Зависимые и независимые допуски

 

Допуски формы и взаимного расположения могут быть зависимыми и независимыми.

Независимый допуск – допуск взаимного расположения или формы, числовое значение которого постоянно и не зависит от действительных размеров рассматриваемых поверхностей или профилей.

Зависимый допуск расположения или формы это переменный допуск, минимальное значение которого указывается в чертеже или технических требованиях и которое допускается превышать на величину, соответствующую отклонению действительного размера поверхности детали от предела максимума материала (наибольшего предельного размера вала или наименьшего предельного размера отверстия). Для обозначения зависимого допуска после его числового значения в рамке пишут букву «М» в кружочке.

Зависимые допуски расположения назначают главным образом в случаях, когда необходимо обеспечить собираемость деталей, сопрягающихся одновременно по нескольким поверхностям с заданными зазорами или натягами. Применение зависимых допусков формы и расположения удешевляет изготовление и упрощает приемку продукции.

Числовое значение зависимого допуска может быть связано:

1) с действительными размерами рассматриваемого элемента;

2) с действительными размерами базового элемента;

3) с действительными размерами и базового и рассматриваемого элементов.

Для зависимых допусков возможно назначение на чертежах нулевых значений. Такой способ назначения допусков означает, что отклонения допустимы только за счет использования части допуска на размер рассматриваемых и базовых элементов.

Зависимые допуски обычно контролируют комплексными калибрами, являющимися прототипами сопрягаемых деталей. Эти калибры только проходные и гарантируют беспригоночную сборку изделий. Комплексные калибры достаточно сложны и дороги в изготовлении, поэтому применение зависимого допуска целесообразно только в серийном и массовом производстве.

Пример: для отверстий диаметром 15 и 25 мм детали, показанной на рис. 62, назначен зависимый допуск соосности 0,05 мм. Значение допускаемого отклонения от соосности является наименьшим и относится к детали, у которой диаметры отверстий имеют наименьшие предельные размеры. С увеличением диаметров отверстий в соединении образуются зазоры. При наибольших предельных диаметрах отверстий (15,043 и 25,052 мм) возможно дополнительное отклонение от соосности, равное D = (S₁ + S₂)/2 = (0,043 + 0,052)/2» 0,047 мм. Допуск соосности в этом случае, с учетом диаметрального расположения T_max = 0,05 + 0,095 = 0,145 мм.

 

Суммарные отклонения и суммарные допуски

Формы и расположения

 

Суммарным отклонением формы и взаимного расположения называется отклонение, являющееся результатом совместного проявления отклонения формы и отклонения расположения рассматриваемой поверхности или рассматриваемого профиля относительно баз.

Поле суммарного допуска формы и взаимного расположения является областью в пространстве или на заданной поверхности, внутри которой должны находиться все точки реальной поверхности или реального профиля в пределах нормируемого участка. Это поле имеет заданное номинальное положение относительно баз.

Радиальное биение (ECR): разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной базовой оси.

Допуск радиального биения (TCR) – наибольшее допускаемое значение радиального биения. Поле допуска радиального биения – это область на плоскости, перпендикулярной базовой оси, ограниченная двумя концентричными окружностями с центром, лежащим на базовой оси, и отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску радиального биения.

Торцевое биение (EGA): разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля сечения торцевой поверхности цилиндром заданного диаметра, соосного с базовой осью до плоскости, перпендикулярной базовой оси.

Допуск торцевого биения (TCA) – наибольшее допускаемое значение торцевого биения. Поле допуска торцевого биения – это область на боковой поверхности цилиндра, диаметр которого равен заданному или любому (в том числе и наибольшему) диаметру торцевой поверхности, а ось совпадает с базовой осью, ограниченная двумя параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску торцевого биения, и перпендикулярными базовой оси.

Биение в заданном направлении (ECD): разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения в сечении рассматриваемой поверхности конусом, ось которого совпадает с базовой осью, а образующая имеет заданное направление, до вершины этого конуса.

Допуск биения в заданном направлении (TCD): наибольшее допускаемое значение биения в заданном направлении. Поле допуска биения в заданном направлении – это область на боковой поверхности конуса, ось которого совпадает с базовой осью, а образующая имеет заданное направление, ограниченная двумя параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на расстоянии вдоль образующей этого конуса, равном допуску биения, и перпендикулярными базовой оси.

Полное радиальное биение (ECTR): разность наибольшего и наименьшего расстояний от всех точек реальной поверхности в пределах нормируемого участка до базовой оси (рис. 63).

 

 

Рис. 63. Полное радиальное биение

 

Допуск полного радиального биения (TCTR): наибольшее допускаемое значение полного радиального биения. Поле допуска полного радиального биения – это область в пространстве, ограниченная двумя соосными цилиндрами, ось которых совпадает с базовой осью, а боковые поверхности отстоят друг от друга на расстоянии, равном допуску полного радиального биения.

Полное торцевое биение (ECTA): разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек всей торцовой поверхности (с номинально плоской формой) до плоскости, перпендикулярной базовой оси (рис. 64).

Допуск полного торцевого биения (TCTA): наибольшее допускаемое значение полного торцового биения. Поле допуска полного торцового биения – это область в пространстве, ограниченная двумя параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на расстоянии равном допуску полного торцового биения и перпендикулярными базовой оси.

 

 

 

Рис. 64. Полное торцевое биение

 

Отклонение формы заданного профиля (ECL): наибольшее отклонение точек реального профиля от номинального профиля, определяемое по нормали к номинальному профилю, в пределах нормируемого участка.

Допуск формы заданного профиля (TCL): в диаметральном выражении – удвоенное наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданного профиля, в радиусном выражении – наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданного профиля. Поле допуска формы заданного профиля – это область на заданной плоскости сечения поверхности, ограниченная двумя линиями, эквидистантными номинальному профилю и отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску формы заданного профиля в диаметральном выражении или удвоенному допуску в радиусном выражении (рис. 65).

Линии, ограничивающие поле допуска, являются огибающими семейства окружностей, диаметр которых равен допуску формы заданного профиля в диаметральном выражении, а центры находятся на номинальном профиле.

 

Рис. 65. Поле допуска формы заданного профиля

 

Отклонение формы заданной поверхности (ECE): наибольшее отклонение точек реальной поверхности от номинальной поверхности, определяемое по нормали к номинальной поверхности в пределах нормируемого участка (рис. 66).

 

Рис. 66. Отклонение формы заданной поверхности

 

Допуск формы заданной поверхности (TCE): в диаметральном выражении – удвоенное наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданной поверхности. В радиусном выражении – наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданной поверхности. Поле допуска формы заданной поверхности это область в пространстве, ограниченная двумя поверхностями, эквидистантными номинальной поверхности и отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску формы заданной поверхности в диаметральном выражении или удвоенному допуску в радиусном выражении.

Поверхности, ограничивающие поле допуска, являются огибающими семейства сфер, диаметр которых равен допуску формы заданной поверхности в диаметральном выражении, а центры находятся на номинальной поверхности.

 

 

9.6. Неуказанные допуски формы

и расположения поверхностей

 

На рабочих чертежах деталей допуски формы и взаимного расположения поверхностей обычно указываются на наиболее значимые элементы деталей. Это отнюдь не означает, что если на чертеже не указаны допуски формы и взаимного расположения, то всегда допускаются любые их значения. Так отклонения от цилиндричности, круглости и профиля продольного сечения, если они не указаны на чертеже, могут находиться в пределах поля допуска рассматриваемого элемента.

Если на рабочем чертеже указаны допуски параллельности, перпендикулярности, наклона и торцевого биения, неуказанный допуск плоскостности, и прямолинейности соответствует допуску расположения или торцового биения. На рис. 67,а в качестве примера приведены наибольшие отклонения от плоскостности (D_max = It_h) и профиля продольного сечения (D_max = It_d) рис. 67,б, ограничиваемые полем допуска размера.

В том случае, если на рабочем чертеже не указаны допуски параллельности, то допускаются любые отклонения от параллельности в пределах поля допуска размера между рассматриваемыми поверхностями или осями.

 

 

 

Рис. 67. Определение неуказанных допусков формы

a) D_max = It_h; б) D_max = It_d

 

В случае надобности неуказанные допуски перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей, радиального торцового биений могут быть назначены по ГОСТ 30893.2-2002 «Общие допуски. Допуски формы и расположения поверхностей, не указанные индивидуально», введенному взамен ГОСТ 25069-81.

Стандарт вводит понятия общий допуск формы или расположения, Общий допуск формы или расположения – это допуск, указываемый на чертеже или в других технических документах общей записью и применяемый в тех случаях, когда допуск формы или расположения не указан индивидуально для соответствующего элемента детали.

Неуказанные допуски наклона и позиционный допуск, а также биения в заданном направлении, полного радиального и торцового биений, формы заданного профиля и формы заданной поверхности стандартом не устанавливаются.

Общие допуски формы и расположения поверхностей по ГОСТ 30893.2-2002 применяются, если на чертеже или в другой технической документации имеется ссылка на этот стандарт.

Общие допуски формы и взаимного расположения установлены по трем классам точности. При выборе класса точности следует учитывать обычную точность соответствующего производства.

Значение общих допусков формы и расположения применяются независимо от действительных размеров рассматриваемых и базовых элементов (допуски являются независимыми).

Общие допуски прямолинейности и плоскостности для элементов с неуказанными на чертеже предельными отклонениями размеров приведены в табл. 18

 

Т а б л и ц а 18

Общие допуски прямолинейности и плоскостности

 

Класс точности	Общие допуски прямолинейности и плоскостности для интервалов номинальных размеров в мм
до 10	св. 10 до 30	св. 30 до 100	св. 100 до 300	св. 300 до 1000	св. 1000 до 3000
Н	0,02	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4
К	0,05	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8
L	0,1	0,2	0,4	0,8	1,2	1,6

 

П р и м е ч а н и е: допуск прямолинейности выбирается исходя из длины элемента, а плоскостности – по длине большей стороны поверхности или ее диаметру, если поверхность ограничена круговым контуром.

 

Общий допуск круглости для элементов с неуказанными на чертеже предельными отклонениями размеров равен допуску на диаметр, но не должен превышать общего допуска на радиальное биение.

Общий допуск параллельности равен допуску размера между рассматриваемыми элементами. За базу следует принимать наиболее протяженный из двух рассматриваемых элементов. Если два элемента имеют одинаковую длину, то в качестве базы может быть принят любой из них.

Общие допуски перпендикулярности должны соответствовать приведенным в таблице 19.

 

Т а б л и ц а 19

Общие допуски перпендикулярности

 

Класс точности	Общие допуски перпендикулярности для интервала номинальных длин более короткой стороны угла в мм
до 100	св. 100 до 300	св. 300 до 1000	св. 1000 до 3000
Н	0,2	0,3	0,4	0,5
К	0,4	0,6	0,8	1,0
L	0,6	1,0	1,5	2,0

За базу следует принимать элемент, образующий более длинную сторону рассматриваемого прямого угла. Если сторона угла имеют одинаковою номинальною длину, то в качестве базы может быть принята любая из них.

Общие допуски симметричности и пересечения осей должны соответствовать приведенным в табл. 20. За базу следует принимать элемент с большей длиной. Если рассматриваемые элементы имеют одинаковою номинальною длину, то в качестве базы может быть принят любой из них.

 

Т а б л и ц а 20

Общие допуски симметричности и пересечения осей

 

Класс точности	Общие допуски симметричности и пересечения осей для интервала номинальных длин более короткой стороны угла, мм
до 100	св. 100 до 300	св. 300 до 1000	св. 1000 до 3000
Н	0,5
К	0,6	0,8	1,0
L	0,6	1,0	1,5	2,0

 

Общие допуски радиального и торцевого биения, а также биения в заданном направлении должны соответствовать, для классов точности: Н – 0,1 мм; К – 0,2 мм; L – 0,5 мм.

За базу следует принимать подшипниковые (опорные) поверхности, если они могут быть однозначно определены из чертежа, например, заданные как базы для указанных допусков биения. В других случаях за базу для общего допуска радиального биения следует принимать более длинный из двух соосных элементов.

Общие допуски соосности применяются в случаях, когда измерение радиального биения невозможно или нецелесообразно. Общий допуск соосности в диаметральном выражении следует принимать равным общему допуску радиального биения.

Требования к неуказанным допускам формы и расположения поверхностей, также как и требования к неуказанным допускам размера (ГОСТ 30893.1-2002) могут быть указаны в виде общей записи на поле чертежа. Например: Общие допуски формы и расположения - ГОСТ 30893.2 – К, или если впереди имеются другие надписи: ГОСТ 30893.2 – К.

Ссылка на общие допуски размеров, формы и расположения должна включать общий номер обоих стандартов на общие допуски, например: Общие допуски ГОСТ 30893.2 – mК или ГОСТ 30893.2 – mК (m – класс точности «средний» общих допусков линейных размеров по ГОСТ 30893.1; К – класс точности общих допусков формы и взаимного расположения по ГОСТ 30893.2-2002).

Рассмотрим в качестве примера определение неуказанных допусков расположения и биений применительно к детали, изображенной на рис. 68.

 

 

Общие допуски ГОСТ 30893.2 – mК

 

Рис. 68. Эскиз детали

 

На детали, которая указана на рис. 68:

Неуказанные допуски торцового биения поверхностей А, В, Г, Е: по классу точности общих допусков К – 0,2 мм.

Неуказанные допуски радиальных биений поверхностей Б и Д: по классу точности общих допусков К – 0,2 мм.

В качестве базы для определения допусков биений следует принимать общую ось подшипниковых шеек Æ50f8.

Неуказанные допуски размеров следует брать по среднему классу точности по ГОСТ 30893.1-2002 или по H14. h14, ±IT14/2.

 

10. Нормирование точности зубчатых колес

 

Зубчатые передачи, получившие широкое распространение в машиностроении, применяются для передачи движения между параллельными осями – цилиндрические зубчатые передачи; для передачи движения между пересекающимися осями – конические зубчатые передачи; для передачи движения между скрещивающимися осями – червячные передачи.

В настоящее время в машиностроении находят наибольшее распространение передачи зубчатые цилиндрические, конические и червячные с модулем от одного и более миллиметров, требования к которым регламентируются государственными стандартами. Предметом последующего рассмотрения будут выше упомянутые передачи. Для сведения отметим, что помимо этих стандартов разработаны стандарты на передачи с модулем менее одного миллиметра, передачи зубчатые реечные и передачи с зацеплением Новикова. В данном разделе будет рассмотрено нормирование точности только для эвольвентных цилиндрических зубчатых передач.

Зубчатые передачи широко применяют как в машиностроении, так и в приборостроении. По эксплуатационному назначению можно выделить четыре основные группы зубчатых передач: отсчетные, скоростные, силовые и общего назначения.

К отсчетным передачам относят зубчатые передачи измерительных приборов, делительных механизмов металлорежущих станков и делительных машин и т. п. В большинстве случаев колеса этих передач имеют малый модуль и работают при малых нагрузках и скоростях. Основным эксплуатационным показателем делительных и других отсчетных передач является высокая кинематическая точность, то есть точная согласованность углов поворота ведущего и ведомого колеса передачи. Для реверсивных отсчетных передач весьма существенное значение имеет боковой зазор в передаче и колебание этого зазора.

Скоростными передачами являются зубчатые передачи турбинных редукторов, коробок скоростей, двигателей турбовинтовых самолетов и тому подобное. Окружные скорости зубчатых колес таких передач достигают 60 м/с, при достаточно большой передаваемой мощности. Их основной эксплуатационный показатель – плавность работы, то есть отсутствие циклических погрешностей, многократно повторяющихся за оборот колеса. С увеличением частоты вращения требования к плавности работы повышаются. Передача должна работать бесшумно и без вибраций, что может быть достигнуто при минимальных погрешностях формы и взаимного расположения зубьев. Колеса таких передач обычно имеют средние модули.

К силовым передачам относятся зубчатые передачи, передающие значительные вращающие моменты сил при малой частоте вращения, например, зубчатые передачи клетей прокатных станов, подъемно-транспортных и землеройных механизмов и т. п. Колеса таких передач изготавливают с большим модулем. Основное требование к ним – это обеспечение возможно более полного использования активных боковых поверхностей зубьев, то есть получение наибольшего пятна контакта по боковым поверхностям зубьев.

К передачам общего назначения не предъявляется повышенных требований по точности.

Существенное влияние на передачу оказывает боковой зазор. Наличие бокового зазора компенсирует неизбежные ошибки при монтаже, предотвращает заклинивание передачи при нагреве зубчатых колес и корпуса во время работы, а также делает возможным размещение слоя смазки между боковыми поверхностями зубьев колеса.

С учетом назначения зубчатых передач в стандартах предусмотрены три группы норм точности взаимосвязанных между собой:

- нормы кинематической точности;

- нормы плавности работы;

- нормы контакта зубьев.

Четвертая независимая группа норм – нормы бокового зазора. Точность изготовления зубчатых колес и передач задается степенью точности, а требования к боковому зазору – видом сопряжения и видом допуска.

Стандартами установлены 12 степеней точности зубчатых колес и передач, обозначенных в порядке убывания точности цифрами: 1, 2, 3 …12. Для цилиндрических зубчатых передач степеней точности 1 и 2, а для конических – 1, 2 и 3 допуски и предельные отклонения пока не определены. Эти степени предусмотрены для будущего развития.

К зубчатым колесам в зависимости от их функционального назначения могут предъявляться самые разные требования, поэтому стандарты разрешают применять разные степени точности для разных норм точности. Например, для цилиндрических зубчатых колес допускается, чтобы нормы плавности работы колес и передач могли быть не более чем на две степени точнее или на одну грубее норм кинематической точности, а нормы контакта зубьев можно назначать по любым степеням, более точным, чем нормы плавности, и на одну ступень грубее норм плавности.

Требуемый боковой зазор в передаче обеспечивается выбором соответствующего вида сопряжения и допуска. Стандартами установлено шесть видов сопряжений и восемь видов допусков на боковой зазор. Выбор вида сопряжения в зависимости от степени точности по нормам плавности регламентирован соответствующими стандартами.

В каждой группе норм точности в стандартах даются показатели точности или комплексы показателей. Изготовитель имеет право выбирать для измерения такие параметры колеса, которые соответствуют технологическому процессу и наличию измерительных средств.

Введены условные обозначения: показатели кинематической точности обозначаются прописной буквой F, а показатели плавности строчной – f с соответствующим индексом. Индекс «О» означает, что рассматриваемый показатель относится к передаче, а его отсутствие – к зубчатому колесу; индекс «r» относится к погрешности, а его отсутствие – к допуску. Один штрих (F^/, f^/) означает, что данная погрешность определяется при однопрофильном касании, а два штриха (F^//, f^//) – при двухпрофильном.