют на подвижные и неподвижные. Основное требование, предъявляемое к ответственным подвижным соединениям, создание между валом и отверстием наименьшего зазора, обеспечивающего трение со смазочным материалом, заданную несущую способность подшипника и сохранение указанного вида трения при увеличении зазора (в допустимых пределах) в процессе длительной эксплуатации машины. Для прецизионных соединений точное центрирование и равномерное вращение вала.

Основное требование, предъявляемое к неподвижным соединениям (разъемным и неразъемным) - обеспечение точного центрирования деталей, передача в процессе длительной эксплуатации требуемого крутящего момента или осевой силы. Это достигается благодаря гарантированному натягу или дополнительному креплению деталей шпонками, стопорными винтами и т. п. Обеспечение наибольшей долговечности – общее требование по всем соединениям деталей машин.

Основные отклонения. 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 одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. Таким отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии (рис.).

О сновные отклонения отверстий обозначают прописными буквами латинского алфавита, валов – строчными. Основное отверстие обозначают буквой Н, основной вал - h. Отклонения А-Н (а- h) предназначены для образования полей допусков в посадках с зазорам и; отклонения J₈-N (j₈-n) – в переходных посадках; отклонения Р-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 валов а-h или нижнего ei для валов j- zs)определяют по эмпирическим формулам.

Основное отклонение вала не зависит от квалитета (даже когда формула содержит допуск IT).

О

Рис.12.2. Основные отклонения отверстий и валов, принятые в системе ИСО и ЕСДП

сновные отклонения отверстий построены так. Чтобы обеспечить посадкам в системе вала, аналогичные посадкам в системе отверстия. Они равны по абсолютному значению и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначаемое той же буквой.

Общее правило определения основных отклонений отверстий.

EI=-es при основных отклонениях от А до Н.

ES=-ei при основных отклонениях от J до ZC,

Правило формулируется следующим образом: основное отклонение отверстия должно быть симметрично относительно нулевой линии основному отклонению вала, обозначаемому той же (но строчной) буквой. Из этого правила сделано исключение для отверстий размером свыше 3 мм с отклонениями J,K,M и N до квалитета 8 и отклонениями Р-ZС до квалитета 7 включительно. Для них установлено специальное правило: ES=-ei+Δ, где Δ=ITn-ITn-1- разность между допуском рассматриваемого квалитета (с которым сочетается данное основное отклонение) и допуском ближайшего точного квалитета.

Специальное правило формулируется так: две посадки в системе отверстия и в системе вала, в которых отверстие данного квалитета соединяется с валом ближайшего более точного квалитета (например, Ǿ30 Н7/р6 и Ǿ30Р7/h6), должны иметь одинаковые зазоры или натяги.

Поле допусков. Поле допуска образуется сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. В соответствие с этим правилом поле допуска обозначается буквой (иногда двумя) основного отклонения и номером квалитета, например, для вала h6, d11,CD10.

Исходными положениями при определении полей допусков ЕСДП являлись потребности промышленности стран – членов СЭВ с другими странами мира.

Ряды полей допусков для размеров менее 1 мм (см. ГОСТ25347-82 и СТ СЭВ144-75) характеризуется большим набором полей и смещением их в сторону более точных квалитетов по сравнению с основными рядами полей допусков для размеров от1…500 мм. Это отражает более высокие точностные требования в приборостроении.

Для размеров свыше 500 до 10000 мм установлено сокращенное число полей допусков по сравнению с рядами для размеров от 1 до 500 мм. В частности, уменьшено число полей допусков отверстий для посадок с натягом, которые в системе вала осуществлять в системе вала нецелесообразно. Для размеров свыше 3150 до 10000 мм (ГОСТ25348-82) (СТ СЭВ 177-75) посадки с натягом предусмотрены только в системе отверстия. Из основных рядов полей допусков для размеров от 1 до 500 мм выделены предпочтительные поля допусков. Они обеспечивают 90-95% посадок общего применения.

Унификация посадок. По экономическим соображениям посадки назначают главным образом в системе отверстия и реже в системе вала ГОСТ25347-82 предпочтительных посадок в системе отверстия больше чем в системе вала. В рекомендуемых и предпочтительных посадках точных квалитетов для размеров от 1 до 3150 мм допуск отверстия, на один – два квалитета больше допуска вала. Точное отверстие технологически получить труднее, чем точный вал из-за худших условий отвода теплоты, недостаточной жесткости, повышенной изнашиваемости и сложности направления режущего инструмента. Увеличение допуска отверстия при сохранении допуска посадки повышает срок службы разверток протяжек. При этом допускается больший износ по диаметру и большее число заточек инструмента.

При малых диаметрах технологически труднее обработать точный вал, чем точное отверстие. Рекомендуется для размеров менее 1 мм допуски отверстия и вала принимать одинаковыми. То же для посадок при размерах свыше 3150 мм до 10000 мм.

Обозначение предельных отклонений и посадок на чертежах.

Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными обозначениями полей допусков или числовыми значениями предельных отклонений, а также буквенными обозначениями полей допусков с одновременным указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений. 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, в знаменателе – аналогичное обозначение поля допуска вала предельного отклонения отверстия.

В условных обозначениях полей допусков обязательно указывают числовые значения предельных отклонений в следующих случаях: для размеров, не включенных в ряды нормальных линейных размеров, например 41,5 Н7(^+0,025); при назначении предельных отклонений, условные обозначения которых не предусмотрены ГОСТ 25347-82.

Предельные отклонения назначают для всех размеров, поставленных на чертежах, включая неответственные размеры. Это позволяет снизить стоимость изготовления исключив затраты когда стремятся получить размер более точный чем необходимо и снизить расход металла когда допускают грубые отклонения от номинального размера.

Точность гладких элементов металлических деталей, если для них отклонения не указывают непосредственно после номинальных размеров, а оговариваются общей записью, нормируют либо квалитетами (от 11 до 13 для размеров менее 1 мм и от 12 до 17 размеров от 1 до 1000мм), обозначаемыми IT, либо классами точности ГОСТ25670-83 (СТ СЭВ 302-76). Допуски по классам точности обозначают t₁, t₂, t₃ и t₄ –соответственно по классам точности «точный», «средний», «грубый» и «очень грубый».

Неуказанные предельные отклонения для размеров валов и отверстий допускается назначать как односторонними, так и симметричными; для элементов, не относящихся к отверстиям и валам, назначают только симметричные отклонения. Односторонние предельные отклонения назначают как по квалитета (+IT или –IT), так и по классам точности (+t или -t), симметричные предельные отклонения назначают по классам точности (±t/2), и по квалитетам (±IT/2). Квалитету 12 и соответствует класс точности «точный», квалитету 14 – «средний», квалитету 16-«грубый» и квалитету 17 –«очень грубый». Для размеров металлических деталей, обработанных резанием, неуказанные предельные отклонения предпочтительно назначают по квалитету 14 или классу точности «средний». Неуказанные предельные отклонения углов, радиусов закругления и фасок назначают по ГОСТ25670-83 в зависимости от квалитета или класса точности неуказанных предельных отклонений линейных размеров.

Размеры, проставляемые на чертежах деталей или соединений в миллиметрах, называют номинальными. Измеряемый после изготовления (точения, шлифования и т.п.) действительный размер готовой детали лишь случайно может совпасть точно, с заданным номинальным. Обычно он отличается от номинального и является случайной величиной. Известно, что для правильной сборки и нормальной работы партии идентичных соединений детали этих соединений могут иметь некоторое рассеяние (отклонение, разброс) действительных размеров относительно номинальных. Экономически целесообразные предельные отклонения размеров деталей определены единой системой допусков и посадок, установленной ГОСТ 25347-82 и ГОСТ 25346-82. Разница между наибольшим и наименьшим установленными стандартами предельными размерами деталей называется допуском или полем допуска. Характер сопряжения (посадки) деталей с цилиндрической посадочной поверхностью зависит от действительных размеров диаметров сопрягаемых поверхностей охватываемой детали—вала и охватывающей детали—ступицы, втулки, т.е. характер посадки, определяется сочетанием полей допусков диаметра вала и диаметра отверстия в ступице. Если размер диаметра отверстия ступицы меньше, чем у вала, то после сборки получается соединение с натягом.

Существует две системы образования посадок: система отверстия и система вала. Система отверстия более распространена в машиностроении, так как при ее использовании меньше ассортимент инструментов для точной обработки отверстий в ступицах и расходы на изготовление деталей соединений ниже.

В основе системы отверстия лежит неизменность поля допуска для данного диаметра отверстия от вида посадки, т.е. установленные стандартами предельные отклонения (поле допуска) для данного диаметра отверстия одинаковы для всех посадок. Различные посадки (с зазором, натягом и переходные) при данном номинальном диаметре посадки создаются путем изменения предельных отклонений (поля допуска) размера диаметра вала. Отверстие в этой системе называют основным, его поле допуска обозначают Н. Нижнее отклонение EI размера основного отверстия равно нулю, а поле допуска TD основного отверстия располагается выше номинального диаметра посадки, причем верхнее отклонение основного отверстия ES=TD .

Величина допуска TD увеличивается с ростом диаметра и квалитета (с ростом квалитета от 0 до 17 снижается степень точности). Для общего машиностроения применяют квалитеты от 5 до 11. Выше поля допуска отверстия располагаются поля допусков Td диаметров валов (рис.12.6). При данном номинальном диаметре d каждой стандартной посадке с натягом в системе отверстия (ГОСТ 25346-89 и ГОСТ 25347-89) соответствуют определенные значения минимального A и максимального стандартных натягов.

г де ES и es — верхнее отклонение соответственно отверстия и вала; ei — нижнее отклонение вала.

Рис.12.6. Поля допусков в системе отверстия деталей соединений с натягом: TD—поле допуска на размер диаметра отверстия; Td—поле допуска на размер диаметра вала.

У большой партии одинаковых деталей размер диаметра посадочной поверхности является случайной величиной и имеет рассеивание (распределение), которое в пределах поля допуска близко к нормальному распределению Гаусса. Натяги также подчиняются распределению Гаусса (рис.12.7). Вероятность появления в производстве валов и отверстий с размерами посадочных поверхностей, близкими к предельным отклонениям, о чень мала; еще меньше вероятность сочетания в одном соединении валов и отверстий с предельными размерами. Отбрасывая (отрезая) такие маловероятные сочетания в распределении возможных натягов (отброшенные зоны заштрихованы на рис.12.7) и допуская тем самым определенную вероятность «разрушения» соединений (риск появления больших или меньших натягов), можно увеличить минимальный и снизить максимальный натяг у стандартных посадок; это позволит применить другую посадку с меньшим максимальным натягом , что благоприятно для прочности деталей. Полученные таким образом натяги называют вероятностными и обозначают N_P. При нормальном законе распределения натягов

Рис.12.7. Плотность f(N) распределения натягов N.

где N_Рmin и N_Рmax—минимальный и максимальный вероятностные натяги при надежности Р и степени риска 1-Р; — средний натяг; и_р — квантиль нормального распределения; S_N = —среднее квадратичное отклонение натяга. Надежность (вероятность «не разрушения», вероятность безотказной работы) можно оценить при большой партии идентичных соединений как отношение числа «не разрушившихся» соединений, т. е. выдержавших заданную нагрузку, к общему числу испытанных соединений.

Квантиль нормального распределения и_р принимает следующие значения в зависимости от вероятности «не разрушения» Р (надежности):

Р 0,9 0,95 0,97 0,99 0,995 0,997 0,998 0,9986 0,999

и_Р 1,28 1,64 1,88 2,33 2,58 2,75 2,88 3,00 3,09

В табл. 12.3 приведены значения вероятностных натягов для ряда посадок в системе отверстия при вероятности «неразрушения» Р=0,9986 (и_р=3,0); обычно для изделий общего машиностроения такая надежность считается достаточной. Стандартная посадка обеспечивает передачу всеми соединениями заданной нагрузки со 100%-ной гарантией (Р=1,0 ), если выполнено условие

Если допускается определенная степень риска (Р<1), то при подборе стандартной посадки следует выполнить условие

N_{P min}≥N_{и min},

здесь N_{и min} определяют по формуле (12.4).