Система допусков и посадок для гладких соединений

Система допусков и посадок для гладких соединений является основой обеспечения взаимозаменяемости деталей машин. Гладкие соединения представляют собой цилиндрические поверхности без резьбы, шлицев и других профилей, которые обеспечивают различные виды сопряжений деталей. Правильный выбор допусков и посадок для таких соединений критически важен для функционирования механизмов.

Единая система допусков и посадок (ЕСДП)

ЕСДП для гладких соединений базируется на следующих принципах:

Единица допуска — основная расчетная единица, определяющая уровень точности для данного размера. Формула единицы допуска: i = 0,45 ∛D + 0,001D (мкм)

где D — среднее геометрическое крайних размеров интервала, мм.

Интервалы размеров — все номинальные размеры от 1 до 3150 мм разделены на интервалы, в пределах которых допуски для одного квалитета остаются постоянными.

• Основные интервалы размеров:Свыше 1 до 3 мм
• Свыше 3 до 6 мм
• Свыше 6 до 10 мм
• Свыше 10 до 18 мм
• Свыше 18 до 30 мм
• Свыше 30 до 50 мм
• Свыше 50 до 80 мм
• Свыше 80 до 120 мм
• Свыше 120 до 180 мм
• Свыше 180 до 250 мм
• И так далее до 3150 мм

Стандартные квалитеты

Для гладких соединений наиболее часто применяются квалитеты:

Квалитет 5 — высокая точность

• Применение: точные измерительные инструменты, эталоны
• IT5 = 7i (для размеров до 500 мм)

Квалитет 6 — повышенная точность

• Применение: ответственные подшипниковые соединения
• IT6 = 10i

Квалитет 7 — нормальная точность

• Применение: основные соединения общего машиностроения
• IT7 = 16i

Квалитет 8 — средняя точность

• Применение: обычные соединения
• IT8 = 25i

Квалитет 9 — пониженная точность

• Применение: неответственные соединения
• IT9 = 40i

Отклонения для отверстий (прописные буквы)

Основное отверстие H — нижнее отклонение равно нулю (EI = 0)

• Наиболее распространенное в системе отверстия
• Обеспечивает технологичность изготовления

Отклонения с зазором:

• A, B, C, D, E, F, G — обеспечивают гарантированный зазор
• Применяются для подвижных соединений различной точности

Переходные отклонения:

• J, K — для точного центрирования без нагрузки
• M, N — для соединений с небольшими нагрузками

Отклонения для валов (строчные буквы)Основной вал h — верхнее отклонение равно нулю (es = 0)

• Основа системы вала
• Технологически выгоден при обработке на токарных станках

Отклонения с зазором:

• a, b, c, d, e, f, g — для подвижных соединений
• Чем дальше от h, тем больше зазор

Переходные отклонения:

• j, k — для точного центрирования
• m, n — для соединений средней точности

Отклонения с натягом:

• p, r, s, t, u, v, x, y, z — для неподвижных соединений
• Обеспечивают различную прочность соединения

Посадки с зазором

Обеспечивают относительное перемещение деталей:

H8/f7 — посадка с большим зазором

• Применение: тихоходные механизмы, легко вращающиеся детали
• Smax = 60 мкм, Smin = 20 мкм (для ⌀50 мм)

H7/g6 — посадка со средним зазором

• Применение: обычные подвижные соединения
• Smax = 34 мкм, Smin = 9 мкм (для ⌀50 мм)

H7/h6 — посадка с малым зазором

• Применение: точные направляющие, шпиндели
• Smax = 25 мкм, Smin = 0 мкм (для ⌀50 мм)

Переходные посадки

Могут иметь как зазор, так и натяг:

H7/js6 — симметричная переходная посадка

• Применение: точное центрирование сменных деталей
• Smax = +12,5 мкм, Nmax = -12,5 мкм

H7/k6 — переходная посадка с преобладанием зазоров

• Применение: центрирование шестерен на валах
• Smax = +18 мкм, Nmax = -7 мкм

H7/n6 — переходная посадка с преобладанием натягов

• Применение: соединения зубчатых колес со ступицами
• Smax = +4 мкм, Nmax = -21 мкм

Посадки с натягом

Обеспечивают неподвижное соединение:

H7/p6 — посадка с малым натягом

• Применение: легкие втулки, тонкостенные детали
• Nmax = 37 мкм, Nmin = 12 мкм

H7/r6 — посадка со средним натягом

• Применение: зубчатые колеса на валах
• Nmax = 50 мкм, Nmin = 25 мкм

H8/s7 — посадка с большим натягом

• Применение: тяжелые условия работы
• Nmax = 102 мкм, Nmin = 48 мкм

Подшипники качения

Посадки внутренних колец:

• Неподвижная нагрузка: h5, h6
• Местная нагрузка: j5, j6
• Циркуляционная нагрузка: k5, k6, m5, m6

Посадки наружных колец:

• Неподвижная нагрузка: H6, H7
• Местная нагрузка: J6, J7
• Циркуляционная нагрузка: K6, K7, M6, M7

Зубчатые передачи

Зубчатые колеса на валах:

• Неразъемные: H7/r6, H7/s6
• Разъемные: H7/k6, H7/n6

Направляющие втулки:

• Прецизионные: H6/h5
• Обычные: H7/h6, H8/h7

Направляющие соединения

Поступательное движение:

• Точные: H7/f6, H7/g6
• Обычные: H8/f7, H8/h8

Вращательное движение:

• Шпиндели: H5/h4, H6/h5
• Валы общего назначения: H7/h6, H8/h7

Методы обеспечения точности

Для отверстий:

• Квалитеты 5-7: развертывание, растачивание
• Квалитеты 8-9: сверление, зенкерование
• Квалитеты 10-12: литье, штамповка

Для валов:

• Квалитеты 5-7: шлифование, тонкое точение
• Квалитеты 8-9: чистовое точение
• Квалитеты 10-12: получистовое точение

При выборе посадок следует учитывать:

• Стоимость изготовления возрастает с повышением точности
• Квалитет 7 — оптимальный для большинства применений
• Переход к более точным квалитетам должен быть обоснован

Контроль гладких соединений

Средства контроля

Предельные калибры:

• Проходные и непроходные
• Для отверстий и валов
• Обеспечивают быстрый контроль

Универсальные средства:

• Микрометры для валов
• Нутромеры для отверстий
• Координатно-измерительные машины

Правила контроля

• Контроль в нескольких сечениях
• Учет отклонений формы и расположения
• Соблюдение температурных условий

Влияние рабочих условий

Температурные воздействия:

• Учет различных коэффициентов расширения
• Корректировка посадок для высоких температур

Смазка:

• Влияние на эффективный зазор
• Выбор вязкости смазочного материала

Износ:

• Прогнозирование изменения посадки
• Выбор запаса по зазору

Специальные случаи

Составные валы:

• Обеспечение соосности
• Передача крутящего момента

Тонкостенные детали:

• Учет деформаций при сборке
• Ограничение натягов

Автомобильная промышленность

Двигатели:

• Поршневые пальцы: H7/k6
• Вкладыши подшипников: H7/h6
• Клапанные направляющие: H7/f7

Трансмиссия:

• Подшипники КПП: H7/k6
• Синхронизаторы: H7/n6

Станкостроение

Шпиндельные узлы:

• Прецизионные подшипники: H5/h4
• Патроны: H6/js5

Направляющие:

• Линейные подшипники: H7/g6
• Втулки скольжения: H8/f7

Система допусков и посадок для гладких соединений является основой современного машиностроения. Правильный выбор посадок обеспечивает:

• Взаимозаменяемость деталей
• Оптимальные эксплуатационные характеристики
• Экономичность производства
• Надежность конструкций

Успешное применение системы требует глубокого понимания принципов ее построения, особенностей различных типов посадок и условий их применения. Современные тенденции развития техники предъявляют все более высокие требования к точности соединений, что делает изучение данной темы особенно актуальным.

Список литературы

ГОСТ 25346-2013 Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Основные положения, допуски, отклонения и посадки. — М.: Стандартинформ, 2014.

ГОСТ 25347-2013 Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Поля допусков и рекомендуемые посадки. — М.: Стандартинформ, 2014.

ГОСТ 25348-2013 Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Таблицы стандартных справочных значений допусков и основных отклонений. — М.: Стандартинформ, 2014.

Мягков В.Д., Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч. — 7-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, 1982.

Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для втузов. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 2007. — 352 с.

Анухин В.И. Допуски и посадки: Учебное пособие. — 3-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Питер, 2008. — 207 с.

Белкин И.М. Допуски и посадки (основные нормы взаимозаменяемости): Учебное пособие для машиностроительных специальностей вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1992. — 528 с.

ISO 286-1:2010 Geometrical product specifications (GPS) — ISO code system for tolerances on linear sizes — Part 1: Basis of tolerances, deviations and fits.

ISO 286-2:2010 Geometrical product specifications (GPS) — ISO code system for tolerances on linear sizes — Part 2: Tables of standard tolerance classes and limit deviations for holes and shafts.

Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки: Справочник в 2-х частях. — 8-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Политехника, 2001.

Мерков А.Б. Основы взаимозаменяемости и технические измерения: Учебное пособие. — М.: Академия, 2007. — 256 с.

Радкевич Я.М., Схиртладзе А.Г., Лактионов Б.И. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник для вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2006. — 767 с.