Файл: Брук С.И. Основы взаимозаменяемости и технические измерения учеб. пособие с элементами программир. обучения.pdf

Г Л А В А 11

Системы допусков на гладкие цилиндрические соединения

Величины допусков и характер посадок выбираются конструк­ тором на основе расчетов или опытных данных таким образом, чтобы они удовлетворяли требуемому характеру сопряжения, точности и надежности работы машины, обеспечивали взаимоза­ меняемость частей, способствовали долговечности деталей и, на­ конец, повышали технологичность конструкции. Однако важно, чтобы выбранные допуски и посадки не только удовлетворяли перечисленным условиям, но и были бы стандартными. Последнее делает возможным стандартизацию режущего и мерительного инструмента, а также способствует стандартизации всего металло­ режущего оборудования и оснащения. Стандартная система до­ пусков была впервые разработана и утверждена в Советском Союзе в 1929 г. С тех пор она непрерывно расширяется и незначительно корректируется на основе опыта ее применения в промышленности и требований развивающейся техники. Однако основные законо­ мерности стандартной системы допусков, положенные в основу

еепостроения, сохранились неизменными.

Внастоящее время в Советском Союзе разработана и действует система допусков ГОСТ. Предельные отклонения в государствен­ ной системе допусков применительно к гладким цилиндрическим соединениям составлены раздельно для пяти различных интерва­

в общем одинаковы у всех пяти интервалов, однако имеются и не­ которые различия, относящиеся в основном к количеству классов точности, числу полей допусков, единице допуска в каждом ин­

до 500 мм, как наиболее распространенного в общем машинострое­ нии и наиболее широко представленного количеством классов точности и числом полей допусков.

40

§ 1. К л а с с ы т о ч н о с т и по' Г О С Т

Для возможности выбора различных величин допусков в за­ висимости от конкретных требований точности в системе ГОСТ предусмотрено 18 классов точности. Классы точности имеют следу­ ющие обозначения (в порядке убывающей точности): 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 1, 2, 2а, 3, За, 4, 5 - 7 , 8, 9. Некоторая нестрой­ ность полученного ряда вызвана тем, что система допусков раз­ рабатывалась постепенно и классы точности добавлялись в разные годы. Наиболее точным в данном ряду является класс 02, а наи­ более грубым — 9. Отсутствующий слева класс точности 01 заре­ зервирован для дополнения ГОСТ в будущем при возникновении необходимости в более точных допусках; предусмотренный для шестого класса точности промежуток также пока еще не заполнен.

Основное применение допусков по классам точности: от клас­ сов 02 до 05 допуски задаются на размеры плоскопараллельных концевых мер длины; от 06 до 2 — на размеры калибров; от 09 до 5 — на сопряженные размеры деталей машин и 7, 8, 9 — на свободные размеры деталей машин.

Наиболее точные в деталях машин классы 09 и 1 применяются в особо ответственных сопряжениях автомобильного и авиацион­ ного машиностроения, станкостроения, приборостроения, ответ­ ственных деталях станочных приспособлений. Примеры: сопряже­ ние поршневого пальца с поршнем двигателя внутреннего сгора­ ния; отверстия в большой и малой головках шатуна; коренные и шатунные шейки коленчатых валов мотоциклетных, авиацион­ ных и некоторых автомобильных двигателей; отверстия под вкла­ дыши коренных подшипников в блоках цилиндров; отверстия и цапфы под подшипники качения классов точности А и С; по­ верхности шпинделей прецизионных металлорежущих станков и др. В целом допуски по классам точности 09 и 1 составляют не более 5—10% от общего числа допусков на сопряженные размеры деталей в изделиях общего машиностроения.

Допуски по 2-му классу точности наиболее распространены для точных и ответственных соединений. Так, в автомобильной, авиационной, станкостроительной, турбостроительной промыш­ ленности не менее 60—70% ответственных сопряжений выпол­ нены по этому классу. Допуски по 2-му классу задаются также в особо ответственных соединениях легкого и текстильного маши­ ностроения. Большое распространение получил 2-й класс точ­ ности на размерах сопряженных и центрирующих элементов ста­ ночных приспособлений. Примеры: большинство сопряжений двигателя внутреннего сгорания (клапаны, толкатели, коромысла, коленчатые и распределительные валы и др.); валы, шестерни, шкивы, цапфы в коробках скоростей и ходовой части автомоби­ лей; механизмы главного движения и подачи металлорежущих станков; подшипники качения классов точности Н, П, В на валы и в корпуса и др.

41

Классы точности 2а и 3 применяются в большинстве ответствен­ ных соединений более грубых машин — в тракторах, дерево­ обрабатывающих станках, машинах текстильного и легкого ма­ шиностроения, а также в менее ответственных сопряжениях пере­ численных выше областей машиностроения.

Классы точности За и 4 применяются для посадочных разме­ ров еще более грубых машин (сельскохозяйственные машины, вагоны, лебедки и др.), а также в упомянутых раньше областях машиностроения, но для подвижных посадок, допускающих боль­ шие колебания зазоров. Допуски по 5-му классу точности при­ меняются главным образом для неответственных соединений, а иногда и для свободных размеров. По 7, 8 и 9-му классам точ­ ности задаются главным образом допуски на свободные размеры деталей.

Принципиальная сущность спстемы отверстпя л системы вала.—Преиму­ щество системы, отверстия. — Условия и примеры применения посадок

вспстеме вала.

Получение различных посадок в сопряжении отверстия и вала

• может осуществляться следующими путями:

1)сохранением предельных размеров отверстия постоянными, но изменением предельных размеров вала в зависимости от требуе­ мой посадки, т. е. применением различных полей допусков на валы (рис. 12, а);

2)сохранением постоянных предельных размеров вала, но применением различных полей допусков на отверстия (рис. 12, б);

3)изменением полей допусков как на отверстие, так и на вал. Последний метод нецелесообразен, ибо каждое изменение поля

допуска как на отверстие, так и на вал вызывает необходимость при изготовлении этих деталей применять другой режущий и ме­ рительный инструмент, изменять настройку станков и размеры приспособлений, т. е. расширять номенклатуру необходимых для производства изделий инструментов и оснащения. Поэтому при построении государственной системы допусков ГОСТ использованы первые два метода. Один из них назван системой отверстия, вто­ рой — системой вала.

и номинальном размере соединения поле допуска отверстия со­ храняется постоянным для любых посадок, а разные посадки до­ стигаются изменением предельных отклонений на валы (см. рис. 12, я). С и с т е м о й в а л а (СВ) называется совокупность посадок, в которой при одном и том же классе точности и номи­ нальном размере сопряжения предельные размеры вала сохра­ няются постоянными для разных посадок, а различные посадки

42

03

« о

0Q

VMWA\

к^ЧЧЧЧЧЧ

Рпс. 12. Схемы расположения полей допусков,

а — в системе отверстия; б — в системе вала.

43

Поле допуска отверстия в системе отверстия названо основным отверстием и обозначается буквой А. Оно характерно тем, что для любых посадок в системе отверстия нижнее отклонение отвер­ стия равно нулю, а верхнее отклонение положительно. Поэтому

при графическом построении полей допусков поле допуска отверстия (6А) в системе отверстия всегда прилегает к нулевой линии, рас­ полагаясь над ней. Поля допусков на валы (6В) занимают различ­ ное положение по отношению к нулевой линии в зависимости от выбранной посадки.

Всистеме вала поле допуска на вал названо основным валом

иобозначается буквой В. Оно характерно тем, что для всех по­ садок в системе вала верхнее отклонение вала равно нулю, а ниж­ нее отклонение — отрицательно. Поэтому при графическом по­ строении допусков поле допуска на вал в системе вала (6В) всегда

к нулевой линии в зависимости от выбранной посадки. Для иллю­ страции на рис. 13 построены поля допусков стандартных посадок 2-го класса точности в системах отверстия и вала для интервала диаметров 30—50 мм. ,

Характер одноименных посадок (т. е. предельные величины зазоров и натягов в обеих системах) примерно одинаков. Обе системы — отверстия и вала — находят применение в промышлен­ ности, но в разной степени. Большее распространение по техникоэкономическим соображениям получила система отверстия. Объ­ ясняется это следующим. Для обработки точных отверстий во мно­ гих случаях применяется мерный режущий инструмент — зен­ керы, развертки, протяжки и др. Каждый из этих инструментов применяется для обработки отверстия одного размера с опреде­ ленным полем допуска. Поэтому с увеличением числа полей до­ пусков на отверстия количество потребного мерного режущего, инструмента для обработки отверстий в соответствующее ко­ личество раз увеличивается. Окончательная же обработка валов производится на токарных или шлифовальных станках. Приме­ няемый при этом режущий инструмент — резцы или шлифоваль­ ные круги — не требует замены для обработки валов с различ­ ными полями допусков. Изменяется лишь настройка станков. Та­ ким образом, для выполнения различных посадок в системе от­ верстия требуется один набор режущих инструментов для обра­ ботки валов и один для обработки отверстий. Если же предельные отклонения на валы и отверстия заданы в системе вала, то коли­ чество потребного мерного режущего инструмеата для обработки отверстий увеличивается в соответствии с числом' принятых по­ садок.

Итак, преимущества системы отверстия объясняются сокраще­ нием номенклатуры потребного мерного режущего инструмента

44

для обработки отверстий по сравнению с таковым в системе вала. Однако, несмотря на это, система вала сохранена в государствен­ ном стандарте, поскольку в некоторых случаях ее применение оказывается оправданным по конструктивным или технико-эко­ номическим соображениям.

Так, например, во многих конструкциях один вал соединяется с отверстиями разных деталей (подшипники, муфты, шестерни, шкивы и др. (рис. 14, а). В таких случаях целесообразно вал выполнить гладким по всей длине с постоянным полем допуска, а различные посадки сопряженных деталей осуществить, изменяя поля допусков в отверстиях соединяемых деталей; иными словами, применять систему вала. Установление предельных отклонений в этом случае по системе отверстия (т. е. постоянное поле допуска на все отверстия) вызвало бы необходимость изготовления ступен­ чатого вала (рис. 14, б), что нецелесообразно. Подобное же соче­ тание деталей мы наблюдаем, например, в сопряжении поршневого пальца с отверстиями в бобышках поршня и верхней головке шатуна (рис. 14, в). По краям поршневого пальца в зонах соеди­

проворачивания пальца в верхней головке шатуна, т. е. требуется посадка типа Скользящей. Применение системы отверстия заста­ вило бы задавать различные предельные отклонения на диаметр поршневого пальца в средней части и по краям и затруднило бы сборку узла, тогда как использование системы вала позволяет диаметр поршневого пальца выполнить одинаковым по всей длине, а различные посадки создать за счет разных полей допусков на диаметры отверстий в поршне и шатуне.

Выполнение размеров отверстия в системе вала производится также в случаях, когда охватываемая поверхность (вал) отно­ сится к детали, поставляемой в готовом виде. Классическим при­ мером этому служит сопряжение наружного кольца подшипника качения с гнездом корпуса (рис. 14, г). В зависимости от кон­ кретных условий работы подшипника может понадобиться разный характер соединения подшипника по наружному диаметру!) с гнез­ дом. Так как производство подшипников качения централизовано и при изготовлении различных машин подшипники получают в го­ товом виде, то для создания разных посадок подшипника с гнез­ дом по диаметру D машиностроительный завод вынужден изменять поля допусков на сопряженный диаметр отверстия, т. е. применять для него отклонения в системе вала. По этим же соображениям

другого класса точности, то при стремлении выполнить цапфу вала с одними и теми же отклонениями по всей длине

46