Основы взаимозаменяемости. Допуски и посадки

Взаимозаменяемостью называются принципы, обеспечивающие сборку деталей и узлов и их замену при ремонте без дополнительной обработки с сохранением заданного качества. Взаимозаменяемость базируется на нормирование требований к деталям, узлам и механизмам, используемых при конструировании, благодаря которым представляется возможность изготавливать их независимо и собирать или заменять без дополнительной обработки при соблюдении технических требований к изделию.

Детали и узлы, изготовленные на основе принципов взаимозаменяемости, называются взаимозаменяемыми.

Взаимозаменяемость может быть:

Полной – при которой 100 % деталей и узлов механизма устанавливаются и заменяются при сборке без дополнительной обработки, без регулирования и без подбора.

Неполной (ограниченной) – при которой для обеспечения сборки применяют: групповой подбор деталей, компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц и изделий.

Внешней – при которой обеспечивается взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных поверхностей (электродвигатели, подшипники, редуктора и т. д.).

Внутренней – которая распространяется на детали и узлы, входящие в изделие.

Взаимозаменяемость основывается на стандартизации.

Предельные размеры – два предельно допустимых размера, между которыми должны находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Больший из них называется наибольшим предельным размером, а меньший – наименьшим предельным размером. Обозначаются Dmax и Dmin для отверстия и dmax и dmin для вала.

Верхнее отклонение ES, es – алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами. Для отверстия ES = Dmax – D, для вала es = dmax – d.

Нижнее отклонение EI, ei – алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами. Для отверстия EI = Dmin – D, для вала ei = dmin – d.

Допуск Т – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютное значение алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями.

Т = Dmax – Dmin = ½ES - EI½ - для отверстий,

Т = dmax – dmin = ½es - ei½ - для вала.

Допуск всегда положителен. Он определяет допускаемое поле рассеивания действительных размеров годных деталей в партии, то есть заданную точность изготовления.

Любой из допусков, установленный ЕСДП, носит название стандартного допуска и обозначается IT.

Поле допуска – поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска Т и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии (рис. 1).

Основное отклонение – одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. Основным является отклонение ближайшее к нулевой линии. Второе отклонение определяется через допуск.

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладывают отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок.

Вал – термин, условно применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей.

 

Рис. 1. Схемы полей допусков вала и отверстия

 

Отверстие – термин, условно применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей.

Допуск отверстия обозначается TD, а вала Td. Помимо охватывающих и охватываемых элементов, называемых отверстиями и валами, в деталях имеются элементы, которые нельзя отнести ни к отверстию, ни к валу (уступы, расстояния между осями отверстий и т.д.).

Посадка - характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки. Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению. По характеру соединения различают три группы посадок: посадки с зазором, посадки с натягом и переходные посадки.

Зазор S – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала. Зазор обеспечивает возможность относительного перемещения собранных деталей. Наибольший, наименьший и средний зазоры определяются по формулам:

Smax = Dmax – dmin; Smin = Dmin – dmax; Sm = (Smax + Smin)/2.

 

 

Рис. 3. Графическое изображение посадок

 

Натяг N – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. Натяг обеспечивает взаимную неподвижность деталей после их сборки. Наибольший, наименьший и средний натяги определяются по формулам:

Nmax = dmax – Dmin; Nmin = dmin – Dmax; Nm = (Nmax + Nmin)/2.

Посадка с зазором – посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении (поле допуска вала расположено ниже поля допуска отверстия или касается его при Smin = 0) рис. 3.

Посадка с натягом – посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении (поле допуска вала располагается выше поля допуска отверстия или касается его при Nmin = 0) (см. рис. 3.)

Переходная посадка – посадка, при которой возможно получение как зазора так и натяга (поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично) (см. рис. 3.)

Допуск посадки – сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение: Тпос = ТD + Тd. Для посадки с натягом: TN = Nmax – Nmin. Для посадки с зазором TS = Smax – Smin. В переходных посадках допуск посадки определяется, как сумма наибольших натяга и зазора Тпос = Nmax + Smax.

Посадки в системе отверстия – это посадки, в которых требуемые зазоры и натяги сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия.

Посадки в системе вала – это посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала.

Система отверстия является предпочтительной по экономическим соображениям. Однако в ряде случаев применение просадок в системе вала по экономическим или конструктивным соображениям оказывается более целесообразным, а иногда и безальтернативным (посадки на валы из калиброванного проката, не требующего последующей обработки, посадки наружных колец подшипников качения, пальцев, шпонок, штифтов и т. д.)