Основные понятия о взаимозаменяемости по геометрическим параметрам удобнее рассматривать на примере валов и отверстий и их соединений.

Вал - термин, условно применяемый для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы.

Отверстие - термин, условно применяемый для обозначения внутренних элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерений.

Размеры подразделяются на номинальные, действительные и предельные.

Определения даются по ГОСТ 25346-89 "Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений".

Номинальный размер - это размер, относительно которого определяются отклонения.

Номинальный размер получают в результате расчетов (прочностных, динамических, кинематических и т. п.) или выбирают из каких-либо других соображений (эстетических, конструктивных, технологических и т. п.). Полученный таким образом размер должен быть округлен к ближайшему значению из ряда нормальных размеров. Основную долю применяемых в технике числовых характеристик составляют линейные размеры. Из-за большого удельного веса линейных размеров и их роли в обеспечении взаимозаменяемости были установлены ряды нормальных линейных размеров. Ряды нормальных линейных размеров регламентируются во всем диапазоне, находящем широкое применение.

Базой для нормальных линейных размеров являются предпочтительные числа, а в отдельных случаях их округленные значения.

Действительный размер - размер элемента, установленный измерением. Данный термин относится к случаю, когда измерение производится для определения годности размеров детали установленным требованиям. Под измерением понимают процесс нахождения значений физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, а под погрешностью измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинный размер - размер, полученный в результате обработки детали. Значение истинного размера неизвестно, так как невозможно выполнить измерение без погрешности. В связи с этим понятие "истинный размер" заменяется понятием "действительный размер".

Предельные размеры - два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер. Для предельного размера, которому соответствует наибольший объем материала, т. е. наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия, предусмотрен термин предел максимума материала; для предельного размера, которому соответствует наименьший объем материала, т. е. наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия, - предел минимума материала.

Наибольший предельный размер - наибольший допустимый размер элемента.

Наименьший предельный размер - наименьший допустимый размер элемента.

Из этих определений следует, что когда необходимо изготовить деталь, то ее размер должен задаваться двумя допустимыми значениями - наибольшим и наименьшим. У годной детали размер должен находиться между этими предельными значениями.

Отклонение - алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и номинальным размером.

Действительное отклонение - это алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Отклонения разделяются на верхние и нижние. Верхнее отклонение Е8, еа - это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. (ЕЯ- верхнее отклонение отверстия, ег- верхнее отклонение вала).

Нижнее отклонение Е1, е - это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. (Е1 - нижнее отклонение отверстия, е - нижнее отклонение вала).

Допуск Т- разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.

Стандартный допуск П - любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок.

Допуск характеризует точность размера.

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

Изобразить отклонения и допуски в одном масштабе с размерами детали практически невозможно.

Для указания номинального размера используется так называемая нулевая линия.

Нулевая линия - линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении полей допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные - вниз.

Посадка - характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки.

При создании механизмов машин и при описаниях процессов взаимодействий поверхностей всегда возникает необходимость соединения двух или нескольких деталей или процессов. И очень часто приходится одну деталь (процесс) помещать внутрь другой. Основное содержание разработок по взаимозаменяемости в машиностроении и описании процессов взаимодействий связано именно с такими сопряжениями, поэтому приведем некоторые термины и их определения.

При соединении двух деталей объектов поверхности, которыми они соединяются, называют сопрягаемыми и иногда разделяют элементы детали с охватывающими и охватываемыми поверхностями.

Охватывающей называется элемент детали с внутренней сопрягаемой поверхностью (рис. 1.2). За деталями с такими поверхностями установился термин «отверстие».

Охватываемой называется деталь с наружной сопрягаемой поверхностью. За такими деталями установился термин «вал».

Как видно из определений и рис. 1.2, термины «отверстие» и «вал» применяются не обязательно к замкнутым поверхностям взаимодействии, но и к полуоткрытым, и относятся не ко всей детали или поверхности, а прежде всего к ее элементам, участвующим в сопряжении. Этот термин введен для удобства нормирования требований к размерам этих сопрягаемых поверхностей без различия формы детали в отношении несопрягаемых поверхностей.

I - детали с охватывающими поверхностями (отверстия),

2 - детали с охватываемыми поверхностями (валы).

Рис. 1.2. Охватывающие и охватываемые поверхности сопряжений

При соединении отверстий и валов, т.е. деталей с охватывающей и охватываемой поверхностями, они образуют сопряжение, чаще называемое посадкой. При этом в зависимости от размеров валов и отверстий (не забывайте, что термины «вал» и «отверстие» теперь и в дальнейшем мы будем употреблять только в отношении наружных и внутренних поверхностей) они могут иметь после сборки разные возможности в отношении смещения относительно друг друга. В некоторых случаях после соединения одна деталь может смещаться относительно другой на определенную величину, а в других случаях происходит сопротивление их взаимному смещению с разной степенью взаимодействия. Термины «отверстие» и «вал» могут применяться и для несопря- гаемых элементов или процессов. Этот методологический подход рассмотрим на примере машиностроения.

Посадка - характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в ней зазоров или натягов.

Зазор - разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг - разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

Добавление в определении натяга слов «до сборки» объясняется тем, что в результате сборки с натягом может происходить деформация сопрягаемых поверхностей.

В зависимости от свободы относительного перемещения сопрягаемых деталей или степени сопротивления их взаимному смещению разделяют посадки на три вида: посадки с зазором; посадки с натягом; переходные посадки.

Посадка с зазором (рис. 1.3, а) - посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении. При графическом изображении в посадке с зазором поле допуска отверстия всегда располагается над полем допуска вала, т.е. размеры годного отверстия всегда больше размеров годного вала.

Посадки с зазором характеризуются (отличаются одна от другой) величиной наименьшего и наибольшего зазора. Наибольшим зазор окажется тогда, когда будут сопрягаться наибольший предельный размер отверстия и наименьший предельный размер вала. Наименьший зазор- при сопряжении наибольшего размера вала с наименьшим размером отверстия. В частном случае наименьший зазор может быть равен нулю.

Посадки с зазором используются в тех случаях, когда допускается относительное смещение сопрягаемых деталей.

Посадка с натягом (рис. 1.3, в) - посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении, при графическом изображении в посадке с натягом поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала, т.е. всегда размеры годного отверстия меньше размеров годного вала.

Посадки с натягом характеризуются (отличаются одна ол другой) величиной наименьшего и наибольшего натяга. Наибольшим натяг окажется тогда, когда будут сопрягаться наименьший размер отверстия с наибольшим размером вала. Наименьший натяг - при сопряжении наибольшего размера отверстия с наименьшим размером вала.

Посадки с натягом используются в тех случаях, когда необходимо передать крутящий момент в основном без дополнительного крепления только за счет упругих деформаций сопрягаемых деталей.

Переходная посадка (рис. 1.3, в)- посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью.

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 получится наибольший зазор в этом сопряжении. Если размер вала после изготовления соответствует наибольшему допустимому, а отверстие - наименьшему допустимому, то получится наибольший допустимый натяг.

Поэтому заранее, до изготовления, когда установлены допуски и возможные предельные размеры отверстия и вала, нельзя сказать, какая будет посадка - с зазором или с натягом.

Рис. 1.3. Графические изображения посадок: а) посадка с зазором; б) посадка с натягом; в) переходная посадка

При эксплуатации, когда необходимо иногда проводить разборку и сборку, используются переходные посадки взамен посадок с натягом. Обычно переходная посадка требует дополнительного закрепления сопрягаемых деталей, они имеют небольшие предельные зазоры и натяги и часто используются для обеспечения центрирования, т.е. обеспечения совпадения осей отверстия и вала. Для решения проблем сопряжения поверхностей в машиностроении используется система отверстия и система вала.

Посадки с одинаковыми зазорами или натягами можно получить при разном положении полей допусков отверстия и вала (см. рис. 1.1). Таких полей допусков может оказаться бесчисленное множество. Но это означает, что практически невозможно будет выпускать в продажу обрабатывающий инструмент для изготовления отверстий - сверла, зенкеры, развертки, другой инструмент, непосредственно формирующий размеры сопрягаемых поверхностей.

Поэтому в нормативных документах всех стран мира используется принципиальный подход к ограничению свободы в установлении полей допусков валов и отверстий относительно номинального значения. Это ограничение сформулировано в понятии «система отверстия» и «система вала». Принципиальный подход в этих системах заключается в том, что при образовании всех трех видов посадок вводится ограничение в расположении полей допусков, т.е. принимается постоянное положение одного из полей допусков (вала или отверстия), причем один из предельных размеров вала или отверстия должен совпадать с номинальным размером. Такие отверстия и валы получили название основных.

Основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

Основной вал - вал, верхнее отклонение которого равно нулю.

Таким образом, у основного отверстия с номинальным размером совпадает наименьший предельный размер, а у вала - наибольший предельный размер. Эти границы установлены не случайно. Дело в том, что при обработке вала его размер изменяется от большего к меньшему. Следовательно, можно прекращать обработку, когда размер будет равен наибольшему допустимому значению. И очень удобно, если этот первый из возможных размеров годной детали будет целым числом, равным номинальному. При обработке отверстия размер изменяется от меньшего к большему, и первый размер годной детали - это наименьший допустимый размер, он соответствует номинальному размеру.

Посадки в системе отверстия (рис. 1.4, а) - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных, валов с основным отверстием.

Посадки в системе вала (рис. 1.4, б) - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом.

Здесь надо отметить, что предпочтение отдается системе отверстия, поскольку в этой системе меньше надо полей допусков для отверстия одного номинального размера, а изготовить отверстие и измерить его значительно труднее и дороже, чем изготовить и измерить вал такого размера с одинаковой точностью. Практически только для системы отверстия можно изготавливать готовый режущий инструмент для отверстия, так как в системе вала очень много полей допусков отверстий с различными предельными отклонениями при одном и том же номинальном размере. Систему вала обычно используют, исходя из некоторых конструктивных или технологических соображений, когда это экономически выгодно. Но случаи использования системы вала весьма ограничены.

Рис. 1.4. Схемы графических представлений посадок: я) - в системе отверстия; б) - в системе вала

Все машины, приборы и аппараты собираются из отдельных блоков, узлов и деталей. В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхности.

У цилиндрических соединений охватывающую поверхность называют отверстием, а охватываемую - валом. Названия отверстие и вал условно применимы и к другим охватывающим и охватываемым поверхностям, например плоским поверхностям.

При разработке чертежа детали устанавливают размеры, как правило, предпочительного ряда, которые требуются по условиям ее работы. Этот размер называется номинальным. Он является общим размером для вала и отверстия, составляющих соединение, и служит началом отсчета отклонений.

При обработке деталей невозможно получить абсолютно точно заданный номинальный размер. Причиной этого могут быть неточность изготовления оборудования, приспособлений и инструмента, их износ, колебания температуры и режимов обработки, а также неточности, связанные с отсутствием должных навыков, в пользовании измерительным, инструментом. В результате действительный размер будет отличаться от номинального.

Действительным называется размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью. Для годных деталей действительный размер должен быть не больше наибольшего и не меньше наименьшего допустимых предельных размеров - наибольшего и наименьшего. Наибольшим предельным размером называется наибольший размер, который может быть допущен при изготовлении детали. Наименьшим предельным размером называется минимальный размер, который может быть допущен при изготовлении детали. Разность между наибольшим и наименьшим допустимыми предельными размерами называется допуском на обработку или просто допуском.

Допуск на обработку в чертежах изображается в виде-отклонении от номинального размера: верхнего предельного отклонения (ВО), нижнего предельного отклонения (НО) и основного. Основное отклонение - ближайшее к нулевой линии (номинальному размеру).; оно используется для определения поля допуска относительно нулевой линии. Верх нее предельное отклонение - разность между наибольшим Предельным размером и номинальным; нижнее - разность между наименьшим и номинальным размерами.

Когда предельный размер больше номинального, то в чертеже отклонение ставится со знаком плюс (+). Если же предельный размер (наибольший или наименьший или тот и другой) меньше номинального, то отклонение является Отрицательным и в чертеже указывается со знаком минус £-). Когда один из предельных размеров равен номинальному, то отклонение равно нулю и в чертеже не указывается,

Единая система допусков и посадок стандартов СЭВ

Единая система допусков и посадок СЭВ (ЕСДП СЭВ) регламентируется стандартами СЭВ (СТ СЭВ) и в СССР действует с 1980 г. в качестве государственных стандартов (взамен применявшейся в нашей стране системы допусков и посадок ОСТ).

Использование ЕСДП СЭВ позволяет применять в разных странах единую техническую документацию и стандартную техническую оснастку, повышать уровень взаимозаменяемости деталей и элементов.

Основу ЕСДП СЭВ составляют ряды допусков, называемых квалитетами, и ряды основных отклонений, которыми определяется положение полей допусков относительно нулевой линии. Система допусков и посадок для размеров до 3150 мм содержит 19 квалитетов, которые обозначаются IT с добавлением номера по порядку: 1ТО1; 1Т0; 1Т1; 1Т2 и т. д. до 1Т17. Все поля допусков для отверстий и валов обозначаются буквами латинского алфавита: для отвертстий - прописными буквами (А, В, С, D и т. д.), для валов- строчными (а, b , с, d и т. д.). Ряд полей допусков обозначается двумя буквами, а буквы О, W, Q, L не используются. Величина поля допуска определяется квалитетом.

Квалитет - это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Поля допусков имеют симметричное расположенние отклонений (±).

Посадки наименований не имеют и делятся на три группы:

с гарантированным зазором - обозначаются буквами (для отверстия - А, В, С, CD, D, E, EF, F, FG, Q, Н, для вала - а, b , с, cd , d , e , ef , f , fg , g , h);

переходные - обозначаются буквами (для отверстия - IS, I, К, М, /V, для вала - is , i , k , in , n);

с гарантированным натягом - обозначаются буквами (для отверстия - Р, R, S, Т, U, X, Y, Z, для вала - р, r , s , t , и, v , х, у, z).

Основы взаимозаменяемости

Взаимозаменяемостью называется свойство одних и тех же деталей, узлов или агрегатов машин и т. д., позволяющее устанавливать детали (узлы, агрегаты) в процессе сборки или заменять их без предварительной подгонки при сохранении всех требований, предъявляемых к работе узла, агрегата и конструкции в целом. Указанные свойства изделий возникают в результате осуществления научно-технических мероприятий, объединяемых понятием "принцип взаимозаменяемости ".

Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних - в изделия при соблюдении предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических требований по всем параметрам качества. Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим исходным условием обеспечения взаимозаменяемости. Кроме этого, для обеспечения взаимозаменяемости необходимо выполнять и другие условия: устанавливать оптимальные номинальные значения параметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материалу деталей, технологии их изготовления и контроля и т. д. Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные единицы, от которых зависят надежность и другие эксплуатационные показатели изделий. Это требование, естественно, распространяется и на запасные части.

При полной взаимозаменяемости:

упрощается процесс сборки - он сводится к простому соединению деталей рабочими преимущественно невысокой квалификации;

появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливать необходимый темп работы и применять поточный метод;

создаются условия для автоматизации процессов изготовления и сборки изделий, а также широкой специализации и кооперирования заводов (при которых завод-поставщик изготовляет унифицированные изделия, сборочные единицы и детали ограниченной номенклатуры и поставляет их заводу, выпускающему основные изделия);

упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена новой (запасной).

Иногда для удовлетворения эксплуатационных требований необходимо изготовлять детали и сборочные единицы с малыми экономически неприемлемыми или технологически трудно выполнимыми допусками. В этих случаях для получения требуемой точности сборки применяют групповой подбор деталей (селективную сборку), компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц и изделий. Такую взаимозаменяемость называют неполной (ограниченной). Ее можно осуществлять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.

Внешняя взаимозаменяемость - это 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. Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по размерам присоединительных поверхностей; в подшипниках качения - по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца, а также по точности вращения.

Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изделие. Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца.

Уровень взаимозаменяемости производства можно характеризовать коэффициентом взаимозаменяемости К в, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей и сборочных единиц к общей трудоемкости изготовления изделия. Значение этого коэффициента может быть различным, однако степень его приближения к единице является объективным показателем технического уровня производства.

Совместимость - это свойство объектов занимать свое место в сложном готовом изделии и выполнять требуемые функции при совместной или последовательной работе этих объектов и сложного изделия в заданных эксплуатационных условиях.

Взаимозаменяемость, при которой обеспечивается работоспособность изделий с оптимальными и стабильными (в заданных пределах) во времени эксплуатационными показателями или с оптимальными показателями качества функционирования для сборочных единиц и взаимозаменяемость их по этим показателям, называют функциональной.

Функциональными являются геометрические, электрические, механические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели машин и других изделий или служебные функции сборочных единиц. Например, от зазора между поршнем и цилиндром (функционального параметра) зависит мощность двигателей (эксплуатационный показатель).

Классификация размеров по назначению и по виду соединяемых деталей.

При конструировании определяются линейные и угловые размеры детали, характеризующие ее величину и форму. Они назначаются на основе результатов расчета деталей на прочность и жесткость, а также исходя из обеспечения технологичности конструкции и других показателей в соответствии с функциональным назначением детали. На чертеже должны быть проставлены все размеры, необходимые для изготовления детали и ее контроля.

Размеры, непосредственно или косвенно влияющие на эксплуатационные показатели машины или служебные функции узлов и деталей, называются функциональными. Они могут быть как у сопрягаемых (например, у вала и отверстия), так и у несопрягаемых поверхностей (например, размер пера лопатки турбины, размеры каналов жиклеров карбюраторов и т. п.)

Параметр — это независимая или взаимосвязанная величина, характеризующая какое-либо изделие или явление (процесс) в целом или их отдельные свойства. Параметры определяют техническую характеристику изделия или процесса преимущественно с точки зрения производительности, основных размеров, конструкции.

Размер — это числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерения. Размеры подразделяют на номинальные, действительные и предельные.

Номинальный - это размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений. Номинальный размер - это основной размер, полученный на основе кинематических, динамических и прочностных расчетов или выбранный из конструктивных, технологических, эксплуатационных, эстетических и других соображений.

Действительный - это размер, установленный измерением с допустимой погрешностью.

Предельные - это два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.

Предельные размеры на предписанной длине должны быть истолкованы следующим образом:

для отверстий  диаметр наибольшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть вписан в отверстие так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к отверстию без зазора), не должен быть меньше, чем проходной предел размера. Дополнительно наибольший диаметр в любом месте отверстия не должен превышать непроходного предела размера;

для валов - диаметр наименьшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть описан вокруг вала так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к валу без зазора), не должен быть больше, чем проходной предел размера. Дополнительно минимальный диаметр в любом месте вала не должен быть меньше, чем непроходной предел размера.

Наибольший предельный размер - это больший из двух предельных, наименьший - это меньший из двух предельных размеров (рис. 2.1). ГОСТом 25346-89 установлены связанные с предельными размерами новые термины - "проходной" и "непроходной" пределы.

Термин "проходной предел " применяют к тому из двух предельных размеров, который соответствует максимальному количеству материала, а именно верхнему пределу для вала, нижнему  для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом проходным калибром.

Термин "непроходной предел " применяют к тому из двух предельных размеров, который соответствует минимальному количеству материала, а именно нижнему пределу для вала, верхнему  для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом непроходным калибром.

Отклонения размеров и допуски.

Отклонение - это алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером.

Действительное отклонение - это алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.

Предельное отклонение - это алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Классификацию отклонений по геометрическим параметрам целесообразно рассмотреть на примере соединения вала и отверстия. Термин "вал" применяют для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, термин "отверстие" - для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей. Термины "вал" и "отверстие" относятся не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей другой формы (например, ограниченным двумя параллельными плоскостями - шпоночное соединение).

Предельные отклонения подразделяют на верхнее и нижнее. Верхнее - это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами, нижнее отклонение - это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Рис. 2.1. Поля допусков отверстия и вала при посадке с зазором (отклонения отверстия положительны, отклонения вала отрицательны)

В ГОСТе 25346-89 приняты условные обозначения: верхнее отклонение отверстия ЕS, вала - еs, нижнее отклонение отверстия EI, вала - ei. В таблицах стандартов верхнее и нижнее отклонения указаны в микрометрах (мкм), на чертежах - в миллиметрах (мм). Отклонения, равные нулю, не указываются. На рис. 2.1 даны примеры простановки отклонений на чертежах деталей и соединения.

Допуск- это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями (см. рис. 2.1). По ГОСТу 25346-89 введено понятие "допуск системы" - это стандартный допуск (любой из допусков), устанавливаемый данной системой допусков и посадок.

Нулевая линия - это линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. При горизонтальном расположении нулевой линии положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные - вниз (см. рис. 2.1).

Поле допуска - это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии (см. рис. 2.1).

Для упрощения допуски можно изображать графически в виде полей допусков (рис. 2.1, б ). При этом ось изделия (на рис. 2.1, б не показана) всегда располагают под схемой.

Контрольные вопросы

1. Что такая взаимозаменяемость?
2. Что такое размер?
3. Какие размеры бывает по назначению?
4. Номинальный, действительный и предельные размеры.
5. Какие отклонения бывает для размеров?
6. Что такой допуск?

В машиностроении все детали условно подразделяют на две группы:

1. "валы " – наружные (охватываемые) элементы детали, номинальный размер вала принято обозначать d ;

2. "отверстия " – внутренние (охватывающие) элементы детали, номинальный размер отверстия обозначают D .

Термины "вал" и "отверстие" относят не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей любой другой формы.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров. Размер – это числовое значение линейной величины (диаметра, длины, высоты и т.п.) в выбранных единицах. В машиностроении размеры указываются в миллиметрах. Различают следующие размеры:

Номинальный размер (D, d, l ) – размер, который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяют предельные размеры. Для деталей, составляющих соединение, номинальный размер является общим. Номинальные размеры находят расчетом их на прочность и жесткость, а также исходя из совершенства геометрических форм и обеспечения технологичности конструкций изделий.

Для сокращения числа типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента, штампов, приспособлений, а также для облегчения типизации технологических процессов значения размеров, полученные расчетом, следует округлять (как правило, в большую сторону) в соответствии со значениями ряда нормальных линейных размеров.

Действительный размер - размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью. Этот термин введен потому, что невозможно изготовить деталь с абсолютно точными требуемыми размерами и измерить их без внесения погрешности. Действительный размер детали в работающей машине вследствие ее износа, упругой, остаточной, тепловой деформаций и других причин отличается от размера, определенного в статическом состоянии или при сборке. Это обстоятельство необходимо учитывать при точностном анализе механизма в целом.

Предельные размеры детали - два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Больший из них называют наибольшим предельным размером, меньший – наименьшим предельным размером. Принятые обозначения их D max и D min для отверстия, d max и d min – для вала. Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.

Выбраковочный размер – размер, при достижении которого деталь изымается из работы. Выбраковочный размер обычно задается в стандартах через границу износа или предел износа.

Отклонением называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером. Отклонения – это вектора, которые показывают насколько предельный размер отличается от номинального. Отклонения всегда задаются со знаком "+" или "–".

Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Одно из двух предельных отклонений называется верхним, а другое - нижним. Обозначения отклонений, их определения и формулы приведены в табл. 8.1.

Верхнее и нижнее отклонения могут быть положительными (расположены выше номинального размера или нулевой линии), отрицательными (расположены под нулевой линией), и равными нулю (совпадают с номинальным размером – нулевой линией).