Размерная модель взаимодействия деталей в партии соединений

Номинальный размер отверстия и вала, составляющих соединение является общим и называется номинальным размером посадки. Размеры отверстий обозначают любыми заглавными буквами, например: A, B..., валов - строчными: a, b....  Предельные размеры обозначают с индексами max - наибольший предельный размер, min - наименьший предельный размер, например: Amax, Bmin, amax, bmin.

В зависимости от возможности относительного перемещения сопрягаемых деталей или степени сопротивления их взаимному смещению посадки разделяют на три вида:

- посадки с зазором,

- посадки с натягом,

- переходные посадки.

1. Посадка с зазором - посадка, при которой всегда образуется в соединении зазор, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. На графическом изображении такой посадки поле допуска отверстия всегда расположено над полем допуска вала, т.е. размер годного отверстия всегда больше размеров годного вала. Посадки с зазором характеризуются (отличаются одна от другой) значениями зазоров, т.е. двумя возможными предельными значениями, между которыми должен находиться действительный зазор при изготовлении деталей в пределах нормируемых допусков и, прежде всего, наименьшим зазором. В частном случае наименьший зазор может быть нулю. Наибольший зазор будет иметь место, если сопрягать наибольший предельный размер отверстия с наименьшим предельным размером вала, а наименьший зазор - при сопряжении наименьшего предельного размера отверстия с наибольшим предельным размером вала. Посадки с зазором используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить относительное смещение сопрягаемых деталей или необходимо элемент одной детали поместить в элемент другой для дальнейшей их сварки или крепления другими способами.

Поля допусков отверстия и вала при посадке с зазором (отклонения отверстия положительны, отклонения вала отрицательны)

2. Посадка с натягом - посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наименьший предельный размер соединяемого вала будет больше наибольшего предельного размера отверстия. На графическом изображении таких посадок поле допуска вала всегда расположено выше поля допуска отверстия, т.е. все размеры годного отверстия меньше размеров годного вала. Посадки с натягом характеризуются (отличаются одна от другой) значением наименьшего натяга, который образуется при сопряжении наименьшего предельного размера вала с наибольшим предельным размером отверстия, если размер отверстия меньше размера вала. Наибольший натяг окажется тогда, если в сопряжении будет участвовать вал с наибольшим предельным размером и отверстие с наименьшим предельным размером.

3. Переходная посадка - На графическом изображении таких посадок поля допусков валов и отверстий перекрываются частично или полностью. Таким образом, до изготовления нельзя точно сказать, что получится при сопряжении годных отверстия и вала - зазор или натяг. Переходные посадки характеризуются наибольшим натягом и наибольшим зазором. Если при изготовлении окажется, что размер отверстия соответствует наибольшему предельному размеру, а размер вала - наименьшему предельному размеру, то в сопряжении получится наибольший зазор. В случае если размер годного отверстия будет соответствовать наименьшему предельному размеру, а размер годного вала - наибольшему предельному размеру, то в сопряжении будет иметь место наибольший натяг. Переходные посадки используются взамен посадок с натягом, когда необходимо проводить разборку и сборку сопряжения при его эксплуатации. Если требуется обеспечить неподвижное соединение вала и отверстия с помощью переходной посадки, то обычно требуется дополнительное крепление сопрягаемых деталей, поскольку предельные натяги невелики.

Схемы полей допусков посадок: а - с зазором; б - переходные; в - с натягом

Для наглядного представления размеров, предельных отклонений и допусков, а также характера соединений используют графическое, схематическое изображение полей допусков, располагаемых относительно нулевой линии (рис.2).

Рисунок.

Как уже говорилось, результат любого производственного процесса случаен и рассеян по некоторому полю. Поэтому при изготовлении партии изделий говорить о точном значении зазора или натяга в соединении неправомерно, эти показатели размерного взаимодействия двух поверхностей, образующих соединение также получают рассеяние по некоторому полю. И это рассеяние должно быть ограничено (определена его норма) соответствующим показателем. Этот показатель называется допуском посадки[1]. Допуск посадки - разность между наибольшим и наименьшим допускаемыми зазорами (допуск зазора TS в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим допускаемыми натягами (допуск натяга TN в посадках с натягом)[2]: TS = Smax - Smin; TN = Nmax - Nmin. В переходных посадках допуск посадки равен сумме наибольшего зазора и наибольшего натяга, взятых по абсолютному значению TS(N) = Smax + Nmax. Для всех типов посадок допуск посадки равен сумме допусков отверстия и вала, т. е. TS(N) = ТD + Td. В переходных посадках минимальный зазор в переходной посадке равен нулю (Smin = 0). Средний зазор или натяг равен половине разности наибольшего зазора и наибольшего натяга Sm(Nm) = 0,5·(Smax-Nmax).

Система образования посадок и видов сопряжений предусматривает посадки в системе отверстия (СА) и в системе вала (СВ).

Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (рис. 4, а).

Посадки в системе вала - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис. 4, б).

. Примеры расположения полей допусков для посадок: а - в системе отверстия; б - в системе вала.

Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия EI = 0, т. е. нижняя граница поля допуска основного отверстия, всегда совпадает с нулевой линией. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es = 0, т. е. верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией. Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, поле допуска основного вала - вниз от нулевой линии, т. е. в материал детали.

Точные отверстия обрабатываются дорогостоящим мерным инструментом (зенкерами, развертками, протяжками и т.п.). Каждый такой инструмент применяют для обработки только одного размера с определенным полем допуска. Валы же независимо от их размера могут обрабатываться одним и тем же резцом или шлифовальным кругом.

При широком применении системы вала необходимость в мерном инструменте многократно возрастет, поэтому предпочтение отдается системе отверстия. Однако в некоторых случаях по конструктивным соображениям приходится применять систему вала, например, когда требуется чередовать соединения нескольких отверстий одинакового номинального размера, но с разными посадками на одном валу. На рис. 3.3, а показано соединение, имеющее подвижную посадку поршневого пальца 1 с шатуном 2 и неподвижную в бобышках поршня 3, которое целесообразно выполнить в системе вала (рис. 3.3, в), а не в системе отверстия (рис. 3.3,б). Систему вала выгоднее применять и тогда, когда оси, валики, штифты могут быть изготовлены из точных холоднотянутых прутков без дополнительной механической обработки их наружных поверхностей.

Для обеспечения образования посадок в системе вала, аналогичных посадкам в системе отверстия, существует общее правило построения основных отклонений, заключающееся в том, что основные отклонения отверстий равны по величине и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначенным той же буквой. Из этого правила сделано исключение. Для получения идентичных зазоров и натягов в системе вала и в системе отверстия у переходных и прессовых посадок, в которых отверстие данного квалитета соединяется с валом ближайшего более точного квалитета, основные отклонения рассчитываются по специальной зависимости и поэтому становятся несимметричными.

В некоторых случаях целесообразно применять посадки, образованные таким сочетанием полей допусков отверстия и вала, когда ни одна из деталей не является основной. Такие посадки называются внесистемными.

Способы указания на чертежах предельных отклонений