Единая система допусков и посадок

Теоретические основы Единой системы допусков и посадок.

Для обеспечения  нормальной эксплуатации и ремонтопригодности  соединения сопрягаемых деталей  машин и механизмов должны быть различны: в одних соединениях требуются  зазоры, в других - натяги. Для обобщенной характеристики соединений с зазором и с натягом в системе ЕСДП используется термин «посадка». Посадка также как и допуски размеров могут определяться расчетным или опытным путем. В основе структуры ЕСДП лежит классификация размеров и отклонений.

Размер – это числовое значение линейных величин. В машиностроении размеры задаются в мм. В зависимости от назначения размеры подразделяются на номинальные, действительные и предельные.

Номинальный размер – это размер, относительно которого определяются предельные размеры и отсчитываются отклонения.

Действительный размер устанавливают путем измерения  с допустимой погрешностью.

Предельные  размеры – это два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер. Предельные  размеры подразделяются на наибольшие  и наименьшие.

Отклонение – это алгебраическая разность между размером   (действительным или предельным) и соответствующим  номинальным размером. Различные виды отклонений в зависимости от назначения представлены на схеме:

Отклонение  

 

                             

                             действительное            предельное

 

 нижнее                                среднее   верхнее

                                         

 

 

 

Действительное  отклонение ( E_r, е_r) равно алгебраической разности действительного и номинального размеров, т.е.

Для отверстия:  Е_r = D_r – D     (1)                

Для вала:     e_r = d_r – d     (2)              

Предельное  отклонение равно алгебраической разности предельного и номинального размеров. Предельные отклонения могут быть верхними, нижними и средними. 

Верхнее отклонение  (ЕS, еs) равно алгебраической разности наибольшего предельного и номинального размеров.

Для отверстия:  ЕS = D_max – D     (3)       

Для вала:     еs = d_max – d     (4)                 

Нижнее отклонение ( EI, ei) равно алгебраической разности наименьшего предельного и номинального размеров.

Для отверстия:  ЕI = D_min – D    (5)               

Для вала:     еi = d_min – d     (6)

Для обеспечения  работоспособности  деталей и  их соединений, их действительные размеры  должны находиться в допустимых пределах, которые определяются их предельными размерами или предельными отклонениями и характеризуются допуском.

Допуск – абсолютная величина алгебраической разности верхнего и нижнего отклонений.

Для отверстия:    TD = ES – EI     (7)

Для вала:         Td = es – ei     (8)

Отметим, что  допуск всегда является величиной положительной  независимо от способа вычисления и  на чертежах указывается только через предельные отклонения.

В современном  машиностроении машины и механизмы  состоят из взаимозаменяемых деталей  и сборочных единиц. Для обеспечения  нормальных условий сборки, эксплуатации и ремонта конструкции и виды соединений деталей могут быть различны, т.е. в одних случаях в  соединении должен быть зазор, а в других – натяг.

Зазор (S) – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше вала. 

Натяг  (N) – разность размеров  вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

Для обобщенной характеристики соединений с зазором  и с натягом используется термин посадка.

Посадка – это вид (характер) соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов.

Посадки определяют способность деталей сопротивляться их взаимному смещению. В зависимости от расположения полей допусков отверстия и вала посадки разделяют на три группы:

                                                                   Посадки

 

 

 

       с зазором                     с натягом                       переходные

 

Посадки  с  зазором характеризуются  наибольшим (S_max) и наименьшим (S_min) предельными зазорами, которые могут определяться как через предельные размеры, так и через предельные отклонения.

S_max = ES – ei    (9)

S_min = EI – es   (10)

Посадки с натягом характеризуются наибольшим (N_max)и наименьшим (N_min)предельными натягами. В расчетах предельные натяги обычно выражают через верхние и нижние отклонения:

N_max = es – EI   (11)

N_min = ei – ES    (12)

Переходные посадки  характеризуются наибольшими предельными  зазором (S_max) и натягом (N_max) которые определяются по формулам:

S_max = ES – ei     (13)

N_max = es – EI     (14)

В Единой системе допусков и посадок (ЕСДП) СЭВ для обозначения посадок стандартизованы ряды допусков различных квалитетов и ряды основных отклонений.

Квалитет – совокупность  допусков соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

В общем случае посадки с зазором или с  натягом можно получить, изменяя положение полей допусков обеих сопрягаемых деталей, что создает дополнительные трудности в комплектовании, сборке и ремонте узлов и деталей. Для решения этого противоречия необходимо поле допуска одной из деталей стабилизировать, а различные посадки получать, изменяя поле допуска другой детали. Тогда получатся две системы посадок: система отверстия и система вала, по наименованию основной детали системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание и цель работы.

Цель работы: ознакомиться с основными положениями  и требованиями Единой системы допусков и посадок в машиностроении, получить навыки в расчетах допусков и посадок цилиндрических деталей.

Задание:

1. Определить группу  посадки, используя график рядов основных отклонений (Приложение 1).

2. Определить численные значения основных отклонений отверстия и вала по таблице основных отклонений  (Приложение 2).

3. Определить допуски  отверстия и вала по таблице  допусков (Приложение 3) при известных номерах квалитетов и номинальном диаметре соединения.

4. Определить верхнее и нижнее отклонения отверстия и вала по формулам (7), (8).

5. Определить предельные  размеры отверстия и вала по  формулам (3)…(6).

6. Определить предельные  зазоры (натяги) по формулам (9)…(14)

7. Построить  график полей допусков для  данной посадки схематическим способом с указанием на нем расчетных параметров.

8. Схематически  проставить размеры отверстия  и вала с указанием допусков  по типу:

                  40

отверстие                                                вал

 

9. Подобрать посадку в системе отверстия по заданным наибольшим и наименьшим зазорам или натягам и номинальном размере, учитывая, что допуски отверстия и вала должны быть назначены по одинаковым или близким квалитетам.

 

Вариант 1. Выполнение работы.

1. 45 Н6/m5

1. По графику  рядов основных отклонений (приложение 1) определяем, что посадка переходная.

2. Определяем  численные значения основных  отклонений отверстия и вала  по таблице основных отклонений (приложение 2)

ЕI = 0 мкм;   еi = 9 мкм.

3. Определяем  допуски отверстия и вала по  таблице допусков (приложение 3) при  известных номерах квалитета  и номинальном диаметре соединения.

TD = 16мкм, Td = 11 мкм.

4. Определяем  верхние отклонение отверстия  и вала:

TD = ES - EI; ES = TD + EI; ES = 16+0 = 16мкм.

Td = es – ei; es = Td + ei; es = 9+11 = 20мкм.

5. Определяем  предельные размеры отверстия  и вала.

Для отверстия:

ES = D_max-D; D_max = ES+D; D_max = 0,016+45 = 45,016мм

EI = D_min-D; D_min = EI+D; D_min = 0+45 = 45мм.

Для вала:

es=d_max-d; d_max=es+d; d_max= 0,020+45=45,020мм.

ei=d_min-d; d_min= ei+d; d_min= 0,009+45=45,009мм.

6. Определяем предельные  натяг и зазор:

S_max = ES – ei ; S_max = 16-9 = 7мкм.

N_max = es – EI;  N_max = 20-0 = 20мкм.

7. Построим график  полей допусков для данной посадки схематическим способом с указанием на нем расчетных параметров (рис.1).

8. Схематически поставим  размеры отверстия и вала с  указанием допусков:

      45                           45

отверстие                                                вал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – График полей  допусков посадки 45 Н6/m5

 

 

 

 

 

 

2. 45 Is7/h6

1. По графику  рядов основных отклонений (приложение 1) определяем, что посадка переходная.

2. Определяем  численные значения основных  отклонений отверстия и вала по таблице основных отклонений (приложение 2)

ЕI=ES = 12,5мкм;   еs = 0мкм.

3. Определяем  допуски отверстия и вала по  таблице допусков (приложение 3) при  известных номерах квалитета  и номинальном диаметре соединения.

TD = 25мкм, Td = 16 мкм.

4. Определяем нижнее отклонение вала:

ei=Td = 16мкм.

5. Определяем  предельные размеры отверстия  и вала.

Для отверстия:

ES = D_max-D; D_max = ES+D; D_max = 0,0125+45 = 45,0125мм

EI = D_min-D; D_min = EI+D; D_min = (-0,0125)+45 = 44,9875мм.

Для вала:

es=d_max-d; d_max=es+d; d_max= 0+45=45мм.

ei=d_min-d; d_min= ei+d; d_min= (-0,016)+45=44,984мм.

6. Определяем предельные  натяг и зазор:

S_max = ES – ei ; S_max = 12,5-(-16) = 28,5мкм.

N_max = es – EI;  N_max =0-(-12,5) = 12,5мкм.

7. Построим график  полей допусков для данной  посадки схематическим способом с указанием на нем расчетных параметров (рис.2).

8. Схематически поставим  размеры отверстия и вала с  указанием допусков:

 

      45                           45

отверстие                                                вал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – График полей допусков посадки 45 Is7/h6

 

 

3. 45 Н11/d11

1. По графику  рядов основных отклонений (приложение 1) определяем, что посадка с зазором.

2. Определяем  численные значения основных  отклонений отверстия и вала  по таблице основных отклонений (приложение 2)

ЕI = 0мкм;   еs = 80мкм.

3. Определяем  допуски отверстия и вала по  таблице допусков (приложение 3) при  известных номерах квалитета  и номинальном диаметре соединения.

TD = Td = 160мкм. (т.к. одинаковый квалитет)

4. Определяем верхние отклонение отверстия и нижнее отклонение вала:

ES = TD =160мкм.

еi=Td +es = 160+80 = 240мкм.

5. Определяем  предельные размеры отверстия  и вала.

Для отверстия:

ES = D_max-D; D_max = ES+D; D_max = 0,160+45 = 45,160мм

EI = D_min-D; D_min = EI+D; D_min = 0+45 = 45мм.

Для вала:

es=d_max-d; d_max=es+d; d_max= (-0,080)+45=44,920мм.

ei=d_min-d; d_min= ei+d; d_min= (-0,240)+45=44,760мм.

6. Определяем предельные  зазоры:

S_max = ES – ei ; S_max = 160 – (-240) = 400мкм.

S_min = EI - es ;  S_min = 0 – (-80) = 80мкм.

7. Построим график полей допусков для данной посадки схематическим способом с указанием на нем расчетных параметров (рис.3).

8. Схематически поставим  размеры отверстия и вала с  указанием допусков:

      45                           45

отверстие                                                вал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – График полей допусков посадки 45 Н11/d11

 

 

9. Подбираем посадку в системе отверстий по заданным наибольшему и наименьшему зазорам и номинальному размеру ( D = 45мм.; S_max = 180мкм.; S_min = 72мкм), учитывая что допуск отверстия и вала должен быть назначен по одинаковым или близким квалитетам.

1. Определяем что посадка  с зазором, т.к. даны предельные  зазоры.

2. Найдем допуск посадки:

ТП = S_max – S_min = 180 – 72 = 108мкм

3. Условно принимаем что:

TD = Td = 108/2 = 54мкм

4. Так как наша посадка  находится в системе отверстий,  то основное отклонение отверстия  должно быть равно нулю, т.е. EI = 0мкм.

5. Так как Smin = 72мкм. то можно сделать предположение (сверяясь с таблицей основных отклонений), что основное отклонение для вала верхнее и будет равно es = 50 (выбираем ближайшее меньшее значение, чтобы уменьшить погрешность).

6. По приложению 2 выбираем  основные отклонения для отверстия Н и для вала е.

7. По приложению 3 определяем  допуски для отверстия и вала:

TD = 62мкм. ; Td = 39мкм. ; ТП = TD + Td = 62+39 = 101мкм.

∆ = [(108-101)/108]*100% = 6,84%

∆< 15%, следовательно  посадка точная.

Ответ: Н7/е6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ  1

График рядов  основных отклонений. Изделия из металла

 

 

 

 

 

Примечание: основное отклонение IS (is) переходное симметричное и равно

половине допуска  соответствующего квалитета 0,5 IT.