Единая система допусков и посадок

метки: Допуск, Система, Посадка, Метрология, Использовать, Равность, Диагональ, Квалитет

1. Единая система допусков и посадок (ЕСДП)

допуск посадка шарнирный деталь

ЕСДП — называется совокупность допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов.

ISO — международная организация стандартов.

ЕСДП позволяет устранить произвол в выборе посадок, это дает возможность стандартизировать режущий и измерительный инструмент.

Система распространяется на гладкие цилиндрические элементы и элементы ограниченные II плоскостями.

Система строится по признакам ИСО. Система строится по определенным признакам.

Обеспечение нормального температурного режима.

В производстве принято соблюдать следующие условия нормального температурного режима:

А) t _дет =t_изм.ср. — нужна совместная выдержка детали и измерительного средства в одних условиях;

Б) _дет =_изм.ср. — При несоблюдении этих условий вводится поправка

l=l( ₁ t₁ —₂ t₂ ),

где l — измеряемый размер, l — температурная погрешность, ₁ и —₂ — температурные коэффициенты линейного расширения материалов детали и измерительного средства.

t ₁ = t₁ -20оС t₂ = t₂ -20оС

При t ₁ = t₂ = 20оС — температурная погрешность измерения отсутствует.

Система строится по определенным признакам.

2) Основание системы.

Таблицы системы допусков и посадок представлены в виде СА и СВ.

Для того, чтобы достичь различный характер сопряжения нецелесообразно одновременно смещать поля допусков обеих деталей.

В СА различные посадки получают за счет изменения предельных размеров вала, не меняя при этом исполнительных размеров основной детали.	В СВ различные посадки получают за счет изменения предельных размеров отверстия, не меняя при этом исполнительных размеров основной детали — вала.

Поле допуска основной детали (H, h) и сопрягаемых деталей

Поле допуска основной детали имеет специфическое расположение:

• Одно из предельных отклонений равно 0. ЕI = 0; es = 0.

Поле допуска основной детали дает наименование системы.

Назначение одной и той же посадки в системе отверстия и вала не меняет посадку (значение S или N), а приводит лишь к изменению размеров детали.

Системы формально равноправны, но СА является предпочтительной.

Выбор системы определяет:

Технология изготовления.

Конструкция узла.

Система в которой выполнена деталь.

2. Технологические факторы

С точки зрения технологии изготовления точные валы более дешевы в производстве, чем точные отверстия. Точные отверстия обрабатывают дорогостоящим инструментом (зенкеры, развертки, протяжки и т.д.) В СА различных по предельным размерам А, меньше, чем в СВ. По технологическим соображениям предпочтительна СА при прочих равных условиях (меньше номенклатура р.и.)

Конструкция узла.

Использование комбинированного проката делает выгодной СВ. 3 Выбор системы определяется расположением поля допуска покупной детали.

Система односторонняя предельная.

Признак регламентирует расположения поля допуска основной детали. Одно отклонение размера всегда равно 0, а допуск направлен от номинала «в тело». Принято по стандарту ISO.

Для отверстия поле допуска «+» Для вала поле допуска «-».

Принцип экономии металла, заключающийся в расположении поля допуска в сторону металла от номинального размера: поле допуска основного отверстия располагается вверх, а основного вала — вниз от нулевой линии. Экономия получается в результате того, что допустимые отклонения действительных размеров уменьшают массу основной детали. Такая система допусков называется односторонней предельной.

Признак. Единица допуска связывает точность с самим размером (устанавливают экспериментально).

Оценка относительной точности одинаковых номинальных размеров не вызывает затруднений.

Например: размер 8 с Td=15 мкм точнее, чем с Td=40 мкм.

Иначе обстоит дело при разных номинальных размерах.

D=64 мм с Td=20 мкм точнее, чем D=8 мм с Td=15 мкм.

Чем больше размер — допуск больше, т.к. больше трудностей с изготовлением детали, T=ai

i — единица допуска, является функцией номинального размера,

а — значение коэффициента точности наз. числом единиц допуска.

I=0,45 ³ D +0,001D (для размеров 1 — 500) D=D_max D_min

D — среднегеометрическое крайних размеров каждого интервала.

3. Признак. Квалитеты точности

Квалитет — совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью, определяемый коэффициентом а, для всех номинальных размеров данного диапазона.

Точность в пределах одного квалитета зависит только от номинального размера.

Установлено 20 квалитетов.

01, 0 Возможно ожидать

1, 2, 3, 4, Измерительные инструменты и точные приборы

5-12 Область размеров, где применяются посадки

13-18 Область несопряга- гаемых размеров

Квалитет определяет величину допуска на изготовление, а следовательно, и соответствующие методы и средства обработки деталей машин и контроля. Обозначается IT с номером квалитета IT — “Internal tolerance” (ICO)

Например: IT7;

• (При переходе от одного квалитета к другому допуски возрастают на 60%, через каждые 5 квалитетов допуски возрастают в 10 раз).

4. Диапазоны размеров и градация интервалов

Диапазон размеров

1	Св 0,1 до 1	В приборостроении, часовой промышленности
2	Св 1 до 500	Общее машиностроение
3	Св 500 до 1650	Тяжелое машиностроение
4	Св 1650 до 10000	Тяжелое машиностроение
5	Св 10000 до 25000	Тяжелое машиностроение
6	Св 25000	При необходимости надо обосновать допуски

Интервалы номинальных размеров.

Если для каждого размера (через 1 мм) по формулам подсчитывать допуски для каждого квалитета, то полученные таблицы будут громоздкими, а разница между соседними допусками будет мала. Поэтому диапазон размеров до 10000 мм разбит на 26 интервалов, т.о. чтобы табличный допуск, подсчитанный по среднему размеру интервала D=D ₁ D₂ отличался от допусков для крайних размеров интервала D₁ и D₂ не более чем на 5…8%.

Если размер попал на границу интервала, то допуск берут в меньшем, т.е. предыдущем интервале.

5. Основные отклонения

Def. Основное отклонение — это одно из двух отклонений (верхнее или нижнее) используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. Основное отклонение — ближайшее к нулевой линии.

Общие правила:

Основное отклонение отверстия равно по числовому значению основному отклонению вала с тем же обозначением (той же буквой), но с противоположным знаком.

EI=-es (A-H)

ES=-ei (K-Zc)

Исключение.

для отверстия J, K, H, N -с допуском 3…8 квалитетов.

Для отверстия P-Zc — с допуском 3…7 квалитетов.

Специальные правила — две соответствующие одна другой посадки в системе отверстия и в системе вала, в которых отверстие данного квалитета соединяется с валом ближайшего более точного квалитета должны иметь одинаковые размеры или натяги.

Основное отклонение должно быть:

ES=-ei+,

Где — разность между допуском IT и рассматриваемого квалитета и допуском IT _{n -1} ближайшего более точного квалитета.

= IT-IT _{n -1}

Поле допусков. Поле допуска в системе СЕСО и СЭВ образуется сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. В соответствии с этим поле допуска обозначается буквой основного отклонения (или в некоторых случаях двумя буквами) и номером квалитета, например,

Для вала — h7, d9.

Для — H7, D9.

Второе предельное отклонение, ограничивающее данное поле допуска, можно определить по основному отклонению и допуску принятого квалитета.

Если основное отклонение верхнее, то нижнее отклонение равно:

Для вала ei=es-IT

Для отверстия EI=ES-IT

Если основное отклонение нижнее, то верхнее отклонение равно:

Для вала — es=ei+IT

Для отверстия — ES=EI+IT

Поля допусков для посадок с зазором сосредоточены по IT4….IT12. Для неподвижных соединений в более точных — IT4…IT8.

Пример. Определить нижнее отклонение ei вала Ф15d11, если допуск IT11 равен 110 мкм.

еi=es-IT=-50-110=-160 мкм.

6. Предпочтительные поля допусков

Поля допусков могут быть образованы сочетанием любых основных отклонений с различными квалитетами. С целью унификации изделий (сокращению излишнего многообразия) из всей совокупности полей допусков выделены поля допусков предпочтительного применения, которые необходимо использовать в первую очередь. Остальные поля допусков можно использовать в технически обоснованных случаях. Для отверстий: E; F; H; Js; K; N; P

В основном предпочтительным считается седьмой квалитет для отверстия.

Для валов валов предпочтительным является шестой квалитет.

7. Обозначение допусков и посадок на чертежах

Условное обозначение на рабочих чертежах указывают в случаях использования стандартного мерного и режущего инструмента (разверток, протяжек) и соответствующих предельных калибров.

В числовом выражении поля допусков преимущественно задают на рабочих чертежах деталей при использовании универсального измерительного инструмента — в единичном и мелкосерийном производстве, а также при наладке станков в массовом производстве.

Наиболее предпочтительной формой указания поля допусков является комбинированное. Для размеров сопрягаемых поверхностей конструктор может использовать любые основные отклонения от A(a) до Z(z).

Для несопрягаемых размеров конструктор использует только два основных отклонения «Н» — для охватывающих размеров, «h» — для охватываемых размеров, в тех случаях, когда размер трудно отнести к охватываемым или охватывающим, допуск назначают симметрично.

Допуски назначают по 12…17 квалитету.

Если размер можно охватить, например, штангенциркулем, то он называется охватываемым.

Обычно на чертеже рядом с номинальными эти поля допусков не указывают, а предельные отклонения несопрягаемых поверхностей указывают общей записью в техническом требовании на поле чертежа.

Неуказанные предельные отклонения обозначают следующим образом:

• H14;
• h14;
• t ₂ /2 или H14;
• h14;
• IT14/2.

Допуски для несопрягаемых поверхностей можно назначить и по классам точности (спец.), «неуказанных предельных отклонений».

Классы точности:Точный(t ₁ )IT12 Средний (t₂ )IT14 Грубый (t₃ )IT16 Очень грубый (t₄ )IT17

Эти допуски получены грубым округлением допусков квалитетов.

В машиностроении рекомендуется для размеров металлических деталей, обрабатываемых резанием, 14 квалитет. Другая запись: +t ₂ ; -t₂ ; t₂ /2.

Рекомендуется первая запись. Эту запись допускается дополнять поясняющими словами:

• «Неуказанные предельные отклонения размеров: H14;
• h14;
• t ₂ /2» Или «Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий по H14, валов по h14, остальных IT14/2.

8. Выбор посадок

Переходные посадки относятся к неподвижным и применяются тогда, когда по эксплуатации изделий требуется больше одной переборки соединения. Неподвижность посадки достигается крепежными средствами в виде шпонок, штифтов, стопорных винтов.

Посадки с натягом предназначены для образования неподвижных соединений с высокой степенью центрирования. Относительная неподвижность деталей обеспечивается силами сцепления (трения), возникающими на контактирующих поверхностях в следствие их деформации. Посадку считают годной, если при наименьшем натяге гарантируется неподвижность соединений, а при наибольшем — прочность соединяемых деталей. При этих условиях соединение передает крутящий момент и осевую силу, а детали не разрушаются от внутреннего напряжения вызванных натягом.

Nmax _F Nmax_табл Nmin_F Nmin_табл

Переходные посадки.

Используются в неподвижных разъемных соединениях для центрирования деталей, которые могут периодически передвигаться вдоль вала или быть смененными. Эти посадки малыми NuS, что позволяет собирать детали при небольших усилиях. Для гарантии неподвижности деталей дополнительно крепятся шпонками, стопорными винтами.

Легкость сборки и разборки соединений с переходными посадками, а также характер этих посадок определяется вероятностью получения в них S и N.

Рассмотрим методику определения вероятного числа соединений с натягами и зазорами в этих посадках (вероятность получения зазора и натяга).

Дано соединение Ф60H7/m6. Натяг может быть в пределах от 0 до 30 мкм S от 0 до 19 мкм.

T _NS =49 мкм.

Считаем, что рассеяние размеров отверстия и вала, а также N и S подчиняется закону нормального распределения и допуск деталей равен полю рассеяния, т.е. Т=6

Учитывая это _отв =30/6=5 мкм; _вала =19/6=3,17 мкм.

Среднее квадратическое отклонение

_пос =² _отв +² _вала =5² +3,17² =5,926 мкм

Среднее отклонение отверстия равно

(ES+EI)/2=(30+0)/2=+15 мкм

Среднее отклонение вала равно

(es+ei)/2=(30+11)/2=+20,5 мкм

Для средних значений размеров отверстия и вала N=5,5 кмк.

Эту величину следует принять за центр распределения зазоров-натягов. Отсчитывая от нее величины 3 _пос получим (считая натяги отрицательными величинами, а зазоры — положительными) более вероятный предельный натяг равный -5,5-18=-23,5 мкм (вместо 30 мкм) и предельный зазор, равный -5,5+18=+12,5 мкм (вместо 19 мкм).

Вероятность получения натягов в соединении определяем с помощью интеграла Лапласа Ф(Z).

Х=5,5 мкм (случайная величина) переходит от Х к безразмерной величине

Z=X/ _пос =5,5/60,91.

Пользуясь таблицей значений интегралов функции Ф(Z) находим Ф(Z)=0,3186.

Вероятность получения натягов в соединении 0,5+0,3186=0,8186 или 81,86%

Вероятность получения зазоров (недоштрихованная площадь под кривой распределения)

1-0,8186=0,1814 или 18,14%

9. Схема расположения полей допусков для посадки Ф20F8/k5 c зазором

S _max =D_max -d_min =51 мкм S_min =D_min -d_max =9 мкм Sm=(S_max +S_min )/2=30 мкм TS=S_max -S_min

С натягом.

Переходные

S _max =D_max -d_min

N _max =D_min -d_max

(S,N) _m =(S_max +N_max )/2

Выбор стандартной посадки

По расчетным значениям.

Пример

Ф50 N _max =80 мкм N_min =20 мкм N_max =Td+N_min +TD Td+TD=N_max -N_min TD=Td

TD=(N _max -N_min )/2=(80-20)/2=30 мкм 7 квалитет

Ф20 Н7/к6

S _max =D_max -d_min =+21-(+2)=19

N _max =D_min -d_max =0-(+15)=-15 (натяг)

(S,N) _max =(S_max +N_max ).2=(19-15).2=2

Sm=2 мкм

T(S,N)=|S _max |+|N_max |=19+15=34

Ф20Js7/h6

Smax=Dmax-dmin=10,5+13=23,5 мкм

Nmin=-Dmin+dmax=0-10,5=-10,5 мкм

Sm=(23,5-10,5)/2=6,5

10. Принципы выбора допусков и посадок

Существует три метода выбора допусков и посадок. Метод прецедентов (метод аналогов) заключается в том, что конструктор отыскивает в однотипных или других машинах, ранее сконструированных и находящихся в эксплуатации, случаи применения конструкции (узла), подобной проектируемой, и определяет допуск и посадку.

Этот метод применим только в случае полной тождественности узла при условии, что оптимальность выбранных допусков и посадок проверена экспериментом и подтверждена производственными испытаниями.

Метод подобия — развитие метода прецедентов. Он возник в результате классификации деталей машин по конструктивным и эксплуатационным признакам и выпуска справочников с примерами применения посадок.

Устанавливается аналогия конструктивных признаков и условий эксплуатации узла с признаками, указанными в справочниках.

Недостаток — сложность определения признаков однотипности и подобия.

Расчетный метод — наиболее обоснованный метод выбора допусков и посадок. Меньшие допуски — высокая себестоимость, но более высокая точность сопряжения, постоянство его характера в большей партии и более высокие эксплуатационные показатели изделия в целом.

Расширенные допуски — не требуется точное оборудование и отделочные технологические процессы, но снижает точность и, следовательно, долговечность машин.

Поэтому перед конструкторами, технологами и метрологами всегда стоит задача рационально, на основе технико-экономических расчетов разрешать противоречие между эксплуатационными требованиями и технологическими возможностями, исходя в первую очередь из выполнения эксплуатационных требований.