Допуски и посадки

Основные определения. Понятие о допусках и посадках

Современное машиностроение немыслимо без взаимозаменяемости деталей. Взаимозаменяемостью называется свойство изготовленных с заданной точностью деталей обеспечивать возможность сборки (или замены при ремонте) сопрягаемых деталей в узел, а узлов в изделие при соблюдении предъявленных к ним технических требований. Детали взаимозаменяемы только тогда, когда их размеры, форма, физические свойства материала и другие количественные и качественные характеристики находятся в заданных пределах.
Взаимозаменяемыми могут быть не только детали, но также узлы и механизмы в целом. В первую очередь такими должны быть те детали и узлы, от которых зависят надежность, долговечность и другие эксплуатационные качества изделий. Этому требованию должны отвечать и запасные части.
Взаимозаменяемость в судоремонте имеет большое значение и обеспечивает значительный экономический эффект, так как наличие готовых запасных деталей и узлов, которые можно легко, без пригонки, поставить на место взамен вышедших из строя, намного облегчает и упрощает выполнение ремонта.
Для обеспечения широкой взаимозаменяемости деталей в машиностроении разработаны Государственные стандарты. Стандартизованные детали изготовляют по размерам и форме, установленным ГОСТом, независимо от того, в какой отрасли промышленности их используют. Примерами таких стандартизованных деталей могут служить крепежные детали, трубы и др.
Технологические операции в любом производстве при изготовлении деталей выполняют в определенном порядке. Цель этих операций состоит в придании заготовке таких форм, и размеров, которые по чертежу (или заданию) должно иметь готовое изделие. При обработке с поверхности заготовки удаляется определенный слой металла. Разность размеров заготовки до и после обработки называют припуском на обработку. Подлежащий удалению слой металла (припуск) можно удалять с поверхности не сразу, а постепенно, применяя различные виды обработки, или, как говорят, различные операции. Припуски, последовательно удаляемые при различных операциях обработки, называются операционными припусками. Общий размер припуска складывается из припусков на каждую операцию.
При любом способе обработки деталей (вручную или на станке) имеют место некоторые отклонения от размеров, заданных в чертеже, и отклонения от заданной геометрической формы. К ним относятся: овальность и многогранность, бочкообразность и корсетность, искажение геометрических осей и др. У плоских поверхностей отклонениями от геометрической формы являются непрямолинейность и неплоскостность.
Основными причинами погрешностей механической обработки являются: неточность и износ станков и приспособлений, на которых обрабатывают данную деталь; неточность контрольно-измерительного инструмента; неточность базовых поверхностей обрабатываемых деталей; ошибки при установке деталей и при установке инструмента; ошибки, допускаемые во время измерений; нагрев деталей в процессе обработки; нарушения технологического процесса, допускаемые работающим.
Основной расчетный размер, который проставляется в чертеже, называется номинальным; фактические размеры, полученные путем непосредственного измерения, называются действительными. Если на чертеже проставлены только номинальные размеры, это означает, что степень точности не установлена, а поэтому для обработки принимают небольшие свободные отклонения от размеров по чертежу.
При конструировании детали всегда назначают допускаемые предельные размеры, которые обеспечивают надежную работоспособность и взаимозаменяемость деталей.
Наибольшими и наименьшими предельными размерами называются такие, между которыми может находиться действительный размер. Таким образом, действительный размер бывает больше или меньше номинального. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском (рис. 87).

графическое изображение допусков вала и отверстия
Рис. 87. Графическое изображение допусков вала и отверстия.

Отклонения от номинального размера в пределах допуска могут быть верхними и нижними. Верхним отклонением называется разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. Нижним отклонением называется разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. Действительным отклонением (отклонением размера) называется разность между действительным и номинальным размерами. Отклонение бывает положительным и отрицательным.
Положительное отклонение обозначается знаком ( + ) и имеет место в том случае, когда действительный размер детали больше номинального. Отрицательное отклонение обозначается знаком (—) и имеет место тогда, когда действительный размер меньше номинального. Отклонения обозначаются десятичной дробью и проставляются рядом с номинальным размером: верхнее отклонение вверху, нижнее внизу. Перед цифрой положительного отклонения ставят знак ( + ), перед цифрой отрицательного отклонения знак (—). Если верхнее и нижнее отклонения равны, проставляется одно общее число со знаками плюс-минус (±). Например, обозначение 600,050,02 показывает, что номинальный размер детали равен 60 мм, причем верхнее положительное отклонение равно 0,05 мм, а нижнее отклонение (тоже положительное) равно 0,02 мм. Следовательно, наибольший предельный размер детали будет равен 60+0,05 =  60,05 мм, а наименьший предельный размер 60 + 0,02 =  60,02 мм. Таким образом, допуск составляет 60,05—60,02 =  0,03 мм. Обозначение  показывает, что размер детали может колебаться от 40,15 мм до 39,90 мм. Разность между размерами 40,15—39,90 = 0,25 мм составляет допуск. Чем меньше допуск, тем точнее должна быть изготовлена деталь.
При сборке различных механизмов их детали сопрягают различным образом. Характер сопряжения двух деталей называют посадкой. Посадки могут осуществляться с зазором и с натягом. Например, если вал имеет диаметр меньший, чем диаметр отверстия втулки, то при соединении этих деталей между поверхностями втулки и вала образуется просвет, называемый зазором, и сопряжение деталей будет подвижным. Если диаметр вала будет несколько больше диаметра отверстия втулки, то эти детали можно соединить лишь при нагревании втулки до определенной температуры. После остывания втулки в таком соединении образуется натяг, а соединение будет неподвижным.
На рис. 88 показано графическое изображение зазора и натяга. Таким образом, зазор — это положительная разность диаметров отверстия и вала, а натяг — отрицательная разность диаметров отверстия и вала. Так как диаметры вала и отверстия могут иметь различные размеры в пределах допуска, то зазоры или натяги в соединении также могут быть различными. Если взять наибольший размер отверстия и наименьший размер вала, то зазор между ними будет наибольшим. Если размер вала наибольший, а размер отверстия наименьший, то зазор будет наименьшим.


графическое изображение зазора и натяга
Рис. 88. Графическое изображение зазора и натяга.

В зависимости от величины зазора или натяга меняется и характер посадки, т. е. степень подвижности сопрягаемых деталей относительно друг друга. В настоящее время стандартом установлено 16 видов посадок: шесть неподвижных, четыре переходных и шесть подвижных. Переходные посадки могут быть с зазором и натягом, в зависимости от размеров вала и отверстия в пределах допуска. Неподвижные посадки обеспечивают гарантированный натяг, подвижные — гарантированный зазор.
Наименования и обозначения посадок даны в табл. 1. Характер посадки выбирают в зависимости от условий работы детали.

Таблица 1. Наименование и обозначение посадок (ГОСТ 7713—62)
Неподвижные посадки (с натягом) Переходные посадки Подвижные посадки (с зазором)
Наименование Обозначение Наименование Обозначение Наименование Обозначение
Прессовая 3
Прессовая 2
Прессовая 1
Горячая
Прессовая
Легкопрессовая
Пр3
Пр2
Пр1
Гр
Пр
Пл
Глухая
Тугая
Напряженная
Плотная
Г
Т
Н
П
Скользящая
Движения
Ходовая
Легкоходовая
Широкоходовая
Тепловая ходовая
С
Д
X
Л
Ш
ТХ

В настоящее время в машиностроении приняты две системы допусков: система отверстия (обозначается СА) и система вала (обозначается СВ). В системе отверстия за основу принят размер отверстия с определенными предельными размерами, а посадка осуществляется только за счет изменения размера вала. Схематично система отверстий изображена на рис. 89, а. В этой системе номинальный размер сопряжения является наименьшим размером отверстия, а отклонения отверстия бывают только положительными.
В системе вала за основу принят размер вала с определенными предельными размерами, а посадка осуществляется за счет изменения размеров отверстия (рис. 89, б). В этой системе номинальный размер сопряжения является наибольшим размером вала, а отклонения вала бывают только отрицательными.

системы допусков
Рис. 89. Системы допусков.

Следует помнить, что системы отверстия и вала применимы не только для цилиндрических сопрягаемых деталей, но и для деталей любой формы (например, паз и шпонка, прямоугольный вырез и ребро и т. п.).
Наиболее распространена система отверстия, так как в этом случае требуется значительно меньше режущего и мерительного инструмента для обработки отверстия и упрощается обеспечение сопряжения деталей.


Слесарь-судоремонтник