/
Автор: Марков Н.Н. Осипов В.В. Шабалина М.Б.
Теги: общее машиностроение технология машиностроения машиноведение инженерия машиностроение метрология нормирование
ISBN: 5-06-003694-4
Год: 2001
Текст
ТЕХНОЛОГИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ
И АВТОМАТИЗАЦИЯ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Н.Н.Марков В.В.Осипов
М.Б.Шабалина
Нормирование
точи
в машиностроении
@ ВЫСШАЯ ШКОЛА
Серия: Технология, оборудование
и автоматизация
машиностроительных производств
Редакционная коллегия:
Член-корреспондент РАН Ю.М.Соломенцев-
председатель
профессор профессор секретарь профессор профессор доцент профессор профессор профессор профессор Ю.В.Копыленко- зам.председателя А. Г. Схмучлъдзе—ответственны й Г.Н.Андреев В.В.Бушуев В.Н.Гусев М.И.Киселев А. А. Кутин В.Г.Митрофанов В.Л.Сосонкин Н.М.Тищенко
M2.G
Н.Н.Марков В.В.Осипов
М.Б.Шабалина
Нормирование
точности
в ш/шроении
Под редакцией
члена-корреспондента РАН
Ю.М.Соломенцева
Издание второе}переработанное
и дополненное
Рекомендовано
Министерством образования
Российской Федерации
в качестве учебника для студентов
машиностроительных специальностей
высших учебных заведений
ковтрои'ъйГ—!
ЭНЗЕ - j
МОСКВА
2001
ACADEMA
УДК 621.01
ББК 34.4
М26
Рецензент — гяидидят технических наук
МЛ. Палей (зав. лабораторией метрологии и взаимозаменяемости
НИИ измерения)
Марков НЛ., Осипов В.В., Шабалина М.Б.
М26 Нормирование точности в машиностроении: Учеб, для ма-
шиностроит. спец. вузов./Под ред. Ю.М. Соломенцева. — 2-е
изд.,испр. и доп. — М.; Высш, шк.; Издательский
центр «Академия», 2001. — 335 с.: ил.
ISBN 5-06-003694-4 (Высшая школа)
' ISBN 5-7695-0710-1 (Изд. центр «Академия»)
Приведены сведения о видах точности в машиностроении, причинах появ-
ления погрешностей геометрических параметров элементов деталей; рассмот-
рены цели нормирования точности, виды документов по нормированию,
вопросы стандартизации и сертификации. Даны контрольные вопросы и мето-
дические материалы по изучению основных положений учебника.
Для студентов машиностроительных специальностей вузов.
УДК 621.01
ББК 34.4
ISBN 5-06-003694-4
ISBN 5-7695-0710-1
© ГУП «Издательство «Высшая школа», 2001
Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Выс-
шая школа» и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без со-
гласия издательства запрещается.
Предисловие
Дисциплина, к изучению которой Вы приступаете, должна снабдить
Вас знаниями, которые составляют основу обязательных абсолютно для
всех специалистов, работающих в любой отрасли машиностроения. Эти
обязательные знания должны быть усвоены будущими специалистами,
ими Вы будете пользоваться все время, пока будете работать по специ-
альности.
Во всех областях науки и техники, во всех учебных дисциплинах есть
минимум специальных знаний, которыми обязаны владеть все, кто хочет
считать себя специалистом в данной области. Особенность знаний в об-
ласти нормирования точности в машиностроении заключается в том.
что они содержат большой объем догматических сведений, не подлежа-
щих доказательствам и признаваемых беспрекословными и обязатель-
ными для всех. Такое положение вещей сложилось исторически и стало
результатом постепенного формирования большинства данных о нор-
мировании точности в машиностроении особенных для разных стран и
даже разных предприятий внутри одной страны, обычно не связанных
между собой по этим вопросам. В настоящее время существуют единые
документы, которые нормируют правила нормирования точности в ма-
шиностроении для всех стран мира. Эти документы создавались в усло-
виях острой необходимости эффективных связей не только между от-
дельными предприятиями внутри страны, но и между отдельными стра-
нами мира. Создание общих документов на базе частных не могло не
отразиться на их стройности и логичности и не могло не привести к по-
явлению знаний догматического характера для некоторых требований к
точности.
Большой объем догматических сведений, содержащихся в этом
учебном предмете, вызывает определенные трудности в их усвоении.
Другая трудность изучения заключается в том, что знания по этому
предмету для Вас практически совсем новые, поскольку в ранее изучаемых
предметах информации о нормировании точности очень мало.
Ближе всего к вопросам нормирования точности Вы подходили при
изучении черчения, когда учились изображать объекты машиностроения
Сдетали) в разных проекциях и масштабах и когда указывали размеры
этих объектов. Теперь Вам следует понимать, что изготовить объект по
тем чертежам, которые Вы делали, невозможно. Для изготовления дета-
ли недостаточно той информации, которая содержится на чертеже, где
лишь правильно начерчен объект и указаны его размеры. Чертеж детали,
который пойдет в производство, должен обязательно содержать сведе-
з
ния о необходимой точности изготовления каждого элемента детали.
Знания того, как нормируется точность в машиностроении и что это та-
кое, какими параметрами определяется точность, какими условными
знаками и как требования к точности должны обозначаться на чертежах,
Вы и должны получить после изучения этого предмета.
Третья трудность в освоении знаний по этому предмету заключается
в необходимости запоминания специальных терминов, понятий, опреде-
лений и формулировок. Это необходимо для однозначного толкования
ситуаций всеми участниками производственных процессов в машино-
строении (конструкторов, технологов, метрологов и эксплуатационни-
ков) на протяжении всего жизненного цикла объектов машиностроения
(при их проектировании, изготовлении, измерении и эксплуатации).
Другими словами, можно сказать, что изучаемая дисциплина формирует
язык общения всех инженеров-специалистов в области машиностроения
с точки зрения точности изделий.
При построении учебника авторы попытались изложить материал
так, чтобы максимально облегчить процесс усвоения нового. В тексте
учебника жирным шрифтом выделены положения, изучение которых
обязательно. Петитом выделен текст, который содержит дополнитель-
ные сведения, разъясняющие учебный материал или расширяющие по-
знания в изучаемой области.
По некоторым темам даны методические материалы для углубленной
проработки основополагающих разделов учебной дисциплины — по
допускам и посадкам гладких сопряжений, отклонениям формы и распо-
ложения поверхностей, шероховатости поверхности, резьбовым и
зубчатым соединениям. Ими авторы рекомендуют пользоваться как
преподавателям при проведении практических занятий, так и студентам
при самостоятельной работе.
Главной целью практических занятий должно стать приобретение
навыков работы с нормативной документацией (непосредственно со
стандартами, а не выдержками из них) и рабочими чертежами машино-
строения (относящимися к специальности учащихся).
Исходя из накопленного опыта, авторы рекомендуют на лекциях и
обязательно, на практических занятиях регулярно проводить контроль-
ные работы по изучаемым темам или разделам для постепенного и по-
следовательного усвоения учебного материала. Контрольная может
быть очень простой, например, на элементарном эскизе детали с указан-
ными размерами преподаватель просит учащихся указать требования к
точности отдельных элементов детали условными обозначениями и дает
при этом словесное описание этих требований. Такие контрольные ино-
гда можно и не проверять, а после окончания текущего занятия надо по-
казать, как это правильно должно было быть выполнено.
Авторы полагают, что минимальный объем знаний по изучаемому
предмету должен содержать знание параметров, по которым нормирует-
4
ся точность, знание использующихся условных знаков и способы их на-
несения на чертежах. Каждый, кто хочет считать себя специалистом ма-
шиностроительного производства (от рабочего до руководителя любого
уровня), как минимум должен уметь «прочитать чертеж с точки зрения
точности выполнения его элементов». Поскольку требуемая точность
указывается на чертежах чаще всего в виде условных знаков, то, естест-
венно, как минимум, надо знать расшифровку этих знаков, т.е. уметь их
объяснить и находить те элементы деталей, к которым относятся эти
точностные требования.
Еще одна особенность изучаемого предмета заключается в том, что
степень усвоения студентами материала в учебных семестрах проявляет-
ся на занятиях по другим дисциплинам, когда потребуется работа, свя-
занная с оформлением чертежей, а также в курсовых и дипломном про-
ектах. Поэтому знания по изучаемому предмету будут востребованы не
только после окончания учебного заведения, но и в процессе обучения.
И еще одна рекомендация преподавателям и учащимся. Не надо
«зазубривать» изучаемый материал, а следует понять и усвоить смысло-
вое содержание приводимых терминов и определений.
Авторы желают Вам успеха и, вместе с преподавателями, будут ста-
раться как можно больше облегчить Вам процесс обучения. Но успех
будет зависеть и от Вашего желания приобрести эти знания. Без этого
настоящая учеба невозможна. Насильно человека научить нельзя. Успе-
ха Вам!
Авторы
РАЗДЕЛ I
Общие положения по нормированию
требований к точности в машиностроении
Качеством продукции называется совокупность свойств продукции,
обуславливающая ее пригодность удовлетворять определенные потреб-
ности в соответствии с ее назначением. Таким образом, качество любого
вида продукции определяется ее свойствами, составом, размерами и дру-
гими параметрами, установленными с учетом надежности и стоимости.
Оценивать и гарантировать качество изделий можно только в том
случае, если их качественные характеристики четко определены и долж-
ным образом узаконены. Необходимые качественные характеристики и
показатели различной продукции устанавливаются нормативно-техни-
ческой документацией, к которой относят конструкторские, техноло-
гические, эксплуатационные и другие виды документов. Эти документы
должны отвечать требованиям соответствующих стандартов.
Весьма важную роль в правильном функционировании изделий иг-
рает соблюдение точностных требований к их геометрическим пара-
метрам.
ГЛАВА 1
Основные понятия о точности в машиностроении
§1. ТОЧНОСТЬ И ВИДЫ ТОЧНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Точность в технике — это степень приближения значения параметра
изделия, процесса и т.д. к его заданному значению.
Требования к точности могут относиться к точности механической
обработки или к другому виду обработки деталей, к точности механиз-
мов и машин, к точности систем автоматизированного управления, к
точности измерений и т.д.
Кроме термина «точность» часто используют термин «погрешность»,
поэтому необходимо дать некоторые пояснения по различению этих
терминов и разграничению области их применения. Когда применяют
термин «точность», то обычно имеют в виду качественный показатель,
характеризующий отличие этого показателя от заданного значения. Так,
говоря о точности, употребляют выражения «высокая точность»,
«низкая точность» и т.д. Однако такие понятия, как и термин
6
- «точность», невозможно использовать для нормировании степени при-
ближения значения параметра к заданному.
Термин «погрешность» применяют для количественной оценки
точности. Погрешность — разность между приближенным значением
некоторой величины и ее точным значением. Это определение относится
$ так называемой абсолютной погрешности, которая обычно нормиру-
. стся для характеристики точности в машиностроении. Таким образом,
строго говоря, погрешность является показателем точности. В случаях,
когда считают, что точность «высокая» или «низкая», необходимо ука-
зывать значение погрешности. Нельзя говорить, например, о «высокой
точности изготовления», если не указывать погрешность этого изготов-
ления.
В предмете, которому посвящен настоящий учебник, рассматривает-
ся, в основном, точность обработки элементов деталей в машинострое-
нии.
. Обращаем Ваше внимание на необходимость говорить не о точности
изготовления детали, а о точности изготовления ее элементов. Любая
деталь, даже простейшей формы, состоит из совокупности нескольких
' элементов. Так, простейший цилиндрический валик образован тремя
элементами: одной цилиндрической поверхностью и двумя плоскими
торцевыми поверхностями, требования к точности которых разные. Ци-
линдрический валик может быть ступенчатым, и требования к точности
изготовления ступеней разных диаметров, как правило, разные, по-
скольку у каждого из элементов детали разные функциональные на-
значения.
В машиностроении чаще всего нормируют требования к точности эле-
ментов детали и, только иногда, механизма в целом.
В данной дисциплине, в основном, будут рассматриваться вопросы
нормирования точности геометрических параметров элементов деталей.
Один из первых вопросов, который может возникнуть при изучении
' дисциплины, можно сформулировать так: зачем вообще надо нормиро-
вать (устанавливать, определять) требования к точности, разве нельзя
изготовить детали строго по чертежу и совсем отказаться от рассмотре-
ния вопросов точности?
Как это ни странно, но первое, что надо сказать, отвечая на такой
- вопрос, это то, что абсолютно точно изготавливать все элементы детали
' не надо, а потом добавить, да и невозможно. Требования к точности эле-
. ментов детали должны быть разными в зависимости от их функцио-
нального назначения.
С другой стороны, невозможно, по целому ряду причин, изготовить
абсолютно точно какой-либо элемент детали, даже самый простой. Чем
7
точнее требуется выполнить элемент детали, тем дороже будет стоить
это изготовление (стоимость изготовления растет по кривой второго
порядка в зависимости от повышения требований к точности).
Таким образом, изготовить абсолютно точно элемент детали невоз-
можно, не нужно, и чем точнее требуется изготовление, тем дороже обхо-
дится эта продукция. На последнее обстоятельство необходимо обратить
Ваше внимание для того, чтобы в своей практике Вы не назначали тре-
бований к точности больше, чем требуется для заданного режима рабо-
ты этого элемента и Вы могли бы доказать обоснованность Ваших тре-
бований. Вопрос правильного назначения требований к точности эле-
ментов очень сложен и для его решения нужны не только знания, но и
практический опыт.
Для элементов деталей в машиностроении можно и нужно нормиро-
вать точность, т.е. устанавливать степень приближения к заданным
значениям, по нескольким параметрам (показателям), которые опреде-
ляют функциональные или эксплуатационные свойства и устанавливают
связь этих параметров с причинами появления неточностей.
Напомним, что речь идет о точности геометрических параметров
элементов деталей. Таких параметров, которые характеризуют геомет-
рическую точность элементов деталей, — четыре (рис. 1.1).
1. Точность размера. Размер каждого элемента детали должен нахо-
диться в определенных пределах и может отличаться от заданного не
больше, чем на установленную величину. Нормирование точности раз-
мера заключается в указании возможных отклонений от заданного
Номинальная
окружность
е - смещение осей (эксцентриситет)
Рис. 1.1. Искажение размеров и формы цилиндра после изготовления
2. Точность формы поверхности. Элементы детали должны иметь за-
данную номинальную (идеальную) геометрическую форму (плоскость,
цилиндр, конус, сферу и т.д.). В этом случае требования к точности фор-
8
’ мы определяют допустимые искажения формы по сравнению с идеально
правильной. Допустимые искажения формы должны находиться в за-
данных пределах. Нормирование точности формы заключается в указа-
нии допустимых значений такого отличия от идеальной формы, а ино-
гда нормируется и допустимый вид искажений формы.
3. Точность относительного расположения элементов деталей. Любая
деталь представляет собой совокупность поверхностей (элементов) оп-
ределенной формы. Каждый элемент детали должен быть расположен
относительно других в заданном положении. Выполнить это абсолютно
точно невозможно, и поэтому необходимо определить степень возмож-
ных отклонений расположения одних поверхностей относительно дру-
гих. При нормировании этих параметров следует указать пределы, внут-
ри которых могут располагаться поверхности детали для должного вы-
полнения возложенных на них функций. Например, в цилиндрическом
валике торцевые поверхности должны быть расположены перпендику-
лярно оси цилиндра, но практически абсолютно точно это сделать не-
возможно, и поэтому необходимо установить требования к точности
этого расположения в зависимости от характера функций, которые вы-
полняет этот валик в изделии.
4. Точность по шероховатости поверхности. При любом виде обработ-
ки поверхности детали будут иметь следы обработки — неровности, кото-
рые окажут влияние на функциональные свойства поверхностей, особенно в
сопряжениях. Поэтому необходимо нормировать точность по шероховато-
сти поверхностей детали, по степени отклонения реальной шероховатости
поверхности от идеальной, прежде всего, по высоте поверхностных неровно-
стей. Раньше требования к высоте поверхностных неровностей называли
требованиями к «чистоте поверхности», а теперь — требования к
«шероховатости» поверхности. Нормировать точность для шероховатости
поверхности — это значит установить допускаемые значения микронеров-
ностей на рассматриваемых поверхностях.
§2. ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ
Существует много причин, по которым невозможно изготовить эле-
менты деталей абсолютно точно. Ниже рассмотрены основные из них,
которые имеют место при изготовлении деталей в машиностроении.
1. Состояние оборудования и его точность. Обрабатывающий станок в
большинстве случаев почти полностью переносит свою неточность на
обрабатываемую деталь. Так, биение шлифовального круга и вибрации
при обработке приводят к появлению поверхностных неровностей на
9
обрабатываемых поверхностях деталей. Шаг нарезаемой резьбы почти
полностью копируется с шага винта токарного станка и т.д. Если в стан-
ке устройство подачи инструмента работает не плавно, то невозможно
получить точный размер элемента детали. Точность выполнения штампа
полностью переносится на точность штампованной детали.
2. Качество и состояние технологической оснастки. Технологическая
оснастка является вспомогательным оборудованием, которое использу-
ется для изготовления деталей. Если в кондукторе для сверления отвер-
стий в детали неправильно расположены направляющие втулки, то эти
погрешности перейдут на деталь. Если ось центров для установки детали
на шлифовальном станке не параллельна рабочим перемещениям при
шлифовании, то невозможно получение цилиндрической детали — она
может оказаться конической.
3. Режимы обработки. Для каждой поверхности детали существуют
оптимальные режимы обработки, учитывающие характеристики обра-
батываемых и режущих материалов, условия обработки и требования к
точности геометрических параметров деталей. Несоблюдение заданных
режимов обработки могут привести к появлению погрешностей. Если
при шлифовании применять большие подачи, то могут получиться
большие неровности на поверхности, прижоги, приводящие к уменьше-
нию поверхностной прочности и др.
4. Неоднородность материала заготовок и неодинаковость припуска на
обработку. По этим причинам происходит непредсказуемый износ инст-
румента. Разные припуски у однотипных деталей приводят к разному
разогреву каждой из них, и их размеры после остывания оказываются
другими, чем непосредственно полученные сразу после обработки. Не-
однородность заготовок по твердости в разных местах приводит к появ-
лению вибраций в процессе резания, а это, в свою очередь, — к появле-
нию поверхностных неровностей.
5. Температурные условия. Во всем мире установлено, что все разме-
ры должны определяться при температуре 20°С. Поэтому при изменении
температуры, особенно в процессе изготовления или измерений, это от-
ражается как на размере детали, так и на искажении формы и располо-
жения ее поверхностей.
6. Упругие деформации детали, станка, инструмента. При обработке
деталей на станках имеют место статические и динамические нагрузки
на все элементы системы станок — приспособление — инструмент —
деталь. Эти нагрузки образованы усилиями крепления детали на станке
и усилиями в процессе резания, которые вызывают упругие деформации
во всех элементах технологической системы, в том числе и детали. На-
пример, осевое усилие крепления детали в центрах вызывает ее изгиб и,
ю
*
*
как следствие, невозможность получения цилиндрической поверхности
точной формы. Искажается форма детали после снятии усилия прижима
• детали к плоскости станка при обработке.
' , 7. Квалификация и субъективные ошибки рабочего. Немаловажное
'значение для точности элементов обрабатываемых деталей имеют опыт
работы и квалификация людей. При этом не все из станочников, имею-
щих одинаковый опыт работы и работающих на одинаковом оборудо-
вании, способны делать детали одинаковой точности. Это зависит от
индивидуальных особенностей каждого человека и определяет субъек-
тивные причины появления погрешностей обработки.
Приведенные выше причины показывают принципиальную невоз-
можность изготовления деталей совершенно одинаковых и без погреш-
ностей. Поэтому приходится решать вопрос о том, насколько можно
допускать отклонения каждого из геометрических параметров элементов
деталей с тем, чтобы детали или узлы из них могли выполнять возло-
женные на них функции, т.е. необходимо нормировать требования к
точности. Конструктор должен обоснованно определять возможные от-
клонения геометрических параметров элементов детали для того, чтобы
деталь отвечала своему назначению. Технолог решает вопрос о том, как
на имеющемся оборудовании добиться получения заданной конструкто-
ром точности. Обычно конструктор стремится назначить более высокую
точность (не всегда достоверно известна действительно необходимая
.точность), а технологу желательно иметь дело с меньшей точностью
(чтобы легче, да и дешевле, можно было бы изготавливать). В этом и
состоит постоянное противоречие между требованиями конструктора и
технолога.
ГЛАВА 2
Цели нормирования требований к точности
в машиностроении. Взаимозаменяемость
Как показано выше, технически невозможно и экономически нецеле-
сообразно добиваться абсолютной точности изготовления элементов
Детали и нецелесообразно устанавливать высокие требования к точности
во всех случаях.
Существует еще один момент, по которому для промышленности не-
обходимо нормировать требования к точности по всем указанным ранее
геометрическим параметрам. Это связано с необходимостью обес-
печения принципа взаимозаменяемости.
11
If
«'Г-
/5 t
Взаимозаменяемостью называется принцип нормирования требова-
ний к размерам элементов деталей, узлов, механизмов, используемый
при конструировании, благодаря которому представляется возможным
изготавливать их независимо и собирать или заменять без дополнитель-
ной обработки при соблюдении технических требований к изделию.
Человек, как правило, не знающий, что такое взаимозаменяемость,
постоянно сталкивается с ней на производстве или в быту. Так, ни у
кого не вызывает удивления возможность замены электрической лам-
почки или сломанной иглы в швейной машинке, хотя патрон для лам-
почки и лампочка, швейная машинка и игла были изготовлены в раз-
ное время, на разных предприятиях и даже, может быть, в разных
странах. Возможность таких замен возникла потому, что при конст-
руировании этих устройств требования к точности их элементов уста-
навливались исходя из соблюдения принципа взаимозаменяемости.
Это и дало возможность изготавливать детали по разным чертежам
независимо друг от друга.
Не вызывает удивления такой факт, что на автомобильном заводе
через определенные промежутки времени сходит с конвейера автомаши-
на, детали и узлы для которой поступали на сборку из различных цехов,
а некоторые — даже из других городов и стран. И здесь, при конструи-
ровании автомашин, был использован принцип взаимозаменяемости.
Нелишне еще раз обратить Ваше внимание на то, что обеспечивают
взаимозаменяемость не только для возможности просто собрать или за-
менить детали, а для того, чтобы были соблюдены технические требова-
ния на изделие, т.е. взаимозаменяемость должна обеспечить функциони-
рование изделия надлежащим образом.
Можно выделить несколько видов взаимозаменяемости по разным
классификационным признакам.
1. Полная н неполная (ограниченная) взаимозаменяемость. Полная
взаимозаменяемость — это взаимозаменяемость, соответствующая при-
веденному выше определению, а именно, полностью взаимозаменяемы-
ми называются детали и узлы, которые устанавливают при сборке без
дополнительных операций по обработке, без регулировок и без подбора,
т.е. только закрепляют, если это требуется.
Неполная (ограниченная) взаимозаменяемость имеет место, когда при
сборке может потребоваться установка детали, либо узла только с оп-
ределенными размерами (размерами определенной группы) — групповая
взаимозаменяемость (селективная сборка, которая применяется, напри-
мер, при производстве подшипников качения) или требуется дополни-
тельная обработка одного из элементов детали. Если, например, в теле-
визоре вышла из строя какая-либо плата или другой элемент и при ре-
12
монте достаточно лишь заменить их, то, следовательно, по этим элемен-
з там телевизор обладает полной взаимозаменяемостью. А если в телеви-
зоре сгорел кинескоп, то новый кинескоп устанавливают в старый кор-
пус, на то же место (полная взаимозаменяемость по размерам), но, как
правило, требуется регулировать некоторые характеристики, подстраи-
вать их до требуемого уровня, т.е. по таким элементам телевизор обла-
дает ограниченной взаимозаменяемостью.
В случаях, когда при сборке или замене узлов требуется подбирать
всевозможные компенсаторы, шайбы, прокладки или необходима какая-
то доработка, то это неполная взаимозаменяемость.
2. Размерная (геометрическая) н параметрическая взаимозаменяе-
мость. В приведенном примере с кинескопом последний обладал раз-
мерной взаимозаменяемостью, но не обладал параметрической, по-
скольку потребовалась регулировка электрических цепей с учетом кон-
кретных параметров кинескопа.
Параметрическая взаимозаменяемость чаще всего распространяется
на устройства, в которых эксплуатационные свойства характеризуются
оптическими, электрическими и другими немеханическими физическими
параметрами.
3. Внешняя н внутренняя взаимозаменяемость. Эти понятия относятся
не к деталям, а к узлам и к изделию в целом.
Внешняя взаимозаменяемость — это взаимозаменяемость по выход-
ным данным узла: его присоединительным размерам и эксплуатацион-
ным параметрам. Вышедший из строя подшипник качения может быть
заменен другим такого же типоразмера. Также можно заменить сгорев-
ший электродвигатель. В этих примерах заменяемые узлы обладают
внешней взаимозаменяемостью.
Внутренняя взаимозаменяемость — это взаимозаменяемость деталей,
входящих в узел, или узлов, входящих в изделие.
Если Вы захотите заменить тела качения (шарики или ролики) в раз-
рушившемся подшипнике качения, то следует использовать шарики или
ролики только определенного размера, согласованного с размерами до-
рожек качения внутреннего и наружного колец подшипника качения.
Соотношения размеров этих элементов подшипникового узла опреде-
ляют точность вращения — основной параметр подшипника качения.
Другими словами, подшипник качения не обладает свойством внутрен-
ней взаимозаменяемости.
Что же такое взаимозаменяемость? Взаимозаменяемость нельзя све-
сти только к способу облегчения сборки независимо изготовленных де-
талей и узлов, взаимозаменяемость — это идеология современного про-
изводства, охватывающая все вопросы производства, включая проекти-
13
рование, изготовление и эксплуатацию изделий с учетом требований
экономики.
Основное назначение взаимозаменяемости заключается в обеспечении
производства изделий необходимого качества с минимальными затра-
тами.
Перечислим достоинства взаимозаменяемого производства.
1. Упрощается процесс проектирования. Многие конструкторские ре-
шения прошли практическую проверку в успешно и реально работаю-
щих устройствах и механизмах. Такие решения стандартизованы и не
следует их вновь изобретать, а необходимо их просто использовать. По-
этому не следует заново разрабатывать точностные требования к дета-
лям и узлам, а надо лишь выбрать нужные из соответствующих норма-
тивных документов.
2. Обеспечивается широкая специализация и кооперирование. Унифи-
кация требований к деталям и узлам позволяет изготавливать их на базе
специализированных цехов и заводов, которые могут быть расположены
в разных городах и странах. Например, подшипники качения выпускают
на специализированных заводах и поставляют продукцию каждому же-
лающему по техническим требованиям на продукцию, заранее огово-
ренным в стандартах. Так, многие измерительные приборы на 50% со-
бираются из деталей, поступающих с других заводов.
3. Удешевляется производства Это достигается также за счет специа-
лизации. Если производство настраивают на изготовление одних и тех
же деталей или узлов в течение ряда лет, то возникает возможность соз-
дать специальное оборудование, обладающее высокой производитель-
ностью. Чем больше серийность выпуска, тем дешевле стоимость одного
изделия. Например, в 1970 г. для советских самолетов были разработаны
и запущены в производство кресла однотипной конструкции для всех
самолетов и с учетом класса. Годовой экономический эффект от такого
внедрения тогда составил 2 млн. рублей.
4. Обеспечивается организация поточного производства. При взаимо-
заменяемом производстве сравнительно легко организовать сборку из-
делий на конвейере, при этом можно нормировать время сборочных
операций, которые будут заключаться, в основном, лишь в закреплении
деталей и узлов и не потребуется их дополнительная обработка или под-
гонка.
5. Упрощается процесс сборки. Сборка взаимозаменяемых изделий
заключается, в основном, в их присоединении друг к другу, т.е. в относи-
тельном закреплении. Такая операция может быть легко автоматизиро-
вана и при этом возможно использование труда малоквалифицирован-
ных операторов.
14
6. Упрощается ремонт. Если продукция создана с соблюдением
принципа взаимозаменяемости, то это предусматривает возможность
1 использования запасных деталей. Тогда ремонт будет заключаться в
простой замене детали или узла, что приводит к уменьшению времени
' простоя машины и к увеличению надежности и экономичности ее экс-
плуатации.
В истории развития техники не зафиксирован точный момент
применения принципа взаимозаменяемости на практике. Можно по-
лагать, что около 5000 лет тому назад, когда строились египетские
пирамиды, они составлялись из блоков, размеры которых близки
друг к другу, и что специально старались изготовить блоки одина-
ковыми по размерам.
Известно, что около 4000 лет назад в Индии существовали нормы на
размеры строительного кирпича, меры веса, параметры дренажных сис-
тем и т.д.
500 — 600 лет назад в Венеции было Организовано поточное произ-
водство военных и торговых кораблей, которое не могло обойтись без
использования принципов взаимозаменяемости, хотя сам термин и по-
нятие о взаимозаменяемости появились значительно позже — в XX в.
Наибольшее развитие взаимозаменяемость получила с развитием ме-
таллообработки и, особенно, в области производства вооружения. Тре-
бования повышения производительности и точности вызвали к жизни
принципы взаимозаменяемости.
В России ружья Тульского и Ижевского оружейных заводов при про-
ведении инспекций подвергались такой проверке: брали 25 ружей того и
другого заводов, разбирали их, перемешивали все составные части и за-
тем вновь собирали, и получали при этом опять 25 полностью работаю-
щих ружей. И это было в XVIII в., при Петре I.
Взаимозаменяемое производство в России способствовало оснаще-
нию русской армии оружием в войне 1812 г. в необходимом объеме. Ре-
монт оружия выполнялся в походных условиях с использованием запас-
ных частей. К слову сказать, в том же 1812 г., в английских арсеналах
ждало ремонта не менее 200000 ружей.
В XIX в. принцип взаимозаменяемости в России распространился не
только на военную, но и на гражданскую продукцию. В 1914 — 1915 гг.
в России стали появляться документы по единой системе нормирования
требований к размерам и точности деталей для обеспечения взаимозаме-
няемого производства. Наивысший уровень взаимозаменяемости харак-
терен для металлообрабатывающей промышленности.
15
ГЛАВА 3
Виды документов по нормированию точности.
Стандарты и стандартизация.
Сертификация
Основным документом по нормированию требований к точности яв-
ляется стандарт. Этот документ относится к нормативной документа-
ции.
Нормативный документ — это документ, содержащий правила, об-
щие принципы, характеристики, касающиеся определенных видов дея-
тельности или их результатов, и доступные широкому кругу потребите-
лей (пользователей).
Слово «стандарт» английского происхождения и означает «норму»,
«образец», «мерило», а в широком смысле слова — это «образец»,
«эталон», который принимается как исходный для сопоставления с ним
других объектов. Теперь это слово в русском языке потеряло перво-
начальный смысл и означает, в основном, вид нормативного документа,
регламентирующего определенные требования к объекту стандартиза-
ции.
В Законе Российской Федерации о стандартизации дается следующее
определение термину стандарт. Стандарт — нормативный документ по
стандартизации, разработанный, как правило, на основе согласия, ха-
рактеризующегося отсутствием возражений по существенным вопросам
у большинства заинтересованных сторон и утвержденный признанным
органом (или предприятием), в котором могут устанавливаться для все-
общего и многократного использования правила, общие принципы, ха-
рактеристики, требования и методы, касающиеся определенных объек-
тов стандартизации, и которые направлены на достижение оптимальной
степени упорядочения в определенной области.
В качестве заинтересованной стороны может выступать государство
(его органы), предприятия, общественные организации, физические ли-
ца. При подготовке стандартов должна быть обеспечена широкая глас-
ность во время разработки и обсуждения.
Нормирование требований к точности является лишь одной состав-
ляющей тех требований, которые указывают в стандартах. Основной
целью создания стандартов в любой стране является установление еди-
ных требований с международными, национальными и региональными
документами, касающихся вопросов качества продукции, совместимости
16
д^озчв
. объектов стандартизации, взаимозаменяемости и достижения других
^требований.
Стандарты помогают решать наиболее часто возникающие задачи,
• которые не распространяются на конкретные конструкторские решения,
определяющие так называемое «ноу-хау», а относятся, прежде всего, к
решению рутинных, повседневных задач, в частности, к вопросам нор-
мирования точности.
Совокупность или система стандартов призвана поддерживать в ак-
тивном состоянии:
— единый технический язык;
— унифицированные ряды основных технических характеристик
продукции (допуски и посадки, параметры электрического тока и т.д.);
, — типоразмерные ряды и типовые конструкции изделий общема-
шиностроительного применения (подшипники качения, режущий ин-
струмент, средства измерения, различные виды типовых соединений и
т.д.);
— систему классификации технико-экономической информации;
— справочные сведения о свойствах материалов и др.
Стандарт, как документ, вводит определенные ограничения в произ-
водственную деятельность. Это следует признать и принять, как долж-
ное. При этом надо постоянно помнить о том, что использование стан-
дартов значительно облегчает выполнение многих этапов производст-
венной деятельности, например, процесса конструирования, а также спо-
собствует общему повышению экономичности производства. В стандар-
ты обычно введены наиболее прогрессивные, зарекомендовавшие себя
на практике с наилучшей стороны технические решения. Отступать от
требований стандарта — это значит снизить в чем-то технические требо-
вания и, следовательно, качество продукции. Стандарты вводят разум-
ные ограничения, способствующие прогрессу науки и техники в той об-
ласти, к которой относится стандарт, а не сдерживают движение вперед,
к лучшему качеству. Поэтому стандарт обычно устанавливает требова-
ния к объектам стандартизации, а не определяет конструктивное реше-
ние, конечно, там, где это разумно.
В Российской Федерации нормативные документы по стандартиза-
ции в зависимости от уровня утверждения и области действия подразде-
ляются на следующие категории:
1. Межгосударственный стандарт (ГОСТ) — стандарт, принятый все-
ми государствами, прежде всего, теми, которые ранее входили в состав
СССР и присоединились к соглашению о проведении согласованной по-
литики в области стандартизации, метрологии и сертификации, и при-
меняют это непосредственно. Этот вид стандартов относится к регио-
нальным стандартам, т.е. к стандартам, принятым региональной между-
народной организацией по стандартизации.
2. Государственный стандарт Российской Федерации (ГОСТ Р) — на-
циональный стандарт, утвержденный Государственным комитетом Рос-
сийской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации
(Госстандарт России) или Министерством архитектуры, строительства и
жилищно-коммунального хозяйства РФ (Минстрой России). Область
действия таких стандартов не должна идти в разрез с принятыми между-
народными стандартами.
3. Отраслевой стандарт (ОСТ) — стандарт, утвержденный министер-
ством (ведомством) Российской Федерации. Действие отраслевых стан-
дартов не должно противоречить требованиям ГОСТ Р.
4. Стандарт предприятия (СТП) — стандарт, утвержденный предприяти-
ем и применяемый только на данном предприятии. Действия стандартов
предприятия должны находиться в рамках действия отраслевых стандартов.
5. Стандарты научно-технических и инженерных обществ (СТО) —
союзов, ассоциаций и других общественных объединений.
6. Технические условия (ТУ) — нормативный документ на конкрет-
ную продукцию (услугу), утвержденный предприятием-разработчиком,
как правило, по согласованию с предприятием-заказчиком (потре-
бителем). Положения ТУ не должны противоречить требованиям всех
вышеупомянутых видов нормативной документации.
7. К нормативным документам по стандартизации относятся также
общероссийские классификаторы технико-экономической информации,
порядок разработки и применения которых устанавливает Госстандарт
России.
При обозначении стандартов, кроме аббревиатуры (смотри выше ис-
пользованные краткие обозначения различных видов стандартов) ука-
зывают регистрационный номер и через тире год утверждения (две по-
следних цифры года утверждения). Например, ГОСТ Р 25346-89 — это
обозначение государственного стандарта Российской Федерации с реги-
страционным номером 25346, который был утвержден в 1989 г., а ГОСТ
2789-73 — обозначение межгосударственного стандарта с регистраци-
онным номером 2789, утвержденным в 1973 г. В настоящее время срок
действия стандарта, как правило, не устанавливают.
Существуют комплексы стандартов определенного назначения, для
которых в регистрационном номере первые цифры отделяются от дру-
гих точкой, например, ГОСТ 2.309-73 означает, что он относится к ком-
плексу стандартов ЕСКД (Единая система конструкторской документа-
ции), а ГОСТ 1.5-92 относится к числу стандартов ГСС (Государст-
венная система стандартизации) и т.п.
18
В том случае, если определенный стандарт Российской Федерации
принимают полностью, без всяких дополнений и изменений, на основе
' содержания и текста международного или регионального стандарта, то в
его обозначении имеется на это ссылка, но указывается не год принятия
этого международного или регионального стандарта, а год утверждения
его действия в Российской Федерации. Например, ГОСТ Р ИСО 9561—93
утвержден в 1993 г., как государственный стандарт Российской Федера-
ции, на базе международного стандарта ИСО 9561:1992, который был
принят к действию в 1992 г.
Коротко рассмотрим некоторые особенности перечисленных норма-
тивных документов.
1 . ГОСТ — это документы, которые в основном являлись нацио-
нальными стандартами СССР и действуют в Российской Федерации.
Можно предполагать, что в дальнейшем страны СНГ не откажутся от
былых совместных достижений и будут использовать все лучшее из меж-
национальных разработок для использования их на национальном
уровне. Пока же достигнуты договоренности о сохранении статуса ра-
нее разработанных ГОСТов в качестве межгосударственных для стран
СНГ.
Объектами ГОСТов являются:
— организационно-методические и общетехнические объекты, в том
числе организация проведения работ по стандартизации, единый тех-
нический язык, типоразмерные ряды и типовые конструкции изделий
общего применения (подшипники, крепежные детали, инструмент и т.д.),
совместные программные и технические средства информационных тех-
нологий, организация работ по метрологическому обеспечению, досто-
верные справочные данные о свойствах материалов и веществ, класси-
фикация и кодирование технико-экономической информации;
— составляющие элементы крупных хозяйственных комплексов
(транспорта, электросистем, связи, обороны, охраны окружающей среды
и др);
— объекты государственных научно-технических и социально-
экономических целевых программ и проектов;
— продукция широкого, в том числе межотраслевого применения;
— достижения науки и техники, позволяющие повысить конкуренто-
способность продукции или технологии.
Государственные стандарты Российской Федерации включают:
— обязательные требования к качеству продукции, работ и услуг,
обеспечивающие их безопасность для жизни, здоровья и имущества, ох-
рану окружающей среды, обязательные требования техники безопасно-
сти, производственной санитарии;
19
— обязательные требования по совместимости и взаимозаменяемости
продукции;
— обязательные методы контроля требований к качеству продукции,
работ и услуг, обеспечивающих их безопасность для жизни, здоровья
людей и имущества, охрану окружающей среды, совместимость и взаи-
мозаменяемость продукции;
— параметрические ряды и типовые конструкции изделий;
— основные требования к свойствам (эксплуатационным) продукции,
требования к упаковке, маркировке, транспортированию, хранению и
утилизации продукции;
— положения, обеспечивающие техническое единство при разработке,
производстве, эксплуатации (применении) продукции и оказании услуг;
— правила оформления технической документации, допуски и посад-
ки, общие правила обеспечения качества продукции, сохранения и ра-
ционального использования всех видов ресурсов, термины, определения
и обозначения, метрологические и другие общетехнические правила и
нормы.
Государственные стандарты Российской Федерации и межгосударст-
венные стандарты применяют на территории Российской Федерации
предприятия, независимо от формы собственности и подчинения, граж-
дане, занимающиеся индивидуальной трудовой деятельностью, мини-
стерства и ведомства, другие органы государственного управления Рос-
сийской Федерации, а также органы местного управления.
Обращаем Ваше внимание на то, что выполнение требований к
качеству продукции, работ и услуг, связанных с безопасностью для жиз-
ни, здоровья и имущества, охраной окружающей среды, совместимостью
и взаимозаменяемостью, а также единства методов их контроля и мар-
кировки, установленные в Государственных стандартах Российской Фе-
дерации, подлежат обязательному исполнению всеми органами управле-
ния, предприятиями, общественными и иными организациями, а также
гражданами, которые занимаются индивидуальной трудовой деятельно-
стью. Однако и все другие требования, содержащиеся в стандартах, обя-
зательны к применению, и, особенно, если эти требования:
— предусматриваются законодательными актами РФ;
— включены в договор на разработку, производство и поставку про-
дукции, выполнение работ, оказание услуг;
— относятся к поставщикам продукции, исполнителям работ и услуг,
которые сделали документальное заявление о соответствии своей про-
дукции, работ и услуг установленным в стандартах требованиям.
2. Отраслевые стандарты (ОСТ) разрабатывают в случаях, когда на
объекты стандартизации отсутствуют государственные стандарты Рос-
20
F
ч
л
• сийской Федерации или необходимо установить требования более высо-
кие, чем те, которые установлены в существующих стандартах. Отрасле-
вые стандарты применяют на предприятиях, входящих в систему данно-
го министерства (ведомства), но могут использовать на добровольной
основе иные предприятия и граждане, занимающиеся индивидуальной
трудовой деятельностью.
Обозначение отраслевого стандарта, кроме индекса ОСТ содержит
условное обозначение министерства (ведомства) и регистрационный но-
1 мер, присваиваемый в порядке, установленном в министерстве
(ведомстве) по согласованию с Госстандартом России, а также две по-
следние цифры года утверждения стандарта, как обычно, через короткое
тире после регистрационного номера. Например, ОСТ2 БВ 89-1-86.
Здесь цифрой «2» обозначено Министерство станкоинструментальной
промышленности, «БВ» — организация-разработчик стандарта, «89-1»
— регистрационный номер и «86» — год утверждения стандарта.
С 1925 по 1940 гг. выпускались общегосударственные стандарты, ко-
торые также имели обозначение ОСТ — общесоюзный стандарт, а те-
перь эта аббревиатура занята отраслевым стандартом, хотя некоторые
ОСТы действуют и в настоящее время.
3. Стандарт предприятия (СТП) разрабатывается на продукцию, ус-
луги или процессы, которые применяют только на данном предприятии
или на предприятиях, входящих в объединения, утвердивших данные
стандарты.
Обозначение стандарта предприятия состоит из аббревиатуры СТП,
регистрационного номера, присваиваемого в порядке, установленном на
предприятии (объединении предприятий, союзе, концерне, акционерном
обществе, межотраслевом, региональном и другом объединении) и отде-
ленных тире двух последних цифр - года утверждения стандарта.
, s 4. Технические условия (ТУ) устанавливают требования к конкретной
продукции (услуге, процессу). Технические условия являются неотъемле-
мой частью комплекта технической документации на продукцию
(услугу, процесс).
Требования технических условий не должны противоречить обяза-
тельным требованиям стандартов и могут лишь конкретизировать и
ужесточать их.
5. Стандарты научно-технических и инженерных обществ (СТО) раз-
рабатываются для динамичного отражения и внедрения в практику ре-
зультатов фундаментальных и прикладных исследований, полученных в
определенных областях знаний и сферах профессиональных интересов.
Положения СТО не должны противоречить обязательным требованиям
соответствующих государственных и отраслевых стандартов.
21
Обозначения стандартов научно-технических и инженерных обществ
состоит из аббревиатуры СТО, аббревиатуры научно-технического и
инженерного общества и регистрационного номера, присваиваемого в
порядке, установленном в научно-техническом и инженерном обществе
(союзе, ассоциации и другом общественном объединении) по согласова-
нию с Госстандартом России, и отделенных тире двух последних цифр
года утверждения СТО.
Госстандарт России и другие государственные органы управления в
соответствии с их компетенцией организуют и осуществляют надзор за
соблюдением требований государственных стандартов Российской Фе-
дерации, а также межгосударственных стандартов на территории Рос-
сийской Федерации. Такой надзор называют государственным надзором.
Он выполняется в форме проверки соблюдения обязательных требова-
ний стандартов путем испытаний продукции, в том числе и сертифика-
ционных испытаний.
Все работы по стандартизации в РФ организует Комитет Российской
Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт
России).
Особо следует отметить широкий охват требований к нормам
точности и взаимозаменяемости как отечественными, так и междуна-
родными стандартами и их практически полную согласованность между
собой. Это обстоятельство позволяет говорить о комплексах стандартов
на основные нормы взаимозаменяемости, что очень важно для между-
народного обмена и торговли в области машиностроения, кооперации
производства с зарубежными фирмами на базе использования как
отечественной, так и зарубежной технической документации. Такое по-
ложение обеспечивает большую конкурентоспособность отечественной
продукции и обязывает специалистов машиностроения обращаться к
отечественным, международным и зарубежным национальным нормам
взаимозаменяемости для их сопоставления.
К настоящему времени достигнута практически полная идентичность
требований к нормам точности для взаимозаменяемости гладких соеди-
нений, по допускам формы и расположения поверхностей, по шерохова-
тости поверхностей, а также в части требований к типовым соединениям
машиностроения таким, как резьбовые соединения, конические, шлице-
вые и шпоночные соединения.
Госстандартом России постоянно проводится работа в этом направ-
лении и является одной из приоритетных.
В наименование указанного выше Комитета введен относительно но->
вый термин «сертификация». Согласно Закону Российской Федерации
«О сертификации продукции и услуг» под сертификацией понимается
22
,s ♦
деятельность по подтверждению соответствия продукции, услуг и иных
объектов установленным требованиям.
, Эта деятельность предусматривает выполнение следующих меро-
приятий: разработку систем сертификации, регистрацию знаков соответ-
ствия, проведение сертификации соответствия и др.
Сертификация соответствия — действие третьей стороны, которое
доказывает необходимую уверенность в том, что должным образом
идентифицированная продукция, процесс или услуга соответствует кон-
фетному стандарту или другому нормативному документу.
, Третья сторона — юридическое лицо или компетентный орган, при-
знанный независимым от других сторон, участвующих в рассмотрении
допросов сертификации. Участвующими сторонами обычно являются
изготовитель (поставщик) и потребитель (покупатель) сертифицируемой
продукции.
Нормативными документами, соответствие которым проверяется при
сертификации, помимо стандартов могут быть технические условия или
другие нормативные правила и регламенты, утвержденные в установ-
ленном порядке.
Таким образом, сертификация — это испытание продукции незави-
симыми специалистами с выдачей документа («сертификата соответст-
вия»), которым подтверждается, что данная продукция, процесс или ус-
луга соответствуют определенному нормативному документу.
Можно проводить сертификацию не только конечной продукции, но
и процесса производства этой продукции. Поэтому система сертифика-
ции может включать в себя аттестацию производства, которая призвана
официально подтвердить наличие необходимых и достаточных условий
производства данной продукции (исполнения данных услуг), обес-
печивающих стабильное получение параметров продукции, установлен-
ных нормативными документами и контролируемых при сертификации.
Продукция, имеющая сертификат, отмечается «знаком соответствия»
Непосредственно или в сопроводительных документах. Организации,
Которые имеют право проводить сертификацию, могут иметь раз-
ЛВЧные формы собственности, в том числе и общественные организации.
Но все они должны быть аккредитованы, т.е. должны получить офици-
альные полномочия осуществлять какую-либо деятельность в области
<$ртификации. Аккредитацию в Российской Федерации осуществляет
Госстандарт России.
• Сертификация осуществляется в двух видах — обязательном и доб-
ровольном.
ь Обязательная сертификация — подтверждение уполномоченным
Органом соответствия товара (работы, услуги) обязательным требова-
23
ниям стандарта. Обязательная сертификация распространяется на про-
дукцию и услуги, связанные с безопасностью для жизни, здоровья и
имущества людей и охраной окружающей среды. Она проводится на
соответствие обязательным требованиям ГОСТ или аналогичным им
по статусу нормативным документам, введенным в действие в уста-
новленном порядке.
Добровольная сертификация — это сертификация продукции, прово-
димая на добровольной основе по инициативе изготовителя
(исполнителя), продавца (поставщика) или потребителя продукции.
Добровольная сертификация продукции проводится на соответст-
вие любым нормативным документам, согласованным между постав-
щиком (заявителем) и заказчиком. Если цели проведения обязательной
сертификации совершенно ясны и объясняются необходимостью защи-
ты потребителя от всяких неприятностей, связанных с опасностью ис-
пользования некачественной продукции (услуг), то основная цель доб-
ровольной сертификации — повышение конкурентоспособности про-
дукции и возможность создания более эффективной рекламы для нее.
Потребитель больше доверяет продукции, показатели которой испы-
таны незаинтересованной организацией и подтверждено соответствие
этих показателей тем, которые заявлены в указанном нормативном
документе. Если продукция не имеет сертификата, то изготовитель вы-
нужден привлекать потребителя более низкими ценами. Так,
отечественные предприниматели вынуждены продавать некоторые то-
вары, не имеющие сертификата, в два-три раза дешевле, чем анало-
гичные импортные товары, хотя многие отечественные товары, по
мнению экспертов, куда добротнее. В Америке предприниматели
считают, что один доллар, вложенный в сертификацию, приносит
фирме десять долларов прибыли.
Таким образом, развитие сертификации в нашей стране должно спо-
собствовать повышению качества и развитию экспорта.
Законом «О защите прав потребителя» Госстандарт России определен
национальным органом по сертификации товаров (работ, услуг), в
функции которого входит установление порядка сертификации и осуще-
ствление контроля за его соблюдение. Вполне возможно, что и Вам при-
дется после окончания учебного заведения работать в каком-либо под-
разделении, проводящем работы по сертификации. Четкие и доскональ-
ные знания вопросов нормирования точности в машиностроении будут
для Вас необходимы и в этом случае, поскольку при сертификации ма-
шиностроительной продукции одним из важнейших этапов является вы-
явление условий, обеспечивающих соблюдение установленных точнос-
тных требований.
24
Контрольные вопросы
1. Что такое точность в машиностроении?
2. Параметры, характеризующие геометрическую точность элементов деталей.
3. Основные причины появления погрешностей геометрических параметров элементов
деталей.
4. Что такое взаимозаменяемость и ее виды?
5. Достоинства взаимозаменяемого производства.
6. Что такое стандарт, какие стандарты бывают?
7. Обязательность и добровольность применения стандартов.
8. Что такое сертификация соответствия, обязательная и добровольная сертификация?
ъ
Е
“л
”г
г
-i
РАЗДЕЛ II
Нормирование точности размеров
в машиностроении
Гладкие элементы (цилиндрические и ограниченные двумя парал-
лельными плоскостями) и их соединения являются наиболее распростра-
ненными в машиностроении. Эти элементы, прежде всего, характеризу-
ются геометрическими размерами, которые указывают на чертежах из-
делий. Точность изготовления геометрических размеров элементов дета-
лей определяется функциональным назначением конкретных деталей
или сопряжений. Конструкторы при проектировании стремятся созда-
вать детали машин, приборов и механизмов взаимозаменяемыми, т.е.
такими, которые могут быть легко заменены при сборке или ремонте
другими такими же.
Обеспечить такое положение призвана единая система допусков и по-
садок, которая построена на основе результатов как теоретических изы-
сканий, так и практического опыта применения соединений различного
характера.
Основные понятия и нормы точности для гладких элементов деталей
и их соединений лежат в основе аналогичных требований для других
типов элементов и соединений.
ГЛАВА4
Основные понятия о размерах, отклонениях и посадках
§ 1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ
Каждая деталь в различных машинах и механизмах имеет опреде-
ленное функциональное назначение и геометрические параметры эле-
ментов деталей, особенно тех, которые находятся во взаимодействии
друг с другом, играют важнейшую роль в исполнении возложенных на
них функций.
Геометрические параметры элементов деталей определяют создатели
механизмов и машин исходя из назначения деталей и на основе расчетов
различного характера и .результатов экспериментальных исследований.
Степень возможных, с точки зрения работоспособности каждой детали,
отклонений ее геометрических параметров от заданных определяет кон-
структор. Естественно, что одни элементы деталей требуется выполнить
более точно, чем другие в соответствии с их назначением.
26
В то же время известно, что абсолютно точно изготовить гео-
метрические элементы детали невозможно вследствие целого ряда
причин, свойственных любому технологическому процессу.
1. Размер — числовое значение линейной величины (диаметра, длины
и т.п.) в выбранных единицах измерения. Другими словами под размером
элемента детали понимают расстояние между двумя характерными
точками этого элемента. Необходимо на это обратить особое внимание,
поскольку элементы детали являются объемными телами.
2. Размер элемента, установленный измерением с допускаемой по-
грешностью, называют действительным размером. Это размер, который
выявляется экспериментальным путем, т.е. измерением, и называется
действительным, если он выявлен с допустимой погрешностью, которая
определена какими-либо нормативными документами. Следует отме-
тить, что действительный размер находят в случаях, когда требуется оп-
ределить соответствие размеров элементов детали установленным тре-
бованиям. Когда же такие требования не установлены и измерения про-
водят не с целью приемки продукции, то возможно использование тер-
мина измеренный размер, т.е. размер, полученный в результате измере-
ний. В любом случае погрешность измерений выбирается в зависимости
от поставленной цели измерений.
3. Истинный размер — размер, полученный в результате изготовле-
!ния и значение которого нам неизвестно, хотя он и существует. К зна-
. нию истинного размера мы приближаемся по мере повышения точности
измерений, поэтому понятие «истинный размер» часто заменяют поня-
тием «действительный размер», который близок к истинному в условиях
поставленной цели.
4. Предельные размеры — два предельно допустимых размера эле-
мента, между которыми должен находиться (или быть им равным) дейст-
вительный размер. Как видно из определения, размер годного элемента
детали задают двумя предельными значениями, при которых он должен
правильно выполнять свои функции. Эти размеры называют наиболь-
шим предельным размером (наибольший допустимый размер элемента
.детали) и наименьшим предельным размером (наименьший допустимый
.размер элемента детали).
н Таким образом, устанавливать (нормировать) точность размера — это
вЗначит указать два его возможных (допускаемых) предельных значения. Од-
нако при оформлении чертежей и на практике при указании требований к
.^Точности изготовления очень неудобно непосредственно пользоваться
^Значениями предельных размеров, хотя в странах с дюймовой системой мер
«Данны, нацример в ОПТА, так и делается, а в большинстве стран используют
.«Другие способы представления допускаемых предельных размеров, приме-
-йШЯ понятия «номинального размера» и «отклонений».
т 5. Номинальный размер — размер, относительно которого определяют-
ся отклонения.
27
Номинальный размер определяется конструктором в результате
расчетов на прочность, жесткость, при определении габаритов и т.д. или
с учетом конструктивных и технологических соображений. Этот размер
указывают на чертеже и он является номинальным. Однако нельзя в
качестве номинального брать любое значение размера, которое по-
лучилось при конструировании.
Необходимо помнить об экономической эффективности производ-
ства, которая легче обеспечивается, если ограничиться небольшой
номенклатурой значений размеров, применяемых на производстве.
Для таких значений размеров централизованно налажен выпуск ре-
жущих (сверл, разверток, фрез и т.д.) и измерительных средств
(контрольных калибров — пробок, колец, скоб и т.д.). Во всем мире
существуют ограничения на использование значений размеров, кото-
рое заложено в понятия предпочтительных чисел н рядов пред-
почтительных чисел, т.е. стандартизованы значения, до которых на-
до округлять расчетные значения. Такой подход дает возможность
сократить количество типоразмеров деталей и узлов, количество ре-
жущего инструмента и другой технологической и измерительной ос-
настки.
Ряды предпочтительных чисел одинаковы во всем мире и представ-
ляют собой члены геометрических прогрессий со знаменателями: ,
Ш, Ш, W), которые приблизительно равны 1,6; 1,25; 1,12; 1,06.
(Геометрическая прогрессия — это ряд чисел, в котором каждое после-
дующее число получается умножением предыдущего на одно и то же
число — знаменатель прогрессии.) Эти ряды условно названы R5; R10;
R20; R40.
Номинальные значения линейных размеров берут из указанных ря-
дов предпочтительных чисел с некоторым округлением. Например, по
R5 (знаменатель 1,6) принимают значения из ряда 10; 16; 25; 40; 63; 100;
160; 250; 400; 630 и т.д.
Предпочтительные числа вообще широко используются в стандарти-
зации, когда необходимо установить ряд значений нормируемых пара-
метров или свойств в определенных диапазонах.
6. Отклонение — алгебраическая разность между соответствующим
(предельным или действительным) размером и номинальным размером.
Поэтому под отклонением следует понимать величину возможного или
действительного отличия рассматриваемого размера от номинального
размера при нормировании требований к точности или по результатам
измерений.
Поскольку размер может быть как больше, так и меньше номиналь-
ного, при нормировании требований к его точности используют тер;
мины «верхнее» и «нижнее» отклонения.
28
Верхнее отклонение — алгебраическая разность между наибольшим
Предельным размером и номинальным размером.
Нижнее отклонение — алгебраическая разность между наименьшим
предельным размером и номинальным размером.
Отклонение всегда имеет знак (+) или (-).
Если оба отклонения положительные, то наибольший и наименьший
предельные размеры больше номинального. Если оба отклонения отри-
цательные, то каждый из предельных размеров меньше номинального.
Одно из отклонений может быть равно нулю, если один из предель-
ных размеров совпадает с номинальным.
Верхнее отклонение принято обозначать латинскими буквами ES для
отверстий и es для валов. Нижнее отклонение обозначают буквами EI
для отверстий и ei для валов. Обозначения, относящиеся к отверстию,
записывают прописными буквами, а к валу — строчными.
7. Допуск (обычно обозначается «Т») — разность между наибольшим и
наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между
верхним и нижним отклонениями.
Допуск — это существенно положительная величина, он не может
быть отрицательным. Это интервал значений размеров, между кото-
рыми должен находиться размер годного элемента детали. Например,
если мы говорим о допуске в 10 мкм, то это значит, что в партии годных
могут быть детали, размеры которых могут отличаться друг от друга не
более чем на 10 мкм.
Чем меньше допуск, тем точнее должен быть изготовлен нормируе-
мый элемент детали и тем труднее, сложнее и потому дороже его изго-
товление. Чем больше допуск, тем грубее требования к элементу детали
и тем проще и дешевле его изготовление.
Во всех случаях, где это возможно, следует использовать большие до-
пуски, так как это экономически выгодно для производства, но только в
Тех пределах, чтобы это не сказывалось на качестве выпускаемой про-
дукции. Поэтому выбор допуска должен быть обоснован.
§ 2. ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ОТКЛОНЕНИЙ
ь Все основные термины, приведенные в предыдущем параграфе, мо-
гут быть представлены графически для наглядного изображения разме-
ров. Особенно это удобно, когда рассматривают допускаемые предель-
ные размеры и взаимосвязь размеров соединяемых элементов деталей.
h Образование графического представления предельных размеров
можно проследить следующим образом.
Представим себе три концентрические окружности (рис. 4.1, а), одна
йз которых определяет значение номинального размера, а две другие —
29
значения предельных размеров: наибольшего и наименьшего. Окружно-
сти, соответствующие предельным размерам, отстоят от номинальной на
значения верхнего и нижнего отклонений. Затем все окружности сместим
вертикально вниз до совмещения их в одной точке (рис. 4.1, б). Теперь
относительно горизонтальной линии, проходящей через их общую
точку, можно указать графически значения номинального и предельных
Рис. 4.1. Образование графического изображения предельных значений размеров
и отклонений
размеров и оба диаметральных отклонений. Такое графическое изобра-
жение неудобно, так как содержит лишнюю информацию, а главное не-
возможно совместить масштабы номинального и предельных размеров,
поскольку, если сам размер составляет десятки и сотни миллиметров, то
отклонения — всегда доли миллиметра. Тогда для наглядности гра-
фического изображения поступают следующим образом. Значение номи-
нального размера опускается из графического изображения, а положение
номинального (без указания его значения в масштабе) заменяется гори-
зонтальной линией, от которой теперь уже в масштабе показывают грани-
цы предельных размеров, т.е. отклонения (рис. 4.1, в). Таким образом, при
графическом изображении можно увидеть отклонения и предельные раз-
меры, и при этом используют термины «нулевая линия» и «поле допуска».
Нулевая линия — линия, соответствующая номинальному размеру, от
которой указывают отклонения размеров при графическом изображении
полей допусков и посадок. Обычно нулевая линия располагается гори-
зонтально и плюсовые отклонения от номинального размера отклады-
вают вверх, а минусовые — вниз от нулевой линии.
На рис. 4.2 указаны отклонения и границы, которые соответствуют
предельным нормируемым размерам элемента детали. Между верхним и
нижним отклонениями расположено поле допуска.
Поле допуска — поле, ограниченное наибольшим и наименьшим пре-
дельными размерами, определяющими допуск и его положение относи-
тельно номинального размера.
На рис. 4.2 показаны отклонения (ES и EI для отверстий или es и ei
для валов) и предельные нормируемые размеры элемента детали для
разных вариантов положения поля допуска.
зо
Г
1
н
-20
Поле "
допуска u
El или el
(НО)
ES или es
(ВО)
*10
Нулевая линия q
---------*.—»
Еб’или es
(ВО)
£7или ei
(НО)
Поле
допуска
-20
-30
I
Рис. 4.2. Графическое изображение размеров и отклонений
Рассмотрим эти варианты.
г< • 1. Ни один из предельных размеров, показанных на рис. 4.2, а, не сов-
падает с номинальным размером. И если выполнить изделие, например,
в виде отверстия с размером, равным номинальному, то такое изделие
будет браком исправимым или неисправимым в зависимости от того,
¥Дкое поле допуска, из показанных на рисунке, должно соответствовать
годному изделию. Если это поле допуска расположено выше нулевой
&инии, т.е. оба предельных размера отверстия должны быть больше но-
минального размера, то брак исправим, так как есть возможность до-
полнительной обработкой увеличить размер отверстия изделия до тре-
31
буемого. Если поле допуска годного отверстия целиком расположено
ниже нулевой линии, то брак неисправим, так как отверстие больше, чем
должно было быть, и уменьшить его уже невозможно. Аналогичным об-
разом можно проанализировать ситуации, если такие поля допусков бу-
дут относиться к валу как к нормируемому элементу изделия.
2. Поля допусков могут располагаться относительно нулевой линии
так, что один из предельных размеров может совпадать с номинальным.
В этом случае одно из отклонений верхнее или нижнее будет равно нулю,
а другое будет отрицательным или положительным соответственно. И
наконец, поле допуска может ограничиваться положительным и отрица-
тельным отклонениями от нулевой линии (рис. 4.2, б).
3. Одно из отклонений, верхнее или нижнее в зависимости от распо-
ложения поля допуска, указывает то минимальное значение, на которое мо-
гут отклоняться от номинального размера, размеры годного элемента изде-
лия. Тогда другое отклонение будет характеризовать наибольшее допусти-
мое отклонение от номинального размера для годного элемента изделия.
При нормировании точности выделяют одно отклонение из двух, которым
характеризуют положение поля допуска относительно номинального размера.
Это отклонение получило название — основное отклонение.
Основное отклонение — одно из двух отклонений (верхнее или ниж-
нее), используемое для определения положения поля допуска относи-
тельно нулевой линии. В системах нормирования точности размеров
практически во всех странах мира основным отклонением является от-
клонение, ближайшее к нулевой линии, т.е. отклонение, которое характе-
ризует возможное минимальное отклонение размера от номинального.
На рис. 4.2 для полей допусков, расположенных выше нулевой линии,
основными отклонениями являются нижние отклонения, а для тех полей
допусков, которые расположены ниже нулевой линии, основными откло-
нениями служат верхние отклонения. У полей допусков, имеющих поло-
жительные и отрицательные отклонения, за основное принимают то,
которое ближе расположено к нулевой линии.
4. Для предельных размеров, ограниченных верхним и нижним от-
клонениями, применяется понятие пределов максимума и минимума ма-
териала.
Предел максимума материала — термин, относящийся к тому из пре-
дельных размеров, которому соответствует наибольший объем (масса)
материала, т.е. наибольший предельный допускаемый размер вала и
наименьший предельный размер отверстия.
По-другому этот предел можно представить как границу значения
годного размера элемента детали, которая будет достигнута первой в
процессе обработки со снятием материала.
32
Предел минимума материала — термин, относящийся к тому из пре-
дельных допускаемых размеров, которому соответствует наименьший
объем (масса) материала, т.е. наименьший допустимый размер вала и
наибольший допустимый размер отверстия.
Другими словами, это предел, который определяет границу неиспра-
вимого брака.
Рис. 4.3. Способы указания двух предельных размеров
5. Указать графически два предельных допускаемых размера можно
несколькими способами (рис. 4.3):
— указать непосредственно два предельных размера, между которы-
ми должны находиться размеры годных деталей;
• — указать номинальный размер и два отклонения от него (верхнее и
нижнее);
— указать номинальный размер, одно отклонение (основное отклоне-
ние, верхнее или нижнее ближайшее к номинальному размеру) и допуск
на размер для получения второго отклонения.
§ 3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ПОСАДКАХ (СОПРЯЖЕНИЯХ, СОЕДИНЕНИЯХ)
При создании механизмов машин возникает необходимость соедине-
ния двух или нескольких деталей друг с другом. Характер соединений
Дийтуется их функциональным назначением и определяет степень допус-
тимости их относительных перемещений после сборки. Основные за-
дачи, которые решают при нормировании точности и обеспечении взаи-
мозаменяемости, связаны с вопросами соединения деталей, т.е. с об-
разованием посадок. При этом вне зависимости от конфигурации соеди-
няемых элементов, условно принято один элемент называть «валом», а
Другой — «отверстием» (рис. 4.4).
2 Нормирование точности
в машиностроении
$
33
Рис. 4.4. Валы и отверстия: отверстия (/),
валы (2)
Вал — термин, условно приме-
няемый для обозначения наружных
(охватываемых) элементов деталей,
включая и элементы, ограниченные
плоскими поверхностями.
Отверстие — термин, условно
применяемый для обозначения
внутренних (охватывающих) эле-
ментов деталей, включая и элемен-
ты, ограниченные плоскими по-
верхностями.
Термины «вал» и «отверстие»
относятся не ко всей детали, а к ее
элементам и применяются не толь-
ко к замкнутым поверхностям, но
и полуоткрытым. Эти термины введены для удобства нормирования
требований к точности размеров поверхностей без оглядки на различие
форм деталей.
Соединение отверстий с валами образует сопряжение или, как часто
говорят, «посадку». При этом в зависимости от размеров соединяемых
валов и отверстий (в дальнейшем термины «вал» и «отверстие» мы будем
относить к тем элементам деталей, для которых нормируются требова-
ния к точности) они могут после сборки иметь различную степень сво-
боды относительного взаимного смещения. В одних случаях после со-
единения одна деталь может смещаться относительно другой на опреде-
ленную величину, а в других — такой возможности нет.
Можно дать более точное определение посадки.
Посадка — характер соединения деталей, определяемый значениями
получающихся в ней зазоров и натягов. Зазор — разность между разме-
рами отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше размера
вала. Натяг — разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер
вала больше размера отверстия.
Добавление в определениях слов «до сборки» объясняется тем, что в
результате сборки может происходить деформация сопрягаемых поверх-
ностей, что может привести к изменению итогового характера посадки.
В зависимости от возможности относительного перемещения со-
прягаемых деталей или степени сопротивления их взаимному смещению
посадки разделяют на три вида:
— посадки с зазором,
— посадки с натягом,
— переходные посадки.
34
, Способ образования графического изображения посадки приведен на
рис. 4.5.
Рис. 4.5. Образование графического изображения посадок
1. Посадка с зазором — посадка, при которой всегда образуется за-
^рр в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше
наибольшего предельного размера вала или равен ему. На графическом
изображении такой посадки (рис. 4.6) поле допуска отверстия всегда
расположено над полем допуска вала, т.е. размер годного отверстия все-
гда больше размеров годного вала.
Рис. 4.6 Графическое изображение посадок с зазором
Посадки с зазором характеризуются (отличаются одна от другой)
значениями зазоров, т.е. двумя возможными предельными значениями,
между которыми должен находиться действительный зазор при изготов-
лении деталей в пределах нормируемых допусков и, прежде всего, наи-
меньшим зазором. В частном случае наименьший зазор может быть ра-
вен нулю. Наибольший зазор будет иметь место, если сопрягать наи-
больший предельный размер отверстия с наименьшим предельным раз-
2*
35
мером вала, а наименьший зазор — при сопряжении наименьшего пре-
дельного размера отверстия с наибольшим предельным размером вала.
Посадки с зазором используют в тех случаях, когда необходимо
обеспечить относительное смещение сопрягаемых деталей или необхо-
димо элемент одной детали поместить в элемент другой для дальнейшей
их сварки или крепления другими способами.
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 вы-
ше поля допуска отверстия, т.е. все размеры годного отверстия меньше
размеров годного вала (рис. 4.7).
Рис. 4.7. Графическое изображение посадок с натягом
Посадки с натягом характеризуются (отличаются одна от другой)
значением наименьшего натяга, который образуется при сопряжении
наименьшего предельного размера вала с наибольшим предельным раз-
мером отверстия, если размер отверстия меньше размера вала. Наиболь-
ший натяг окажется тогда, если в сопряжении будет участвовать вал с
наибольшим предельным размером и отверстие с наименьшим предель-
ным размером.
3. Переходная посадка — посадка, при которой возможно получить в
соединении как зазор, так и натяг в зависимости от действительных раз-
меров отверстия и вала. На графическом изображении таких посадок
поля допусков валов и отверстий перекрываются частично или полно-
36
стью (рис. 4.8). Таким образом, до изготовления нельзя точно сказать,
что получится при сопряжении годных отверстия и вала — зазор или на-
тяг.
Рис. 4.8. Графическое изображение переходных посадок
Переходные посадки характеризуются наибольшим натягом и наи-
большим зазором. Если при изготовлении окажется, что размер отвер-
стия соответствует наибольшему предельному размеру, а размер вала —
наименьшему предельному размеру, то в сопряжении получится наи-
больший зазор. В случае если размер годного отверстия будет соответст-
вовать 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 эксплуа-
тации. Если требуется обеспечить неподвижное соединение вала и отвер-
стия с помощью переходной посадки, то обычно требуется до-
полнительное крепление сопрягаемых деталей, поскольку предельные
натяги невелики.
54- ПОНЯТИЕ О ПОСАДКАХ В СИСТЕМЕ ОТВЕРСТИЯ И В СИСТЕМЕ ВАЛА
Посадки с одинаковыми зазорами или натягами можно получить при
разном положении полей допусков отверстия и вала, так как величины
Зазоров или натягов определяются относительным расположением полей
Допусков отверстия и вала. Можно, например, задать отклонения отвер-
37
стия и вала, направленные в плюсовую сторону от номинала или же в
минусовую сторону, и обеспечить получение одинакового зазора. Мож-
но расположить поле допуска у отверстия в плюс, а у вала в минус и то-
же получить такие же характеристики зазора. Такая «свобода» выбора
оказывается не только неудобной, но и экономически невыгодной. Если
при конструировании будут назначены любые поля допусков, то таких
полей допусков может оказаться бесчисленное множество. Но это оз-
начает, что практически невозможно будет централизованно выпускать
в продажу обрабатывающий инструмент для изготовления отверстий
(сверла, зенкеры, развертки) — инструмент, непосредственно форми-
рующий размер.
Поэтому в нормативных документах на точность размера всех стран
мира используется принципиальный подход к ограничению свободы в
установлении полей допусков валов и отверстий. Это ограничение
сформулировано в понятии — система отверстия и система вала. В этих
системах при образовании всех трех видов посадок вводится ог-
раничение в расположении допусков одного из участвующих в сопряже-
нии элемента, т.е. принимается постоянное положение одного из полей
допусков (вала или отверстия), причем один из предельных размеров
вала или отверстия будет совпадать с номинальным размером. Такие
отверстия и валы получили название основные.
Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого
равно нулю. Основной вал — вал, верхнее отклонение которого рав-
но нулю.
Таким образом, у основного отверстия с номинальным размером сов-
падает наименьший предельный размер, а у вала — наибольший предель-
ный размер. Эти границы установлены не случайно. Дело в том, что при
обработке вала происходит изменение его размера в сторону уменьше-
ния (размер изменяется от большего к меньшему) и, следовательно,
можно прекращать обработку, когда размер будет равен наибольшему
предельному значению. И очень удобно, если этот первый из возможных
размеров годного элемента детали, за которым следит оператор, будет
числом, равным номинальному. При обработке отверстия размер изме-
няется от меньшего к большему и первый годный размер является наи-
меньшим допустимым и соответствует номинальному.
Посадки в системе отверстия — посадки, в которых требуемые зазо-
ры и натяги получают сочетанием различных полей допусков валов с
одним полем допуска основного отверстия (рис. 4.9, а).
Посадки в системе вала — посадки, в которых требуемые зазоры и
натяги получают сочетанием различных полей допусков отверстий с од-
ним полем допуска основного вала (рис. 4.9, б).
38
Эти системы более под-
робно будут рассмотрены
в следующей главе. Здесь
хе отметим, что пред-
почтение отдается системе
отверстия, поскольку даже
по рис. 4.9 видно, что в
этой системе надо меньше
полей допусков для отвер-
стия, а изготовить отвер-
стие и измерить его
значительно труднее и до-
роже, чем изготовить и
измерить вал такого же
^р^змера и той же точности.
Практически только для
Вал
Вал
Or
Отв.
Вал
Поле допуска
для посадки
с натягом
Поле допуска
для переходной
посадки
Вал
а)
Поле допуска
для посадки
с зазором
Отв.
Отв.
Отв.
Поле допуска
для посадки
с зазором
Поле допуска
для переходной
посадки
Поле допуска
для посадки
с натягом
О
Рис. 4.9. Посадки в системе отверстия (а), в системе
вала (б)
системы отверстия можно
централизованно изготав-
ливать режущий инстру-
мент для отверстий, так
как в системе вала очень много отверстий с различными предельными
отклонениями при одном и том же номинальном размере. Систему вала
обычно используют, исходя из некоторых конструктивных или техноло-
гических соображений, когда это экономически выгодно. Но случаи ис-
пользования системы вала весьма ограничены (см. главу 5).
Контрольные вопросы
1. Что такое размер, действительный размер, истинный размер, измеренный размер,
предельные размеры и номинальные размеры?
2. Что такое отклонения, нижнее и верхнее отклонения? Какое отклонение называется
ОСНОВНЫМ?
3. Что такое допуск и какая связь с точностью изготовления и экономикой производства?
4. В чем заключается графическое изображение размеров и отклонений? Что означает
нулевая линия? Как поле допуска изображается графически?
5. Что такое пределы максимума и минимума материала и каким размерам они соот-
ветствуют у вала и отверстия?
6. Какие элементы детали называются отверстием и валом?
7. Что такое посадка и какие посадки бывают?
8. Что такое зазор и натяг?
9. Чем характеризуются посадки с зазором, с натягом и переходные?
10. Что такое основное отверстие и основной вал? Принцип нормирования их основ-
ных отклонений и почему?
11. Что такое посадки в системе отверстия и в системе вала?
12. Какая из систем посадок (система отверстия или система вала) является пред-
почтительной и почему?
39
ГЛАВА 5
Система допусков и посадок для гладких элементов деталей
§1 . ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О СИСТЕМАХ ДОПУСКОВ И ПОСАДОК
Получить необходимую посадку при соединении деталей можно при
разных соотношениях отклонений их размеров от номинального разме-
ра. С развитием торговли и кооперации между отдельными заводами и
отраслями, а также с развитием техники появилась необходимость в вы-
работке единого подхода к нормированию требований к точности валов
и отверстий для того, чтобы можно было внедрить принципы взаимоза-
меняемости в действующие производства и воспользоваться всеми ее
достоинствами.
Такой единый подход к нормированию требований к точности размеров
элементов деталей реализован созданием системы допусков и посадок.
Система допусков и посадок должна включать в себя результаты ре-
шения многих вопросов, связанных между собой. Эта система должна
предусматривать единообразный подход при назначении допусков на
разные размеры и при определении положения этих допусков относи-
тельно номинального размера.
Системой допусков и посадок называется закономерно построенная
совокупность стандартизованных допусков и предельных отклонений
размеров элементов деталей, а также посадок, образованных отверстиями
н валами, имеющими стандартные предельные отклонения.
Особенность существующей системы допусков и посадок заключается
в том, что она должна была учесть опыт нормирования точности разме-
ров в промышленности, который был накоплен к моменту ее создания, и
использовать научно обоснованные решения, присущие любой системе,
которая объединяет множество взаимосвязанных элементов в опреде-
ленную целостность.
Опыт в ограничении «свободы» выбора отклонений для элементов
деталей на предприятиях содержится в различных нормативных доку-
ментах предприятий, отраслей и в государственных стандартах. В раз-
ных странах и на разных предприятиях устанавливались требования,
хотя и весьма близкие между собой, но все же не одинаковые. А любая
система требует единого решения, но в то же время она должна подхо-
дить для всех пользователей, поэтому и в существующей системе имеют-
ся излишние допущения и отклонения, которые введены в систему,
чтобы учесть интересы различных по характеру производств.
В связи с этим можно дать еще одно определение системы допусков и
посадок как совокупности рядов допусков и посадок, закономерно по-
строенных на основе производственного опыта, экспериментальных ис-
следований, теоретических обобщений и оформленных в виде стандартов.
40
У нас в стране первые попытки по созданию общегосударственной
системы допусков и посадок относятся к 1914 — 1915 гг., когда профес-
сор Н.Н. Куколевский разработал такую систему для использования ее в
первую очередь для военных заказов.
В 1924 — 1925 гг. под руководством проф. А.Д. Гатцуна был разра-
ботан проект стандарта «Допуски для пригонок». В 1929 г. был утвер-
жден первый ОСТ (общегосударственный стандарт) для общего приме-
нения. С этого времени у нас в стране действует система, которую
обычно называют системой ОСТ. Она используется до сих пор и будет
частично использоваться и дальше, но не для нового проектирования,
так как заменена другой системой, применяемой для новых разработок.
Переход предприятий с одной системы на другую затруднен не только
материальными затратами, но и чисто психологически.
Первый проект международной системы допусков и посадок был
разработан в 1931 г. для размеров от 1 до 180 мм, а в 1935 г. — до 500
мм. Эти проекты были разработаны международной организацией по
стандартизации (ИСА). На базе этих проектов страны мира создавали
национальные стандарты (1932 — 1936 гг.) и внедряли их до 1940 г.
Официально международная система допусков и посадок ИСА была
принята в 1940 г. В связи с тем, что в Советском Союзе отечественная
система допусков была создана раньше, а также в связи с изоляцией, в
которой находилась наша страна, наша система допусков (система ОСТ)
отличалась от международной (система ИСА). В 1940 г. наша страна
предполагала перейти на международную систему, но предвоенная не-
благоприятная международная обстановка была неподходящей к такому
переходу, так как при переходе на новую для нас систему должны были
возникнуть определенные трудности и потребовались бы большие мате-
риальные затраты.
После второй мировой войны была создана новая международная
организация по стандартизации ИСО, а в 1962 г. были разработаны ре-
комендации ИСО №286 «Система допусков и посадок ИСО. Часть 1.
Общие сведения. Допуски и отклонения». Эта система допусков не от-
личалась от проекта ИСА 1940 г.
Необходимо отметить, что отечественная система допусков и посадок
не оставалась неизменной, а неоднократно дополнялась (но не изменя-
лась), и все эти дополнения с 1932 г. проводились путем заимствования
из системы ИСА.
После создания Совета Экономической Взаимопомощи (СЭВ) острее
Встал вопрос о создании системы допусков и посадок, единой для стран с
учетом существовавшей тогда мировой системы.
Исходя из этого, была разработана единая система, названная
«Единая система допусков и посадок СЭВ», сокращенно ЕСДП СЭВ или
просто ЕСДП. При переходе на эту систему по целому ряду изделий для
нашей промышленности нецелесообразно было перерабатывать всю
41
техническую документацию. Поэтому, видимо, еще некоторое время бу-
дут правомочны обе системы, которые в дальнейшем и рассмотрим и для
отличия будем называть их ЕСДП и система ОСТ. При разработке но-
вых изделий и модернизации можно пользоваться только ЕСДП.
§ 2. ОСНОВНЫЕ ПРИЗНАКИ СИСТЕМЫ ДОПУСКОВ И ПОСАДОК
Любая система допусков и посадок, как бы она ни называлась, долж-
на характеризоваться определенными способами решения ключевых во-
просов построения системы, т.е. должна обладать некоторыми призна-
ками. Для системы допусков и посадок можно выделить шесть таких
признаков.
1. Интервалы размеров. ,
2. Единицы допуска.
3. Ряды точности (допуски).
4. Поля допусков отверстий и валов.
5. Посадки в системе отверстия и в системе вала.
6. Нормальная температура.
ГОСТ 25346—89 «Единая система допусков и посадок. Общие поло-
жения, ряды допусков и основных отклонений» и ГОСТ 25347—82
«Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые
посадки» излагают основные положения принятой единой системы до-
пусков н посадок (ЕСДП). Действие этих стандартов распространяется
на размеры до 3150 мм. Аналогичный по содержанию ГОСТ 25348-82
охватывает размеры свыше 3150 до 10000 мм.
Для нормирования точностных требований такого же диапазона
размеров (до 10000 мм) системе ОСТ потребовалось 27 ОСТов и
ГОСТов, вводимых постепенно в течение десятков лет.
В дальнейшем, подробно рассматривая основные признаки системы
допусков и посадок, мы будем касаться обеих систем, в основном, для
размеров до 500 мм, как имеющих наибольшее применение для образо-
вания посадок.
§ 3. ИНТЕРВАЛЫ РАЗМЕРОВ
Значения номинальных размеров при проектировании принимают не про-
извольные, а из числа предпочтительных чисел, представляющих собой ряды
геометрических прогрессий с определенными знаменателями (глава 4, §1).
Теоретически возможно создать систему, в которой давать
точностные требования на все предпочтительные числа, охватываемые
стандартом. Но практически такая система была бы громоздкой, а, кро-
ме того, в этом нет необходимости по ряду причин.
42
При небольших отличиях номинальных размеров друг от друга до-
пускаемые отклонения для них при любом способе подсчета будут от-
личаться незначительно и потому нет необходимости для близких
значений номинальных размеров давать разные допуски. Кроме того,
установлено, что с одинаковой трудоемкостью можно изготовить детали
в определенном диапазоне размеров. Также известно, что этот диапазон
уменьшается с уменьшением номинальных размеров. Поэтому в любой
системе допусков и посадок допуски даются одинаковые для каждого
интервала размеров, благодаря чему учитывается возможность обработ-
ки детали определенной точности в различных диапазонах с одинаковой
трудоемкостью.
В системах допусков весь диапазон размеров разделен на интервалы.
Так, ЕСДП предусматривает 13 интервалов размеров в диапазоне до 500
мм (табл. 5.1), в пределах которых значения допусков устанавливаются
постоянными. Эти интервалы называют основными. Из данных табл. 5.1
видно, что интервалы
увеличиваются вместе с
размерами, составляя
приближенную геомет-
рическую прогрессию со
знаменателем 1,6.
Основные интервалы
размеров используются
для нормирования пре-
дельных отклонений, ко-
торые меняются плавно в
зависимости от номи-
нальных размеров. Для
номинальных размеров
свыше 10 мм введены
промежуточные интерва-
лы, которые делят каж-
дый интервал на 2 или 3
интервала. Введение
промежуточных интерва-
лов объясняется необ-
ходимостью учесть не
только зависимость до-
пуска от номинального
размера, но и зависи-
мость назначаемых пре-
дельных отклонений для
некоторых посадок от
номинальных размеров.
Таблица 5.1
Основные интервалы Промежуточные интерва- лы
свыше до свыше до
— 3 — —
3 6 — —
6 10 — —
10 18 10 14
14 18
18 30 18 24
24 30
30 50 30 40
40 50
50 80 50 65
65 80
80 120 80 100
100 120
120 180 120 140
140 160
160 180
180 250 180 200
200 225
225 250
250 315 250 280
280 315
315 400 315 355
355 400
400 500 400 450
450 500
43
Интервалы номинальных размеров по ЕСДП и по системе ОСТ прак-
тически совпадают для размеров до 180 мм.
При определении принадлежности размера к тому или иному интер-
валу следует помнить, что последнее число интервала относится к данно-
му интервалу, а первое число — к предыдущему.
Например, допуски для номинального размера 10 мм надо брать в
интервале размеров свыше 6 до 10 мм, а допуск размера 6 мм необходи-
мо брать из интервала свыше 3 до 6 мм.
§4 . ЕДИНИЦЫ ДОПУСКА
Практика показала, что погрешности обработки возрастают с уве-
личением обрабатываемого диаметра, и становится сложнее получить
заданную точность изготовления. Специальными исследованиями был
установлен вид зависимости между диаметром и погрешностью изготовь
ления при различных видах обработки. Эти данные легли в основу по-
строения ЕСДП через введение так называемой единицы допуска (i) -
меры, характеризующей сложность изготовления детали в зависимости
от ее размера.
Эта единица допуска используется для вычисления величины допуска
на размеры.
В системе ЕСДП для размеров до 500 мм
/ = 0,45^7 + 0,001£>иср,
где /)иср = -/Ьнм^нб — среднее геометрическое крайних размеров каж-
дого интервала, мм; i — единица допуска, мкм.
Например, для интервала свыше 6 до 10 мм />Иср = л/бО ~ 7,7. Для пер-
вого интервала размеров до 3 мм принято 2)ИсР = л/з .
В системе ОСТ для размеров до 500 мм
/ = 0,5^?,
где /)иср = (/)нм + 2)нб)/2 — среднее арифметическое значение интервала
номинальных размеров, мм. Например, для интервала размеров свыше 6
до 10 мм: Dwcp = (10 + 6) / 2 = 8. Значения единиц допуска в системах
ЕСДП и ОСТ близки.
44
§5 . РЯДЫ ТОЧНОСТИ (РЯДЫ ДОПУСКОВ)
В системе допусков для каждого номинального размера необходимо
предусмотреть возможность назначения допусков различной величины в
зависимости от той роли, которую играет нормируемый элемент детали
в выполнении возложенных на него функций. Это совершенно очевидно,
так как допуск на изготовление диаметра, например, рукоятки для от-
вертки, должен быть гораздо больше, чем допуск на диаметр поршня
насоса или гидравлического домкрата, несмотря на то, что номинальные
размеры у них могут быть почти одинаковыми, т.е. относиться к одному
интервалу размеров.
Это обстоятельство делает необходимым давать возможность выбора
нужного допуска из ряда возможных значений допусков для каждого
интервала размеров. Системы допусков обеспечивают выполнение такой
возможности введением рядов точности, которые в системе ЕСДП назы-
вают квалитетами, в системе ОСТ — классами точности, а в некоторых
нормативных документах встречаются степени точности. Эти термины
следует считать синонимами.
Квалитет (класс точности, степень точности) — это совокупность до-
пусков, соответствующих одному уровню точности для всех номиналь-
ных размеров.
Значение допуска в каждом из квалитетов характеризуется постоян-
ным числом единиц допуска, называемом коэффициентом точности а.
Допуск определяется по формуле
Т = а • i,
где Т — обозначение допуска, без соотнесения к конкретной системе до-
пусков; а — число единиц допуска, определенное для данного квалите-
та, класса точности или степени точности; i — единица допуска, завися-
щая от значения нормируемого размера.
В ЕСДП предусмотрено 20 квалитетов (01; 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10;
И; 12; 13; 14; 15; 16; 17 и 18). Возрастание номера квалитета соответству-
ет увеличению допуска. Допуск, например, по 8 квалитету обозначается
так:ГГ8 (IT - International Tolerance (международный допуск)).
Для ЕСДП количество единиц допуска для некоторых квалитетов
приведены в табл. 5.2.
обозначаемых цифрами 09,08,.... 02, 1, 2, 2 а, 3, 3 а, 4, 5, 7, 8, 9 и 10 в по-
рядке убывания точности (увеличения допуска).
В табл. 5.3 приведено количество единиц допуска, применяемых для
разных классов, в системе ОСТ.
Как видно из сравнительного анализа табл. 5.2 и 5.3, в значениях до-
пусков по ОСТ и ЕСДП имеются незначительные отличия.
Таблица 5.3
Классы точности 1 2 2а 3 За 4 5 7
Значение а Отверстие 10 16 25 30 64 100 200 400
Вал 7 10 16
1. В ЕСДП на валы и отверстия допуски для одного квалитета равны,
а в системе ОСТ, для относительно точных классов, допуски на отвер-
стия больше, чем на валы. Этим подчеркивалось различие в трудностях
изготовления отверстий по сравнению с изготовлением валов такого же
размера. Это оправдано практически, но нарушает принципиальное
единство построения системы.
2. В ЕСДП просматривается однозначное соответствие между допус-
ком и номером квалитета, что облегчает сопоставление допусков и
оценку действительной трудоемкости изготовления изделий. В системе
ОСТ имеют место скачки в величинах допусков при переходе от одного
класса точности к другому.
Несмотря на указанные отличия почти для каждого класса точности
по ОСТ можно привести соответствующий эквивалентный квалитет по
ЕСДП, предусматривающий практически идентичный допуск.
§6. ПОЛЯ ДОПУСКОВ ОТВЕРСТИЙ И ВАЛОВ
Величина допуска определена номером квалитета в ЕСДП и классом
точности в системе ОСТ, но для образования посадок наиболее сущест-
венным является и расположение допусков сопрягаемых элементов дета-
лей относительно номинального размера сопряжения (см. главу 4).
В ЕСДП для указания положения поля допуска относительно номи-
нального размера введено понятие основных отклонений, которыми на-
зывают нормируемые отклонения, ближайшие к нулевой линии, и введе-
но обозначение этих отклонений одной или двумя латинскими буквами.
Для полей допусков валов применяют строчные буквы алфавита, для
полей допусков отверстий — прописные буквы. Для полей допусков,
расположенных выше нулевой линии, за основное отклонение принима-
ют нижнее отклонение (ei для вала и EI для отверстия), а для полей до-
пусков, расположенных ниже нулевой линии, основным отклонением
является верхнее отклонение (es для вала и ES для отверстия). Другими
46
словами, во всех случаях основным отклонением является ближайшее к
номинальному размеру или минимальное отклонение.
. Наличие в ЕСДП основных отклонений, обозначенных двумя буква-
ми, объясняется результатами доработки системы, что нарушает приня-
тую стройность системы, но обеспечивает возможность учитывать по-
требности некоторых производств. С такой.же целью и в системе ОСТ, в
свое время, были добавлены классы точности 2а и За.
-Эти примеры показывают сложную взаимозависимость проблем
стандартизации и потребностей производства, когда обычно проще и
дешевле внести дополнения в действующие стандарты, чем менять прин-
ципы построения систем.
На рис. 5.1 представлен полный набор основных отклонений, кото-
рый характеризует потенциальные возможности системы ЕСДП и схе-
матично показывает относительное положение полей допусков, опреде-
ляемы* основными отклонениями.
эжОтметим общепринятые назначения основных отклонений в ЕСДП и
^особенности.
1. Основные отклонения Н и h равны нулю. Эти отклонения относятся
к основному отверстию (для построения посадок в системе отверстия) и
основному валу (для построения посадок в системе вала) (см. главу 4 §4).
Поэтому они наиболее широко используются.
2. Основные отклонения валов от а до h используют для получения
посадок с зазором в системе отверстия. Основные отклонения отверстий
от А до Н применяют для получения посадок с зазором в системе вала.
3. Основное отклонения валов от j до и (основные отклонения отвер-
стий от J до N) предназначены для образования переходных посадок в
системе отверстия (и вала) соответственно.
4. Для полей допусков, имеющих основные отклонения js и JS, верх-
нее н нижнее отклонения располагаются строго симметрично относи-
тельно нулевой линии. Основные отклонения j и J отличаются тем, что
Йоле допуска с таким основным отклонением не имеет строгого симмет-
ричного расположения.
5. Основные отклонения валов от р до zc и основные отклонения от-
верстий от Р до ZC служат для получения посадок с натягом в системе
отверстия и вала соответственно.
6. Величины одноименных основных отклонении нормируются разны-
ми Для разных интервалов размеров.
7- В пределах одного интервала размеров одноименные основные от-
клонения, как правило, одинаковы для вала и отверстия, но с разными
знаками. (На рис. 5.1 видно, что одноименные отклонения вала и отвер-
стия‘являются зеркальным отображением друг друга относительно ну-
левой линии.)
'Поле допуска в ЕСДП образуется сочетанием одного из основных от-
клонений н допуском по одному из квалитетов. В соответствии с этим
47
правилом поле допуска обозначается основным отклонением и номером
квалитета. Например, для вала: h6, g8 и р7 , а для отверстия: Н5, F8 или
JS6. В этом сочетании основное отклонение определяет расположение
поля допуска относительно нулевой линии или номинального размера, а
квалитет — значение допуска.
Рис. 5.1. Схема расположения и обозначения основных отклонений. (Штриховкой показа-
но направление расположения поля допуска с величиной в зависимости от номера
квалитета)
Основные отклонения
Отрмцетеяные Положителные
------------О---------------
Обозначение какого-либо размера с допуском включает в себя ука-
зание номинального размера и поля допуска: 120g6, 040 Н7, 01617,
032G7, 08h8 и т.д. Заметьте, что по обозначению сразу можно опреде-
лить, к чему оно относится — к валу или к отверстию. (Для валов обоз-
начения основных отклонений представлены строчными буквами.)
В ЕСДП нормируется одно отклонение (основное), а другое опреде-
ляется добавлением значения допуска к этому отклонению. (Если основ-
ное отклонение является нижним, то верхнее отклонение получается
прибавлением допуска, а если задано верхнее отклонение, то нижнее от-
клонение находится прибавлением к нему значения допуска со знаком
минус.)
Рассмотренный здесь механизм определения верхнего и нижнего от-
клонений для полей допусков в ЕСДП является лишь иллюстрацией то-
го, как получены отклонения, которые помещены в таблицы ГОСТ
48
25347-82. Для пользователей стандартов не надо вычислять самим от-
клонения размеров для каждого поля допуска и квалитета. Это уже вы-
полнено, причем с учетом того какие поля допусков наиболее часто
применяются на практике. Таким образом, стандартом сознательно ог-
раничены теоретически возможные сочетания полей допусков отверстий
и валов, наиболее часто применяемыми на практике. Такое ограничение
называют основным набором полей допусков, который включает в себя
, 72 поля допуска отверстий и 80 полей допусков валов.
Помимо основного набора в приложении к ГОСТ 25347-82 дается
дополнительный набор, включающий 34 поля допуска вала и 32 поля до-
пуска отверстий. Включением дополнительного набора в приложение, а
не в основное содержание стандарта, подчеркивается непред-
почтительность его применения.
Тем не менее, и основной набор содержит значительно больше полей
допусков валов и отверстий, чем это практически необходимо и можно
обойтись гораздо меньшим набором. Поэтому в стандарты введены так
называемые предпочтительные поля допусков, в которые входят 10 по-
лей допусков для отверстий и 16 полей допусков для валов.
В табл. 5.4 и на рис. 5.2 приведены предпочтительные поля допусков
валов и отверстий.
В практической деятельности необходимо всегда стремиться к ис-
пользованию предпочтительных полей допусков. Это будет способство-
вать повышению экономической эффективности производства, так как
только для этих полей допусков предусмотрен выпуск различных видов
обрабатывающих и измерительных инструментов.
Таблица 5.4
Квалитеты Предпочтительные поля допусков валов Предпочтительные поля допусков отверстий
6 g6, h6, js6, кб, пб, рб, гб, s6 —
7 f7, h7 Н7, JS7, К7, N7, Р7
8 е8, h8 F8.H8
9 d9,h9 Е9, Н9
11 dll.hll НИ
В системе ОСТ понятие основных отклонений отсутствует. В табли-
цах стандартов ОСТ указаны как верхнее, так и нижнее отклонения для
каждого интервала номинальных размеров и для каждого поля допуска,
имеющего собственное условное обозначение как по классу точности,
так и по характеру сопряжения.
Поля допусков в системе ОСТ имеют условные названия и для их
обозначения используются буквы, характеризующие характер посадки,
Для которых эти поля допусков должны использоваться.
Наименования этих посадок, приведены в табл. 5.5.
Отклонение основного отверстия обозначается буквой А, а основного
вала — буквой В. К сожалению, по обозначению поля допуска в системе
Рис. 5.2. Предпочтительные поля допусков ЕСДП: отверстий (а), валов (6)
ОСТ нельзя определить относится это к валу или к отверстию, так как
они могут совпадать.
Обозначение поля допуска в системе ОСТ включает в себя буквы, ха-
рактеризующие вид посадки, для которой предназначено использование
этого поля допуска, и цифру в индексе, характеризующую класс точности
или допуск.
Примеры. С з означает, что поле допуска предназначено для посадки
с зазором, которую называют посадкой скольжения третьего класса
точности (это определяет и отклонения и допуск для соответствующего
интервала размеров, но не показывает, что относится это к валу или к
отверстию).
Аз — поле допуска основного отверстия третьего класса точности.
50
В за — поле допуска основного вала класса точности За.
При этом обозначение второго класса точности, как наиболее упот-
ребительного для машиностроения, не указывается индексом, и отсутст-
вие индекса в обозначении поля допуска означает принадлежность поля
допуска ко второму классу точности.
После тщательного изучения применяемости посадок в
отечественной промышленности, которая проводилась в течение 13 лет,
в 1962 г. в систему ОСТ было введено понятие полей допусков пред-
почтительного применения, которое позволило выделить ряд полей до-
пусков для предпочтительного применения и обосновать их использова-
ние с гарантией минимальных затрат.
Таблица 5.5
Буква в обозна- чении поля допуска Харак- тер по- садки Наименование посадки Буква в обозна- чении поля допуска Характер посадки Наименование посадки
С с зазо- ром Скольжения Г переход- ные глухая
д Движения Т тугая
Ходовая н напряженная
л Легкоходовая п плотная
ш Широкоходовая ПРЗ с натя- гом прессовая 3-я
Ш1 Широкоходовая 1-я ПР2 прессовая 2-я
Ш2 Широкоходовая 2-я ПР1 прессовая 1-я
Тепловая ходовая ГР горячая
— — — ПР прессовая
— — ПЛ легкопрессовая
При этом был выделен первый ряд полей допусков, рекомендуемых для
использования в первую очередь (в стандартах такие поля допусков выделе-
ны оранжевым цветом), и второй — менее предпочтительный к применению
(Эти поля допусков окрашены в желтый цвет). Остальные поля допусков не
окрашены, и их применение надо строго обосновывать.
Принцип предпочтительности в выборе полей допусков имеет место
И в ЕСДП.
§ 7. ПОСАДКИ В СИСТЕМЕ ОТВЕРСТИЯ И В СИСТЕМЕ ВАЛА
Посадки во всех системах образуются сочетанием полей допусков
. отверстия и вала.
Стандартами установлены две равноправные системы образования
посадок: система отверстия и система вала.
Посадки в системе отверстия — посадки, в которых различные зазоры
и натяги получают сочетанием различных полей допусков валов с одним
(основным) полем допуска отверстия.
Посадки в системе вала — посадки, в которых различные зазоры и
натяги получают сочетанием различных полей допусков отверстий с од-
ним (основным) полем допуска вала.
Обозначают посадки записью полей допусков отверстия и вала,
обычно в виде дроби. При этом поле допуска отверстия всегда указыва-
ется в числителе дроби, а поле допуска вала — в знаменателе. Кстати
сказать, это правило распространяется на обозначения и других видов
сопряжений (резьбовых, шпоночных, шлицевых и т.д.), а не только глад-
ких, которые мы сейчас рассматриваем.
Приведем примеры обозначения посадок по ЕСДП и их объяснение.
Н7
Посадка: 20---или 20 Н7 / g6 .
g6
Эта запись означает, что сопряжение выполнено для номинального
размера 20 мм , в системе отверстия, так как поле допуска отверстия
обозначено Н7 (основное отклонение для Н равно нулю и соответствует
обозначению основного отверстия, а цифра 7 показывает, что допуск
для отверстия надо брать по седьмому квалитету для интервала разме-
ров (свыше 18 до 30 мм), в который входит размер 20 мм); поле допуска
вала g6 (основное отклонение g с допуском по квалитету 6).
F7
Посадка: 080 F7 / h6 или 0 80-.
Ь6
Эта запись означает, что сопряжение выполнено для цилинд-
рического сопряжения с номинальным диаметром 80 мм в системе вала,
так как поле допуска вала обозначено h6 (основное отклонение для h
равно нулю и соответствует обозначению основного вала, а цифра 6 по-
казывает, что допуск для вала надо брать по шестому квалитету для ин-
тервала размеров (свыше 50 до 80 мм, к которому относится размер 80
мм); поле допуска отверстия F7 (основное отклонение F с допуском по
квалитету 7).
В этих примерах числовые значения отклонений валов и отвер-
стий не указаны, их надо определить по таблицам стандартов. Это
неудобно для непосредственных изготовителей изделий в условиях
цеха и поэтому рекомендуется указывать на чертежах так называемое
смешанное обозначение требований к точности размеров элементов
деталей, например:
Н7(,0йв)
0 50 045 Аоо„ •
* Д-0 050 / КО^+о002 )
52
При таком обозначении рабочему виден и характер сопряжения и из-
t вестны значения допускаемых отклонений для вала и отверстия.
Легко переводить посадки из одной системы в другую не меняя ха-
рактера сопряжения, при этом квалитеты у отверстия и вала сохраняют,
а заменяют основные отклонения, например:
08OF7/h6 —> 08OH7/f6.
Пример обозначения посадки по системе ОСТ: 20 А з / С . Эта запись
указывает, что данная посадка для номинального размера 20 мм выпол-
нена в системе отверстия (буквой А обозначают отклонение основного
отверстия, которое приведено в числителе). Отверстие выполнено с до-
пуском по третьему классу точности и об этом говорит индекс при обоз-
начении поля допуска отверстия. Вал выполнен по второму классу
точности и на это указывает отсутствие индекса у буквы обозначающей
поле допуска вала С, которое предназначено для образования посадки
скольжения.
1. Посадки в ЕСДП. В ЕСДП сами посадки непосредственно не нор-
мируются. В принципе пользователь системы может применять для об-
разования посадок любые сочетания нормируемых полей допусков ва-
лов и отверстий. Но экономически такое многообразие не оправдано.
Поэтому в информационном приложении к стандарту даются рекомен-
дуемые посадки в системе отверстия и в системе вала.
Для образования посадок используют квалитеты с 5 до 12 для отвер-
стий и с 4 до 12 для валов.
Всего рекомендуется для использования 68 посадок, из которых так
же как и для полей допусков выделены посадки предпочтительного при-
менения. Таких посадок в системе отверстия 17 (рис. 5.3) и в системе вала
10 (рис. 5.4). На этих же рисунках указаны и обозначения посадок, пре-
дусмотренных для диапазона размеров до 500 мм. Такого количества
Посадок вполне достаточно для конструкторской деятельности при про-
ектировании новых разработок. При этом стараются сочетать большие
допуски для отверстий, чем допуски вала, обычно на один квалитет. Для
более грубых посадок берут одинаковые допуски на вал и отверстие
(один квалитет).
Для успешного приобретения навыка в обозначении посадок и опре-
делении предельных отклонений отверстий и валов, значений зазоров и
натягов посадок рекомендуется выполнение самостоятельных работ,
заключающихся в проработке различных посадок, например тех, кото-
рые приведены на рис. 5.3 и 5.4.
Очень полезно внимательно изучить структуру построения ЕСДП,
которая показана на рис. 5.5.
В ГОСТ 25347-82 подчеркивается, что применение системы отверстия яв-
лястся предпочтительным. И не случайно, как указано на рис. 5.3 и 5.4, пред-
почтительных посадок рекомендуется гораздо больше в системе отверстия
53
Рис. 5.3. Рекомендуемые предпочтительные посадки в системе отверстия ЕСДП для номи-
нальных размеров свыше 30 до 50 мм
Рис. 5.4. Рекомендуемые предпочтительные посадки в системе вала ЕСДП для номиналь-
ных размеров свыше 30 до 50 мм
(семнадцать посадок в систе-
ме отверстия являются пред-
почтительными), чем в сис-
теме вала (предпочтительных
посадок рекомендовано толь-
ко десять).
Еще раз подчеркнем, что
изготовление отверстия обхо-
дится дороже, чем изготовле-
ние вала той же точности.
Поэтому из экономических
Рис. 5.5. Структурная схема построения ЕСДП
соображений выгоднее использовать систему отверстия, а не систему
вала. Но иногда оказывается необходимым применение системы вала.
2. Случаи применения посадок в системе вала. Такие случаи редки и
их применение объясняется не только экономическими соображениями.
Посадки в системе вала применяют, если на вал одного диаметра необ-
ходимо установить несколько деталей с разными видами посадок.
На рис. 5.6 показано используемое в двигателях внутреннего сгора-
ния сопряжение поршня с шатуном посредством поршневого пальца. В
этом сопряжении поршневой палец должен образовать переходную по-
садку с поршнем и посадку с гарантированным зазором с шатуном.
1---- |---------L—- Td
Шатун Поршень Форме поршневого пальца
а) б) б)
Рис. 5.6. Пример использования посадок в системе вала, когда на вал одного диаметра
Устанавливают детали с несколькими видами посадок: сопряжение пальца с поршнем и
шатуном (а), посадки в системе отверстия (б), посадки в системе вала (в)
Если эти посадки выполнить в системе отверстия (рис. 5.6, б), то диа-
метр пальца должен быть по краям больше, чем в середине. Тогда такой
>•*
55
палец просто будет невозможно не только изготовить, но и правильно
собрать.
При использовании посадок в системе вала (рис. 5.6, в) для этого случая
вал можно изготовить с одинаковыми предельными размерами по всей
длине, а отверстия в поршне и шатуне изготовлять с разными отклоне-
ниями для образования нужных сопряжений с поршневым пальцем.
Примерами применения посадок в системе вала могут быть следую-
щие варианты:
А. Использование стандартных изделий.
1. Наружные диаметры подшипников качения сопрягают с отверстия-
ми для них в системе вала ибо вряд ли кому придет в голову обрабаты-
вать наружные диаметры подшипников для образования нужной посад-
ки с отверстием в корпусе, гораздо проще выполнить диаметр отверстия
с требуемыми отклонениями для той же цели.
2. Светлотянутый калиброванный материал (серебрянка) поступает к
потребителю в виде прутков (валов) с известными допусками на диаметр
и поэтому целесообразно их использовать без дополнительной обработ-
ки. И тогда рекомендуется для образования различных посадок с такими
валами соответствующим образом обрабатывать отверстия.
Б. Проектные и технологические расчеты.
3. Обоснованием необходимости применения посадок в системе вала мо-
жет быть прочностной расчет ступенчатых валов, в котором должна быть
обоснована возможность возникновения недопустимых концентраций ме-
ханических напряжений в местах перехода одного диаметра на другой.
4. Исходя из возможностей имеющегося технологического оборудо-
вания (главным образом, для ремонта выпускаемой техники) целесооб-
разно рекомендовать применение посадок в системе вала, если имеется
высокопроизводительная техника для изготовления запчастей.
Эти примеры лишь частные случаи применения посадок в системе вала.
В подавляющем большинстве случаев рекомендуется применение по-
садок в системе отверстия.
3. Посадки в системе ОСТ. В системе ОСТ предусмотрены именно по-
садки, а не отдельные поля допусков отверстий и валов, из которых они
образуются. Обычно имеются отдельные стандарты на определенный
вид посадок (с зазором или натягом, или переходные) как для системы
отверстия, так и для системы вала и на разные классы точности. Посад-
ки применяют до пятого класса точности включительно.
В каждом из классов точности предусмотрен определенный набор по-
садок, содержащий не все из приведенных в табл. 5.5.
На рис. 5.7 и 5.8 даны примеры посадок в системе ОСТ для второго
класса точности, как наиболее употребительного и имеющего наиболь-
ший набор посадок.
56
-168
Посадки с натягом Посадки переходные
Посадки с зазором
Рис. 5.7. Посадки в системе отверстия второго класса точности по ОСТ для номинальных
размеров свыше 40 до 50 мм
Рис. 5.8. Посадки в системе вала второго класса точности по ОСТ для номинальных раз-
меров свыше 40 до 50 мм
§ 8. НОРМАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА
Во всем мире принято считать значения размеров, которые приводят-
ся в нормативных документах, относящимися к деталям при их темпера-
туре равной 20°С. Если температура детали отличается от 20°С, то не-
°бходимо пересчетом «привести размер к 20°С».
§ 9. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ПОСАДОК
Необходимые эксплуатационные свойства механизмов обеспечивают
выбором соответствующих посадок при соединении деталей друг с дру-
гом. Выбор посадок является не только технической, но и экономической
задачей, правильное решение которой во многом способствует не только
обеспечению качества изделий, но и эффективности производства.
Обычно конструкторы в своей практике пользуются сравнительно
небольшим количеством разного вида посадок (не более 10), несмотря
на то, что рекомендованных к применению посадок в системах допусков
значительно больше. Основаниями для определения необходимых пара-
метров посадки могут быть результаты аналитических расчетов, экспе-
риментальных исследований, а также накопленный производственный
опыт. Какому из перечисленных способов стоит отдать предпочтение
вопрос неоднозначный, так как затрагивает очень многие проблемы. Но
чаще всего выбирают посадку, ориентируясь на аналогичные соедине-
ния, условия работы которых хорошо известны и их применение оправ-
дало себя на практике. Наиболее часто используется собственный опыт
разработчика и организации, а в первоначальный период накопления
знаний следует учитывать опыт других.
Для условий серийного производства ответственные соединения под-
вергают экспериментальным исследованиям, результаты которых ис-
пользуют при выборе той или иной посадки.
Существующие методики аналитических расчетов параметров по-
садок в основном являются весьма приближенными, так как не могут
учитывать всех факторов, влияющих на свойства посадок при разных
допущениях. Такие методики расчетов (в том числе и на ЭВМ) при-
меняют для предварительного определения тех величин зазоров или
натягов в посадках, которые могли бы обеспечить исполнение задан-
ных функций в предполагаемых условиях эксплуатации изделий.
Следует признать, что в настоящее время основой для выбора посадок
является производственный опыт и экспериментальные данные.
В системах автоматизированного проектирования (САПР) с помо-
щью ЭВМ выбираются готовые конструкторские решения уже вместе с
указанием тех полей допусков и посадок элементов деталей, которые
оправдали себя на практике.
Правильный выбор допусков и посадок может служить одним из
критериев квалификации разработчика продукции, и повышение этого
уровня основано на постоянном анализе результатов принятых решений
и изучением производственного опыта.
1. Выбор допусков (квалитетов). Известно, что чем выше требования
к точности детали (чем меньше допуск), тем больше будут затраты на
обработку детали и измерение ее параметров.
На рис. 5.9 показано, как изменяется стоимость изготовления деталей
при разных допусках на примере вала диаметром 15 мм и длиной 100 мм
58
и отверстия длиной 30 мм при объеме выпуска 1000 штук в месяц Из
рисунка видно, что при уменьшении допуска на изготовление в два раза
(с 10 мкм до 5 мкм) затраты на изготовление увеличиваются в три раза.
Поэтому вопрос выбора допуска является очень важным, затрагиваю-
щим как качество выполняемых деталями функций, так и стоимость
обеспечения этого качества.
1 — вал: точение, шлифование, доводка; отверстие: сверление, шлифование, доводка;
2 — вал: точение, шлифование; отверстие: сверление, шлифование; 3 — вал: точение;
отверстие: сверление, развертка; 4 — вал: «серебрянка»; отверстие: сверление
Чтобы правильно выбирать необходимую точность изготовления де-
талей, следует учитывать ряд факторов.
Необходимо учитывать способ изготовления элементов деталей и,
исходя из производственного опыта, принимать во внимание сле-
дующее.
Валы 4 — 5 квалитетов и отверстия 5 — 6 квалитетов получают, в ос-
новном, круглым шлифованием, притиркой, доводкой и хонингованием.
Зачастую получение допуска 4 — 5 квалитета достигается при изготов-
лении деталей с более грубыми допусками с последующим измерением и
выделением деталей, размеры которых соответствуют допускам 4 — 5
квалитетов. Такой прием называют селективной сборкой.
' Валы 6 — 7 квалитетов и отверстия 7 — 8 квалитетов изготавливают
'Тонким точением или растачиванием (алмазным), чистовым разверты-
ванием, чистовым протягиванием, притиркой, хонингованием плоских
- Поверхностей, холодной штамповкой в вырубных штампах.
Валы 8 — 9 квалитетов и отверстия 9 квалитета можно получить тон-
ким строганием, тонким фрезерованием, получистовым развертыванием,
тонким шабрением, холодной штамповкой в вытяжных штампах (полых
или оболочковых деталей).
Для получения валов и отверстий с полями допусков по 10 квалитету
применяют такие же методы обработки, что и для получения деталей 9
квалитета, а также чистовое зенкерование.
Валы и отверстия с допусками по 11 квалитету обрабатывают
чистовым строганием, чистовым фрезерованием, чистовым об-
тачиванием, сверлением по кондуктору, литьем по выплавляемым
моделям, а также способами, пригодными для допусков 9 и 10 квали-
тетов.
При обработке деталей черновым строганием, чистовым долблением,
черновым фрезерованием, сверлением без кондуктора, черновым зенке-
рованием, получистовым растачиванием можно получить детали с до-
пусками по 12 и 13 квалитетам.
Применяя отрезку ножницами и пилами, автоматическую газовую
резку, отрезку резцом и фрезой, черновое долбление, литье в песчаные
формы можно делать детали с допусками по 14 — 17 квалитетам.
При выборе допусков на элементы деталей кроме учета способа об-
работки используют рекомендации по применению различных квалите-
тов, взятые из практики. Приведем некоторые из них.
Детали с допусками по 14 — 17 квалитетам обычно являются заго-
товками для дальнейшей обработки.
Валы и отверстия с допусками по 11, 12 и 13 квалитетам применяют,
как правило, для грубых соединейий. Примеры: крышки, фланцы, со-
единения штампованных деталей, в сельскохозяйственных машинах, со-
единение деталей из пластмасс и т.д.
Валы и отверстия 10 квалитета используют в случаях, когда условия
эксплуатации допускают большие колебания зазора и натяга в соедине-
нии.
Валы и отверстия 8 — 9 квалитетов применяют для получения от-
носительно больших натягов и зазоров. Примеры: для быстровра-
щающихся валов при необходимости компенсации больших откло-
нений формы, для опор скольжения средней точности в условиях по-
лужидкостного трения и т.д. Эти квалитеты часто используют в
тракторостроении и приборостроении, в ответственных узлах сель-
скохозяйственных машин.
Валы и отверстия 6 и 7 квалитетов применяются наиболее широко
во всех отраслях машиностроения для выполнения ответственных
сопряжений. Примеры: при установке подшипников качения нор-
мальной точности (обычно переходные посадки), зубчатых колес
средней точности, для подшипников жидкостного трения, для под-
60
вижных соединений в кривошипно-шатунных механизмах двигателей
внутреннего сгорания и т.д.
Для сопряжений редко применяют 4 и 5 квалитеты (а более точные
квалитеты и подавно). Их иногда используют для установки точных
подшипников для шпинделей и приборов, для установки высокоточных
зубчатых колес, поршневых колец в поршнях, для посадок в шатунной
головке и т.д.
Приведенные рекомендации не имеют статуса обязательного приме-
нения. Это практические рекомендации, оправдавшие себя в большинст-
ве случаев.
Обращаем ваше внимание на то, что для сопряжений используют
только восемь квалитетов для отверстий (с 5 по 12) и девять квалитетов
для валов (с 4 по 12) из двадцати предусмотренных в стандартах. Ос-
тальные квалитеты не используют для сопряжений.
Точные квалитеты используют для изготовления различных мер,
применяемых при измерениях, а грубые квалитеты — для габаритных
размеров и для неответственных деталей.
2. Выбор посадок. Под выбором посадки понимается определение ос-
новных отклонений вала и отверстия для получения требуемого харак-
тера сопряжения.
Некоторый опыт по сочетанию основных отклонений валов и отвер-
стий для образования посадок различного назначения представлен в
табл. 5.6.
Таблица 5.6
Вид посадки Сочетание основных отклонений отверстий и валов Условное название посадки, анало- гичной принятой в системе ОСТ
система отверстия система вала
С зазорами н н н АВС Посадки с большими зазора-
а b с h h h мн н тепловые посадки (ТХ)
Н D Шнрокоходовая (Ш)
d h
Н Д Легкоходовая (Л)
е h Ходовая(X)
н F
f h Движения (Д)
н G
g h Скольжения (С)
н H
h h
Приходная Н JS Плотная (П)
js h
Н К Напряженная (Н)
к h
Н M Тугая (Т)
ш h
н N Глухая (Г)
п h
61
Продолжение табл. 5.6
Вид посадки Сочетание основных отклонений отверстий и валов Условное название посадки, анало- гичной принятой в системе ОСТ
система отверстия система вала
С натягами н р н н н г s t Н Н Н и х г р h R S Т h h h И X Z h h h Легкопрессовая (Пл) Прессовая средняя (Пр) Прессовая тяжелая (с большим натягом) (Гр)
Посадки с зазорами предназначены для подвижных и неподвижных со-
единений деталей. Посадок с зазором предусмотрено во всех системах поса-
док значительно больше, чем посадок с натягом и переходных, так как чаще
требуется, чтобы одна деталь соединялась с другой без запрессовки. Иногда
даже детали, предназначенные для последующего соединения сваркой или
винтами, предварительно соединяют друг с другом по посадке с зазором.
Зазор в подвижных соединениях служит для многих целей, например, для
обеспечения свободного относительного перемещения, размещения смазки,
компенсации температурных деформаций, компенсации отклонений формы
сопрягаемых поверхностей и отклонений взаимного расположения элемен-
тов деталей, для облегчения процесса сборки и компенсации ошибок монта-
жа и т.д. Зазоры применяют в неподвижных соединениях для облегчения
сборки, а неподвижность обеспечивают последующим креплением винтами,
штифтами, шпонками и т.п. Некоторые рекомендации по применению поса-
док с зазорами, которые в ГОСТ 25347—82 выделены как пред-
почтительные, приведены в табл. 5.7.
Таблица 5.7
Вид сопряжения Посадки Рекомендации по применению
Посадки скольжения Н7 Ь6 А С Широко применяемая посадка используется для неподвиж- ных соединений при высоких требованиях к точности цен- трирования для часто разбираемых деталей. Примеры: смен- ные зубчатые колеса в станках, фрикционные муфты, уста- новочные кольца, фрезы на оправках, центрирующие корпу- са под подшипники качения в станках, автомобилях и т.д. В подвижных соединениях почти не применяется, кроме как для возвратно-поступательных перемещении поршней в ци- линдрах пневматических сверлильных машин и для шпинде- лей сверлильного станка.
Н8 Ь7 Аь Сг. Имеет то же назначение, что и предыдущая посадка, но с более широкими допусками. Используется при большой длине соединений и когда можно снизить требования по точности центрирования. Примеры: установка наконечников в приборах, для непод- вижного соединения зубчатых колес на валиках.
62
Продолжение табл. 5.7
Вид сопряжения Посадки Рекомендации по применению
Н8 Ь8 Аз Сз Широко используется для подвижных и неподвижных соеди- нений. При неподвижных соединениях используют для пере- дачи крутящего момента посредством шпонки, штифта. Примеры: для центрирования фланцевых соединений, для центрирования частей машин, используемых в качестве кор- пусов подшипников, при установке болтов в головках шату- нов, для вкладышей в корпусе разъемного подшипника скольжения и т.д. Для подвижных соединений используются при невысоких требованиях к точности. Примеры: посадки ползунов на призматических шпонках включающих механизмов, поршневых золотников в цилинд- рах, направляющих клапанов в некоторых двигателях внут- реннего сгорания, зубчатых колес и муфт при медленных движениях.
НИ hll А< С4 Посадки низкой точности. Для грубых подвижных и непод- вижных соединений. Примеры: в неподвижных соединениях для центрирования фланцев крышек н корпусов, для соединения деталей под сварку или пайку, крышки сальников в корпусах, звездочки тяговых цепей, расклепываемых частей колонок и т.д., а так- же для подвижных соединений неответственных шарниров и роликов, вращающихся на осях, н т.п.
Посадки движения Н7 g6 А д Наиболее распространены при перемещении с обеспечением малых зазоров. Используется в основном для подвижных соединений. Примеры: шпиндели точных станков и делительных головок, ползуны в направляющих долбежных станков, передвижные зубчатые колеса на валах коробок передач, шатунные голов- ки на шейках коленчатого вала в тракторном двигателе, сменные втулки кондукторов и т.д.
Посадки ходовые Н7 П А X F8 Ь6 X в Наиболее распространены для умеренных скоростей враще- ния (50 — 2000 об / мин). Примеры: при установке подшипников валов в коробках передач, главных валов в токарных, фрезерных и сверлиль- ных станках, валы в подшипниках для малых и средних электромашин, посадка поршня в цилиндре гидропресса, посадка свободновращающихся зубчатых колес на валах, для перемещающихся вдоль вала зубчатых колес и муфт и т.д.
Посадки легкоходовые Н7 е8 А Л Н8 е8 Аг. Л Используется при скорости вращения от 2 до 25 тыс. об / мин или при больших длинах соединений для компенсации про- гиба деталей. Примеры: коренные шейки коленчатого и распределительно- го валов в подшипниках двигателя внутреннего сгорания, приводной вал в подшипниках круглошлифовальных стан- ков, блок зубчатых колес заднего хода на оси в грузовых автомашинах, стержни вилок переключения скоростей в направляющих, крышки коробок передач автомашин, опоры ходовых винтов суппортов и т.д.
63
Продолжение табл. 5.7
Вид сопряжения Посадки Рекомендации по применению
Посадки широкоходо- вые Н8 Н9 d9d9 Aj Uh Предназначены для подвижных соединений при невысоких требованиях к точности и при очень больших скоростях вращения (25 — 50 тыс. об / мин). Примеры: сальники, поршни в цилиндрах компрессоров, шкивы без нагрузки на валах и т.д.
НИ dll Aj X4 Предназначены для подвижных соединений, которые не тре- буют точности перемещения, а для неподвижных - при гру- бом центрировании. Примеры: грубые направляющие прямолинейного движения, шарниры, муфты, которые свободно сидят на валах грубых механизмов, маслосбрасывающие кольца и т.д.
В табл. 5.7 указаны, в основном, посадки в системе отверстия. Имен-
но эти посадки и должны использоваться в первую очередь, посадки в
системе вала имеют аналогичные характеристики. Под каждой посадкой
в системе ЕСДП указаны аналогичные посадки в системе ОСТ.
Посадки переходные предназначены для неподвижных соединений,
которые служат для обеспечения хорошего центрирования сопрягаемых
поверхностей и должны легко разбираться. Натяги и зазоры в этих по-
садках небольшие и не могут передавать значительные крутящие момен- С
ты и потому применяются с дополнительным креплением шпонками,
штифтами, винтами и т.п. Наиболее широко переходные посадки при-
меняют при установке подшипников качения.
Таблица 5.8
Вид сопряжения Посадки Рекомендации по применению
Посадка плотная Н7 js6 А П В этих посадках более вероятно получение зазоров, чем натягов. Примеры: гильзы в корпусе шпиндельной головки расточного станка, зубчатые колеса шпиндельной головки шлифовальных станков, посадки небольших шкивов и ручек маховиков на концах валов, стаканы подшипников в корпусах и т.д.
Посадка напря- женная Н7 кб А Н Вероятность получения зазоров и натягов одинакова. Примеры: зубчатые колеса на валах редукторов стан- ков и других машин, шкивы, маховики, рычаги н не- разъемные эксцентрики на валах, подшипниковые втулки в корпусах и т.д.
Посадка глухая Н7 пб А Г Наиболее вероятно получение натягов, зазоры прак- тически не бывают, соединения обычно не разбирают- ся. Используется для посадок тяжело нагруженных зубчатых колес, муфт н других деталей на валах. Примеры: зубчатые колеса на валах ковочных машин, червячные колеса на валах, бронзовые венцы червячных колес на чугунных ступицах, постоянные кондукторные втулки, втулки в корпусах подшипни- ков скольжения, установочные кольца на валах и др.
64
Назначают переходные посадки чаще всего с учетом опыта примене-
нию аналогичных, хорошо себя зарекомендовавших на практике соеди-
нений. В табл. 5.8 приведены примеры использования переходных поса-
док предпочтительного применения.
Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных со-
единений, как правило, без дополнительного крепления. Неподвижность
достигается за счет внутренних напряжений на поверхностях контакта,
вследствие упругих деформаций.
Посадку с натягом получают при сборке деталей под прессом, с на-
греванием охватывающей детали (отверстия) или охлаждением охваты-
ваемой детали (вала).
Величину достаточного и допустимого натяга определяют из условия
обеспечения передачи заданных нагрузок и прочности сопрягаемых де-
талей.
В табл. 5.9 представлены предпочтительные посадки с натягом и да-
Hbt примеры их использования на практике.
Приведенные рекомендации не являются обязательными и могут
служить ориентиром для применения.
Таблица 5.9
Вид сопряжения Посадки Рекомендации по применению
Посадки легко- . прессовые Н7 рб А П Характеризуются минимальным гарантированным натягом. Применяются при малых моментах и осевых усилиях, при соединении тонкостенных деталей, не допускающих больших деформаций, для центрирова- ния тяжело нагруженных или быстро вращающихся крупногабаритных деталей, для посадочных мест под подшипники. Примеры: втулки и кольца в корпусах, втулки и зубчатые колеса передач передней бабки токарных станков, уплотнительные кольца на валах для фиксации положения колес на валах редукторов и т.д.
Посадки прессовые сред- ние Н7 гб Н7 s6 А Пр А Пл Характеризуются умеренными гарантированными на- тягами в пределах (0,0002—0,0006) d сР (d сР — средний размер интервала). Для передачи крутящего момента в пределах 700—1200 Нм.
Обоснованный выбор допусков и посадок различного вида должен
базироваться на результатах технико-экономических расчетов.
® Нормирование точности
ад*... •"««построении
65
§10. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ РАЗМЕРОВ С НЕУКАЗАННЫМИ
ДОПУСКАМИ
Рабочий чертеж детали только тогда может считаться готовым, когда
помимо изображения на нем конфигурации детали с соответствующими
сечениями и разрезами, указаны требования к точности по всем четырем
геометрическим параметрам для всех ее элементов.
Говоря о номинальных размерах, которые проставляют на чертеже,
следует отметить, что они все, без исключения, должны быть указаны с
основными отклонениями и допусками.
При этом у любой детали требования к точности размеров для всех ее
элементов не могут быть одинаковыми, так как в каждой детали ее
функциональное назначение определяется лишь несколькими элемента-
ми, а другие элементы детали играют роль связующих. Но эти связую-
щие элементы тоже надо изготавливать, а потому и для них надо уста-
навливать требования к точности выполнения. Например, для простей-
шей детали в виде цилиндрического валика именно диаметр определяет
его эксплуатационные функции, а длина, чаще всего, имеет второстепен-
ное значение и редко когда тоже образует сопряжение и лишь определя-
ет габариты.
Поэтому при проектировании детали конструктор, прежде всего,
решает вопрос о нормировании точности тех ее элементов, которые
определяют эксплуатационные свойства и практически не должен
задумываться о точности других элементов, выполняющих вспомога-
тельную роль. Для них на чертеже детали указывают только номи-
нальные значения, и такие размеры называют размерами с неуказан-
ными допусками. На производстве их часто называют «свободными
размерами».
Но так как все элементы детали непременно изготавливают, то долж-
ны быть указаны допуски и на «свободные размеры» или иногда говорят
на «размеры, не образующие сопряжения». Требования к точности таких
размеров нормируются одним полем допуска для всех валов, одним по-
лем допуска для всех отверстий и одним полем допуска для размеров,
которые не относятся ни к валам, ни к отверстиям. Такие требования
указывают на чертеже в составе технических условий на деталь, в пра-
вом нижнем углу форматки, над стандартным штампом.
Допуски на размеры элементов деталей, которые не указаны непо-
средственно у размера, нормируются в соответствии с ГОСТ 25670-83.
По этому стандарту допуски должны браться по 12 и более грубым ква-
литетам по ГОСТ 25346-89.
В стандарте (ГОСТ 25670-83) предусмотрена возможность использо-
вания не только рядов точности в виде квалитетов, но и рядов точности,
которые имеют следующие названия: точный (ti), средний (ti) , грубый
(1з) и очень грубый (t4).
66
Таким образом, у разработчиков имеется выбор — назначить требо-
вания к точности размеров с неуказанными допусками обычными ква-
дитетами или использовать специально созданные для этого ряды
(уляссы). С чем связано появление самостоятельных рядов точности для
этих размеров?
Дело в том, что одним из существенных недостатков существующей
международной системы допусков и посадок является неудачное округ-
ление числовых значений допусков. В таблицах стандартов можно
встретить такие значения, как 105, 1350, 9700, 13500 и т.д. Вряд ли прак-
тически целесообразно для допусков иметь такие значения, в которых
цифры младшего разряда составляют сотые доли полного значения. По-
нятно, что напрашивающаяся корректировка нарушила бы стройность
построения системы, потому от таких округлений и отказались. Хотя,
стоило бы это сделать, прежде всего, учитывая возможности измерений.
Если допуск содержит сотые доли миллиметра, то, естественно, до этих
долей не может быть больше и погрешность измерения. Но если, при
этом сам допуск составляет целые миллиметры, то такая погрешность
просто неразумна, но формально необходима.
Неудачное округление допусков в системе допусков и посадок вызва-
ло определенные трудности при разработке значений предельных от-
клонений для размеров с неуказанными допусками. С одной стороны,
ясно, что такие размеры не определяют эксплуатационных свойств, а с
другой стороны, давать правильные округления допусков будет оз-
начать создавать новые ряды допусков, не совпадающие с международ-
ной системой допусков и посадок. Для достижения компромисса в ГОСТ
25670—83 были даны два ряда точности и выбор того или иного ряда
предоставлен на усмотрение пользователей (разработчиков чертежей).
Между этими рядами существуют следующие соотношения:
. IT12 или класс «точный» (ti);
IT13, IT14 или класс «средний» (1г);
IT15, IT16 или класс «грубый» (1з);
IT17 или класс «очень грубый» (t4).
Если смотреть по существу, то классы — это правильно округленные,
сточки зрения здравого смысла, значения допусков по квалитетам.
Поля допусков для размеров с неуказанными допусками для валов и
отверстий вне зависимости от принятого ряда точности принимаются
как для основного вала н основного отверстия, т.е. поле допуска распола-
гается « в тело» детали — отклонение, которое равно допуску, дается в
минус от номинала для вала и в плюс для отверстия.
Вспомним, что вал и отверстие — это не обязательно элемент в виде
Цилиндра. В системе допусков и посадок так называют элементы деталей
с наружными (валы) и внутренними (отверстия) рабочими поверхностя-
ми. Однако в деталях есть размеры, относящиеся к элементам, которые
не могут быть отнесены ни к отверстиям, ни к валам, — это размеры ме-
з* 67
жду двумя поверхностями, одна из которых является наружной, а другая
— внутренней (например, уступ, глубина от торцевой поверхности). Эти
поверхности обычно не являются сопрягаемыми и около их размеров
обычно не указывают поле допуска. В технических условиях для разме-
ров, которые нельзя отнести ни к валам, ни к отверстиям, обычно ука-
зывают симметричное расположение поля допуска.
Итак, на размеры с неуказанными допусками требования к точности
приводят в технических требованиях на деталь записью, например,
Н14;М4;±1Т14/2.
Такая запись, хотя в ней нет текста, читается следующим образом.
Все размеры на чертеже, у которых не указано поле допуска, должны
изготавливать так: отверстия — с полем допуска как у основного отвер-
стия по 14 квалитету, валы — с полем допуска как у основного вала по
14 квалитету, а остальные размеры с симметричным расположением до-
пуска по 14 квалитету. Раньше на чертежах делалась запись идентичная
приведенной, а теперь достаточно указать только поля допусков в тех-
нических требованиях без дополнительных объяснений.
При использовании классов по ГОСТ 25670-83 может быть такая за-
пись: + t3’, -13’, ± 1з / 2. Эта запись означает, что поля допусков размеров
отверстий и валов, относящиеся к размерам с неуказанными допусками,
выполняют как основные валы и отверстия с допусками по классу
«грубый» соответственно, а остальные размеры с симметричным распо-
ложением допуска по классу «грубый».
Несмотря на то, что более разумно указывать требования к точности
размеров с неуказанными допусками, пользуясь классами (по ГОСТ
26570-83), на чертежах чаще встречаются квалитеты. (Так привычнее!)
§ 11. ПРАВИЛА УКАЗАНИЯ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРОВ ОДНОСТОРОННИМ
ОТКЛОНЕНИЕМ ВМЕСТО ДВУСТОРОННЕГО
(ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ ИЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
РАЗМЕРЫ)
Разработчик на чертежах указывает два предельных значения каждо-
го размера тем или иным способом, которые Вам известны. В общем
случае ни один из этих размеров может не совпадать с номинальным,
следовательно, допускаемые предельные размеры часто бывают дроб-
ными. В некоторых случаях если размер элемента детали сделать равным
номинальному, то этот элемент оказывается браком.
Например: для вала — 0 20^, наибольший размер должен быть не
более20,2мм,а наименьший — не менее 20,1 мм; для отверстия
— 0202^5, наибольший размер должен быть не более 19,7 мм, а наи-
меньший — не менее 19,5 мм.
68
В приведенных примерах, если сделать размер равным 20 мм, эти
элементы детали будут браком. Поэтому в документации, поступающей
на рабочие места, целесообразно (хотя нормативной документацией это
не предусмотрено) пересчитывать размеры с двусторонними отклоне-
ниями на размеры с односторонними отклонениями.
При таком пересчете изменяют номинальный размер: за номиналь-
ный принимают размер, который получают первым при обработке и от
него дается одностороннее отклонение. Это правило можно сформули-
ровать следующим образом.
При пересчете размеров с двусторонними отклонениями на размеры с
односторонними отклонениями за номинальный размер принимается
тот, который соответствует пределу максимума материала (размер, по-
лучаемый первым при обработке, — наибольший допустимый вал, наи-
меньшее допустимое отверстие) и дается одно отклонение, численно
равное значению допуска и направленное в «тело» элемента детали (в
плюс для отверстия и в минус для вала).
Для приведенных выше примеров получим: для вала — 0 2O,2-o,i; для
отверстия — 0 19,5 +0-2. Такой пересчет облегчает работу исполнителю,
а если его не сделать, то исполнитель сам должен будет это выполнить, а
в условиях цеха это труднее, чем за столом, и можно ошибиться.
§ 12. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ НОРМИРУЕМЫХ ПРЕДЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ
В заключение необходимо остановиться на вопросах трактовки по-
нятия о предельных размерах в соответствии с существующими норма-
тивными документами.
Еще раз повторим, что нормирование точности линейных разме-
ров заключается в указании двух предельных значений размера, меж-
ду которыми4 должен находиться действительный размер. В ГОСТ
25346-89 под размером понимается числовое значение линейной ве-
личины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения,
т.е. размер по стандарту — это только линейная величина, а на са-
мом деле приходится иметь дело с нормированием точности объем-
ных фигур, из которых состоят детали. Изготовить объемные эле-
менты детали абсолютно точной формы невозможно по ряду раз-
личных причин, поэтому из-за искажений формы, например цилинд-
ра, такой элемент детали будет иметь бесчисленное множество раз-
меров как расстояний между двумя точками. Естественно возникает
вопрос, а какой же размер принять за предельный, так как отдельные
значения размера могут не повлиять на характер сопряжения.
На этот счет в ГОСТ 25346-89 приведены специальные указания на
то, что принимать за предельные размеры, и называется это интерпрета-
цией предельных размеров.
69
Там сказано, что за размер, соответствующий пределу максимума ма-
териала (наибольший предельный размер вала и наименьший предель-
ный размер отверстия), должен приниматься размер элемента правиль-
ной соответствующей формы, который должен быть наибольшим приле-
гающим для отверстия и наименьшим прилегающим для вала. Другими
словами, предел максимума материала это размер идеального по форме
элемента одной детали (например, вала), образующего посадку с нуле-
вым зазором с подобным ответным (например, отверстием) элементом
другой, сопрягаемой с ним детали.
Размер, соответствующий пределу минимума материала (наименьший
предельный размер вала и наибольший предельный размер отверстия),
по стандарту должен определяться при двухточечной схеме измерения,
т.е. по результатам измерений расстояний между двумя точками. Из всех
результатов двухточечных измерений выбирают наибольшие для отвер-
стий и наименьшие для валов. При этом, очевидно, имеет место мето-
дическая погрешность, например, если элемент детали в виде цилиндра
имеет изогнутую ось, то при таких измерениях изогнутость не будет вы-
явлена.
Для элементов детали, которые не образуют сопряжения, оба пре-
дельные размеры могут определяться по результатам измерения по двух-
точечной схеме в любом месте (приложение 2 к ГОСТ 25346-89).
По международному стандарту ИСО 8015 право устанавливать не-
обходимость оценки предельных размеров элементов детали по пределу
максимума материала предоставлено разработчику чертежа, и для этого
он должен у поля допуска размера указать специальный знак ® , на-
пример, 0 20Н8 ®; 0 30g7 ®. Если такой знак отсутствует, то оба
предельных размера должны определять по результатам двухточечных
измерений независимо от того, участвует этот элемент в образовании
сопряжения или нет.
Следует иметь в виду, что на самом деле практически никогда не оп-
ределяют значение предела максимума материала, так как для этого нет
достаточно надежных и производительных средств измерений, а также
потому, что такая комплексная оценка размера не позволяет выявлять
погрешности технологического процесса. В какой-то мере контроль с
помощью предельного проходного калибра выявляет предельное
значение максимума материала, если конструкция калибра выполнена
без нарушений принципиальных требований к ним.
По сути дела, интерпретация предельного размера по пределу макси-
мума материала должна определять значение размера, который будет у
этого элемента участвовать в сопряжении, т.е. выявлять «действующий
размер» сопряжения (не путайте с «действительным размером»).
В последних редакциях международных стандартов появился термин
«размер по сопряжению», который определяется следующим образом.
70
Для наружного элемента (вала): размер наименьшего элемента идеаль-
ной формы, описанного вокруг элемента так, чтобы он только касался
поверхности в выступающих точках. Для внутреннего элемента
(отверстия): размер наибольшего элемента идеальной формы, вписанно-
го в элемент так, чтобы он только касался поверхности в выступающих
точках. Эти определения полностью согласуются с понятиями о пре-
дельных размерах по пределу максимума материала.
$ 13. ПРИЕМОЧНЫЕ ГРАНИЦЫ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО
РАЗМЕРА
При назначении допуска на изготовление элементов необходимо
учитывать не только эксплуатационные условия их работы и возможно-
сти технологических процессов, но и погрешности измерений. Другими
словами, допуск на размер элемента следует рассматривать как допуск на
сумму погрешностей технологических процессов, которые не дают воз-
можности получить абсолютно точное значение размера, в том числе из-за
погрешности измерений.
Учитывают погрешность измерения введением понятия действитель-
ного размера, с которым мы познакомились в главе 1.
Действительным размером называют размер, который получен после
измерения с допускаемой погрешностью. Допускаемая погрешность го-
ворит о степени достоверности, с которой определяются значения раз-
меров и, прежде всего, предельные размеры, т.е. границы допуска.
Приемочными границами называют те значения предельных размеров
элемента, по которым производится оценка его годности. Они должны
устанавливаться с учетом влияния допускаемой погрешности измерения
на неправильную разбраковку контролируемых параметров.
Для учета влияния погрешности измерения возможны два варианта.
При первом варианте приемочные границы совпадают с предель-
ными значениями проверяемого размера, т.е. возможное влияние по-
грешности измерения учитывается разработчиком при выборе ква-
литета (класса) и вида посадок (рис. 5.10, а). Этот вариант можно
считать основным, так как он принят в отечественной и междуна-
родной практике.
При втором варианте приемочные границы устанавливают с введе-
нием так называемого производственного допуска, т.е. размеры норми-
руемых предельных значений размера смещают внутрь поля допуска для
учета возможного влияния погрешности измерения.
В соответствии со стандартами на допускаемую погрешность измере-
ния (ГОСТ 8.051-81) смещение не должно превышать половины норми-
руемой допускаемой погрешности измерения 5 (рис. 5.10, б). Этот вари-
ант менее предпочтителен, поскольку вносит определенные затруднения
71
при оформлении документации и приводит к признанию негодной части
годной продукции.
Рис. 5.10. Приемочные границы при определении действительного размера, 8 — допускае-
мая погрешность измерения
В стандарте рекомендуется, если необходимо, при введении произ-
водственного допуска смещать приемочные границы на значение воз-
можного выхода размера за границу поля допуска в зависимости от
точности технологического процесса и погрешности измерения (рис.
5.10, в).
Контрольные вопросы
1. Что такое система допусков и посадок?
2. Каковы основные признаки системы допусков и посадок?
3. Что такое интервалы размеров и зачем они даются?
4. Что такое единица допуска, от чего она зависит и для чего используется?
5. Что такое квалитет (класс точности) и что он характеризует, как образуются квали-
теты (классы точности)?
6. Что такое поле допуска, способы его образования, условные обозначения? Приве-
дите примеры условного обозначения и поясните, что обозначают цифры и буквы .
7. Что такое основной набор полей допусков и предпочтительные поля допусков?
8. Какая разница в образовании полей допусков по ЕСДП и системы ОСТ?
9. Как образуются посадки? Обозначение посадок.
10. Перечислите случаи применения посадок в системе вала .
11. Какие соображения должны быть учтены при выборе допусков и посадок?
12. Область применения посадок с зазором, переходных и с натягом. Приведите кон-
кретные примеры видов посадок.
13. Что такое предельные отклонения размеров с неуказанными допусками, какие ря-
ды точности для них существуют и какие применяются поля допусков?
14. В чем заключается правило пересчета размеров с двусторонними отклонениями в
размеры с односторонним отклонением и зачем это производится?
15. Как определяются предельные размеры, соответствующие пределам максимума и
минимума материала?
ГЛАВА 6
Обеспечение точности размерных цепей
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЯХ
Точности размера каждого из элементов детали (вала или отвер-
стия) не зависят друг от друга, если их рассматривать отдельно. Но
стоит соединить две детали для образования сопряжения, как воз-
никает зависимость значений параметров сопряжения (зазоров и на-
тягов) от размеров элементов соединяемых деталей (вала и отвер-
стия) и их точности.
Другой пример, если взять ступенчатый вал, то его общая длина бу-
дет зависеть от длины каждой ступени, т.е. общая длина вала связана с
длинами отдельных ступеней. Ну, а если взять сложный механизм, на-
пример, редуктор, то в нем на одном валу могут быть установлены раз-
ные по длине детали (зубчатые колеса, муфты, втулки, кольца, про- -
кладки и т.д.), и общая длина собранных на валу деталей будет зависеть
от длины каждой из них. Следовательно, необходимо назначать такие
требования к точности размеров этих деталей, чтобы они могли быть
собраны на валу, и их суммарная длина была бы не больше, чем рас-
стояние между стенками корпуса редуктора, в котором должен быть ус-
тановлен вал. И не просто установлен, но и обеспечен требуемый осевой
зазор.
Таким образом, когда рассматривают совокупность размеров де-
тали или сборочной единицы, то следует связать между собой разме-
ры отдельных деталей или размеры отдельных элементов детали и
решать вопрос о совместном нормировании точностных требований
к ним.
Взаимосвязь размеров элементов детали или отдельных деталей, вхо-
дящих в конструкцию узла или всего механизма, составляет размерную
цепь. По ГОСТ 16319-70, который устанавливает термины и определе-
ния на размерные цепи, размерной цепью называется совокупность раз-
меров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих
в решении поставленной задачи.
Для облегчения решений задач по обеспечению точности размерных
Цепей их удобнее представлять в виде графиков, образующих замкнутый
контур. Например, на рис. 6.1, а показан эскиз простейшей детали, а на
рис. 6.1, б — изображение размерной цепи, состоящей из длин ее элемен-
тов. Возможны и более сложные размерные цепи (рис. 6.2).
Рассмотренные ранее посадки с зазором и натягом также могут слу-
жить примерами размерных цепей. На рис. 6.3, а показана размерная
Цепь при образовании посадки с зазором, где зазор является звеном раз-
мерной цепи. На рис. 6.3, б показана посадка с натягом, где значение
73
л
натяга является также звеном размерной цепи. Следует обратить внима-
ние на то, что и зазор и натяг получаются последними в этих простей-
ших размерных цепях.
Рис. 6.1. Размерная цепь из элементов детали
А
А
Рис. 6.2. Сложная размерная цепь с параллельными вет-
вями
Отверстие
1Г
Вал
Вал
Отверстие натяг
Зазор
Рис. 6.3. Размерные цепи при образовании посадок
Размеры, входящие в
размерную цепь, назы-
вают составляющими
звеньями, или просто
звеньями, и обозначают
чаще всего прописными
русскими буквами с ин-
дексами (рис. 6.1), по-
скольку отсутствует ме-
ждународный документ,
регламентирующий пра-
вила обозначения эле-
ментов размерных цепей.
Иногда используют
строчные буквы гречес-
кого алфавита, кроме
букв а, 8,8, £, X, о.
В размерной цепи всегда выделяют одно звено, которое называют за-
мыкающим звеном, а при решении некоторых задач и исходным звеном.
Замыкающим звеном называется размер (звено), получаемый в раз-
мерной цепи последним при обработке или сборке.
Используя понятие о замыкающем звене, разработчик может влиять
на последовательность обработки. На простейшем примере (см. рис. 6.1,
а) можно проиллюстрировать способ управления последовательностью
обработки. Если указать замыкающим звеном размер 80 мм, то необхо-
димо последовательно обработать отдельные ступени, и размер 80 мм
получается, как замыкающее звено без дополнительной обработки. Если
74
указать замыкающим звеном длину ступени 30 мм, то необходимо
вначале обработать размер 80 мм, а потом размер 50 мм, и размер 30 мм
получится, как замыкающее звено. Замыкающее звено иногда обоз-
начают на чертеже размером со звездочкой, а в технических условиях
текстом указывают, что этот размер дан для справки.
Составляющие звенья размерной цепи и замыкающее звено связаны
между собой очень важной особенностью, которая позволяет разделить
составляющие звенья на увеличивающие и уменьшающие.
Рис. 6.4. Сборочная размерная цепь
Увеличивающим звеном размерной цепи называется звено, с уве-
личением которого размер замыкающего звена тоже увеличивается. Так,
на рис. 6.2 звенья Ai и Аг являются увеличивающими, потому что при их
увеличении звено Ад будет увеличиваться.
Уменьшающим звеном размерной цепи называется звено, с уве-
личением которого замыкающее звено уменьшается. Так, на рис. 6.2 зве-
нья А з, А 4, А 5, А 6 являются уменьшающими звеньями.
Решение размерной цепи заключается, прежде всего, в обеспечении
точности замыкающего звена, т.е. необходимо так нормировать
Точность составляющих звеньев и замыкающего звена, чтобы объекты,
которые образуют размерную цепь в виде элементов отдельной детали
или деталей узла или другой сборочной единицы, выполняли свое слу-
жебное и функциональное назначение.
75
>
На рис. 6.4 для сборочной единицы «двигатель — редуктор» показа-
ны две из всех возможных размерных цепей по монтажным размерам —
вертикальная и горизонтальная в одной плоскости. Цель расчета этих
размерных цепей заключается в нормировании точности их составляю-
щих звеньев (размеров) так, чтобы двигатель и редуктор можно было
соединить без дополнительной обработки. В горизонтальной размерной
цепи замыкающее звено Вд характеризует расстояние между полумуф-
тами в горизонтальном направлении, а в вертикальной цепи замыкаю-
щее звено Сд характеризует возможное несовпадение осей двигателя и
редуктора. При обеспечении заданной точности размеров этих замы-
кающих звеньев монтаж редуктора и двигателя будет произведен без
дополнительной подгонки.
Таким образом, обеспечение точности размерной цепи заключается в
нормировании точности, т.е. указании предельных значений размеров
всех звеньев цепи применительно к требованиям конструкции или тех-
нологического процесса.
§ 2. ВИДЫ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
В зависимости от разных классификационных признаков можно ука-
зать несколько видов размерных цепей:
по расположению звеньев — размерные цепи плоские и пространст-
венные, линейные и угловые;
по назначению — конструкторские, технологические и измеритель-
ные.
Надо иметь в виду, что любая конструкция представляет собой замк-
нутую размерную цепь. При обработке любой детали имеет место тех-
нологическая размерная цепь, где замыкающим звеном является размер
обрабатываемого элемента детали. При измерениях средство измерения
вместе со вспомогательными элементами образуют измерительную раз-
мерную цепь, где замыкающим звеном является размер измеряемого
элемента детали.
Многие задачи, в том числе определение погрешностей монтажа, об-
работки и измерений, могут быть решены при рассмотрении замкнутых
размерных цепей.
§ 3. ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ТОЧНОСТИ
РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
В зависимости от исходных данных о размерах и точности звеньев
размерной цепи, а также от цели, ради которой рассматриваются разме-
ры цепи, решаются две задачи.
76
Задача 1. Определение предельных размеров замыкающего звена раз-
мерной цепи (т.е. точности этого звена), когда известны предельные раз-
меры остальных составляющих звеньев.
Эту задачу с полным основанием можно назвать «проверочной», по-
скольку необходимость в ее решении возникает тогда, когда за-
кончилось конструирование объекта и определилась его конструкция,
т.е. стали известны значения всех составляющих звеньев и установлены
требования к их точности. В этой задаче необходимо определить, какие
предельные значения размера будут у замыкающего звена при заданных
Предельных размерах составляющих звеньев, и соберется ли узел при
принятой точности составляющих звеньев. В литературе эту задачу одни
авторы называют «прямой», другие — «обратной». Мы будем называть
такую задачу по ее прямому назначению, т.е. «проверочной».
Задача 2. Определение предельных размеров составляющих звеньев
размерной цепи, если известны предельные размеры замыкающего звена
и номинальные значения размеров составляющих звеньев. При решении
этой задачи замыкающее звено обычно называют «исходным звеном».
Эту задачу целесообразно называть «проектировочной», поскольку
решают ее при проектировании конструкции. Так, после того как опре-
делилась конструкция узла или механизма и установлены номинальные
размеры всех деталей, а также стали известны требования к точности
замыкающего (исходного) звена — например, известен необходимый за-
зор, который следует обеспечить при сборке, то при решении такой за-
дачи необходимо определить требования к точности составляющих
звеньев (задать на них отклонения от номинальных размеров).
При решении этих двух задач (часто употребляют выражение —
«решение размерной цепи») возможны два подхода. При одном подходе
назначаются предельные значения всех звеньев с тем условием, чтобы
обеспечивалась полная взаимозаменяемость. В этом случае следует так
учитывать требования к точности составляющих звеньев, чтобы при лю-
бом сочетании годных по размерам составляющих звеньев была достиг-
Цута цель решения размерной цепи. Например, все детали, которые по-
ступили на сборку, имеют все наибольшие или наименьшие предельные
размеры и все равно будет обеспечена точность замыкающего звена в
заданных пределах. Поэтому этот метод часто называют расчетом на
«максимум-минимум».
При втором подходе задачи решают с тем условием, что будет обес-
печиваться неполная взаимозаменяемость и для обеспечения точности
замыкающего звена возникает необходимость дополнительной обра-
ботки отдельных звеньев цепи или следует использовать другие приемы,
которые будут рассмотрены далее.
77
. Г •
§ 4. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ПОЛНОЙ
ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ (РАСЧЕТ НА МАКСИМУМ-МИНИМУМ)
При этом расчете необходимо нормировать точность размеров со-
ставляющих звеньев так, чтобы точность замыкающего звена была
обеспечена даже тогда, когда размеры всех звеньев могут иметь только
предельные допустимые значения (максимальные или минимальные).
Задача 1 {проверочная). Известны предельные допустимые значения
всех составляющих звеньев и требуется определить возможные предель-
ные размеры замыкающего звена. Решение задачи выполним на примере
размерной цепи по рис. 6.5 в следующей последовательности.
Аз
Рис. 6.5. Размерная цепь
1. Определяем номинальный размер замыкающего звена:
Ад = ( Ai + Аг) - ( Аз + А4), т.е.
Таким образом, номинальный размер замыкающего звена равен раз-
ности сумм номинальных размеров увеличивающих и уменьшающих
звеньев. В общем виде это выражение может быть представлено так:
т-1
Ад =
где — это передаточное отношение, характеризующее влияние от-
клонений размеров составляющих звеньев на размер замыкающего зве-
на. Этот коэффициент равен +1 для увеличивающих звеньев и —1 для
уменьшающих в том случае, когда звенья размерной цепи расположены
параллельно. В тех случаях, когда звенья размерной цепи расположены
не параллельно, то размер составляющих звеньев берется в виде проек-
ции на линию замыкающего звена.
2. Определение допуска замыкающего звена. Из рис. 6.5 определим:
АДнб — А1нб+ Агнб — Азнм — А4нм,
АДнм = А1нм+ Агнм — Азнб — А4нб.
Разность между наибольшим и наименьшим размерами замыкающего
звена равна допуску на это звено, так же как и разности предельных
размеров составляющих звеньев равны допускам на каждый из них:
(АДнб - АДнм ) — (А1нб —А1нм)+ (Агнб — Агнм ) + ( Азнб — Азнм) + (А4нб - А4нм )
или ТАд = ТА1+ ТАг + ТАз + ТА4, т.е. ТАд = STA,.
78
Таким образом, допуск замыкающего звена равен сумме допусков со-
ставляющих звеньев. Отсюда следует, что допуск любого звена размер-
ной цепи может быть выявлен, как разность между допуском замыкаю-
щего звена и суммой допусков остальных звеньев.
3. Определение предельных отклонений замыкающего звена. Из
рис. 6.5 может быть сделана запись с использованием понятий о верхнем
и нижнем отклонениях составляющих звеньев:
es (ES) Ад = S es(ES) Аув - S ei(EI) Аум ,
ei (EI) Ад = S ei(EI) AyB - S es(ES) AyM .
Таким образом, выявлены все зависимости, необходимые для опреде-
ления требований к точности замыкающего звена.
Задача 2 {проектировочная). Пусть известны допуск замыкающего
звена (исходного звена) и номинальные размеры всех составляющих
звеньев и требуется определить допуски и отклонения составляющих
‘ звеньев. Эта задача может быть решена двумя способами.
Способ 1 — назначение равных допусков на все звенья размерной це-
пи. Этот способ используется в тех случаях, когда размеры всех состав-
ляющих звеньев примерно одинаковы, например, находятся в одном ин-
тервале размеров системы допусков и посадок, а следовательно, могут
быть изготовлены с примерно одинаковыми экономическими затратами.
При этих условиях допуски всех составляющих звеньев принимают оди-
наковые, которые определяют делением допуска замыкающего звена на
Число составляющих звеньев, без замыкающего:
ТА =ТАд/(т-1).
После этого производится «волевая» корректировка допусков, по-
, скольку в общем случае значение рассчитанного допуска может оказать-
ся не целым числом. При корректировке следует назначать большие до-
пуски на те звенья размерной цепи, которые в действительности сложнее
для изготовления, чем остальные, а на другие звенья, более простые в
изготовлении, — меньшие. После такой «волевой» корректировки про-
изводится проверочный расчет, т.е. необходимо убедиться, что допуск
замыкающего звена равен сумме допусков составляющих звеньев.
Способ 2 — назначение допусков на размеры звеньев из одного ряда
точности (по одному квалитету).
, При этом способе решения, в отличие от предыдущего, учитывается,
ЧТО номинальные размеры составляющих звеньев не находятся в одном
Интервале размеров и необходимо на все звенья назначить допуски по
одному квалитету. Решение задачи сводится к нахождению того квали-
ТОга, по которому следует назначить допуски на составляющие звенья.
Для нахождения квалитета надо найти безразмерный коэффициент
s «к», характеризующий определенный квалитет, так как ТА = к • i.
Поскольку допуск замыкающего звена равен сумме допусков состав-
ляющих звеньев, т.е. ТАд = STA = S к • i, то
Г 79
V
'К
л
к = ТАд/£ i.
Полученное таким образом значение коэффициента «к» при решении
конкретной задачи может не совпадать со значением, которое принято в
стандартах для определенного квалитета. Поэтому выбирается бли-
жайший квалитет, по которому назначаются стандартные допуски в со-
ответствии с номинальными размерами составляющих звеньев. После
этой процедуры также проводится «волевая» корректировка. Если был
принят более точный квалитет, чем получился по расчету, то сумма до-
пусков составляющих звеньев будет меньше, чем допуск замыкающего
звена, а если был взят более грубый квалитет, то сумма допусков будет
больше, чем допуск замыкающего звена. Корректировка сводится к то-
му, что на более сложные в изготовлении звенья размерной цепи на-
значаются большие допуски, а на относительно простые в изготов-
лении — меньшие. После корректировки опять необходимо провести
проверочный расчет, т.е. убедиться, что сумма допусков размеров, со-
ставляющих размерную цепь, равна допуску замыкающего звена.
Обычно предельные отклонения для размеров увеличивающих звеньев
принимаются со знаком (+), а для размеров уменьшающих звеньев — со
знаком (—) и численно равные допуску.
§ 5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ НЕПОЛНОЙ
ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ
Рассмотренный выше метод расчета для обеспечения полной взаимо-
заменяемости часто оказывается экономически невыгодным. Примене-
ние его оправдано при небольшом числе звеньев размерной цепи и отно-
сительно невысоких требованиях к точности (IT6 и грубее). Поэтому
часто точность размерной цепи обеспечивается при неполной взаимоза-
меняемости, когда сборка не может быть обеспечена с любыми заранее
обусловленными размерами звеньев.
При крупносерийном и массовом производстве часто возможно уста-
навливать точностные требования к звеньям размерной цепи не по мето-
ду расчета на максимум-минимум.
Методами обеспечения точности размерных цепей при неполной взаи-
мозаменяемости называются методы, при которых требуемая точность
замыкающего звена размерной цепи достигается не при любых размерах
составляющих звеньев, а только у заранее обусловленной части звеньев.
Точность при неполной взаимозаменяемости может быть обеспечена:
1) вероятностным методом расчета;
2) методом групповой взаимозаменяемости (селективная сборка);
3) методом пригонки и совместной обработки (технологическим);
4) методом регулирования (конструкторским).
80
1. Вероятностный метод расчета. Вероятностный метод расчета по-
зволяет решать те же задачи и в той же последовательности, что и расчет
на максимум-минимум, но при этом учитывается малая вероятность не-
благоприятных сочетаний размеров элементов (звеньев) размерной цепи,
т.е. размеров с односторонними предельными отклонениями в одной
сборочной единице.
При вероятностном методе расчета размерных цепей используются
данные о законах распределения размеров элементов цепи и вероятность
различных сочетаний отклонений составляющих звеньев в одной сборке.
Использование теории вероятностей при расчете размерных цепей
позволяет расширить допуски на изготовление составляющих звеньев
при небольшом риске нарушения значения замыкающего звена.
Основная трудность использования вероятностного метода расчета раз-
мерных цепей заключается в невысокой достоверности сведений о законах
распределения размеров звеньев размерной цепи и параметров этих законов,
которые не остаются постоянными для технологических процессов по мно-
гочисленным причинам, например, с износом оборудования.
2. Метод групповой взаимозаменяемости (селективная сборка). Метод
групповой взаимозаменяемости чаще применяется для получения поса-
док с малыми допусками из числа деталей, сопрягаемые элементы кото-
рых изготовлены по относительно большим допускам.
Для реализации такого метода назначают увеличенные допуски на
размеры сопрягаемых элементов деталей, образующих размерную цепь.
Затем изготавливают детали по этим допускам, все детали измеряют и
распределяют на отдельные группы по действительным размерам. На
рис. 6.6 показаны пять групп размеров, на которые разбит исходный
допуск. В ряде производств, напри-
мер в подшипниковой промышлен-
ности, таких групп бывает до 50.
Для образования посадок сопряга-
ют между собой только детали оп-
ределенной группы. Обратите вни-
мание, что показанное на рис. 6.6
расположение исходных допусков
на вал и отверстие соответствуют
переходной посадке, а при сопря-
жении по группам получается по-
садка с натягом, но с меньшим до-
пуском посадки, т.е. повышена
точность сопряжения. Измерение и
распределение деталей на размер-
^е группы чаще всего осуществ-
ляют с помощью контрольных ав-
томатов.
Рис. 6.6. Размерные группы при обес-
печении групповой взаимозаменяемости
81
Таким образом, принцип групповой взаимозаменяемости (селек-
тивной сборки) заключается:
— в разделении изготовленных деталей на размерные группы по бо-
лее узким допускам, чем допуск на изготовление,
— в использовании при сборке сочетания определенной группы ва-
лов и отверстий.
К достоинствам групповой взаимозаменяемости следует отнести воз-
можность использовать расширенные допуски на изготовление и по-
лучать сопряжения высокой точности. Это обеспечивает более эконом-
ное производство по сравнению с тем, если бы производилась обработка
по более узким допускам.
Недостатки групповой взаимозаменяемости:
— введение 100%-го измерения деталей усложняет технологический
процесс изготовления,
— необходимы дополнительные площади и тара для размещения
групп деталей,
— усложняется техническая документация назначением дополнитель-
ных требований к точности,
— отсутствует полная взаимозаменяемость,
— ужесточаются требования к точности формы сопрягаемых поверх-
ностей в пределах значений размеров группы,
— необходимо, чтобы кривые распределения размеров валов и отвер-
стий были идентичны по виду законов распределения и расположению
центра группирования.
Рис. 6.7. Распределение значений размеров при
обеспечении групповой взаимозаменяемости
Последнее ограничение
требует некоторого пояснения.
Если законы распределения
размеров валов и отверстий
одинаковы и центры группи-
рования располагаются сим-
метрично (рис. 6.7, а), то это
означает, что на сборку будет
поступать равное количество
деталей каждой размерной
группы. А если центры груп-
пирования у вала и отверстия
находятся в зонах разных раз-
мерных групп (рис. 6.7, 6), то
на сборку будет поступать
разное количество валов и от-
верстий из одной размерной
группы и создадутся условия
для так называемого незавер-
шенного производства, когда
82
(уганет невозможным использовать все изготовленные детали. Таким
рбразом, групповая взаимозаменяемость решает, прежде всего, эко-
номическую задачу в условиях крупносерийного и массового производ-
ства. Она широко применяется в подшипниковой промышленности и
при производстве плунжерных пар двигателей внутреннего сгорания.
3. Метод пригонки и совместной обработки (технологический). Сущ-
ность метода практически изложена в названии. При единичном и мел-
косерийном производстве крупных машин и механизмов, как правило,
осуществляется метод пригонки. Так, в станкостроении установка узлов
на станину станка сопровождается дополнительной обработкой (чаще
всего шабрение) поверхности и проверкой степени прилегания сопря-
гаемых поверхностей «по краске». Естественно, что после такого изго-
товления нельзя переставить какой-либо узел с одного станка на другой
без дополнительной обработки, т.е. нет полной взаимозаменяемости.
Этот прием применяется при изготовлении уникального оборудования
или единичных образцов.
. Можно привести примеры обеспечения точности размерной цепи —
посадки — при мелкосерийном производстве путем обработки вала под
• размер заранее обработанного отверстия. Для этой цели существуют так
называемые приборы для измерения в процессе обработки. Принцип
работы таких приборов заключается в том, что с их помощью авто-
матически измеряется деталь в процессе обработки (чаще всего при
Шлифовании) и по изменению размера обрабатываемого элемента при-
бор выдает станку команды, управляющие режимами обработки
(уменьшение подачи). Последняя команда выдается на остановку станка
при достижении требуемого размера. Весь цикл обработки с таким при-
бором чаще всего осуществляется автоматически, что дает возможность
Значительно повысить производительность обработки.
Приборы для сопряженного шлифования при изготовлении вала
также управляют режимами обработки, но выдают последнюю команду
на прекращение обработки в тот момент, когда размер обрабатываемо-
го вала достиг значения, при котором обеспечивается требуемый зазор
или натяг с отверстием, изготовленным до этого при относительно
больших допусках. После такой обработки на сборку одновременно по-
ступает пара: вал с отверстием для образования определенного вида со-
пряжения. Приборы для этой цели должны иметь два измерительных
Узла: один измеряет вал в процессе его обработки, а другой — размер
, обработанного ранее отверстия.
• Известны примеры совместной обработки так называемых плунжер-
ных пар двигателей внутреннего сгорания. В этих парах, состоящих из
Плунжера и втулки, необходимо у разных пар обеспечить зазор в преде-
0,4...2 мкм. Ранее, а на некоторых производствах и сейчас, плунжер-
ные пары получали следующим образом. Вначале производится совме-
стная обработка плунжера и втулки. Эти детали предварительно обра-
Z
83
- ’Ч *
батываются, чтобы они могли частично соединиться, хотя и не по всей
длине. После этого на специальных станках их притирают друг к другу с
использованием абразивной пасты. И эта процедура продолжается до
полного сопряжения поверхностей на всей длине. Сейчас на большинст-
ве производств эти зазоры обеспечиваются групповой взаимозаменяемо-
стью. Степень приработки и значение зазора между плунжером и втул-
кой проверяются (и при селективной сборке тоже) комплексно по ко-
личеству жидкости (чаще всего керосина), проходящей через сопряжение
за определенный промежуток времени под определенным давлением.
Достоинством метода пригонки и совместной обработки является
возможность обеспечить высокую точность сопряжения, чего невозмож-
но добиться независимой механической обработкой.
Недостатком метода является большой объем ручных операций по
пригонке (кроме использования приборов для измерения в процессе об-
работки), что делает производство более дорогим, поскольку требуются
высококвалифицированные слесари-сборщики; отсутствует полная
взаимозаменяемость, что создает определенные трудности при замене
изношенных деталей и узлов.
4. Метод регулирования (конструкторский). При этом методе требуе-
мая точность замыкающего звена достигается изменением (регули-
ровкой) одного из звеньев, которое называется компенсационным.
Роль компенсатора обычно выполняют специальные звенья конст-
рукторского плана в виде прокладок, упоров, клиньев, регулировочных
винтов и т.д. При этом остальные звенья размерной цепи обрабатыва-
ются со сравнительно большими допусками.
Конструкторский метод весьма эффективен в условиях серийного и
крупносерийного производства. В некоторых случаях, особенно когда
необходимо обеспечить значение осевого зазора, допуски на все состав-
ляющие звенья рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить опреде-
ленные размеры компенсационных звеньев. Эти компенсационные зве-
нья (чаще всего, прокладки) заранее изготавливают требуемых разме-
ров, и они легко подбираются после сборки остальных звеньев для по-
лучения заданных размеров замыкающих звеньев. Область применения
этого метода ограничена определенными конструкциями механизмов.
Достоинством метода является возможность относительно просто
обеспечить точность замыкающего звена.
Недостаток метода — в необходимости дополнительных работ по ус-
тановке, подбору или регулировке посредством компенсационных
звеньев. Недостатком компенсационных звеньев, выполненных в виде
резьбовых пар, клиньев заключается в том, что очень трудно зафиксиро-
вать размер таких звеньев после регулировки. Как бы тщательно не вы-
полнялось это фиксирование, возможно смещение фиксируемых элемен-
тов при закреплении. Регулируемые звенья без фиксирования изменяют
свой размер в процессе эксплуатации.
84
Контрольные вопросы
1. Что такое размерная цепь?
2. Что такое замыкающее звено размерной цепи?
3. Виды размерных цепей по назначению и по расположению.
4. Задачи, решаемые при расчете точности размерных цепей.
5. Последовательность расчета размерных цепей при обеспечении полной взаимоза-
меняемости (расчет на максимум-минимум).
6. Чему равен допуск замыкающего звена и допуск любого звена при расчете размер-
ных цепей на полную взаимозаменяемость?
7. В чем заключается решение проектировочной задачи при способе назначения рав-
ных допусков?
8. В чем заключается решение проектировочной задачи при способе назначения до-
пусков по одному ряду точности?
9. В чем сущность корректировки допусков при решении проектировочной задачи?
10. Методы расчета точности размерной цепи при обеспечении неполной взаимозаме-
няемости.
11. В чем заключается вероятностный метод расчета размерных цепей7
12. В чем сущность метода групповой взаимозаменяемости (селективной сборки)?
13. В чем сущность метода пригонки и совместной обработки?
14. В чем сущность метода регулирования при расчете точности размерных цепей?
ГЛАВА 7
Нормирование точности угловых размеров
§1 . СИСТЕМА ЕДИНИЦ НА УГЛОВЫЕ РАЗМЕРЫ
Углом в плоскости называется геометрическая фигура, образованная
двумя лучами (сторонами угла), выходящими из одной точки (вершины).
Двугранным углом называется геометрическая фигура в пространст-
ве, образованная двумя полуплоскостями, исходящими из одной прямой,
.а также часть пространства, ограниченная этими полуплоскостями. По-
луплоскости называются гранями двугранного угла, а их общая прямая
— ребром.
В промышленности чаще всего приходится иметь дело с двугранными
углами, однако для удобства измерений требования к точности относят-
ся к углу в плоскости, т.е. углу, получаемому пересечением двугранного
угла плоскостью, перпендикулярной ребру.
, Особую группу наиболее распространенной угловой детали в маши-
ностроении составляют конусы. Используются только круговые конусы,
т-е. детали, которые представляют собой поверхность вращения, образо-
ванную прямой, вращающейся относительно оси и пересекающей ее. В
промышленности используются усеченные конусы, т.е. такие, которые
Пересечены плоскостью, параллельной основанию (окружности).
За единицу измерения плоского угла в международной системе единиц
(СИ) принят радиан.
85
Радианом называется угол между двумя радиусами (сторонами угла),
вырезающий на окружности дугу, длина которой равна радиусу
ф = b /R , где b — длина дуги, R — радиус окружности.
Однако более удобной для измерений является система единиц, осно-
ванная на градусной мере, в которой для отсчета угла используются гра-
дус, минута и секунда. Особенность этой системы заключается в исполь-
зовании шестидесятичной системы счисления, т.е. более крупные едини-
цы содержат 60 значений более мелкой (сопоставьте десятичное
счисление линейных размеров в метрической системе: 1 м =10 децимет-
рам, 1 дециметр = 10 см, 1 см = 10 мм).
Градусом (°) называется единица плоского угла, равная 1/360 части
окружности или 1/90 части прямого угла. Градус равен 60 угловым ми-
нутам ('), а минута — 60 угловым секундам (").
Соотношения между градусом и радианом:
360° = 2 7Г = 6,28318530 рад; 1° = 2 7Г / 360 = 0,01745329 « 1 / 57,3 рад;
1 рад = 360 ° / 2 7Г = 57° 17’ 45” = 3437'45” = 206265".
Рис. 7.1. Погрешность при замене тригономет-
рической функции на значение угла
Для оценки малых углов их
иногда выражают через тригоно-
метрические функции синуса и
тангенса, принимая значение
этих отношений практически
равной значению угла, выражен-
ной в радианной мере, т.е. tg а ~
~ а рад; sin а ~ а рад. Погреш-
ность при такой замене зависит
от значения угла (рис. 7.1).
В машиностроении для
удобства измерения отклоне-
ние угла от заданного выра-
жают в линейной мере, как изменение размера на определенной дли-
не. Так, для указания точности угла наклона (рис. 7.2) нормируются
допусковые значения h (в мкм) на длине L (в мм). Для пересчета ли-
нейных и угловых значений целесообразно запомнить, что на длине
206,3 мм (можно принять 200 мм) значение h, равное 1 мкм, соответ-
ствует углу в 1". Соответствующий пересчет производится при дру-
L « 206 мм
Рис. 7.2 Пересчет угловых величин в линейные
гих длинах и высотах с
учетом указанного со-
отношения.
Таким образом, в
машиностроении значе-
ние угла выражают ли-
бо в радианах, либо в
градусах, либо приращением размера в линейной мере на определенной
длине, т.е. возможно использовать три единицы для нормирования
точности угловых размеров.
§2 . НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ТОЧНОСТИ УГЛОВЫХ РАЗМЕРОВ
1. Основные понятия. Для угловых размеров, так же как и линейных,
существуют ряды нормальных углов в том понимании, о котором гово-
рилось в §3 главы 5. Однако в отношении углов это понятие использует-
ся значительно реже, поскольку при разработке элементов деталей с уг-
ловыми размерами значение угла часто получается либо расчетным пу-
тем для обеспечения определенных функций разрабатываемой конст-
рукции механизма, либо определяется необходимым расположением
функциональных узлов. Поэтому для угловых размеров реже приходится
пользоваться понятием нормального угла.
В отношении угловых размеров также используется понятие допуска,
аналогичное допуску на линейный размер.
Допуском угла называется разность между наибольшим и наимень-
шим предельными допускаемыми углами. Допуск угла обозначается АТ
(сокращение от английского выражения Angle tolerance — угловой до-
пуск).
При нормировании точности угловых размеров не применяется поня-
тие «отклонение», а предусматривается, что допуск может быть распо-
ложен по-разному относительно номинального значения угла (рис. 7.3).
Допуск может быть расположен в плюсовую сторону от номинального
угла (+АТ), или в минусовую (—АТ), или же симметрично относительно
него (±АТ/2). Естественно, что в первом случае нижнее, а во втором
случае верхнее отклонения равны нулю, т.е. соответствуют случаям от-
клонений как для основного отверстия и основного вала при нормиро-
вании точности линейных размеров.
Особенность изготовления и измерения угловых размеров за-
ключается в том, что точность угла в значительной мере зависит от
Длины сторон, образующих этот угол. И в процессе изготовления де-
талей и при их измерении чем меньше длина стороны угла, тем труд-
нее выполнить точный угол и тем труднее его точно измерить. Прав-
да, при очень длинных сторонах углов появляется другая неприят-
ность в виде искажения (отклонение от прямой) линий, образующих
УГол. Исходя из этих особенностей угловых размеров, при нормиро-
вании требований к точности значение допуска угла задается в зави-
симости от длины меньшей стороны, образующей угол, а не от
3таЧения номинального угла.
2. Способы выражения допуска угла. С учетом того, что значение угла
сразить разными способами, при нормировании требований к
точности значения допуска выражается по-разному (ГОСТ 2908-81) и
используется соответствующее обозначение (рис. 7.4):
Рис. 7.3. Расположение допуска на угловые размеры относительно номинального значения
угла: а — номинальный угол
Рис. 7.4 Способы выражения до-
пуска на угловые размеры
АТ а — допуск, выраженный в радиан-
ной мере, и соответствующее ему точное
значение в градусной мере;
АТ 'а — допуск, выраженный в градус-
ной мере, но с округленным значением по
сравнений с радианным выражением;
АТь — допуск, выраженный в линейной
мере длиной отрезка на перпендикуляре к
концу меньшей стороны угла.
Связь между допусками в угловых и ли-
нейных единицах выражается зависимо-
стью АТь = AT a Li 10 3 , где АТь измеря-
ется в мкм, АТ а — в мкрад; Li — длина
88
меньшей стороны угла в мм. Этой формулой можно пользоваться и при
пересчете отклонений угла в радианной мере к значениям угла в линей-
ной мере.
3. Рады точности для угловых размеров. В ГОСТ 8908-81 установле-
ны 17 рядов точности, названных степенями точности (с 1 по 17). Поня-
тие «степень точности» идентично понятию «квалитет», «класс
точности».
Обозначение точности производится указанием условного обоз-
начения допуска на угол и степени точности, например АТ5, АТ7.
Ряды допусков, т.е. разность между допусками соседних степеней, об-
разованы с помощью коэффициента 1,6, т.е. если необходимо получить
допуски угла для 18-го квалитета, которого нет в стандарте, надо допус-
ки АТ17 умножить на 1,6, а для получения АТО надо допуски ATI разде-
лить на 1,6.
Наибольшая длина стороны угла принята 2500 мм, а первый интер-
вал длин сторон дается для размеров до 10 мм без указания нижнего
предела. Интервалы длин сторон для угловых размеров не совпадают с
интервалами, принятыми для линейных размеров (см. §3 главы 5).
4. Нормирование точности конических поверхностей. Размеры кону-
сов могут задаваться различными способами.
Конические поверхности характеризуются четырьмя основными па-
раметрами D, d, L и а. Три из них независимые, а четвертый можно
вычислить.
Линейные размеры задаются диаметром большого основания D,
диаметром малого основания d и длиной конуса L, под которой обычно
понимается расстояние между основаниями усеченного конуса (рис. 7.5).
Рис. 7.5. Геометрические параметры конического элемента детали
Угловые размеры конуса могут указываться несколькими вариантами.
Угол конуса а — угол между образующими конуса в сечении конуса
Носкостью, проходящей через ось конуса.
Часто вместо угла конуса указывается угол наклона а/2, т.е. угол ме-
жду образующей и осью конуса. Углы конуса и уклона задаются в гра-
дусной мере.
Допуск угла конуса это разность между наибольшим и наименьшим
предельными (допускаемыми) углами конуса.
Допуск угла конуса может быть выражен в угловых единицах АТа
или линейных единицах Td (рис. 7.5). При этом Td — допуск, относя-
щийся только к углу конуса и выраженный в линейной мере как раз-
ность диаметров на заданном расстоянии между сечениями конуса плос-
костями, перпендикулярными к оси конуса.
Для конусов допуск задается чаще всего в зависимости от длины об-
разующей. Когда угол конуса небольшой (конусность не более 1:3 (см.
ниже)), допуск задается в зависимости от длины конуса.
Для стандартизованных конических соединений размеры конуса ука-
зывают чаще всего через понятие «конусность».
Конусность С — отношение разности диаметров большого и малого
основания к длине конуса, т.е. С = (D - d) / L = 2 tg (а/2) .
Конусность может быть задана и как отношение разности диаметров
любых двух поперечных сечений к расстоянию между этими сечениями.
Размеры конических поверхностей деталей должны соответствовать
одному из рядов нормальных конусностей общего назначения по
ГОСТ 8593—81.
Помимо конусностей общего назначения допускается применение
конусностей специального назначения. К ним, например, относятся ко-
нусы инструментов:
1) инструментальные конусы Морзе 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6;
2) конусы инструментов при размерах меньше Морзе 1 с конусностью
1:24;
3) метрические конусы 4; 6; 80; 100; 120; 160; 200;
4) инструментальные укороченные В7; В10; В12; В16; В18; В22; В24;
В32; В45;
5) конусы шпинделей и оправок фрезерных станков (конусность 7:24).
Как видно, конусность может указываться в виде отношения типа
1:Х, где X — расстояние между поперечными сечениями конуса, раз-
ность диаметров которых равна 1 мм. Это сделано для того, чтобы вы-
ражать конусность отношением целых чисел, а также для удобства изме-
рения. Например, для метрических конусов, у которых угол конуса ра-
вен 2°5Г51,Г, конусность выражается как 1:20, т.е. два сечения с разно-
стью диаметров 1 мм отстоят друг от друга на 20 мм.
В современных станках с ЧПУ используются конусы, которые обоз-
начаются как 7:24. Это обозначение является как бы некоторым ис-
ключением из указанного выше правила, но и в этом случае использует-
ся выражение конусности отношением целых чисел. Эта запись (7:24)
означает, что на длине конуса в 24 мм вдоль оси разность диаметров со-
90
ставляет 7 мм, а не 1 мм, как обычно указывается. Такое обозначение
сделано опять же для того, чтобы использовать целые числа, так как
угол для этих конусов равен 16°35' 40 ".
В машиностроении широко применяются конусы под названием
«конус Морзе» с номерами от 0 (нуль) до 6. Наибольшие диаметры у
этих конусов приблизительно от 9 мм (Морзе 0) до 60 мм (Морзе 6), а
углы конуса, хотя и не одинаковы у всех номеров конусов, но близки к
углу 3°.
§3. КОНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Коническим соединением называют соединение наружного и внут-
реннего конусов, имеющих одинаковые номинальные углы конуса или
одинаковые номинальные конусности. Конические соединения по срав-
нению с цилиндрическими имеют ряд преимуществ и в некоторых
случаях являются незаменимыми. Они могут быть подвижными, непод-
вижными и плотными.
Конические сопряжения используют для обеспечения сопряжений,
при которых требуется частая разборка и сборка при хорошем центри-
ровании сопрягаемых деталей. Типичным случаем наиболее частого
применения конусов является установка режущего инструмента в шпин-
деле металлорежущих станков.
Подвижные конические соединения служат для обеспечения относи-
тельного вращения или зазора между деталями. Эти соединения харак-
теризуются точным центрированием, возможностью компенсации изно-
са деталей за счет перемещения их вдоль оси, например, в конических
подшипниках станков, в регулирующих устройствах. Подвижные ко-
нические соединения допускают регулирование зазора относительным
смещением деталей вдоль оси и тем самым обеспечивают высокую
точность вращения и длительную эксплуатацию с сохранением заданных
свойств. Такие конические опоры вращения находят широкое примене-
ние в конструкциях высокоточных машин и приборов.
Неподвижные конические соединения (типа посадок с натягом ци-
линдрических сопряжений) служат для передачи крутящих моментов.
Неподвижность создается силой трения между сопрягаемыми поверхно-
стями. Силу трения регулируют изменением натяга, который обес-
печивают затяжкой или запрессовкой наружного конуса во внутренний.
При передаче больших нагрузок при малых натягах, а также при вибра-
циях применяют дополнительное крепление шпонками в конических со-
единениях. В неподвижных конических соединениях необходимый натяг
еоздается осевой силой и при этом происходит самоцентрирование эле-
ментов конического сопряжения. Такие соединения легко разбираются и
всегда имеется возможность регулирования натяга.
Плотные (или герметичные) конические соединения применяют в
кранах, штуцерах, для посадки клапана в седло в газораспределительных
устройствах, в пробках флаконов духов и т.п. Плотное соединение
обеспечивается притиркой сопрягаемых деталей и обычно не взаимоза-
меняемы.
Внутренний конус
Рис. 7.6. Посадка с фиксацией путем совмещения конструктивных элементов сопрягаемых
конусов
На качество конических соединений влияют погрешности углов и
отклонения формы сопрягаемых поверхностей. Для повышения
точности центрирования, нагрузочной способности, износостойкости и
герметичности соединений необходимо обеспечивать равномерный
контакт по сопрягаемым поверхностям. Наилучший контакт получают
притиркой конических поверхностей, однако это весьма трудоемкая
операция и при ней нарушается взаимозаменяемость парных конусов,
поэтому притирку применяют только в хорошо обоснованных случаях.
Коническая посадка — характер конического соединения, определяе-
мый зазорами или натягами в коническом соединении, получающимися
после фиксации взаимного осевого положения сопрягаемых конусов.
92
В зависимости от способа фиксации взаимного осевого положения
наружного и внутреннего конусов различают следующие посадки.
1. Посадка с фиксацией путем совмещения конструктивных элемен-
тов сопрягаемых конусов (рис. 7.6).
2. Посадка с фиксацией по заданному осевому расстоянию между ба-
зовыми плоскостями сопрягаемых конусов (рис. 7.7).
3. Посадка с фиксацией по заданному взаимному осевому смещению
сопрягаемых конусов от их начального положения (рис. 7.8).
4. Посадка с фиксацией по заданному усилию запрессовки, которое
прилагается в начальном положении конусов (рис. 7.9).
Рис. 7.7. Посадка с фиксацией по заданному осевому расстоянию между базовыми плос-
костями сопрягаемых конусов
В первом и втором случаях возможно получение посадок ко-
нических поверхностей с зазором (рис. 7.6, а; рис. 7.7, а), натягом (рис.
7.6, в; рис. 7.7, в) и переходных (рис. 7.6, б\ рис. 7.7, б).
В третьем случае возможны посадки с зазором и с натягом.
В четвертом случае подразумевается получение посадок с раз-
личными натягами.
Коническая посадка с зазором рассматривается как посадка, при ко-
торой обеспечивается зазор после фиксации взаимного осевого положе-
ния сопрягаемых конусов.
Конической посадкой с натягом является посадка, при которой обес-
печивается натяг после фиксации взаимного осевого положения сопря-
гаемых конусов.
Коническая переходная посадка характеризуется возможностью по-
лучения в сопряжении как зазора, так и натяга после фиксации взаим-
ного осевого положения сопрягаемых конусов.
Зазор в коническом сопряжении рассматривается как разность диа-
метров внутреннего и наружного конусов в поперечных сечениях, со-
вмещаемых после фиксации их взаимного осевого положения, если диа-
метр внутреннего конуса больше диаметра наружного конуса.
Аналогично, натяг в коническом сопряжении есть разность диамет-
ров наружного и внутреннего конусов до сборки в поперечных
сечениях, совмещаемых после фиксации их взаимного осевого положе-
ния, если соответствующий диаметр наружного конуса больше диаметра
внутреннего конуса.
Реализация изложенных положений требует введения дополнитель-
ных понятий о конических соединениях, которые касаются определенно-
сти их взаимного положения при сопряжении. Эти же понятия одновре-
менно являются определяющими для характеристики каждого из сопря-
гаемых элементов.
Условные обозначения параметров, относящихся к внутренним кону-
сам, дополняются индексом i, а к наружным — индексом е.
Основная плоскость — плоскость (рис. 7.5) поперечного сечения ко-
нуса, в которой задан его номинальный диаметр; базовая плоскость —
плоскость, служащая для определения осевого
положения данного конуса относительно со-
прягаемого с ним конуса.
Рис. 7.9. Посадка с фикса-
цией по заданному усилию
запрессовки, которое при-
лагается в начальном по-
ложении конусов
Рис. 7.8. Посадка с фиксацией по заданному вза-
имному осевому смещению сопрягаемых конусов
от их начального положения
К номинальным размерам конусов и их соединений относятся:
— диаметры большого D и малого d оснований; диаметры в задан-
ном (Ds) и произвольно расположенном (dx) поперечных сечениях
94
(сечением с диаметром Ds обычно является сечение, в котором задан до-
пуск конуса);
— длины конуса L и соединения LP;
— осевые расстояния до заданного сечения (Ls — от большего осно-
вания и Lx — от произвольно расположенного);
— угол конуса а — угол между образующими в продольном сечении
конуса;
— угол уклона а/2 ( угол между образующей конуса и его осью);
— конусность С.
Конусность наиболее полно характеризует эксплуатационные и кон-
структивные особенности конического соединения. С уменьшением ко-
нусности повышаются точность центрирования деталей и нагрузочная
способность сопряжения, но увеличивается давление на боковую по-
верхность соединения и осевые перемещения деталей при регулирова-
нии зазора или натяга в соединении. Конусность принимают по ГОСТам
или ОСТам.
Базорасстояние конусов — расстояние между основной (1) и базовой
(2) плоскостями. Если плоскости 1 и 2 совпадают, то базорасстояние
равно нулю. Базорасстояние соединения Zp — осевое расстояние между
базовыми плоскостями сопрягаемых конусов.
Реальный конус и реальные или действительные размеры обоз-
начают теми же символами, что и номинальные размеры, но с добавле-
нием индекса а.
Допуски конусов. Допуски конусов нормируют двумя способами:
1) совместным нормированием всех видов допусков — допуском Td;
2) раздельным установлением каждого вида допусков: Tds; АТ в уг-
ловых или линейных единицах; Tfr и Tfl.
Допуск Td — допуск диаметра конуса, разность между предельными
наибольшим и наименьшим диаметрами конуса в одном и том же попе-
речном сечении, которая является постоянной для любого поперечного
сечения в пределах длины конуса (рис. 7.5). Допуск Td определяет поле
Допуска конуса, в пределах которого должны находиться все точки ре-
альной поверхности конуса, и ограничивает все его отклонения, если на
отклонения угла, отклонения от круглости и прямолинейности обра-
зующих не установлены отдельно меньшие допуски.
Допуск Tds ограничивает только отклонения диаметра конуса в по-
перечном сечении, имеющем заданное осевое положение. Допуски Td
и Tds назначают по квалитетам ГОСТ 25346-89, т.е. Td = IT и Tds = IT.
Допуски формы конуса — круглости (Tfr) и прямолинейности обра-
зующих (Tfl) — ограничивают отклонения формы поперечного и от-
Дельно продольного сечений конуса (ГОСТ 24642-81). Допуски угла ко-
пуса АТ — см. §2 этой главы.
Осевой допуск конуса Tz (наружного Tze, внутреннего Та, см. рис. 7.10)
Равен разности между верхними и нижними осевыми отклонениями конуса.
к 95
Осевые отклонения конуса: верхние (esz — наружного и ESZ — внут-
реннего) — осевые отклонения наибольших предельных конусов, опре-
деляющиеся нижними отклонениями диаметров конусов (наружного ei и
внутреннего EI) в основной плоскости; нижние (eiz — наружного и EIZ —
внутреннего конусов) — осевые отклонения наибольших предельных
конусов, определяющиеся верхними отклонениями диаметров конусов
(наружного es и внутреннего ES) в основной плоскости.
Основное осевое отклонение конуса (eiz mm — наружного, EIZ mm —
внутреннего) вычисляют по основному отклонению поля допуска конуса
в основной плоскости (это частное от деления основного отклонения
диаметра конуса на конусность С со знаком минус).
Осевые отклонения конусов отсчитывают от основной плоскости:
они положительны, если направлены от вершины конуса, и отрицатель-
ны, если направлены к вершине конуса.
Рис. 7.10. Осевые допуски конусов
Осевые отклонения кону-
сов и осевые допуски конусов
и их соединений всех видов
зависят от диаметральных
отклонений и допусков кону-
сов. Очевидно, что tg(a/2) -
= (ei/2)/esz (см. рис. 7.10). Так
как 2tg(a/2) = С, то esz = ei/C.
Аналогично получаем форму-
лы для определения всех пре-
дельных осевых отклонений
конусов:
ESZ (esz) = EI(ei)/C,
Elz (eiz) = ES(es)/C
и их осевых допусков Tze =
= ITe/C;TZI =IT,/C.
Для конических соедине-
ний предназначены следую-
щие поля допусков (по ГОСТ
25347—89): для внутренних
конусов — Н01.. .Н17(для
посадок Н4... Н9); JS01...
JS17; N9... N12; для наружных конусов — d8, d9; е7.. .е9; f6.. ,f9; g4...
g6; h01...hl7 (для посадок — h4...h9); jsOl...jsl7 (для посадок js4...
js7); k4.. .kl2 (для посадок k4.. ,k7); m4.. .m7; n4.. ,n7; p5, p6; r5, r6; s5
.. .s7; t6; u7, u8; x8; z8.
96
Контрольные вопросы
1. Что называется углом в плоскости и двугранным углом?
2. Что принято за единицу измерения угла?
3. Особенности нормирования точности угловых размеров.
4. Способы выражения допуска угла.
5. Особенности нормирования требований к коническим поверхностям.
6. Способы определения параметров конических поверхностей.
7. Виды посадок конических поверхностей.
8. Назначения посадок конических поверхностей различных видов.
9. Виды допусков конических поверхностей.
10. Посадки конических соединений.
Нормирование точности
машиностроении
«А *
ч
РАЗДЕЛ Ш
Нормирование точности формы
и расположения поверхностей элементов деталей
Объединив в одном разделе рассмотрение вопросов нормирования
требований к точности формы поверхностей и требований к точности
расположения этих поверхностей, подчеркнем, что многие вопросы
нормирования точности и оформление чертежей для указания
точностных требований к этим геометрическим показателям решаются
одинаково. Это относится, прежде всего, к системам условного обоз-
начения допусков нормируемых параметров. Кроме того, в некоторых
случаях представляется возможным устанавливать единое значение тре-
бований к допускаемым искажениям формы и к относительному смеще-
нию поверхностей элементов деталей.
ГЛАВА 8
Нормирование точности геометрической формы элементов
деталей (отклонение формы поверхностей)
§1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ТОЧНОСТИ ФОРМЫ. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ
Подавляющее большинство элементов деталей, применяемых в ма-
шиностроении, представляет собой простейшую геометрическую форму.
В основном это цилиндрические поверхности (70%), плоские (12%),
значительно реже — зубчатые колеса (3%) и корпусные детали (4%). По-
лучить идеальную форму деталей в процессе изготовления невозможно
из-за погрешности станка, деформаций станка, инструмента и обраба-
тываемой детали, неравномерности припуска на обработку, неоднород-
ности материала и т.д. (см. главу 1, § 2).
В то же время искажение формы элементов детали приводит к сниже-
нию эксплуатационных свойств этих деталей. Так, в подвижных соеди-
нениях отклонения элементов детали от правильной цилиндрической
формы приводит к неплавности ее перемещений, быстрому износу из-за
контакта по ограниченной поверхности. В неподвижных соединениях
искажение формы приводит к неравномерности натягов в соединениях,
из-за этого снижается прочность соединения, герметичность и точность
центрирования. Искажение формы влияет также на трудоемкость и
точность сборки, повышает объем пригоночных работ, влияет на
98
точность базирования детали при изготовлении и контроле. Искажение
формы детали приводит и к неопределенности в результате измерений
размера, так как ставит проблему о том, какой из полученных результа-
тов следует присвоить определенному (конкретному) элементу детали.
Измерение размера элемента детали при двухточечной схеме (см. главу 5,
§ 12). вносит погрешность в оценку того размера, который будет дейст-
вовать в сопряжении, т.е. возникает погрешность выявления действую-
щего (не путайте с действительным) размера.
Все сказанное о причинах появления искажения формы элемента де-
тали, влияние ее на эксплуатационные свойства, технологический про-
цесс и погрешность измерения делают необходимым ввести отдельное
нормирование на допускаемые искажения формы. Этот параметр по-
лучил название отклонения формы.
Отклонением формы называется отклонение формы реальной (истинной)
поверхности или реального (истинного) профиля от формы номинальной
(идеальной) поверхности или номинального (идеального) профиля.
Отклонение формы реального элемента от номинальной формы оце-
нивается наибольшим расстоянием от точек реального элемента по нор-
мали к прилегающему элементу (см. ниже). Таким образом, требования к
точности формы могут нормироваться как ко всей поверхности, так и к
профилю этой поверхности.
Профилем называется линия пересечения поверхности с плоскостью
или заданной поверхностью. Наиболее часто в машиностроении про-
филь рассматривается в плоскости, перпендикулярной к поверхности.
Для количественной оценки отклонений формы необходимо иметь
базу для отсчета этих отклонений, т.е. решить вопрос, связанный с изме-
рением этих отклонений. В настоящее время в подавляющем большинст-
ве случаев для такой оценки используется понятие о прилегающей по-
верхности (или прилегающем профиле), от которой (от которого) отсчи-
тываются количественные значения отклонений формы.
1 Прилегающей поверхностью (профилем) называется поверхность
(профиль), имеющая (имеющий) форму номинальной поверхности (про-
филя), соприкасающаяся (соприкасающийся) с реальной поверхностью
(профилем) и расположенная (расположенный) вне материала детали
tax, что отклонение от нее наиболее удаленной точки реальной поверх-
ности (профиля) в пределах нормируемого участка имеет минимальное
значение.
Это понятие относится к прилегающей плоскости, к прилегающему
Профилю, а также к частному случаю профиля — прилегающей прямой.
Однако указанное условие минимального значения отклонения не рас-
пространяется на отклонения формы цилиндра и окружности.
99
Понятие о прилегающих поверхностях и профилях очень важное, но
не всегда правильно понимается. Поясним его на примере прилегающей
прямой (рис. 8.1, а). Как видно из рисунка, не каждая прямая, касатель-
ная к профилю, является прилегающей, а только одна, которая отвечает
условию, что расстояние от нее до самой удаленной точки реальной
кривой профиля является наименьшим. И возможно, при такой форме
реального профиля, который изображен на рисунке жирной линией, ка-
сание прилегающей прямой реального профиля в одной точке. Две дру-
гие прямые, хотя и касаются профиля двумя точками, но не являются
прилегающими по определению, поскольку отклонение от этих прямых
до некоторых точек профиля больше, чем от прилегающей прямой.
Реальный профиль
«2 б;
Рис. 8.1. Базы для отсчета отклонений: прилегающая прямая (а), средняя прямая (б),
Е — отклонение от прямолинейности. Е < Ei; Е < Ег
Основная трудность, которая возникает при измерении отклонений
формы, заключается в реализации прилегающей поверхности или про-
филя, от которых необходимо производить отсчет отклонений формы.
На практике очень часто не удается найти положения прилегающих и
этим вносится погрешность измерения.
Данное определение для прилегающих поверхностей с требованием
минимального отклонения от реальных поверхностей не распространя-
ется на цилиндрические поверхности.
Прилегающим цилиндром называется цилиндр минимального диа-
метра, описанного вокруг реальной наружной поверхности, или макси-
мального диаметра, вписанного в реальную внутреннюю поверхность. В
тех случаях, когда расположение прилегающего цилиндра относительно
реальной поверхности неоднозначно, то оно принимается по условию
минимального значения отклонения. Все сказанное относится и к приле-
гающей окружности. В ГОСТ 24642-81, где приведены основные терми-
ны и определения, используемые при нормировании требований к
точности форм и расположения поверхностей, предусмотрена возмож-
ность определять отклонение формы от среднего элемента вместо приле-
гающего элемента. Этим часто пользуются при координатных методах
измерений с использованием ЭВМ для расчета нормируемых параметров
100
по результатам измерения положения отдельных точек. С помощью
ЭВМ значительно проще и быстрее можно рассчитать положение сред-
ней поверхности или профиля вместо расчета прилегающих. Но средний
и прилегающий элементы — это не одно и то же. Основной базой для
отсчета отклонений формы все же является прилегающая поверхность
(Профиль). Если используется другая база, то это должно быть указано в
технических условиях на изделие.
Средний элемент — поверхность (профиль), имеющая номинальную
форму и такие размеры и/или расположение, чтобы сумма квадратов
расстояний между реальным и средним элементами в пределах норми-
руемого участка имела минимальное значение (рис. 8.1,6).
При отсчете отклонений от среднего элемента отклонение формы
равно сумме абсолютных значений наибольших отклонений точек ре-
альной поверхности (профиля) по обе стороны от среднего элемента.
Вместо прилегающих цилиндра и окружности в качестве базы для опре-
деления отклонений допускается также использовать цилиндр мини-
мальной зоны и окружность минимальной зоны.
Необходимо иметь в виду, что при количественной оценке отклоне-
ний формы от любой принятой базы шероховатость поверхности (мел-
кие поверхностные неровности) в общем случае не должна включаться в
отклонение формы, т.е. при измерении следует принимать меры для ис-
ключения влияния шероховатости на результат измерения. В отдельных
случаях, и это должно быть указано в технических условиях, шерохова-
тость может включаться в отклонение формы. На практике этим разре-
шением обычно не пользуются. Исключение влияния шероховатости при
измерении отклонений формы осуществляется выбором формы и разме-
ра измерительных наконечников («механическая фильтрация») или ус-
тановкой электрических фильтров, исключающих эти неровности из ре-
зультатов измерений при электрических способах измерения («элект-
рическая фильтрация»).
§2. ВИДЫ НОРМИРУЕМЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ЗНАКИ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ УКАЗАНИИ НА ЧЕРТЕЖЕ ДОПУСКАЕМЫХ
ОТКЛОНЕНИЙ
Во всем мире нормируется пять видов отклонений формы: отклоне-
ние от плоскостности, отклонение от прямолинейности, отклонение от
Цилиндричности, отклонение от круглости и отклонение профиля про-
дольного сечения. Первые два вида отклонений относятся к плоским
поверхностям, три остальных для элементов деталей цилиндрической
формы. Необходимо сразу же обратить внимание на правильное исполь-
зование терминов. В названии видов, характеризующих искажение фор-
101
мы, везде используется термин «отклонение» и им необходимо пользо-
ваться. Раньше эти виды отклонений назывались с приставкой «не», т.е.
«непрямолинейность», «неплоскостность» и т.д. Сейчас термины с «не»
употреблять нельзя.
Допускаемые искажения формы (они задаются допуском) указывают-
ся на чертеже вместе с условным знаком (ГОСТ 2.308—79), относящимся
к этому ваду отклонений формы (табл. 8.1).
Таблица 8.1
Вид отклонения формы Знак допуска
Отклонение от прямолинейности —
Отклонение от плоскостности
Отклонение от круглости о
Отклонение от цилиндричности D
Отклонение профиля продольного сечеиия —
Еще раз обратите внимание на то, что условные знаки (табл. 8.1) яв-
ляются знаками допуска и предназначены для указания на чертеже вме-
сте с числовым значением допуска. И еще необходимо обратить внима-
ние на содержание упомянутого выше ГОСТ 25342-81, чтобы у Вас не
возникли трудности при пользовании им.
В стандарте даются понятия об отклонении формы, о допуске
формы, о поле допуска формы. Эти понятия, как Вы помните, ис-
пользуются и при нормировании точности размеров. Из определения
указанных понятий следует, что при нормировании точности формы
имеется только одно отклонение, которое направлено «в тело» дета-
ли, а другое всегда равно нулю. Таким образом, искажение формы
элементов поверхности нормируется как бы односторонним «отк-
лонением» без знака. А что касается числовых значений этих откло-
нений, то в ГОСТ 24643—81 даются только допуски и поле допуска не
нормируется. Сказанное относится и к нормированию отклонений
расположения поверхностей.
102
§3. КОМПЛЕКСНЫЕ И ЧАСТНЫЕ ВИДЫ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ
Виды отклонений формы разделяются на комплексные н частные
(дифференцированные или элементные) . Перечисленные в § 2 виды от-
клонений формы относятся к комплексным показателям.
, . Комплексными показателями отклонений формы являются отклоне-
ния, используемые для характеристики работы детали в условиях экс-
плуатации. Эти параметры задаются нормативными документами, но не
всегда обеспечены средствами измерений (например, отклонение от ци-
линдричности, отклонение профиля продольного сечения). Об этих па-
раметрах дальше будет сказано более подробно.
Частными (дифференцированными или элементными) показателями
отклонений формы являются отклонения определенной геометрической
формы (например, выпуклость, вогнутость, овальность, конусообраз-
ность и т.п.).
Необходимо усвоить, что это не другие виды отклонений формы, по-
мимо перечисленных в табл. 8.1, а частные проявления комплексного
показателя. Например, отклонения от прямой линии могут быть любой
формы и, в частности, в виде выпуклой или вогнутой линии. Вот эти
формы искажения прямой линии являются частными видами отклонений
от прямолинейности.
Выделение частных видов отклонений формы необходимо для:
а) изучения влияний определенных видов отклонений формы на экс-
плуатационные свойства элементов детали;
б) нормирования требований, когда определенная форма может ока-
зать доминирующее влияние на качество функционирования при экс-
плуатации (например, может быть указано «выпуклость не допускает-
ся»);
в) изучения связи между видами отклонений формы и техноло-
гическими причинами их появления.
Определение частных видов отклонений формы обеспечено необхо-
димыми методами и средствами измерений и потому они более доступны
для практического использования, чем комплексные.
Более подробно частные отклонения формы будут рассмотрены при
изучении конкретных комплексных показателей.
Н УКАЗАНИЕ НА ЧЕРТЕЖАХ ЧИСЛОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ
Если на чертеже не указано требование для отклонений формы, то
подразумевается, что это отклонение может быть в пределах поля допус-
ка на размер.
103
В тех случаях, когда необходимо установить требование к точности формы
меньших значений, чем допуск на размер, то необходимо на чертежах сделать
об этом соответствующее указание. Это указание может быть сделано двумя
способами: условным знаком вида отклонений формы и числовым значением
допуска или текстом в технических требованиях к детали.
Предпочтение должно отдаваться условному обозначению, так как
такой способ указаний упрощает понимание документации, поскольку
условные знаки приняты практически во всех странах мира, к тому же
они занимают мало места на чертежах.
Текстовое указание требований к отклонениям формы приводится
только для частных видов отклонений, потому что для них нет особых
условных обозначений, или когда требуется указать определенные тре-
бования к характеру отклонения формы, или при специальных способах
измерений, или когда используется параметр, которого нет в норматив-
ных документах. Примеры таких записей будут даны дальше.
Числовые значения допусков на отклонения формы заданы в
ГОСТ 24643-81 в виде рядов точности, названных степенями точности.
Допуски задаются в зависимости от интервалов номинальных разме-
ров (для номинального диаметра или длины участка, на которую задает-
ся допуск). Значение допуска растет в геометрической прогрессии со
знаменателем 1,6 при переходе из одной степени в другую. Рекоменда-
ции по выбору допуска в зависимости от квалитета на размер элемента
детали даются в приложении к ГОСТ 24643-81 и ими всегда можно вос-
пользоваться при практической работе.
§5 . ПРАВИЛА УКАЗАНИЙ ТРЕБОВАНИЙ К ТОЧНОСТИ ФОРМЫ ЭЛЕМЕНТОВ
ДЕТАЛИ НА ЧЕРТЕЖЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСЛОВНЫХ ЗНАКОВ
При указании требований к точности формы элементов детали с ис-
пользованием условных знаков (см. § 2) существуют определенные пра-
вила, которыми пользуются без знания языка практически во всем мире.
Благодаря этим правилам и используемым знакам можно разобраться в
чертежах, разработанных в разных странах.
Эти правила относятся не только к указанию требований к точности
формы, но и к отклонению расположения, с некоторыми дополнениями,
о которых будет сказано в следующей главе.
1. Требование к точности формы, т.е. допуск на отклонение формы
помещают на чертеже в прямоугольных рамках, разделенных на две
части. В первой части слева помещается условный знак допуска, а во
второй части числовое значение допуска, выраженное в миллиметрах
(рис. 8.2, а).
104
Рис. 8.2. Правила указания на чертеже требований к отклонению формы с использованием
условных знаков допусков
2. Рамки располагают горизонтально. В необходимых случаях, но не
желательно, допускается располагать рамки вертикально. Рамки нано-
сятся тонкими линиями и их нельзя пересекать какими-либо другими
линиями (рис. 8.2, б).
3. Рамка соединяется с элементами, к которым относится требование
к точности формы, тонкой линией, заканчивающейся стрелкой (рис. 8.2,
б - и). Линия может быть и ломаной, но отрезок, которым заканчивается
ломаная линия, должен иметь направление, соответствующее направле-
нию измерения отклонений формы (рис. 8.2, в, г, д). Соединительная ли-
ния должна начинаться от части рамки, где помещен условный знак до-
пуска. Разрешается в необходимых случаях (но не желательно) прово-
дить соединительную линию от второй части рамки.
Соединительная линия обычно заканчивается в направлении внеш-
ней стороны материала нормируемого элемента. Допускается, но не ре-
105
комендуется, направлять линию с внутренней стороны материала нор-
мируемого элемента (рис. 8.2, ё).
4. Если допуск относится к оси или плоскости симметрии, то соедини-
тельная линия должна быть продолжением размерной линии, указы-
вающей этот элемент (рис. 8.2, ж, з). Размерную линию, даже без указа-
ния номинальной размера, следует рассматривать как составную часть
условного обозначения, показывающего, что приводимые требования
относятся к оси или плоскости симметрии элемента детали.
5. Повторяющиеся виды допусков, обозначаемых одним и тем же
знаком и имеющие одинаковое числовое значение, указывают один раз
(рис. 8.2, и).
Перечисленные правила являются основными, в том числе и при
нормировании отклонений расположения. Некоторые дополнения и
уточнения будут приведены при рассмотрении отдельных видов откло-
нений формы и расположения поверхностей.
§6 . НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ в
плоскости
Отклонением от прямолинейности в плоскости (рис. 8.3) называется
наибольшее расстояние EFL от точек реального профиля до прилегаю-
щей прямой в пределах нормируемого участка. Эта формулировка ис-
ключает случаи отклонений от прямолинейности оси в пространстве, но
относится к отклонению от прямолинейности образующих, из которых
состоят цилиндрические и конические поверхности.
Для отклонений от прямолинейности используются частные виды от-
клонений — выпуклость и вогнутость (рис. 8.3, б, в). Эти понятия при-
меняются, в основном, для указаний о запрете проявления частного вида
отклонения формы или ограничения его. Например, может быть указа-
ние «выпуклость не допускается» или «допуск прямолинейности поверх-
ности А 0,02 мм, допуск выпуклости 0,01 мм» и т.п. Условных обоз-
начений все частные отклонения формы не имеют, а поэтому требования
к ним записываются в технических условиях или текстом возле условно-
го знака.
Еще раз повторим, что выпуклость и вогнутость тоже отклонения
формы, но эти отклонения представляют собой частную фигуру и
могут указываться отдельно для выявления технологических причин
возникновения или обеспечения эксплуатационных свойств этих по-
верхностей.
Примеры обозначения на чертеже условными знаками требований к
допускаемому отклонению от прямолинейности приведены на рис. 8.4.
106
s>
На рис. 8.4, а обозначение
указывает, что «отклонение от
прямолинейности поверхности
нс более 0,01 мм»; на рис. 8.4, б
«отклонение от прямолиней-
ности образующих не более
0,01 мм на длине 100 мм», т.е.
на любом участке поверхности
длиной 100 мм, а не на всей
длине задано отклонение. На
рис. 8.4, в обозначено, что от-
клонение от прямолинейности
в продольном направлении
элемента детали не более 0,025
мм и не более 0,01 мм на каж-
дом участке в 100 мм, откло-
нение от прямолинейности в
поперечном направлении не
более 0,01 мм. На рис. 8.4, г
Показано ограничение для
частного отклонения от пря-
молинейности. Все пояснения,
которые были даны выше,
Прилегающая прямая
Реальный профиль
L
Нормируемый участок
а)
6)
Рис. 8.3. Комплексное (а) и частные (б, в) от-
клонения от прямолинейности в плоскости
должны указываться текстом в технических условиях, если не использу-
ются условные знаки. Но для этого поверхность, к которой относится
требование, должна быть обозначена прописными буквами А, В, С и т.д.
Из этих примеров видно, насколько экономно условное обозначение по
сравнению с текстовой записью требований к точности формы.
Рис- 8.4. Примеры указания на чертеже условными знаками допускаемых отклонений от
прямолинейности в плоскости
107
к ' ?
§7 . НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ ПЛОСКОСТНОСТИ
Отклонением от плоскостности называется наибольшее расстояние
EFE от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости в преде-
лах нормируемого участка (рис. 8.5, а).
Рис. 8.5. Комплексное (а) и частные (б, в) отклонения от пло-
скостности
Для плоскост-
ности также выде-
ляются частные
виды отклонения —
выпуклость (рис.
8.5, б) и вогнутость
(рис. 8.5, в), кото-
рые используются в
тех же случаях, что
и при нормирова-
нии прямолинейно-
сти.
Примеры обоз-
начения на чертеже
условными знака-
ми требований к
допускаемым от-
клонениям плоско-
стности приведены
на рис. 8.6. Взамен
условного обозначения можно, но не желательно, указывать эти требо-
вания текстом в технических условиях. Так, вместо обозначения на рис.
8.6, а можно в технических условиях записать: «отклонение от плоско-
стности поверхности А не более 0,01 мм» или для рис. 8.6, б —
«отклонение от плоскостности поверхности
нение в виде выпуклости не более 0,004 мм».
А не более 0,01 мм, откло-
Рис. 8.6. Примеры указания на чертеже условными знаками допускаемых отклонений
от плоскостности
108
I
На рис. 8.6, в частное отклонение от плоскостности используется для
запрещения выпуклости. Характерное обозначение для допускаемого
отклонения от плоскостности приведено на рис. 8.6, г. Оно обозначает,
что все три выступа должны находиться в одной плоскости и отклонение
от плоскостности должно быть не более 0,1 мм.
Для нормирования числовых значений в ГОСТ 24643-81 установлены
16 степеней точности в зависимости от номинальной длины нормируе-
мого участка, за который в общем случае принимается длина большей
стороны поверхности.
Большое количество плоских поверхностей обрабатывают методом
шабровки. Проверка плоскостности таких поверхностей в процессе об-
работки повсеместно осуществляется по числу пятен краски на прове-
ряемой поверхности в квадрате размером 25x25 мм («число пятен на
дюйм») при соприкосновении ее с поверхностью плиты, отклонением от
плоскостности которой пренебрегают.
Однако в стандартах при нормировании требований к плоскостности
нет норм оценки по пятну контакта, т.е., строго говоря, из нормирова-
ния выпадает один из распространенных видов обработки плоскости.
Это вызвано субъективностью результатов, выявляемых методом оценки
по числу пятен краски.
Строгой связи между требованием к плоскостности, в том пони-
мании как это было сказано выше, и числом пятен краски нет, по-
скольку при проверке на краску оценивается опорная площадь и не-
ровности поверхности, а понятие плоскостности содержит понятие
отклонений от номинальной плоскости. В некоторых публикациях
даются рекомендации о соответствии между отклонением от плоско-
стности и числом пятен краски, но эти данные не могут быть досто-
верными в принципе.
Можно привести примеры использования различных степеней
точности при нормировании требований к плоскостности и прямоли-
нейности, а также способы обработки таких поверхностей.
Наиболее точные (степени I — II) рекомендуются для высокоточных
измерительных поверхностей (например, концевых мер длины), направ-
ляющих высокоточных станков. Такие поверхности получаются довод-
кой, тонким шабрением.
Степени III — IV устанавливаются также к измерительным поверхно-
стям средств измерения, но меньшей точности, чем было указано ранее
(поверочные линейки, плиты и т.д.), базовые поверхности некоторых
Приборов, приспособлений (уровни ампульные, опоры контрольных
приспособлений и т.п.). Такие поверхности получают доводкой, точным
Шлифованием и шабрением.
109
Степени V — VI устанавливаются для направляющих станков нор-
мальной точности и обрабатываются шлифованием, шабрением и тон-
ким точением.
Степени VII — VIII устанавливают для всевозможных направляю-
щих, опорных поверхностей, поверхностей подшипников, фундаментных
рам, фланцев и т.д. Такие поверхности получаются грубым шлифовани-
ем, фрезерованием, строганием.
Степени IX — X задаются на стыковочные поверхности, кронштейны
вспомогательных механизмов и т.п. Они получаются фрезерованием,
строганием, точением.
И степени XI — XII — самые грубые — используют для неответст-
венных рабочих поверхностей, получаемых различными способами ме-
ханической обработки.
Необходимо иметь в виду, что эти рекомендации сугубо ориентиро-
вочные.
§8. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ
Приведенные в табл. 8.1 (см. с. 102)последние три отклонения формы
(отклонение от круглости, отклонение от цилиндричности и отклонение
профиля продольного сечения) относятся только к деталям с цилинд-
рическими поверхностями. К образующим цилиндрической детали мо-
жет быть предъявлено и требование их прямолинейности, а для торцо-
вых поверхностей этих деталей — требование к плоскостности, но ука-
занные три вида отклонений относятся непосредственно к цилинд-
рической форме элемента детали.
Обобщающим показателем для цилиндрической поверхности являет-
ся отклонение от цилиндричности.
1. Отклонением от цилиндричности (рис. 8.7) называется наибольшее
отклонение EFZ от точек реальной поверхности до прилегающего ци-
линдра в пределах нормируемого участка. ( В качестве базы для отсчета
отклонений формы можно использовать средний цилиндр и цилиндр
минимальной зоны.) Этот обобщенный (комплексный) показатель мало
обеспечен производственными измерительными средствами и в настоя-
щее время может быть использован только при проведении исследова-
тельских работ. Поэтому он имеет скорее теоретический характер и на
рабочих чертежах указывать его сейчас нецелесообразно. Тем более этот
параметр ввиду его комплексности дает мало информации для анализа и
корректировки технологического процесса.
ПО
Два других вида отклонений формы
__отклонение от круглости и отклоне-
ние профиля продольного сечения
представляют собой как бы разделен-
ные комплексные показатели отклоне-
ния от цилиндричности, получаемые в
результате сечения цилиндрической
поверхности плоскостью, перпендику-
лярной оси (отклонение от круглости),
и плоскостью, проходящей через ось
(отклонение профиля продольного
сечения).
2. Отклонением от круглости (рис.
8.8, а, 6) называется наибольшее рас-
стояние (EFK) от точек реального
Рис. 8.7. Отклонение от цилинд-
ричности
профиля до прилегающей окружности.
(Определение прилегающей окружности аналогично определению
прилегающего цилиндра с указанием о минимальном значении отклоне-
ния, если положение прилегающей окружности неоднозначно.)
Средняя окружность
Реальным
Ч)
Рис. 8.8. Отклонеие от круглости при отсчете от прилегающей окружности (а, б), при
отсчете от средней окружности (в) и при отсчете от окружности минимальной зоны (г, д)
111
6)
Рис. 8.9. Примеры указания на чертеже условны-
ми знаками допускаемых отклонений от кругло-
сти (а) и одновременно двух видов отклонений
формы (6)
Вместо прилегающей окружности, как было указано в § 2, можно в
качестве базы использовать среднюю окружность (рис. 8.8, в) и окруж-
ность минимальной зоны (рис. 8.8, г, д).
Окружность минимальной зоны — окружность, соприкасающаяся с
реальным профилем и расположенная вне материала элемента детали
так, чтобы наибольшее расстояние между реальным профилем и этой
окружностью имело минимальное значение (рис. 8.8, г, д').
Однако если прилегающая окружность не используется в качестве ба-
зы, то это должно быть указано в технических условиях, так как
значения отклонений, измеренных от разных баз, в большинстве случаев
не совпадают.
На рис. 8.9, а приведет при-
мер условного обозначения
требований к круглости дета-
ли, которые также могут быть
записаны словами: «отклоне-
ние от круглости поверхности
А не более 0,003 мм».
На рис. 8.9, б в дополнении
к правилам указания допусков
формы с использованием ус-
ловных знаков приведен при-
мер, когда указаны два вида
отклонений формы, относя-
щихся к одному элементу дета-
ли, т.е. используется одна линия и соединены рамки, где указаны допус-
ки для разных видов отклонений. Указанное обозначение может быть
прочтено или записано в технических условиях: «Отклонение от кругло-
сти поверхности А не более 0,005 мм, а отклонение от прямолинейности
образующих поверхности А не более 0,1 мм».
Указанное дополнение к правилам обозначения с использованием ус-
ловных знаков можно сформулировать следующим образом: «Все требо-
вания к точности формы и расположения, относящиеся к одному элемен-
ту, желательно приводить в объединенных рамках, соприкасающихся
длинной стороной, с использованием одной соединительной линии, за-
канчивающейся стрелкой, направленной на нормируемый элемент».
Это следует делать для того, чтобы изготовителю было легче разо-
браться с точностными требованиями, предъявляемыми к этому элементу.
Нормирование требований к круглости очень часто используется для
оценки правильной формы элементов деталей, где эта форма оказывает
112
существенное влияние на эксплуатационные свойства, например, у
шпинделей станков, калибров и т.д. Этот параметр является комплекс-
ным показателем и обязательно измеряется у деталей, к которым предъ-
являются требования высокой точности.
Частными видами отклонений от круглости являются овальность и
огранка (рис. 8.10). Выделение частных видов отклонений от круглости
вызвано тем, что частные отклонения формы являются характерными
для многих видов обработки. Кроме того, установились традиционные
способы измерения этих отклонений, не требующих высокоточных и
дорогостоящих приборов. Измерения этих параметров (частных откло-
нений) дают возможность увязать отклонение формы с ошибками тех-
нологического процесса. Эти отклонения проще измерять. Иногда
частные виды отклонений нормируются, если они важны для эксплуата-
ционных условий работы. Поскольку частные виды отклонений не име-
ют условного обозначения, то такие требования должны указываться на
чертеже текстом. Допуски для частных видов отклонений от круглости
принимаются как по нормам на отклонение от круглости, поскольку это
и есть отклонение от круглости, но имеет характерный (частный) вид.
Овальность — отклонение от круглости, при котором реальный про-
филь представляет собой овалообразную фигуру (рис. 8.10, д), наиболь-
ший и наименьший диаметры который находятся во взаимно перпендику-
лярных направлениях. Необходимо иметь в виду, что при овальной форме
отклонения от круглости значение этого отклонения определяют как по-
луразность диаметров, т.е. EFK = (d max- d mm)/2. На это необходимо обра-
тить внимание, поскольку раньше (до 1 января 1980 г.) за значение оваль-
ности принималась разность диаметров, т.е. EFK — d max ~ d min .
Рис. 8.10. Частные виды отклонений от круглости: овальность (а), огранка (6)
Причинами появления овальности являются овальность заготовок,
овальность опорных поверхностей шпинделя станка, упругие деформации
Детали (особенно тонкостенных) при закреплении в станки или при сборке.
из
Огранкой называется отклонение от круглости, при котором реаль-
ный профиль (рис. 8.10, 6) представляет собой многогранную фигуру. В
связи с особенностями измерения граненых деталей их разделяют в зави-
симости от числа граней (трех, четырех, пяти и т.д.). Более укрупненно
отклонения от круглости в виде огранки разделяют на огранки с четным
и нечетным числом граней. Дело в том, что при четном числе граней
значение отклонений формы может быть относительно просто выявлено
при двухточечной схеме измерения диаметра. Огранки с нечетным
числом граней характеризуются тем, что измеряемые размеры профиля
поперечного сечения во всех направлениях одинаковы и не соответству-
ют действующему размеру, поэтому нельзя проводить их измерение по
двухточечной схеме.
Отклонение от круглости в виде огранки наиболее часто возникает,
при обработке элементов детали на бесцентровошлифовальных станках
вследствие проскальзывания детали в процессе обработки. При бесцен-
тровом шлифовании деталь должна непрерывно вращаться и поступа-
тельно перемещаться вдоль оси. И если по каким-либо причинам деталь
остановится на краткий момент в процессе обработки, то на поверхно-
сти обрабатываемого элемента появится плоскость (грань).
Второй наиболее частой причиной появления огранки при обработке яв-
ляется деформация от закрепления детали в патроне станка. Так, при закре-
плении втулки в трех- или четырехкулачковом патроне внутришлифоваль-
ного станка часто появляется огранка с числом граней, равным числу ку-
лачков. Характерно, что если измерить отклонение от круглости поверхно-
сти детали, закрепленной в патроне, огранка не обнаруживается и появляет-
ся только тогда, как деталь будет извлечена из патрона.
3. Отклонением профиля продольного сечения называется наибольшее
расстояние (EFP) от точек образующих реальной поверхности, лежащих
в плоскости, проходящей через ее ось, до соответствующей стороны
прилегающего профиля в пределах нормируемого участка (рис. 8.11, а).
Рис. 8.11. Отклонение формы продольного сечения
114
Для профиля продольного сечения определение базы, названное по
аналогии прилегающим профилем, отличается от того понятия, которое
используется для оценки отклонений формы поверхностей и профилей,
рассмотренного ранее. Под прилегающим профилем продольного сечения
понимаются две взаимосвязанные параллельные прямые, соприкасаю-
щиеся с реальным профилем осевого (продольного) сечения цилинд-
рической поверхности и расположенные вне материала элемента детали
так, чтобы наибольшее отклонение точек реального профиля от соот-
ветствующей стороны прилегающего профиля продольного сечения в
пределах нормируемого участка имело минимальное значение
(рис. 8.11,6).
В качестве базы для отсчета отклонений принимают две параллель-
ные прямые, сдвинутые друг к другу до минимального значения, при
котором между ними размещается сечение проходящего через ось реаль-
ного цилиндрического элемента детали.
Этот параметр в виде комплексного показателя, как он сформулиро-
ван, имеет скорее теоретический, чем практический характер, поскольку
нет приборов для таких измерений. В настоящее время значение этого
отклонения может быть получено только при проведении исследований.
На практике этот параметр не рекомендуется использовать при норми-
ровании, а следовательно, пока нецелесообразно этим комплексным по-
казателям указывать требования на чертеже.
Строго говоря, отклонение профиля продольного сечения пред-
ставляет собой сочетание отклонений от прямолинейности и парал-
лельности образующих. По результатам раздельных измерений этих
параметров можно рассчитать этот обобщенный параметр. Но такой
подход будет формальным, так как неясно, как складывать эти по-
грешности. Целесообразно вместо комплексного вида отклонения
профиля продольного сечения при нормировании требований к
точности в плоскости, проходящей через ось, непосредственно ука-
зывать требования к частным отклонениям профиля продольного
сечения с учетом эксплуатационных требований к нормируемому
элементу детали.
Частными видами отклонения профиля продольного сечения являются
кону сообразность, бочкообразность и седлообразность.
Конусообразностью называется отклонение профиля продольного
Учения, при котором образующие прямолинейны, но не параллельны
(рис. 8.12, а).
Бочкообразностью называется отклонение профиля продольного
Учения, при котором образующие имеют выпуклость, а диаметры уве-
личиваются от краев к середине сечения (рис. 8.12, б).
Седлообразностью называется отклонение профиля продольного
сечения, при котором образующие имеют вогнутость, а диаметры
уменьшаются от краев к середине сечения (рис. 8.12, в).
Рис. 8.12. Частные виды отклонений профиля продольного сечения: конусообразность (а),
бочкообразность (б), седлообразность (в)
Следует также обратить внимание, что при количественной оценке
частных видов отклонений формы продольного сечения берется полу-
разность максимального и минимального диаметров, т.е.
EFP = (d max - d min) / 2, а раньше (до 1 января 1980 г.) принималась про-
сто разность диаметров. Как и в других случаях, частные виды отклоне-
ний не имеют условных обозначений и требования к ним указываются
текстом в чертеже в технических условиях, а нормы принимаются, есте-
ственно, как для отклонений профиля продольного сечения.
На практике, в основном, используют нормирование точности и из-
мерение частных видов отклонений, так как их появление связано с по-
грешностью определенных элементов технологического процесса и эти
отклонения доступны для измерений.
Конусообразность появляется из-за отклонений от параллельности в
станке направляющих и линий центров в горизонтальной плоскости,
извернутости направляющих, износа инструмента при обработке длин-
ных валов, отжима под действием сил резания при консольном закреп-
лении и т.д.
Бочкообразность появляется под действием усилий резания, изверну-
тости направляющих и т.д.
Седлообразность появляется из-за отклонений от параллельности в
станке направляющих и линии центров в вертикальной плоскости, де-
формаций узлов станка от сил резания, отклонений от соосности цен-
тров в вертикальной плоскости.
Выявление частных отклонений формы дает возможность управ-
лять технологическим процессом и оценивать влияние повышения
точности формы на эксплуатационные свойства. Так, например, бы-
ло установлено, что уменьшение конусообразности, седлообразное™
и овальности шеек коленвала с 0,01 до 0,006 мм для двигателя одного
116
из автомобилей позволяет увеличить срок работы вкладышей подшип-
ников в 2,5 ... 4 раза.
4. Отклонение от прямолинейности оси (или линии) в пространстве. В
§ 6 уже было рассмотрено отклонение от прямолинейности. Еще раз об-
ратим внимание на то, что там были рассмотрены отклонения от прямо-
линейности в плоскости. Имелось в виду, что эти требования нормиру-
ются для линейчатых поверхностей, т.е. поверхностей, у которых в
сечении их плоскостью должны получиться профили в виде номинально
прямой линии. Рассмотрим отклонение от прямой линии оси в про-
странстве. Можно даже обобщить и говорить об отклонении от прямо-
линейности линии в пространстве, в том числе о прямолинейности ли-
нии в заданном направлении.
Отклонением от прямолинейности оси в пространстве называется
наименьшее значение диаметра (EFL) цилиндра, внутри которого рас-
полагается реальная ось поверхности вращения (линия) в пределах нор-
мируемого участка (рис. 8.13).
За реальную ось принимается гео-
метрическое место центров прилегаю-
щих окружностей (см. рис. 8.8) в
сечении поверхностью, перпендику-
лярной оси прилегающего цилиндра
(см. рис. 8.7). В рассматриваемом
случае прямая линия не принадлежит
какой-то поверхности или профилю.
Это геометрическое место точек цен-
тров окружностей. Таким образом,
отклонение от прямолинейности оси
(линии) в пространстве является осо-
бым случаем и, в какой-то мере, он
условно отнесен к отклонениям фор-
Рис. 8.13. Отклонение от прямолиней-
ности оси в пространстве
мы. Исторически это отклонение в виде изогнутости оси было транс-
формировано в обобщенный комплексный показатель, как отклонение
оси, и причислено к отклонениям формы, но оно не относится ни к по-
верхности, ни к профилю. С полным основанием это отклонение можно
отнести как к частному виду отклонения от цилиндричности или к
частному виду отклонения профиля продольного сечения, где в настоя-
щее время нормируются частные отклонения только при прямолинейных
осях и симметричных фигурах.
На рис. 8.14 приведен пример обозначения требований к точности
Отклонений от прямолинейности оси цилиндра и отклонений от прямо-
линейности образующих. Одновременно вспомните (§ 5), что требования
к оси элемента детали обозначаются с использованием размерной линии
вне зависимости, указано или не указано на этой линии значение номи-
нального размера.
Рис. 8.14. Примеры указания на чертеже услов-
ными знаками допускаемых отклонений от пря-
молинейности: оси в пространстве (б), обра-
зующей в плоскости (а)
В заключение этой главы на рис. 8.
Параметр отклонения от
прямолинейности оси в про-
странстве ввиду сложности
его измерения очень редко
используется на практике,
чаще используется ранее при-
меняемый для нормирования
параметр «изогнутость оси»,
который в настоящее время в
стандартах не указывается,
но, в принципе, может быть
принят как частное отклоне-
ние от прямолинейности оси в
пространстве.
• приведем схему всех нормируе-
мых видов отклонений формы цилиндрических элементов деталей.
§9. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ
Под таким названием в 1989 г. в справочное приложение
ГОСТ 24642-81 были введены новые параметры, с помощью которых
могут быть описаны поверхности и профили. Новые параметры для от-
клонения формы — это рассмотренные в настоящей главе параметры, но
представленные в виде статистических характеристик случайных ве-
личин, а именно, среднего арифметического и среднего квадратического
отклонений.
Среднее арифметическое отклонение формы профиля EFa — это сред-
нее арифметическое из абсолютных значений расстояний h (s) или hi ме-
жду реальным профилем и средним профилем по нормали к среднему
профилю в пределах нормируемого участка:
1 L
EFa = —- J[h(s)]ds.
Lo о
По этому показателю сформулированы отклонения от прямолиней-
ности (EFLa), отклонения от круглости (EFKa), отклонения профиля
продольного сечения (EFPa) и даны расчетные формулы.
118
sna
Условных w
обозначении
не имеют
Рис. 8.15. Виды отклонений формы цилиндрических поверхностей
Среднее арифметическое отклонение формы поверхности EFa — это
среднее арифметическое из абсолютных значений расстояний h(s i; s 2)
или hi между реальной поверхностью и средней поверхностью перпенди-
кулярно или радиально к средней поверхности в пределах нормируемого
участка:
1 Ч Ч
EFa = —J J[h^iS;, )]ds,ds2.
% 0 0
По этому показателю сформулированы отклонения от плоскостности
EFEa, отклонения от цилиндричности EFZa и даны расчетные формулы.
Среднее квадратическое отклонение формы профиля EFq — среднее
квадратическое расстояний h(s) или hi между реальным профилем и
средним профилем по нормали к среднему профилю в пределах норми-
руемого участка:
I 1 L
EFq= — J h2(s)ds.
V Lo 0
По этому показателю сформулированы отклонения от прямолиней-
ности (EFLq), отклонения от круглости (EFKq), среднее квадратическое
отклонение профиля продольного сечения (EFPq) и даны расчетные
формулы.
Среднее квадратическое отклонение формы поверхности EFq — это
среднее квадратическое отклонение расстояний h(si; S2) или hi, между
реальной поверхностью и средней поверхностью по нормали к средней
поверхности в пределах нормируемого участка:
J1 Ь Ь2 2
— J J h (s,;s2)ds1,ds2.
% О О
По этому показателю сформулированы понятия об отклонении от
плоскостности (EFEq), отклонений от цилиндричности (EFZq) и даны
расчетные формулы.
Приведен еще один параметр — количество проходов через нуль,
NN — количество точек пересечения реального профиля со средним
профилем в пределах нормируемого участка или на периметре (рис.
8.16).
Для тел вращения приведен новый параметр — количество волн на
периметре сечения. Количество волн NW — это количество волн на пе-
риметре сечения поверхности вращения, причем одна волна охватывает
участок, заключенный между тремя соседними точками пересечения ре-
ального профиля со средней окружностью: NW = NN / 2.
120
Рис. 8.16. Количество проходов через нуль на
нормируемом участке (а) и на периметре (б)
Перечисленные новые по-
казатели формулируют спо-
соб количественной оценки
рассмотренных ранее пара-
метров — прямолинейности,
круглости, профиля продоль-
ного сечения, плоскостности,
цилиндричности. Этими по-
казателями предлагается оце-
нивать отклонения по суще-
ствующим параметрам через
их статистические характери-
стики. Дополнение оценки
указанных параметров по
наибольшим отклонениям
оценками через статистиче-
ские показатели расширяет
информационное поле сведе-
ний об отклонениях формы
элементов детали.
Современные ЭВМ позволяют относительно просто рассчитать сред-
ние значения профилей и поверхностей, а также определить стати-
стические характеристики массива данных по координатам неровностей.
Эти данные могут быть связаны как с источниками появления погреш-
ностей в процессе обработки, так и с оценкой эксплуатационных свойств
измеряемых поверхностей. Надо всегда помнить, что существуют две
цели нормирования и измерения — оценка эксплуатационных свойств
объекта нормирования и оценка состояния точности технологического
оборудования, на котором обрабатывается объект производства. Новый
способ количественной оценки отклонений формы способствует более
полному достижению указанной цели. В связи со случайностью причин
появления искажений формы во многих случаях вполне возможно выра-
зить отклонения формы в виде статистических характеристик. Эти пред-
ложения относятся к принципиальной возможности описать отклонения
формы с использованием ЭВМ. Аналогичные статистические характери-
стики применяют при нормировании шероховатости.
Контрольные вопросы
1 • Что такое отклонение формы?
2. Что такое прилегающая поверхность, прилегающий цилиндр?
121
3. Какая разница между комплексными и частными видами отклонений формы, необ
ходимость выделения частных отклонений9
4. Виды отклонений формы, условные знаки, используемые для указания допуска на
чертежах и примеры обозначения на чертежах.
5. Что такое отклонение от прямолинейности и частные виды отклонений9
6. Что такое отклонение от плоскостности и частные виды отклонений9
7 Что такое отклонение от цилиндричности, круглости н отклонение профиля про-
дольного сечения, частные виды этих отклонений9
8. Причины возникновения частных видов отклонений профиля продольного сечения
9. Что такое отклонение от прямолинейности оси в пространстве?
10. Перечислите все виды отклонений формы цилиндрических поверхностей.
11. Предложения по дополнительным параметрам для отклонений формы
ГЛАВА 9
Нормирование точности расположения элементов деталей
(отклонения расположения)
§1 . ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Любая даже самая простая деталь состоит из поверхностей несколь-
ких элементов, которые должны быть определенным образом располо-
жены относительно друг друга, чтобы образовать конфигурацию дета-
ли. Так, например, простейшая цилиндрическая деталь с постоянным
диаметром состоит из двух элементов — диаметра и длины, и образова-
на тремя поверхностями — цилиндрической и двумя плоскими поверх-
ностями. Две плоские поверхности должны быть расположены перпен-
дикулярно оси цилиндрической поверхности и параллельны между со-
бой. Более сложные детали, например корпусные, составлены из боль-
шего количества, в основном, цилиндрических и плоских поверхностей,
которые расположены самым разным образом в пространстве относи-
тельно друг друга.
И опять следует повторить неоднократно произносимую фразу о том,
что изготовить деталь так, чтобы составляющие ее поверхности были
абсолютно точно расположены относительно друг друга, невозможно, а
следовательно, возникает необходимость нормировать требования к
точности изготовления для правильного расположения поверхностей, из
которых состоит деталь. Отклонения расположения в значительной мере
касаются корпусных деталей, и выполнение этих требований в основном
определяют трудности и сложности производства. Так, если детали типа
тел вращения (валы, отверстия) составляют в машиностроении прибли-
зительно 70% от всех деталей, а стоимость их 45% от стоимости всего
производства, то стоимость изготовления корпусных деталей, состав-
122
ляющих 4% объема производства, равна 40% стоимости. Геометрические
параметры, которыми нормируется эта точность, как уже было сказано,
называются отклонениями расположения.
Отклонением расположения называется отклонение реального распо-
ложения рассматриваемого элемента от номинального. Обратите вни-
мание на некоторые принципиальные понятия и их разъяснение.
1. Отклонения расположения рассматриваются и нормируются для
одной детали. Точность расположения можно нормировать и для по-
верхностей нескольких деталей, если они неподвижны относительно
друг друга.
2. Если точность размера влияет на точность сопряжения, а точность
формы влияет на характер и работоспособность сопряжении, то точность
расположения оказывает влияние прежде всего на собираемость деталей, т.е.
возможность соединения деталей по нескольким поверхностям, а также на
точность расположения деталей в узле или механизме.
3. В предыдущей главе были рассмотрены вопросы нормирования
точности формы поверхностей элементов деталей. И теперь Вы должны
знать, что поверхности, из которых состоит деталь, не могут быть иде-
альными и часто в значительной мере искажены. Поэтому встает вопрос,
как нормировать и измерять расположение поверхностей, которые име-
ют искаженную форму. Выход был найден в использовании прилегаю-
щих поверхностей. (Если у кого-то появятся другие предложения, то их
Можно рассмотреть.)
Исходная позиция этого подхода заключается в том, что отклонения
формы должны исключаться из отклонения расположения. А для этого
необходимо реальные поверхности заменять идеальными поверхностя-
ми, которые прилегают к реальным поверхностям (прилегающие по-
верхности, которые были рассмотрены в главе 8). Короче говоря, при
определении отклонения расположения поверхностей необходимо найти
положение идеальных прилегающих поверхностей, определить положе-
ние осей, плоскостей симметрии и центров этих идеальных поверхно-
стей. Найденные элементы идеальных поверхностей, которые заменяют
реальные, и должны рассматриваться при оценке расположения.
Реализовать в практической деятельности это принципиальное поло-
жение, на котором базируется вся система нормирования точности распо-
ложения, далеко не всегда удается. Это означает, что имеется расхождение
жсжду нормируемыми параметрами отклонения расположения и парамет-
рами, которые выявляются при измерении. Если такого противоречия на
практике невозможно избежать, то о нем надо помнить и учитывать, на-
пример, количественным нормированием требований к точности формы
Одновременно с нормированием точности расположения.
§2 . БАЗЫ ДЛЯ НОРМИРОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ТОЧНОСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ
Есть еще одна специфическая особенность нормирования точности
расположения поверхностей. Она заключается в том, что возможны два
подхода при нормировании точности.
При нормировании требований к точности расположения приходится
иметь дело одновременно с не менее чем двумя поверхностями элементов
детали. Поэтому при нормировании возможны два варианта:
— требование в отношении точности расположения двух или более
элементов относительно друг друга,
— требование в отношении точности расположения поверхности
(поверхностей) относительно другой (других) поверхности (поверх-
ностей).
Если требование к точности расположения нормируется относитель-
но другой поверхности или набора поверхностей, то эти (другие) по-
верхности называются базами.
Базой называется элемент детали (или выполняющее ту же функцию
сочетание элементов), по отношению к которому задается допуск распо-
ложения или суммарный допуск формы и расположения (глава 10) рас-
сматриваемого элемента, а также определяются соответствующие от-
клонения.
Если поверхность какого-то элемента выбирается при нормировании в
качестве базы, то это означает, что у детали эта поверхность является бо-
лее важной для обеспечения эксплуатационных свойств этой детали. Очень
часто базовые поверхности называют «базовым элементом»; а поверх-
ность, для которой устанавливаются требования к точности расположе-
ния, называют «рассматриваемым» или «нормируемым» элементом.
Иногда при нормировании и измерении точности расположения ис-
пользуется комплект баз — совокупность двух или трех баз, образующих
систему координат, — по отношению к которой задается требование к
точности расположения элемента или суммарный допуск отклонения
формы и расположения.
Базами могут быть плоскости, оси, плоскости симметрии. Если базой
является поверхность вращения, например цилиндр или конус, то в
качестве базы обычно рассматривается ось этого элемента.
В качестве базы может быть использована ось базовой поверхности
вращения или общая ось двух или нескольких поверхностей.
В качестве базовой плоскости симметрии может быть задана плос-
кость симметрии базового элемента или общая плоскость симметрии
двух или нескольких нормируемых элементов.
124
Когда используется комплект баз,
то в нем различают базы, которые
ограничивают деталь в порядке убы-
вания числа лишаемых ими степеней
свободы. Например, на рис. 9.1 база А
лишает деталь трех степеней свободы,
база Б — двух и база В — одной.
Рис. 9 1. Комплект баз
§3. ВИДЫ ОТКЛОНЕНИЙ РАСПОЛОЖЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ЗНАКИ
ИХ ДОПУСКОВ ДЛЯ УКАЗАНИЯ НА ЧЕРТЕЖАХ
Аналогично нормированию точности формы поверхности прак-
тически во всем мире используются семь параметров для нормирования
требований к точности расположения.
Как и при нормировании требований к точности формы, для норми-
рования требований к точности расположения приняты знаки допусков,
используемые вместо текста для указаний требований точности на
чертеже (табл. 9.1).
§4. ПРАВИЛА УКАЗАНИЙ НА ЧЕРТЕЖАХ ДОПУСКОВ РАСПОЛОЖЕНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ УСЛОВНЫМИ ЗНАКАМИ
Основные правила оформления чертежей при обозначении точности
формы и расположения были рассмотрены в § 5 главы 8.
Рассмотрим некоторые особенности при оформлении чертежей, свя-
занные с нормированием точности расположения и, прежде всего, в
части баз.
При указании точности расположения на чертеже необходимо изо-
бразить связь поверхностей, по крайней мере, двух элементов, а в неко-
торых случаях и нескольких элементов детали. При нормировании
точности формы приходилось иметь дело с указанием требований к
Точности только одной поверхности элемента детали.
1. Элемент детали, принимаемый за базовый, обозначается
зачерненным треугольником, связанным с рамкой (рис. 9.2, а). При
оформлении чертежа с помощью выводных устройств ЭВМ допускается
Треугольник не зачернять (рис. 9.2, б). Треугольник должен быть равно-
сторонним с высотой, равной используемому размеру шрифта.
Таблица 9.1
Наименование нормируемого параметра Знак допуска
Отклонение от параллельности //
Отклонение от перпендикулярности 1
Отклонение наклона
Отклонение от соосности ©
Отклонение от симметричности
Позиционное отклонение
Отклонение от пересечения осей
2. Поверхности элементов, взаимное положение которых нормирует-
ся, связываются между собой соединительными линиями, и на них в
удобном для прочтения месте располагается рамка. На одном конце со-
единительной линии наносится знак базы, на другом — стрелка (рис. 9.2, в).
Если базой является поверхность или профиль, то основание треуголь-
ника располагается на контурных линиях или на их продолжении (рис.
9.2, в, г). Если нет необходимости выделять какую-либо поверхность за
базу, то вместо треугольника указывается стрелка (рис. 9.2, д, е).
3. Когда базой является ось или плоскость симметрии, то треугольник
должен располагаться на одном конце размерной линии (рис. 9.2, ж, з, и)
4. Если соединение с базой или другой поверхностью затруднительно,
то поверхность базы или другого элемента обозначается прописной бук-
вой и указывается в третьей части рамки (рис. 9.2, к, л).
5. При использовании в качестве базы общей оси или общей плоско-
сти симметрии двух или нескольких элементов и из чертежей ясно, для
каких поверхностей они являются общими, то треугольник может быть
поставлен непосредственно на оси (рис. 9.2, м, н).
6. В качестве базы могут быть приняты центровые отверстия, тогда
возможны два варианта указания этой базы (рис. 9.2, о, п).
126
Рис. 9.2. Правила использования условных знаков допусков при обозначении
требований к точности расположения
7. Если используется комплект баз и их последовательность не имеет
значения, то каждый элемент обозначается самостоятельно и в третьей
части рамки последовательность их написания не имеет значения (рис.
9-2, р). Если имеет значение последовательность расположения баз, то в
третьей части рамки базы указываются в порядке убывания степеней
свободы (рис. 9.1, 9.2, с). При этом каждая база должна указываться в
отдельной части рамки и отделяться.
Если номинальный размер элемента уже указан, то на других размер-
ных линиях для условного обозначения базы или нормируемого элемен-
та он не указывается. Размерная линия в этом случае является атрибутом
указания того, что требования, приведенные в этом обозначении, отно-
сятся к оси. Это правило совпадает с рассмотренным ранее в § 5 главы 8.
§5 . ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛИ
Отклонение от параллельности может нормироваться между раз-
личными поверхностями элементов детали.
1. Отклонение от параллельности плоскостей — разность ЕРА наи-
большего и наименьшего расстояний между плоскостями в пределах
нормируемого участка (рис. 9.3, а).
2. Отклонение от параллельности оси (или прямой) и плоскости —
разность ЕРА наибольшего и наименьшего расстояний между осью
(прямой) и плоскостью на длине нормируемого участка (рис. 9.3, б).
3. Отклонение от параллельности прямых в плоскости — разность
ЕРА наибольшего и наименьшего расстояний между прямыми на длине
нормируемого участка (рис. 9.3, в).
4. Отклонение от параллельности осей (или прямых) в пространстве —
геометрическая сумма ЕРА отклонений от параллельности проекций
осей (прямых) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, одна из
этих плоскостей является общей плоскостью осей (рис. 9.3, г). В этом
случае допуск задается либо в виде прямоугольного параллелепипеда
(рис. 9.3, д), либо в виде цилиндра, диаметр которого равен допуску па-
раллельности, а ось параллельна базовой оси (рис. 9.3, е). Тогда на
чертеже перед значением допуска должен стоять знак 0 (допуск в диа-
метральном выражении см. ниже).
Под общей плоскостью осей (прямых) в пространстве понимается
плоскость, проходящая через одну (базовую) ось и точку другой оси.
5. Отклонения от параллельности осей (или прямых) в общей плоско-
сти — это отклонения от параллельности ЕР Ах проекций осей (прямых)
на их общую ось (рис. 9.3, ж).
6. Перекос осей или прямых — отклонение от параллельности ЕР Ах
проекций осей (прямых) на плоскость, перпендикулярную к общей плос-
кости осей и проходящую через одну из осей (базовую) (рис. 9.1, з).
Таким образом, вид отклонений от параллельности может быть много-
вариантным, однако чаще всего приходится иметь дело с требованиями о
параллельности плоскостей или между осями, или осью и плоскостью.
128
Прилегающие
плоскости
Реальные поверхности х база
Рис. 9.3. Отклонения от параллельности плоскостей (а); оси (или прямой) и плоскости (б);
прямых в плоскости (в); осей (или прямых) в пространстве (г) при выражении допуска в
виде прямоугольного параллелепипеда (б) или цилиндра (е); осей (прямых) в общей
плоскости (ж); перекоса осей или прямых (з)
На рис. 9.4 приведено несколько примеров оформления чертежей с
требованиями точности элементов детали по параллельности.
5 Нормирование точности
в машиностроении
129
Рис. 9.4. Примеры указания на чертежах условными знаками допускаемых отклонений
от параллельности
На рис. 9.4, а указаны требования к параллельности оси отверстия
основанию. Это отклонение не должно быть более 0,05 мм. На рис. 9.4, б
показано требование о том, чтобы три выступа находились в одной
плоскости, отклонение которой от параллельности основанию должно
быть не более 0,1 мм.
На рис. 9.4, в указано требование о взаимной параллельности двух по-
верхностей с допуском не более 0,01 мм на любом участке 100 мм. При этом
ни одна из поверхностей не является базой. На рис. 9.4, г показан способ
указания требований к параллельности плоскостей, который разрешается
стандартом. Приведенное обозначение может быть прочтено следующим
образом: отклонение от параллельности поверхности Б, вместе с отклонени-
ем от плоскостности относительно базы А, не более 0,01 мм.
В чем достоинство указания такого требования? Для его понимания
вспомним еще раз некоторые принципиальные положения о нормирова-
нии отклонений расположения. В § 1 было сказано, что при нормирова-
нии, а следовательно, и при измерении необходимо исключать погреш-
ность формы, и реальная поверхность должна заменяться прилегающей.
Следовательно, в соответствии с изложенными требованиями на рис.
9.4, г последовательность измерений должна заключаться в установке
детали на плиту базовой поверхностью А (воспроизводится прилегаю-
щая плоскость) и определении положений точек поверхности Б относи-
тельно поверхности А. После измерений по многим точкам (а их беско-
нечное множество) необходимо по результатам измерений найти поло-
130
жение прилегающей плоскости к поверхности Б и потом выявить наи-
большее и наименьшее расстояния между плоскостью А и плоскостью,
прилегающей к поверхности Б. Мы уже говорили, что воспроизвести
прилегающую плоскость очень трудно, и поэтому на практике в подоб-
ных случаях эту прилегающую не находят, а принимают за результаты
измерений разность между наибольшим и наименьшим отклонениями,
т.е. измеряется не совсем то, что указано на чертеже.
На рис. 9.4, г исходя из влияния отклонения от расположения и от ис-
кажения формы на эксплуатационные свойства установлен один допуск
и на отклонение расположения, и на отклонение формы. Это правильное
решение. Когда нормируют один допуск и на отклонение формы и на
отклонение расположения, то его называют «суммарным допуском».
Подробно эти допуски будут рассмотрены в главе 10.
На рис. 9.4, д показано еще одно решение при указании требований к
параллельности осей. В данном случае нормируется требование к откло-
нению от параллельности осей в пространстве. Исходя из назначения
детали, видимо, отклонение (0,1 мм) от параллельности в общей плоско-
сти больше влияет на эксплуатационные свойства в вертикальном на-
правлении, чем в горизонтальном (0,2 мм), и исходя из этого, назначены
разные допуски. Отклонение от параллельности в горизонтальном на-
правлении в этом случае называют перекосом осей отверстий.
§6 . ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛИ
Так же как и при нормировании отклонений от параллельности, тре-
бования к отклонению от перпендикулярности могут быть заданы в раз-
личном виде в зависимости от элементов, к которым относятся эти тре-
бования.
1. Отклонение от перпендикулярности плоскостей — отклонение угла
между плоскостями от прямого угла (90°), выраженное в линейных еди-
ницах EPR на длине нормируемого участка (рис. 9.5, а).
2. Отклонение от перпендикулярности плоскости или оси (или прямой)
относительно оси (прямой) — отклонение угла между плоскостью или
осью (прямой) и базовой осью от прямого угла (90°), выраженное в ли-
нейных единицах EPR на длине нормируемого участка (рис. 9.5, б).
3. Отклонение от перпендикулярности оси (или прямой) относительно
плоскости в заданном направлении — отклонение угла между проекцией
оси поверхности вращения (прямой) на плоскость заданного направле-
ния (перпендикулярную базовой плоскости) и базовой плоскостью от
прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах EPR на длине
нормируемого участка (рис. 9.5, в).
5*
131
4. Отклонение от перпендикулярности оси (или прямой) относительно
плоскости — отклонение угла между осью поверхности вращения
(прямой) и базовой плоскостью от прямого угла (90°), выраженное в ли-
нейных единицах EPR на длине нормируемого участка (рис. 9.5, г). Это
отклонение определяется в плоскости, перпендикулярной к базовой
плоскости и проходящей через рассматриваемую ось (прямую). Наибо-
лее часто возникает необходимость нормировать точность отклонения
от перпендикулярности между плоскостями, осями, плоскостью и осью.
Рис. 9.5 Отклонения от перпендикулярности плоскостей (а), плоскости или оси
(или прямой) относительно оси (прямой) (б); оси (или прямой) относительно плоскости
в заданном направлении (в); оси (или прямой) относительно плоскости (г)
Как видно из приведенных определений, отклонение угла от 90° оп-
ределяется в линейных величинах на определенной длине. Как Вы долж-
ны помнить, — это один из вариантов указания угловых величин (см.
главу 7). Такой способ удобен, поскольку относительно просто реализу-
ется при измерении и более полно характеризует эксплуатационные
свойства детали. Однако допускается нормировать отклонение от пер-
пендикулярности и в угловых единицах (см. главу 7).
132
На рис. 9.6 приведено несколько примеров оформления чертежей с
указанием требований к точности перпендикулярности элементов дета-
ли. На рис. 9.6, а приведено требование о перпендикулярности боковой
поверхности угольника относительно основания, а на рис. 9.6, б — от-
клонение от перпендикулярности оси вертикального отверстия относи-
тельно оси горизонтального отверстия.
Рис. 9.6. Примеры указания на чертежах условными знаками допускаемых отклонений
от перпендикулярности
На других двух рисунках показаны примеры различного подхода
при нормировании требований к отклонениям от перпендикулярно-
сти. Пример на рис. 9.6, в аналогичен рассмотренному для отклоне-
ний от параллельности. При измерении отклонения от перпендику-
лярности в соответствии с этим чертежом деталь устанавливается на
поверхность плиты (обеспечивается прилегающая плоскость) и пове-
ряется положение какого-то количества точек на плоскости, перпен-
дикулярной основанию. Для того чтобы после этого не нужно было
устанавливать положение прилегающей плоскости по результатам
измерений, задан суммарный допуск, т.е. одно значение и на откло-
нение от перпендикулярности, и на отклонение от плоскостности.
Во втором примере (рис. 9.6, г), видимо, для обеспечения функцио-
нальных свойств детали более важным является требование о перпенди-
кулярности к длинной стороне основания, поэтому назначены разные
Допуски в разных направлениях.
Измерение перпендикулярности вызывает определенные трудности.
Поэтому на практике часто для деталей типа тел вращения нормируется
133
показатель — торцевое биение в виде суммарного допуска,
включающего в себя отклонения от перпендикулярности и от плоскост-
ности. Подробно этот параметр будет рассмотрен в главе 10.
§7. ОТКЛОНЕНИЕ НАКЛОНА ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛИ
1. Отклонение наклона плоскости относительно плоскости или оси
(или прямой) — отклонение угла между плоскостью и базовой плоско-
стью или базовой осью (прямой) от номинального угла, выраженное в
линейных единицах EPN надлине нормируемого участка (рис. 9.7, а).
Рис. 9.7. Отклонение наклона плоскости относительно плоскости или оси (или прямой) (а);
оси (или прямой) относительно оси (прямой) или плоскости (б)
2. Отклонение наклона оси (или прямой) относительно оси (прямой)
или плоскости — отклонение угла между осью поверхности вращения
(прямой) и базовой осью или базовой плоскостью от номинального уг-
ла, выраженное в линейных единицах EPN на длине нормируемого
участка (рис. 9.7, б). Это отклонение определяется в плоскости, прохо-
дящей:
а) через базовую и рассматриваемую оси;
б) через базовую ось параллельно рассматриваемой оси (если ось не
лежит в одной плоскости);
в) через рассматриваемую ось перпендикулярно базовой плоскости.
Из приведенных определений видно, что под термином «наклон»
фактически нормируется точность угла. Рассмотренное в предыдущем
параграфе нормирование отклонений от перпендикулярности является
частным случаем отклонения наклона. Но поскольку в машиностроении
детали по форме параллелепипеда значительно чаще используются, чем
детали в форме углов, то было целесообразным выделить отдельно рас-
134
положение поверхностей элементов деталей под углом 90°. И измерение
отклонений от перпендикулярности значительно отличается от измере-
ний наклона. Поэтому к отклонениям наклона не относятся расположе-
ния с номинальным значением угла наклона равного 0° (отклонение от
плоскости), 90° (отклонение от перпендикулярности) и 180° (отклонение
от параллельности).
Так же как и при нормировании требований к перпендикулярности,
значения допуска могут выражаться не только в линейных единицах, но
и в угловых (см. главу 7).
На рис. 9.8 приведены два примера обозначения на чертеже требова-
ний к точности наклона. Необходимо обратить внимание, что значение
номинального угла помещено в рамку. Такое обозначение используется
еще и при нормировании позиционного отклонения. Сделано это по
следующим причинам.
“)
Рис. 9.8. Примеры указания на чертежах условными знаками допускаемых отклонений
наклона
Поскольку при номинальном значении не указаны требования к
точности, изготовитель будет считать, что точность на этот угол должна
быть указана в технических условиях, как на размер с неуказанными до-
пусками. Однако это не так. Точность указанного угла связана с
точностью изготовления наклона. Поэтому изготовитель должен стре-
миться обеспечить не достижение точности угла, а обеспечить точность
наклона элемента детали.
Параметр отклонения наклона очень редко встречается на практике.
И в случае нормирования наклона обычно указывают суммарные допус-
ки на наклон и на отклонение от плоскости по причинам, о которых го-
ворилось ранее.
135
§8. ОТКЛОНЕНИЕ ОТ СООСНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛИ
В принципе возможны два варианта нормирования требований к
точности этого параметра в зависимости от используемой базы.
1. Отклонение от соосности относительно базовой поверхности —
наибольшее расстояние ЕРС между осью рассматриваемой поверхности
вращения и осью базовой поверхности на длине нормируемого участка
(рис. 9.9, а).
2. Отклонение от соосности относительно общей оси — наибольшее
расстояние между осью рассматриваемой поверхности и общей осью
двух или нескольких поверхностей вращения на длине нормируемого
участка (рис. 9.9, б, в). За общую ось принимается прямая, проходящая
через эти оси в средних сечениях рассматриваемых поверхностей. При
использовании старых чертежей можно встретить обозначение допуска
отклонения соосности знаком « ~1-».
9
Рис. 9.9. Отклонение от соосности относительно базовой поверхности (а), относительно
общей оси (б, в)
Иногда вместо термина «соосность» употребляется термин
«отклонение от концентричности» ЕРС, под которым понимается рас-
стояние в заданной плоскости между центрами профилей (линий),
имеющих номинальную форму окружности (рис. 9.10, а). Таким обра-
зом, когда рассматривается точность совпадения осей элементов на дли-
не нормируемого участка, то правильнее называть максимальное несов-
падение осей как отклонение от соосности. Если рассматривается поло-
жение осей в каком-то сечении плоскостью перпендикулярно осям, то
136
следует употреблять термин отклонение от концентричности. Допуск
концентричности может нормироваться так же, как и отклонение от со-
осности в диаметральном (0) или радиусном (R) выражении (см. ниже)
(рис. 9.10, б).
На рис. 9.11 приве-
дено несколько при-
меров обозначения на
чертеже требований к
точности соосности.
На рис. 9.11, а показа-
ны требования по
обеспечению соосно-
сти относительно об-
Рис. 9.10. Отклонение от концентричности (а) и способ
выражения допуска (б)
щей оси отверстий.
Это сделано потому,
что оба отверстия одного диаметра выполняют в детали одинаковую
роль и, следовательно, ни одно из них не может быть принято за базу.
На рис. 9.11, б одна из поверхностей принята за базу, поскольку она вы-
полняет основное назначение детали в сборке. На рис. 9.11, в ни одна из
поверхностей не является базой и требования к соосности установлены
между осями двух поверхностей.
Рис. 9.11. Примеры указания на чертежах условными знаками допускаемых отклонений
от соосности (а, б, в) и способ выражения допуска в диаметральном или радиусном
выражении (г)
137
В обозначении требований к соосности появились три новых знака:
® , 0 и R. Первый знак указывает, что допуск на расположение явля-
ется зависимым и зависит от того, насколько при изготовлении исполь-
зован допуск на точность размера рассматриваемого или базового эле-
мента, т.е. зависит от действительного размера. Этот вопрос очень
сложный и относится он не только к отклонениям от соосности, но и к
отклонениям от перпендикулярности, позиционному отклонению, сим-
метричности и пересечению осей, т.е. только при нормировании откло-
нений от параллельности и наклону это понятие не используется. В связи
с важностью вопроса о зависимых допусках ему посвящен §12 в конце
этой главы.
Знаки 0 и R означают, что допуск может быть задан в диаметраль-
ном или радиусном выражении. До 1980 г. использовалась только ради-
усная форма нормирования некоторых допусков расположения. В этом
случае допуск расположения нужно представлять как наибольшее рас-
стояние (радиус), на которое может отклоняться элемент (например, ось)
от номинального положения в любом направлении.
Допуски расположения в диаметральном выражении следует пред-
ставлять себе, как диаметр цилиндра или ширину зоны, внутри которой
должен находиться нормируемый элемент. Таким образом, хотя
значения допуска в диаметральном выражении численно в два раза
больше, чем в радиусном для одного и того же интервала номинальных
размеров и одной степени точности, но требования точности одинаковы
(рис. 9.11, г).
На рис. 9.10, б, где приведено отклонение от концентричности, указа-
ны и варианты представления допуска в диаметральном и радиусном
выражениях. Рекомендуется указывать допуски в диаметральном выра-
жении, как это делается в большинстве стран мира, хотя радиусное вы-
ражение более наглядно для представления понятия «отклонение». Ука-
занные знаки используются и при нормировании позиционного откло-
нения. Понятие о диаметральном и радиусном выражении допуска, но с
другими условными знаками, используется при нормированиях откло-
нений от симметричности, пересечения осей, отклонений от заданного
профиля и от заданной поверхности (последние два параметра см. в гла-
ве 10).
Измерение отклонений от соосности вызывает определенные трудно-
сти, поэтому в целом ряде случаев вместо этого вида отклонения распо-
ложения для деталей типа тел вращения целесообразно нормировать
суммарный допуск — радиальное биение или полное радиальное биение
(см. главу 10), которые включают в себя соосность или концентричность
и отклонение от круглости или от цилиндричности.
138
§9. ОТКЛОНЕНИЕ ОТ СИММЕТРИЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛИ
Аналогично нормированию требований соосности в требованиях к
симметричности элементов детали возможны два вида нормирования —
относительно базового элемента или относительно общей плоскости
(оси) симметрии.
1. Отклонение от симметричности относительно базового элемента —
наибольшее расстояние EPS между плоскостью симметрии (осью) рас-
сматриваемого элемента (или элементов) и плоскостью симметрии базо-
вого элемента в пределах нормируемого участка (рис. 9.12, а). Это от-
клонение определяется в плоскости, проходящей через базовую ось пер-
пендикулярно плоскости симметрии.
базовая плоскость
симметрии
Рис. 9.12. Отклонение от симметричности относительно базового элемента (а)
и относительно общей оси (б); способ выражения допуска в диаметральном
или радиусном выражении (в)
2. Отклонение от симметричности относительно общей плоскости
симметрии — наибольшее расстояние EPS между плоскостью симметрии
(осью) рассматриваемого элемента (или элементов) и общей плоскостью
симметрии двух или нескольких элементов в пределах нормируемого'
участка (рис. 9.12,6).
При нормировании отклонения от симметричности, как и отклоне-
ния от соосности, используются указания допуска в диаметральном и
радиусном выражении. Отличие в том, что хотя терминология сохране-
на, но используются знаки Т и Т/2, поскольку при этих отклонениях
приходится иметь дело с плоскостями (рис. 9.12, в), а не цилиндрами.
139
f)
Рис. 9.13. Примеры указания на чертежах
условными знаками допускаемых отклонений
от симметричности
На рис. 9.13 приведены
примеры обозначения на
чертеже требований к сим-
метричности, когда эти тре-
бования заданы относительно
базового элемента (рис. 9.13,
а, б) и общей плоскости сим-
метрии (рис. 9.13, в).
Приведенное требование о
зависимости допуска распо-
ложения от допуска на раз-
мер ® будет рассмотрено в
§ 12. При использовании ста-
рых чертежей можно встре-
тить обозначение допуска
симметричности знаком 4-.
§10 . ПОЗИЦИОННОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛИ
Позиционное отклонение — наибольшее расстояние ЕРР между ре-
альным расположением элемента детали (его центра, оси или плоскости
симметрии) и его номинальным расположением в пределах нормируемо-
го участка (рис. 9.14, а). Позиционное отклонение можно нормировать
для элементов, находящихся в плоскости (рис. 9.14, б), или в пространст-
ве (рис. 9.14, в, г), или в заданном направлении (рис. 9.14, д).
Позиционное отклонение — в какой-то мере комплексное указание по-
ложения элементов детали. При нормировании этого отклонения, как и в
случае отклонений наклона, координирующие элементы (размеры), указы-
вающие номинальное положение нормируемых элементов, обозначаются в
рамках. Напомним, что это сделано для того, чтобы к этим элементам при
изготовлении не применялось требование к точности размера, как к разме-
рам с неуказанными допусками. Точность этих размеров обеспечивается
точностью изготовления позиционных отклонений. Однако такое ком-
плексное нормирование не всегда бывает удобным, и для нормирования
требований к точности расположения элементов детали, их осей и плоско-
стей симметрии может быть применен способ, основанный на указании пре-
дельных отклонений размеров координирующих элементов. В целом ряде
случаев такой способ нормирования точности более удобен, когда по усло-
виям эксплуатации требуется задать точность смещения, не одинаковой в
разных направлениях (рис. 9.14, г).
140
в)
8)
Рис. 9.14. Позиционное отклонение (а) и способ выражения допусков в диаметральном
или радиусном выражении для элементов детали, находящихся в плоскости (б);
в пространстве (в, г) или в заданном направлении (д)
При нормировании точности позиционного отклонения допуски
могут быть заданы в диаметральном и радиусном выражениях. Реко-
мендуется диаметральное выражение. При этом знаки 0 и R приме-
няются, когда элементами являются тела вращения (рис. 9.14, б, в), а
знаки Т и Т/2 — когда плоскости (рис. 9.14, г, д). В старой докумен-
тации (до 1980 г.) можно увидеть, что допуск позиционного отклоне-
ния обозначен знаком «+».
На рис. 9.15 приведено несколько примеров оформления чертежей с
требованиями к точности позиционного отклонения. Для точности по-
зиционного отклонения допуски могут задаваться зависимыми и незави-
симыми от реальной точности размеров элементов, к которым они отно-
сятся (см. § 12).
Когда требование к точности позиционного отклонения указывается
в отношении нескольких элементов, то над рамкой указывается ко-
личество этих элементов, номинальное значение размера и требование к
точности размера.
141
4отв ф
Рис 9 15. Примеры указания на чертежах условными знаками допускаемых отклонений
расположения
§11 . НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ОСЕЙ
ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛИ
Отклонение от пересечения осей — это наименьшее расстояние ЕРХ
между номинально пересекающимися осями (рис. 9.16, а).
Отклонение от пересечения осей также может быть выражено в
диаметральном или радиусном выражении (рис. 9.16, б), но, как и
всегда, рекомендуется использовать диаметральное выражение
(обозначения Т или Т/2). При нормировании отклонений от пере-
сечения осей один из элементов может быть принят за базовый, или
отклонения нормируются между элементами и ни один их них не яв-
ляется базовым.
На рис. 9.17 приведен пример оформления чертежа с требованием к
точности пересечения осей.
142
Рис. 9.16. Отклонение от пересечения осей (а) и способ
выражения допусков в диаметральном или радиусном
выражении (б)
Базовая ось
Рис. 9.17. Пример указания на чертежах условными
знаками допускаемого отклонения пересечения осей
§12 . НЕЗАВИСИМЫЕ И ЗАВИСИМЫЕ ДОПУСКИ ОТКЛОНЕНИЙ
РАСПОЛОЖЕНИЯ И ФОРМЫ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ
Допуски расположения могут зависеть от точности изготовленного
размера элемента детали, а могут и не зависеть.
1. Независимым допуском расположения или формы называется до-
пуск, числовое значение которого постоянно для всей совокупности эле-
ментов деталей, не зависит от действительного размера рассматриваемо-
го и/или базового элемента. Если на чертеже нет никаких указаний, то
Допуск считается независимым. Смысл приведенного понятия сводится к
тому, что при независимом допуске при измерении необходимо опреде-
лять погрешность расположения или формы таким образом, чтобы
значение размера изготовленного элемента не влияло на значение от-
клонения расположения или формы. Для требований к отклонению
формы практически все точностные требования являются независимыми
за очень небольшим исключением, которое будет рассмотрено дальше.
На рис. 9.18 приведен пример независимого допуска расположения
осей двух отверстий. Указаны требования к межосевому расстоянию, и
143
Рис. 9.18. Пример независимо-
го допуска расположения
поскольку нет никаких дополнительных све-
дений, то, следовательно, допуск независи-
мый.
При измерении этой детали надо выбрать
методику измерений, чтобы значение дейст-
вительных, т.е. изготовленных размеров этих
отверстий не повлияло на точность межосе-
вого расстояния. В приведенном примере
необходимо измерить размеры Li и L2, а раз-
мер между осями рассчитать по формуле L =
= (Li + L2) / 2. Так определится размер между
осями вне зависимости от размера этих от-
верстий.
В начале этой главы было сказано, что
нормирование требований к точности расположения поверхностей не-
обходимо для того, чтобы обеспечить собираемость элементов деталей.
Но независимые допуски нормируются в тех случаях, когда требуется
обеспечить не только собираемость поверхностей, но и правильность
функционирования (равномерный зазор, герметичность). Наиболее
часто независимые допуски расположения используются при нормиро-
вании точности расположения посадочных мест под подшипники
качения, допуски под валы зубчатых колес, допуски резьбовых отвер-
стий под шпильки и гладких отверстий под штифты по переходной по-
садке или посадке с натягом, допуски соосности направляющих рабочих
поверхностей в деталях гидравлических и пневматических устройств.
Только отклонение наклона и отклонение от параллельности всегда
нормируются независимыми допусками, а остальные отклонения распо-
ложения могут нормироваться как зависимыми, так и независимыми
допусками.
2. Зависимый допуск расположения или формы — допуск, указывае-
мый на чертеже или в других технических документах в виде значения,
которое допускается превышать на значение, зависящее от отклонения
действительного размера рассматриваемого элемента и/или базы от пре-
дела максимума материала (наибольшего предельного размера вала или
наименьшего предельного размера отверстия).
Понятие о зависимых допусках несколько сложно для понимания и
на практике очень многие разработчики, которые ставят указания о за-
висимых допусках, часто не очень четко представляют себе, что это оз-
начает. Нередки случаи на практике, когда указывается зависимый до-
пуск, а выявить выполнения его в действующем производстве прак-
тически невозможно.
144
Перечислим основные признаки зависимых допусков расположения
или формы:
1) Относятся только к валам и отверстиям в том понимании, о кото-
ром было сказано в главе 4 (ГОСТ 25346—89).
2) Указываются на чертеже минимальным значением.
3) Минимальное значение допуска соответствует случаю, когда дей-
ствительный размер элементов деталей, к которым он относится, соот-
ветствует пределу максимума материала (наибольший допускаемый пре-
дельный размер вала или наименьший допускаемый предельный размер
отверстия).
4) Указанные на чертеже допуски разрешается превышать на зна-
чения, зависящие от действительных размеров нормируемого или базо-
вого элемента в той мере, в которой размер этих элементов отличается
от размера соответствующего максимума материала.
5) Используются в тех случаях, когда от детали требуется только
обеспечение собираемости.
6) В частном случае числовое значение зависимого допуска располо-
жения или формы может быть равно нулю. Это означает, что отклонение
расположения или формы допускается только для деталей, у которых
имеются соответствующие отклонения действительного размера рас-
сматриваемого или базового элемента от предела максимума материала.
Требование к собираемости в какой-то мере определяет подход к ис-
пользованию зависимых допусков. Принципиальный подход к этим до-
пускам можно представить следующим образом.
Зависимый допуск должен обеспечить собираемость. Поскольку он за-
висит от действительного размера (см. главу 4), то надо вспомнить, что
действительный размер — это размер, полученный после измерений с до-
пускаемой погрешностью. Следовательно, этот размер будет известен
только после изготовления. Ну, а как быть с чертежом, на котором надо
указать допуск? Тогда поступают следующим образом. На чертеже указы-
вают допуск (минимальный), который соответствует наихудшему случаю
Для собираемости (зависимый допуск нормируется для обеспечения соби-
раемости). А этот худший случай будет тогда, когда вал после изготовле-
ния оказывается равным наибольшему предельно допускаемому размеру
или отверстие соответствует наименьшему предельному размеру. Это те
самые размеры, которые соответствуют границе максимума материала.
Таким образом, зафиксируем в своей памяти, что на чертеже указывается
Допуск, назначение которого — обеспечить собираемость при самых худ-
ших условиях по размерам соединяемых элементов.
Ну, а если после изготовления оказалось, что размер элементов дета-
ли, к которым относится допуск на точность размера, не соответствует
145
границе максимума материала, т.е. отверстие больше минимально до-
пустимого, а вал меньше максимально допустимого, то эту часть ис-
пользуемого допуска можно добавить к допуску на расположение (т.е.
расширить допуск), поскольку при уменьшении размера вала или уве-
личении размера отверстия детали все равно соберутся, даже если от-
клонение расположения будет больше, чем указано на чертеже. Таким
образом, в той мере, в которой используется допуск на изготовление
размеров детали, в той же мере расширяется допуск на расположение. В
этих условиях допуск оказывается не постоянным для каждой детали.
Две детали с абсолютно одинаковыми размерами ее элементов сделать
невозможно, поэтому оказывается, что каждая деталь после изготовле-
ния может иметь свой допуск на расположение, хотя на чертеже указан
один допуск на все эти детали. Надо всегда помнить, что когда на
чертеже указан зависимый допуск знаком ® , это означает, что приве-
денный допуск соответствует определенным условиям, когда размеры
будут соответствовать границам максимума материала.
Поскольку нормированием точности расположения указывается
связь между двумя и более элементами, то зависимый допуск может быть
задан зависимым от действительного размера базового элемента, или от
действительного размера нормируемого элемента, или одновременно от
действительных размеров указанных элементов.
При зависимых допусках может быть даже, на первый взгляд, пара-
доксальный случай, когда значение допуска расположения или формы
равно нулю. Это означает, что отклонения базового и нормируемого
элемента или расположения допускаются только для размеров элементов
деталей, у которых имеются соответствующие отклонения действитель-
ного размера от границ максимума материала.
И еще раз коротко повторим понятие о зависимых допусках рассмот-
рением алгоритма действий оператора при изготовлении детали. После
изготовления детали оператор измеряет размеры элементов, к которым
относятся требования к точности расположения зависимыми допусками.
После этого оператор определяет, на какую величину отличаются дейст-
вительные размеры элементов от размеров, соответствующих максимуму
материала (это размер по прилегающим поверхностям). Затем подсчи-
тывается новый допуск расположения для этой детали. И, наконец, про-
веряют соответствие параметров детали тому допуску, который по-
лучился по расчету, а не тому, который изначально приведен на чертеже.
После того как Вы достаточно четко представили и усвоили понятие
о зависимых допусках (если не четко представляете, то прочтите этот
параграф сначала), рассмотрим несколько примеров нормирования
точности с помощью зависимых допусков.
146
Начнем с рассмотрения редко встречающегося случая назначения за-
висимых допусков для отклонения формы. Это относится к отклонению
от прямолинейности оси в пространстве (см. § 8 главы 8). Для отклоне-
ния от прямолинейности оси в пространстве (рис. 9.19) установлено до-
пускаемое отклонение не более 0,01 мм и указано, что этот допуск зави-
сит от действительного размера цилиндра ® .
Рис. 9.19. Зависимый допуск отклонения от прямолинейности оси в пространстве (а)
и его интерпретация (б)
Такие допуски иногда назначаются, когда длина сопряжения
значительно больше диаметра вала или отверстия. Указанное требо-
вание означает, что отклонение от прямолинейности в 0,01 мм, или
для частного случая — изогнутости оси, нормируют для случая, ко-
гда размер вала будет соответствовать наибольшему предельному
значению. Предполагается, что разработчик рассчитал, что при за-
данном изгибе деталь войдет при сборке в отверстие, если размер
вала будет наибольшим. Одновременно разработчик, указывая, что
допуск зависимый, считает, что если размер вала будет меньше наи-
большего допустимого (но он должен быть в пределах допуска), то
можно допустить изгиб оси больше, поскольку и в этом случае соби-
раемость будет обеспечена.
Рассмотрим более сложный пример назначения зависимого допуска
при нормировании требования к отклонению от соосности ступенчатого
вала.
Пример 1. На чертеже рис. 9.20, а указаны требования к соосности —
не более 0,1 мм при диаметральном выражении этого допуска и при ус-
ловии зависимости допуска расположения от действительного размера
нормируемого элемента, т.е. вала 020 мм. На графике рис. 9.20, б пока-
зано, как меняется допуск на расположение в зависимости от действи-
тельного размера.
Так, из графика видно, что если размер вала будет соответствовать
границе максимума материала, т.е. размер вала будет равен 020 мм, то
Допуск на отклонение от соосности равен 0,1 мм, а если размер вала ока-
зался равным наименьшему допустимому размеру, т.е. 019,97 мм, то
147
допуск на отклонение от соосности будет равен 0,13 мм. Ну, а при лю-
бом другом размере от 020 до 019,97 мм допуск на соосность изменя-
ется в соответствии с графиком.
а)
0,01 w 0,02 0,03
Используемым допуск на размер, мм
Рис. 9.20. Допуск отклонения от соосности, зависимый от действительного размера
нормируемого элемента (а) и значения допуска при разных значениях
действительного размера (б)
Рис. 9.21 Допуск отклонения от соосности, зависимый от действительного размера базо-
вого элемента (а) и значения допуска при разных значениях действительного размера (б)
Пример 2. На чертеже 9.21, а показано для ранее приведенной детали
требование к отклонению от соосности, но допуск зависит от действи-
тельного размера базового элемента. На рис. 9.21, б показан график из-
менения допуска на отклонение от соосности в зависимости от действи-
тельного размера базового элемента. Этот график аналогичен предыду-
щему и не требует дополнительного разъяснения.
Пример 3. Для той же детали допуск на соосность задан зависимым
одновременно от действительных размеров базового и нормируемого
элементов (рис. 9.22, а).
На графике (рис. 9.22, б) показано изменение допуска на соосность
при разных действительных значениях размеров обоих валов. Так, если
размеры обоих валов оказались равными границам максимума материа-
148
да, т.е. 020 и 040 мм, то допуск на отклонение от соосности будет ра-
вен 0,1 мм. И далее, в зависимости от действительных размеров этих ва-
лов, которые будут выяснены после их изготовления и измерения,
подсчитывается новый допуск на соосность. Так, если окажется, что ва-
лы сделаны по наименьшим предельным размерам, т.е. 019,97 мм и 0
39,96 мм, то допуск на соосность будет равен 0,1 + 0,03 + 0,04 = 0,17 мм.
В других случаях, когда размеры валов окажутся любыми в пределах
допуска, т.е. между наибольшим и наименьшим предельными размера-
ми, то в зависимости от их действительного значения к допуску на соос-
ность в 0,1 мм добавляется значение допуска от одного и от другого вала
в соответствии с графиком. Так, если размер одного вала окажется 0
19,98 мм, а другого 039,97 мм, то допуск на отклонение от соосности
для этой детали будет равен 0,1 + 0,02 + 0,03 = 0,15 мм.
Рис. 9.22. Допуск отклонения от соосности, зависимый от действительных размеров нор-
мируемого и базового элемента (а) и значения допуска при разных значениях действи-
тельных размеров (б)
Пример 4. Этот пример относится к парадоксальному случаю, ко-
гда зависимый допуск на чертеже равен нулю (рис. 9.23, а). Позици-
онный допуск положения оси отверстия, как указано на рис. 9.23,
зависит от действительного размера этого отверстия. Допуск задан в
Диаметральном выражении. Попутно обратите внимание, что разме-
ры, координирующие положения оси отверстия (15 мм), помещены в
рамки. Напомним, что это сделано для того, чтобы к ним при изго-
товлении не применили требования к точности, как к размерам с не-
указанными допусками.
Нулевой зависимый допуск означает, что если размер отверстия
будет равен минимальному допустимому, т.е. 010 мм, то допуска на
позиционное отклонение нет. Ну, а если отверстие при изготовлении
окажется равным наибольшему допускаемому значению, то позици-
онный допуск будет равен 0,16 мм. Это максимальное значение до-
149
пуска можно представить себе как окружность диаметром 0,16 мм,
проведенную вокруг центра, соответствующего центру номинального
положения отверстия. Возможные значения допуска в зависимости от
действительного размера отверстия могут быть определены по гра-
фику на рис. 9.23, в.
Лоле (фоле)
положения центра
отверстия при изго-
товлении отверстия
0 10,16 мм
Поле (0 0,1мм)
положения центра
отверстия при изго-
товлении отверстия
010 мм
Поле (0 0,26)
положения центра
отверстия при изго-
товлении отверстия
Ф 10,16 мм
в)
б)
Рис. 9.23. Позиционный нулевой зависимый допуск расположения
И еще одна особенность нормирования требований к точности рас-
положения с использованием зависимых допусков. Поскольку прово-
дить измерения размеров элементов деталей для расчета допуска распо-
ложения на производстве сложно, то считается, что точность располо-
жения при зависимых допусках чаще всего должна контролироваться
при помощи так называемых проходных калибров. Эти калибры пред-
ставляют собой как бы конструкцию детали, с которой будет соединять-
ся рассматриваемая деталь. Размеры калибров рассчитываются по спе-
циальным методикам. Если при контроле калибр соединится с деталью,
то это означает, что деталь годна с учетом зависимых допусков и она
должна соединиться и с другой годной деталью на сборке.
Из сказанного должно быть ясно, что в условиях единичного и мел-
косерийного производства нецелесообразно нормировать требования к
расположению с использованием зависимых допусков.
150
Контрольные вопросы
1. Что такое отклонение расположения?
2. Виды отклонения расположения и знаки, используемые для указания допуска на
чертежах.
3. Связь между отклонением расположения и отклонением формы.
4. Базы для нормирования и измерения отклонения расположения и способы обоз-
начения их на чертеже.
5. Что такое отклонение от параллельности, какие виды отклонений бывают?
6. Что такое отклонение от перпендикулярности и какие виды бывают?
7. Что такое отклонение наклона?
8. Для каких видов отклонений расположения значения размеров, определяющих но-
минальное расположение, помещаются при обозначении на чертеже в рамки и зачем?
9. Что такое допуск в диаметральном и радиусном выражениях?
10. Что такое отклонение от соосности и каких видов оно бывает?
11. Что такое отклонение от симметричности?
12. Что такое позиционное отклонение?
13. Что такое отклонение от пересечения осей?
14. Что такое независимый допуск расположения и в каких случаях он назначается?
15. Что такое зависимый допуск и в каких случаях он назначается?
16. Что значит зависимый допуск расположения равный нулю?
ГЛАВА 10
Нормирование точности расположения и формы
поверхностей элементов деталей единым допуском
(суммарные отклонения)
§1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В предыдущей главе, при рассмотрении некоторых отклонений
расположения поверхностей элементов деталей, было обращено вни-
мание на то, что в ряде случаев целесообразно нормировать одним
значением допуска одновременно требования к точности расположе-
ния и к точности формы. Было сказано, что вызвано это, прежде все-
г°> удобствами измерений, поскольку при таком нормировании нет
необходимости находить положение прилегающей поверхности вза-
мен реальной, как это требуется при определении отклонений распо-
ложения.
Кроме того, во многих случаях точность расположения и точность
формы совместно влияют на эксплуатационные свойства поверхностей
элементов деталей и поэтому часто нецелесообразно их искусственно
Разъединять.
Отклонения, которые нормируются единым значением, но касаются
одновременно и отклонения расположения, и отклонения формы, назы-
151
4- <
ваются суммарными отклонениями, а нормируемый допуск — суммар-
ным допуском (сумма допусков отклонений расположения и формы).
Суммарными отклонениями расположения и формы называется от-
клонение, являющееся результатом совместного проявления отклонения
расположения и отклонения формы поверхности рассматриваемого эле-
мента (поверхности или профиля) относительно баз.
В отличие от отклонений расположения суммарные отклонения опре-
деляются по точкам реальной нормируемой поверхности относительно
прилегающих базовых поверхностей элементов деталей. Если при этом
не указан нормируемый участок, то суммарный допуск относится ко
всей поверхности или к профилю любого сечения.
В качестве базовой поверхности, относительно которой определяется
суммарное отклонение, принимается прилегающая поверхность или ее
ось. Для исключения влияния погрешности формы базовых элементов
взамен прилегающих поверхностей могут быть использованы средние
поверхности, а также цилиндр и окружность минимальной зоны. Но в
этом случае, в зависимости от вида, формы и величины реальных откло-
нений базовых элементов, результаты измерений могут отличаться от
тех, которые получены с использованием прилегающих поверхностей.
§2. ВИДЫ СУММАРНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ И УСЛОВНЫЕ ЗНАКИ ИХ ДОПУСКОВ
ДЛЯ УКАЗАНИЯ НА ЧЕРТЕЖАХ
Принципиальный подход к нормированию суммарных отклонений
заключается в том, что разрешается нормировать любые сочетания от-
клонения расположения с любыми отклонениями формы; естественно,
это относится к сочетаниям, где имеется логическая связь и возможно
как их одновременное появление при обработке, так и одновременное
проявление при эксплуатации.
Рис 10.1 Суммарное отклонение от параллель-
ности и плоскостности
Поэтому приведенные в
предыдущей главе суммарные
допуски можно рассматри-
вать как примеры суммарных
отклонений расположений и
формы, которые на чертежах
указываются с использовани-
ем знаков, применяемых при
нормировании этих располо-
жении, но не как указания
всех сочетаний. Напомним
эти наиболее часто встре-
чающиеся, но не исчерпы-
152
вающие сочетания отклонений расположения и формы:
1) суммарные отклонения от параллельности и плоскостности ЕСАЕ
(иногда для этого используется термин — отклонение от
«плоскопараллельности» для концевых мер длины) — разность наиболь-
шего и наименьшего расстояний от точек реальной поверхности до базо-
вой плоскости в пределах нормируемого участка (рис. 10.1);
2) суммарное отклонение от перпендикулярности и плоскостности
ECRE — разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек ре-
альной поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой плоскости
или базовой оси в пределах нормируемого участка (рис. 10.2);
Рис. 10.2. Суммарное отклонение от пер-
пендикулярности и плоскостности
Рис. 10.3. Суммарное отклонение наклона
и плоскостности
3) суммарное отклонение наклона и плоскостности ECNE — разность
наибольшего и наименьшего расстояний от точек реальной поверхности
до плоскости, расположенной под заданным номинальным углом отно-
сительно базовой плоскости или базовой оси, в пределах нормируемого
участка (рис. 10.3).
В отношении использования знаков для указания на чертежах сум-
марных допусков нет единства.
Так, для указания приведенных выше суммарных допусков на
чертеже указываются два знака. При этом на первом месте указывается
знак допуска расположения, а потом знак допуска формы:
II Г!
и — знаки для указании суммарного допуска параллельности и
плоскостности;
£7 — знаки для указания суммарного допуска перпендикулярности
И плоскостности;
153
— знаки для указания суммарного допуска наклона и плоскост-
ности.
Суммарный допуск можно указывать не только знаками, но и, как
при отклонениях формы и расположения, текстом в технических требо-
ваниях, особенно если нормируется сочетание отклонений, для которых
не установлены условные знаки вида допуска.
Еще раз повторим, что приведенные суммарные отклонения являются
только примерами, встречающимися на практике при нормировании
разных сочетаний отклонений формы и расположения. Но и эти приве-
денные примеры не часто используются.
Однако есть такие сочетания отклонений расположения и формы, ко-
торые постоянно используются при нормировании точности деталей
вида тел вращения, которые составляют в машиностроении более 50% от
всего количества изделий. Для них были установлены специальные зна-
ки для указания допусков на чертеже (см. табл. 10.1).
Пусть Вас не смущает, что первый знак относится к трем, а второй к
двум нормируемым параметрам в виде суммарного допуска. Они
(параметры) легко различаются, если будет правильно нанесено положе-
ние стрелки соединительной линии и положение этой линии около
стрелки. Это станет яснее при кратком рассмотрении всех пе-
речисленных нормируемых суммарных отклонений, имеющих специаль-
ные знаки.
Таблица 10.1
Виды отклонений Знаки допусков
Радиальное биение Торцевое биение Биение в заданном направлении t
Полное радиальное биение Полное торцевое биение
Отклонение формы заданного профиля
Отклонение формы заданной поверхности
154
§3. РАДИАЛЬНОЕ БИЕНИЕ
Радиальное биение — разность ECR наибольшего и наименьшего
расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базо-
вой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной базовой оси (рис.
10.4).
Радиальное биение относится
к суммарным параметрам точ-
ности потому, что оно является
результатом совместного прояв-
ления отклонения от круглости
(отклонение формы) профиля
рассматриваемого сечения и от-
клонения его центра относитель-
но базовой оси (отклонение рас-
положения). В другой термино-
Базовая ось
ECR
Рис. 10.4. Радиальное биение
логии — отклонением располо-
жения при нормировании радиального биения является эксцентриситет,
когда ось вращения детали не совпадает с геометрической осью этой де-
тали. Если пренебречь отклонением формы, т.е. отклонением от кругло-
сти, то радиальное биение выявит удвоенный эксцентриситет. Это об-
стоятельство часто используют, когда необходимо «выставить» ось де-
тали с осью вращения элемента, на котором эта деталь располагается,
например, на планшайбе станка для обработки.
В этом случае по результатам измерения радиального биения деталь
смещают и добиваются устранения радиального биения или оставляют
его в допускаемых пределах. На практике эту процедуру часто назы-
вают «центрированием», что может быть и не очень точно, так как стре-
мятся добиться совпадения не центров детали с вращающимся центром,
а совпадения оси детали с осью вращения. Однако измерение радиаль-
ного биения осуществляется в сечении, т.е. фактически совмещают центр
сечения с осью вращения.
Строго говоря, под радиальным биением следует понимать непосто-
янство радиусов в сечении тела вращения плоскостью перпендикулярной
оси. Поэтому иногда нормируют радиальное биение вместо отклонения
от круглости, когда нет специальных средств измерений (кругломеров).
Во многих случаях такое суммарное нормирование больше характери-
зует эксплуатационные свойства детали.
Следует иметь в виду, что когда нормируется радиальное биение, то
не выявляются отклонения расположения и формы образующих поверх-
ности вращения, так как измеряется только одно сечение в плоскости
перпендикулярной оси.
155
Рис. 10.5. Обозначение услов-
ными знаками радиального
биения на чертежах
Рис. 10.6. Торцевое биение
На рис. 10.5 приведено несколько при-
меров обозначения на чертеже требований
к радиальному биению. Обратите внимание
на то, что окончание соединительной линии
со стрелкой направлено по линии из-
мерения, т.е. перпендикулярно оси враще-
ния, — по радиусу. Отсюда и термин — ра-
диальное биение. Благодаря такому на-
правлению представляется возможным от-
личить допуск радиального биения от до-
пуска на другие биения, обозначаемые та-
ким же знаком.
§4 . ТОРЦЕВОЕ БИЕНИЕ
Торцевое биение — разность ЕСА наи-
большего и наименьшего расстояний от
точек реального профиля торцевой поверх-
ности до плоскости, перпендикулярной ба-
зовой оси (рис. 10.6).
Торцевое биение относится к суммар-
ным отклонениям потому, что оно является
результатом совместного проявления от-
клонения от общей плоскости точек, лежа-
щих на линии пересечения торцевой по-
верхности с секущим цилиндром, соосным с
осью детали (отклонение формы), и от-
клонения от перпендикулярности торца от-
носительно оси базовой поверхности
(отклонение расположения) на длине, рав-
ной диаметру рассматриваемого сечения.
Таким образом, торцевое биение включает
часть отклонений от плоскостности, но
только в отношении точек, расположенных
на одной окружности, т.е. в общем случае
не совпадает ни с одним параметром, нор-
мирующим отклонения формы. Как видно
из определения, торцевое биение должно
определяться в сечении торцевой по-
верхности цилиндром заданного диаметра,
соосным с базовой осью, а следовательно, в
156
общем случае при нормировании требований к точности по параметру
торцевого биения необходимо указывать диаметр этого цилиндра, т.е.
радиус, на котором необходимо измерять биение (рис. 10.7, а). Обычно
такие указания на чертеже встречаются редко (рис. 10.7, б) и это оз-
начает, что в принципе можно измерять биение на любом радиусе от
оси, но правильней определять биение на наибольшем удалении от оси.
Однако на самом краю торца детали измерять тоже нельзя, поскольку,
как правило, на самых краях торцевой поверхности имеются задиры и
заусеницы. Поэтому измерять необходимо на расстоянии 2...3 мм от на-
ружной поверхности, если нет специальных указаний на чертеже. Целе-
сообразно измерять в нескольких сечениях, чтобы выявить в какой-то
* мере и отклонения от плоскостности (см. § 7).
При указании на чертеже требований к точности для торцевого бие-
ния необходимо строго следить, чтобы конец соединительной линии со
стрелкой был направлен перпендикулярно торцу, отсюда «торцевое бие-
ние», т.е. параллельно оси вращения. Благодаря этому направлению
представляется возможным отличить допуски на торцевое биение от
других допусков биений, обозначаемых тем же знаком.
Рис. 10.7. Обозначение условными знаками торцевого биения на чертежах
Требования к торцевому биению более правильно назначать взамен
отклонений от перпендикулярности, поскольку измерить это биение
значительно проще, чем измерить отклонение от перпендикулярности, а
эксплуатационные свойства торцевой поверхности обычно определя-
ются не только расположением поверхностей относительно базовой оси,
но и состоянием плоскостности даже в одном сечении.
§5 . БИЕНИЕ В ЗАДАННОМ НАПРАВЛЕНИИ
Биение в заданном направлении — разность ECD наибольшего и наи-
меньшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения
в сечении рассматриваемой поверхности конусом, ось которого совпа-
5
157
дает с базовой осью, а образующая имеет заданное направление до вер-
шины этого конуса (рис. 10.8).
Рис. 10.8. Биение в заданном
Биение в заданном направлении отно-
сится к суммарным отклонениям потому,
что оно является результатом совместного
проявления в заданном направлении от-
клонений формы профиля рассматривае-
мого сечения и отклонения расположения
оси рассматриваемой поверхности отно-
сительно базовой оси.
Биение в заданном направлении реко-
мендуется задавать по нормали к рассмат-
риваемой поверхности (рис. 10.9, а). Если
это направление не совпадает с нормалью,
то необходимо указать параметр, опреде-
ляющий это направление (рис. 10.9, б).
направлении
Рис 10 9 Обозначение условными знаками биения в заданном направлении на чертежах
§6 . ПОЛНОЕ РАДИАЛЬНОЕ БИЕНИЕ
Полное радиальное биение — разность ECTR наибольшего и наи-
меньшего расстояний от всех точек реальной поверхности в пределах норми-
руемого участка до базовой оси (рис. 10.10). Это требование нормируется
только для поверхностей с номинальной цилиндрической формой.
Полное радиальное биение относится к суммарным отклонениям по-
тому, что оно является результатом совместного проявления отклонения
от цилиндричности рассматриваемой поверхности (отклонение формы) и
отклонения от соосности поверхности относительно базовой оси
(отклонение расположения).
Полное радиальное биение от-
личается от радиального биения
тем, что оно относится ко всей
цилиндрической поверхности, а не
к одному сечению плоскостью,
перпендикулярному оси.
Полное радиальное биение
стало нормативным параметром
тоже с 1980 г. и предполагалось,
что оно должно получить распро-
странение. Однако в настоящее
время этот параметр редко ис-
пользуется разработчиками, ви-
ECTR ^max tfmjn
Рис. 10.10. Полное радиальное биение
димо, из-за того, что многие не
знают о его существовании и из-за трудности измерений.
Если радиальное биение, как уже говорилось, представляет собой
требование к постоянству радиусов тел вращения в сечении плоскостью,
перпендикулярной оси, то при нормировании полного радиального бие-
ния нормируются требования к постоянству радиусов по всей норми-
руемой цилиндрической поверхности, естественно, на нормируемом
участке (рис. 10.11).
Рис. 10.11. Расположение допуска полного
радиального биения
Рис. 10.12. Обозначение условными
знаками полного радиального биения
на чертежах
На рис. 10.12 приведен пример обозначения на чертежах требований
К точности по параметру полного радиального биения.
159
Допуск этот можно представить как пространство, ограниченное
двумя соосными цилиндрами, расстояние между которыми равно
значению допуска.
§7 . ПОЛНОЕ ТОРЦЕВОЕ БИЕНИЕ
Полное торцевое биение — разность ЕСТА наибольшего и наимень-
шего расстояний от точек всей торцевой поверхности до плоскости, пер-
пендикулярной базовой оси (рис. 10.13).
Это требование, так же как и просто торцевое биение, относится к
торцевым поверхностям с номинально плоской формой.
Полное торцевое биение относится к суммарным отклонениям по-
тому, что оно является результатом совместного проявления отклонения
от плоскостности рассматриваемой поверхности (отклонение формы) и
отклонения ее от перпендикулярности относительно базовой оси
(отклонение расположения).
Таким образом, полное торцевое биение отличается от торцевого
биения тем, что относится не к одному сечению торцевой поверхности
цилиндром соосным с осью вращения, а ко всей плоской торцевой по-
верхности.
В принципе для обозначения на чертеже требований к этому пара-
метру можно было бы не вводить специальный знак допуска, а исполь-
зовать знаки отклонений расположения и отклонений форм, т.е. _L D
Это такое же сочетание, которое рекомендуется для нормирования тре-
бований к отклонению от перпендикулярности, когда это требование
относится к расположению двух плоских поверхностей. При полном
торцевом биении знак относится к расположению цилиндрической и
плоской поверхностей. Выделение отдельного знака связано, видимо, с
большим распространением в машиностроении деталей цилиндрической
Рис 10.13. Полное торцевое
биение
Рис. 10.14. Обозначение
условными знаками полного
торцевого биения
на чертежах
Рис. 10.15. Отклонение
формы заданного
профиля
160
формы и общности понятий о биениях. Параметр и знак допуска появи-
лись в 1980 г. и мало применяются на практике опять, видимо, из-за не-
знания его многими разработчиками и некоторой трудностью измере-
ния.
На рис. 10.14 приведен пример обозначений на чертеже допуска на
полное торцевое биение. Этот допуск можно представить себе как про-
странство между двумя параллельными плоскостями, перпендикуляр-
ными базовой оси.
§8 . ОТКЛОНЕНИЕ ФОРМЫ ЗАДАННОГО ПРОФИЛЯ И ФОРМЫ ЗАДАННОЙ
ПОВЕРХНОСТИ
Отклонение формы заданного профиля — отклонение ECL точек ре-
ального профиля от номинального профиля, определяемое по нормали к
номинальному профилю в пределах нормируемого участка (рис. 10.15).
Отклонение формы заданной поверхности — отклонение ЕСЕ точек
реальной поверхности от номинальной поверхности, определяемое по
нормали к номинальной поверхности в пределах нормируемого участка
(рис. 10.16).
Как видно из приведенных определений, понятия эти идентичны и
отличаются тем, что одно относится к профилю, а другое — к поверхно-
сти. Оба эти параметра используются при нормировании требований к
Номинальная поверхность
Номинальные значения
координат
Рис. 10.16. Отклонение формы за-
данной поверхности
Рис 10.17. Расположение допуска формы
заданного профиля
точности криволинейных поверхностей и к случаю, когда криволиней-
ные профили (поверхности) заданы номинальными размерами коорди-
нат отдельных точек профиля (поверхности) или номинальными разме-
рами его элемента без отдельных отклонений этих размеров (тогда раз-
мер указывается в рамках).
б Нормирование точности
в машиностроении
161
Номинальная
поверхность
Рис. 10.18. Расположение допуска формы заданной
поверхности
Отклонения от заданной
формы и заданной поверхно-
сти относятся к суммарным
отклонениям потому, что
они являются результатом
совместного проявления от-
клонений размеров и формы
профиля (поверхности), а
также отклонений располо-
жения этого профиля относи-
тельно заданных баз.
Допускаемые отклоне-
ния заданной формы и за-
данной поверхности нор-
мируются в диаметральном
или радиусном выражении
в том понимании, о котором говорилось в предыдущей главе.
Допуск отклонений формы заданного профиля (поверхности) можно
представить себе как поверхность (пространство), ограниченную двумя ли-
ниями (поверхностями), эквидистантными номинальному профилю
(поверхности), и отстоящими друг от друга на расстоянии, равном значению
допуска. Линии (поверхности), ограничивающие допуск, являются огибаю-
щими семейства окружностей (сфер), диаметр которых численно равен
значению допуска формы в диаметральном выражении, а центр находится
на номинальном профиле (поверхности) (рис. 10.17,10.18).
Рассмотренный способ нормирования является как бы комплексным
(суммарным) показателем отклонений формы и расположения, но когда
для нормирования точности размера и формы (поверхности) указыва-
ются координаты отдельных точек, допускается нормировать значения
предельных отклонений этих координат или раздельно нормировать
требования к предельным отклонениям размера и допуска формы от-
Рис. 10.19. Расположение допуска
отклонения формы заданного профиля
(поверхности), когда не заданы базы
дельных элементов профиля (поверх-
ности).
В тех случаях, когда при норми-
ровании не указывается база, распо-
ложение номинального профиля
(поверхности) относительно реаль-
ного определяется условием мини-
мального отклонения формы профи-
ля (поверхности) от заданного (ой),
(рис. 10.19).
162
Рис. 10.20. Обозначение отклонений формы заданного профиля (а) и формы заданной
поверхности (6) на чертеже
На рис. 10.20 приведены примеры обозначения требований к точ-
ности отклонений формы заданного профиля и формы заданной по-
верхности.
Как видно из рассмотренного способа нормирования точности кри-
волинейных поверхностей, здесь не используется понятие прилегающих
поверхностей (профилей), а используется термин «номинальная поверх-
ность» (профиль).
Контрольные вопросы
1. Что такое суммарные отклонения?
2. Виды нормируемых суммарных допусков, имеющих отдельные знаки для указания
Допуска на чертеже.
3. Примеры суммарных допусков расположения и формы, не имеющих одного специ-
ального знака для указания допуска на чертеже.
4. Что такое радиальное биение и сумму каких отклонений оно включает?
5. Что такое эксцентриситет?
6. Взамен какого отклонения формы целесообразно нормировать радиальное биение?
7. Что такое центрирование9
8. Что такое торцевое биение и сумму каких отклонений оно включает9
9. Для каких мест торцевой поверхности нормируется торцевое биение?
10. Взамен какого отклонения расположения целесообразно нормировать торцевое
биение?
11. Что такое биение в заданном направлении и сумму каких отклонений оно
включает?
12. В каких направлениях рекомендуется задавать суммарный допуск на биение в за-
данном направлении, какие дополнительные указания необходимо делать на чертежах,
если направление измерения не совпадает с рекомендуемым?
13. Что такое полное радиальное биение и сумму каких отклонений оно включает?
14. Чем отличается полное радиальное биение от просто радиального биения9
15. Что такое полное торцевое биение и сумму каких отклонений оно включает?
16. Чем полное торцевое биение отличается от просто торцевого биения?
17. Каким сочетанием знаков допуска может быть заменен знак допуска полного тор-
цевого биения?
18 Что такое отклонение формы заданного профиля и формы заданной поверхности,
сумму каких отклонений они включают?
19. В каком виде задаются допуски отклонений формы заданного профиля и поверх-
ности и как их можно представить геометрически?
РАЗДЕЛ IV
Нормирование требований к неровностям
на поверхности элементов деталей
(шероховатость поверхности)
Исследованиями установлено, что шероховатость оказывает большое
влияние на качество работы сопрягаемых поверхностей. Шероховатость в
подвижных соединениях вызывает неравномерность зазоров, уменьшение
фактической площади контакта и, следовательно, увеличение удельного
давления, «схватывание» отдельных неровностей и вырывание частиц ме-
талла. Они, попадая в смазку, оказывают абразивное действие и вызывают
усиленное изнашивание в начальный период работы. Чем больше исходная
шероховатость отличается от оптимальной, тем интенсивнее изнашивание в
период приработки. Меньший первоначальный износ приводит к уве-
личению периода нормальной эксплуатации.
Шероховатость поверхности влияет также на усталостную прочность
деталей и герметичность соединений.
В неподвижных соединениях от величины шероховатости поверхно-
стей деталей зависит их прочность. При запрессовке вала в отверстие
микронеровности поверхности частично срезаются, в результате чего
уменьшается действительный натяг по сравнению с расчетным натягом.
Микронеровности поверхности являются концентраторами напряже-
ний и способствуют развитию коррозии металла.
Обоснованное назначение параметров шероховатости — важный
фактор повышения надежности и долговечности машин.
Система нормирования шероховатости поверхности, установленная в
международных и национальных стандартах, распространяется на по-
верхности любых изделий независимо от материала и способа изготов-
ления, кроме ворсистых поверхностей.
ГЛАВА 11
Нормируемые параметры поверхностных неровностей
§1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В процессе выполнения любого способа обработки деталей, особенно
с® снятием материала режущим инструментом, невозможно получить
идеально ровную поверхность. В результате вибраций, неровностей об-
165
рабатываемого инструмента, неоднородности материала заготовки, не-
постоянства скорости съема материала и подачи и т.д. на обрабатывае-
мой поверхности остаются неровности.
Нормированием значений поверхностных неровностей стали зани-
маться сравнительно недавно. У нас в стране только в 1945 г. появился
первый стандарт. Необходимость отдельного нормирования значений по-
верхностных неровностей в качестве одного из показателей для оценки
геометрической точности вызвано тем, что эти неровности оказывают
влияние на эксплуатационные свойства элементов деталей. Чем выше тре-
бование к точности элементов деталей, тем более жесткие требования
должны предъявляться к значениям поверхностных неровностей.
Кратко можно сказать, что поверхностные неровности влияют на
следующие эксплуатационные свойства элементов деталей.
1. При образовании посадок с натягом чем больше поверхностные
неровности, тем менее надежным оказывается сопряжение, поскольку
уменьшается площадь контакта, даже при идеальной геометрической
форме элементов деталей. Естественно, что при этом имеют значение и
отклонения формы этих элементов.
2. При образовании посадок с зазором большие поверхностные не-
ровности быстро истираются и в результате увеличивается перво-
начальный эазор. При истирании частицы материала не всегда удаля-
ются полностью из сопряжения и могут способствовать ускоренному
износу поверхностей. Поэтому для многих механизмов, и в частности,
для двигателей автомашины, устанавливают ограничения по нагрузке в
начальный период эксплуатации и через определенный срок работы тре-
буется смена смазки для того, чтобы удалить продукты износа из меха-
низма. Часто при этом используется термин «приработка», т.е. время ра-
боты, в основном, для «сглаживания» поверхностных неровностей.
3. Поверхностные неровности влияют на усталостную прочность. Из-
лом элементов деталей обычно бывает в местах, где имеются риски, осо-
бенно если деталь работает при знакопеременной нагрузке.
4. Поверхностные неровности влияют на антикоррозийные свойства
поверхности. Чем меньше поверхностные неровности, тем меньше кор-
розии появляется на поверхности. Чем больше поверхностные неровно-
сти, тем больше представляется возможным накопление в неровностях
влаги и кислот, находящихся в окружающей среде, что способствует
распространению коррозии.
5. Поверхностные неровности влияют также на качество элек-
трических и тепловых контактов, герметичность соединений, отражение
лучей, точности измерений, особенно внутренних размеров и т.д.
166
Перечислены не все эксплуатационные свойства, на которые влияют
поверхностные неровности, но приведенного достаточно, чтобы оправ-
дать необходимость введения специального нормирования требований к
значениям неровностей на поверхности элементов детали.
Для развития системы нормирования требований к поверхностным
неровностям характерно то, что одновременно с поиском новых пара-
метров для оценки значений неровностей шли поиски новых и совершен-
ствование существующих средств измерений. Как правило, новые нор-
мируемые параметры появлялись с новыми средствами измерений.
Поверхностные неровности, которые появляются на элементах де-
тали, в настоящее время называют шероховатостью поверхности. Рань-
ше их называли чистотой поверхности. Это название встречается и
сейчас, но оно неправильное.
Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей
поверхности с относительно малыми шагами, выделенная на определен-
ной (базовой) длине.
Как видно из приведенного официального определения (ГОСТ
2789—73), в понятии о шероховатости содержится много неопределен-
ности и несоответствий в свете обеспечения эксплуатационных свойств.
Неопределенность в понятии о шероховатости присутствует во фразе
«с относительно малыми шагами». Мы уже об этом говорили и еще раз
повторим, что при нормировании точности и при измерении нельзя
употреблять термины «много», «мало», «высокая точность», «низкая
точность» и т.д., если рядом нет указаний о числовом значении. Поэтому
использование в определении «малые шаги» показывает, прежде всего,
на условность самого понятия шероховатости. В какой-то мере можно
утверждать, что при нормировании была договоренность, а теперь она
соблюдается во всем мире, относить неровности с определенным
значением по высоте и по протяженности к поверхностным
неровностям — шероховатости. Неровности с большей протяженностью
иногда относят к волнистости или к отклонениям формы поверхности.
Однако всеобъемлющего нормативного документа по нормированию
требований к волнистости нет и именно из-за того, что практически не-
возможно выделить протяженность поверхностных неровностей, кото-
рые можно было бы квалифицировать как волнистость. Однако в неко-
торых отраслях промышленности такие документы используются, где
условно выделены неровности с определенными шагами, которые отне-
сли к волнистости. Естественно, это должно быть продолжением рядов
шагов, используемых для нормирования шероховатости.
Условность в приведенном определении понятия шероховатости за-
ключается в том, что неровности поверхности выделяются на опреде-
167
ленной длине, т.е. на участке между двумя точками, а не на поверхности,
хотя именно по поверхности осуществляется контакт элементов детали.
Эта условность определена, прежде всего, сложностями измерений ше-
роховатости по поверхности.
Таким образом, рассматривая вопросы, относящиеся к шероховато-
сти, надо совершенно четко представлять, что шероховатостью норми-
руются требования к поверхностным неровностям по профилям, по-
лучаемым в сечении рассматриваемой поверхности плоскостями, пер-
пендикулярными этой поверхности. Следовательно, при нормировании
требований к шероховатости используется нормирование геомет-
рических параметров профиля, хотя на перечисленные ранее эксплуа-
тационные свойства в основном влияют неровности на поверхности, а
не на профиле и также состояние материала, а не только геомет-
рические неровности.
Необходимость выделять поверхностные неровности на определен-
ной длине, а не нормировать предельные значения неровностей, связана
с тем, что при любом способе обработки появляется, как правило, боль-
шой спектр поверхностных неровностей, и отдельные случайные
значения поверхностных неровностей не характеризуют эксплуатацион-
ные свойства этой поверхности.
Таким образом, можно утверждать, что применяемый способ норми-
рования требований к поверхностным неровностям еще не является в
полной мере совершенным, поскольку просто геометрический подход не
полностью выявляет эксплуатационные свойства поверхности. Идет по-
иск показателей и средств измерения для оценки шероховатости по ее
влиянию на эксплуатационные свойства. Вполне возможно, что в даль-
нейшем будут введены различные параметры в зависимости от выявляе-
мых эксплуатационных свойств.
Основная трудность, которая возникла при нормировании точности
по поверхностным неровностям, заключается в том, чтобы найти базу
для измерения неровностей, как это было и при нормировании допус-
каемых отклонений формы.
Для определения этой базы требуется ввести несколько дополнитель-
ных понятий и определений.
Линия, на которой выделяется совокупность поверхностных неров-
ностей, называется базовой линией. Базовая линия — это линия задан-
ной геометрической формы, определенным образом проведенная отно-
сительно профиля и служащая для оценки геометрических параметров
поверхностных неровностей.
Вид этой линии зависит от вида поверхности элемента детали. Так,
базовая линия будет прямой, если неровности определяются на плоской
168
поверхности или на образующих цилиндрических поверхностей. Базовая
линия будет в виде окружности, если исследуемая поверхность имеет вид
сферы или цилиндра, который рассекается плоскостью, перпендикуляр-
ной его оси. Короче говоря, базовая линия поверхности элемента детали
имеет форму линии номинального профиля и расположена эквидистант-
но этому профилю.
В большинстве стран мира в качестве базовой линии при оценке по-
верхностных неровностей используется средняя линия.
Средняя линия профиля (т) — это базовая линия, имеющая форму
номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой дли-
ны среднее квадратическое отклонение профиля от этой линии ми-
нимально. О средней линии можно также говорить как о линии, проведен-
ной таким образом, чтобы площади, ограниченные профилем и средней
линией над ней и под ней, были одинаковы.
В определении понятия шероховатости указано, что совокупность
неровностей выявляется на определенной длине. Эта «определенная дли-
на» называется базовой длиной.
Базовая длина (7) — это длина базовой линии (средней линии про-
филя), используемая для выделения неровностей, характеризующих шеро-
ховатость поверхности (рис. 11.1).
Таким образом, поверхностные неровности оцениваются по линии
профиля и на определенной длине. При нормировании неровностей уста-
навливаются определенные значения базовых длин, поскольку в общем
случае профили поверхностей неоднородны, т.е. при частотном анализе
неровностей профиля получаются, чаще всего, спектры, включающие в
себя случайный набор частот, поскольку появление неровностей зависит
от многих факторов.
Рис 11.1. Поверхностные неровности (шероховатость поверхности)
Нормируемые базовые длины можно ориентировочно разделить на
три группы:
I = 0,01; 0,03; 0,08 мм — для относительно малых неровностей;
I = 0,25; 0,08 мм — для средних высот неровностей;
I = 2,5; 8; 25 мм — для больших неровностей.
169
Приведенные указания достаточно условны. Правило выбора базо-
вой длины можно сформулировать следующим образом: чем неоднород-
нее поверхностные неровности и чем они больше, тем больше должна
быть базовая длина для того, чтобы выбранная совокупность поверхно-
стных неровностей характеризовала состояние поверхности. Итак, под-
ведем некоторые итоги рассмотрения принципиального подхода при
нормировании значений поверхностных неровностей.
1. Поверхностные неровности оцениваются не на поверхности, а на
профиле, т.е. в сечении поверхности нормальной плоскостью.
2. Нормируются не предельные значения неровностей, а значение со-
вокупности поверхностных неровностей.
3. На профиле выделяется средняя линия, которая является базой для
оценки поверхностных неровностей.
4. Значение поверхностных неровностей определяется для совокупно-
сти неровностей, выделенных на выбранной базовой длине относитель-
но средней линии профиля.
Необходимо предупредить, что при большинстве измерений нет не-
обходимости находить среднюю линию и отмечать базовую длину, так
как обычно измерения производят с помощью электронных приборов,
которые «отсекают» базовую длину и выдают значения шероховатости
по одному из нормируемых параметров. Оценка выполняется по отно-
шению к средней линии.
§2 . ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ НОРМИРОВАНИЯ ЗНАЧЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ
НЕРОВНОСТЕЙ
В предыдущем параграфе было сказано, что поверхностные неровно-
сти относятся к геометрическим параметрам. Профили, характеризую-
щие поверхностные неровности, представляют собой сложную пе-
риодическую структуру, из которой можно выделить большое ко-
личество всевозможных характеристик для оценки неровностей. По-
скольку профиль сбдержит большой объем случайных значений неров-
ности и только одно значение этих неровностей не может характеризо-
вать эксплуатационные свойства, связанные с поверхностными неровно-
стями, то для большинства нормируемых параметров принимаются не-
которые усредненные значения неровностей. И не случайно, что в раз-
ных странах мира существуют более 40 геометрических параметров для
оценки шероховатости. Однако для практического нормирования в
большинстве стран мира используют шесть параметров, характеризую-
щих как высоту поверхностных неровностей, так и линейные (шаговые)
показатели этих неровностей.
170
Вертикальные параметры:
Rfl — среднее арифметическое отклонение профиля,
Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам;
Rmax — наибольшая высота профиля.
Горизонтальные параметры:
Sm — средний шаг неровностей профиля;
S — средний шаг местных выступов профиля;
tp — относительная опорная длина профиля.
Рассмотрим коротко эти нормируемые параметры для оценки по-
верхностных неровностей.
1. Среднее арифметическое отклонение профиля Ra — это среднее
арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах
базовой длины (рис. 11.2):
1 1 л
Ra = -[ ydx,или приближенно: Ra = —
/0 «1=1
где / — базовая длина, п — число выбранных точек профиля на базовой
длине.
Рис. 11.2. Среднее арифметическое отклонение профиля (Ra)
Параметр Ra нормируется значениями от 0,008 до 100 мкм. Этот па-
раметр геометрически интерпретируется высотой прямоугольника, по-
строенного на базовой длине и равновеликого по площади фигуре,
очерченной профилем неровностей и его средней линией (на рис. 11.2
прямоугольник заштрихован).
2. Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz — это сумма
средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов про-
филя и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой
Длины (рис. 11.3):
Rz=T Z
где ypi — высота i-ro наибольшего профиля выступа, yVi — глубина i-й
наибольшей впадины профиля.
Параметр Rz нормируется значениями от 0,025 до 1600 мкм.
171
Рис. 11.3. Высота неровностей профиля по десяти точкам (Rz)
Весь приведенный диапазон практически не используется. Чаще при-
меняется диапазон от 0,025 до 0,1 мкм при нормировании малых неров-
ностей и значения от 10 до 1600 мкм для нормирования больших
(грубых) неровностей. Связано это с возможностями существующих
средств измерений.
Несмотря на то, что параметры Ra и Rz характеризуют высоту по-
верхностных неровностей, их практически нельзя сравнивать и тем более
надежно пересчитывать значение одного параметра в значение другого.
Обычно принимается, что Rz - 4R0. Но это соотношение справедливо
только для более или менее регулярных неровностей. А для произволь-
ных неровностей, что чаще всего бывает, когда эти неровности неболь-
шие, это соотношение меняется от 6 до 12, т.е. Rz = (6...12)RO.
3. Наибольшая высота неровностей профиля Rmax — ЭТО раССТОЯНИв
между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах
базовой длины (рис. 11.4). Нормируются значения от 0,025 до 1600 мкм,
как и Rz.
Линия выступов профиля — это линия, эквидистантная средней ли-
нии, проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой дли-
ны.
Линия впадин профиля — это линия, эквидистантная средней линии,
проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины.
Рис. 11.4. Наибольшая высота неровностей профиля (Rmax)
172
4. Средний шаг неровностей профиля Sm — это среднее значение от-
резков средней линии профиля, содержащего неровности профиля в пре-
делах базовой длины (рис. 11.5):
1 п
sm = -ysm.
m шт
n,=i
Под этим параметром понимается среднее значение длин отрезков
средней линии, пересекающих профиль в трех соседних точках и ог-
раниченных двумя крайними точками. Нормируются значениями от
0,002 до 12,5 мм.
£/Л1
SmZ $пи
Рис. 11.5. Средний шаг неровностей профиля (Sm)
5. Средний шаг местных выступов профиля S — это среднее значение
отрезков средней линии между проекциями на нее наивысших точек со-
седних местных выступов профиля в пределах базовой длины (рис. 11.6):
1 п
s=-Es,.
П>=1
Под этим параметром понимается среднее значение длин отрезков
средней линии между проекциями на эту линию двух наивысших точек
соседних выступов профиля. Нормируются значения от 0,002 до 12,5 мм.
Рис. 11.6. Средний шаг местных выступов профиля (S)
6. Относительная опорная длина профиля tp — это отношение сумм
Длин отрезков, отсекаемых на заданном уровне в материале профиля
линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины, к ба-
зовой длине (рис. 11.7):
, 100% "
tp=——Zb,,
где р — уровень сечения профиля; b — расстояние между линией высту-
пов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии
выступов профиля.
СО
Е
Рис. 11.7. Относительная опорная длина профиля (tp)
Значение уровня сечения нормируется в процентах от Rmax. Эти
значения принимаются из ряда 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90%
Rmax.
Значения tp также нормируются в процентах от базовой длины и вы-
бираются из следующего ряда: 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% базо-
вой длины (Z). Приведенными процентами нормируют ту часть сечения,
которая должна проходить через материал.
Если при измерении какого-либо профиля плавно изменять уровень
сечения р от 0 до 100%, то относительная опорная длина tp будет также
изменяться от 0 до 100%. В результате такого измерения получается кри-
вая, изображающая зависимость относительной опорной длины от
уровня сечения профиля.
Определенная условность параметра tp заключается в том, что нор-
мируется единичный уровень сечения. Значения опорной длины могут
совпадать для разных поверхностей, отличающихся эксплуатационными
свойствами.
Параметр tp условно отнесен к горизонтальным параметрам. Более
точно этот параметр характеризует поверхностные неровности по форме
этих неровностей.
§3. ВЫБОР НОРМИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ
Параметры, с помощью которых нормируются требования к поверх-
ностным неровностям, в определенной мере установлены с дублирова-
нием.
174
Так, параметры Rfl и Rz характеризуют усредненную высоту неров-
ностей, т.е. дублируют друг друга. В стандарте (ГОСТ 2789-73) указано,
что параметр Rfl является предпочтительным. Это указание дано не
очень четко, поскольку приводится после перечисления всех шести па-
раметров шероховатости. В действительности надо понимать, что па-
раметр Rfl является более предпочтительным, чем параметр Rz. Но и это
не совсем точно, поскольку не указывается, почему он предпочтителен.
Предпочтение его не в том, что этот параметр более правильно характе-
ризует влияние поверхностных неровностей. Оба эти параметра, как и
остальные, являются в определенной мере условными, и ни один из них
не имеет преимуществ по сравнению с другими по выявлению эксплуа-
тационных свойств. Параметр Rfl имеет преимущество по сравнению с
другими высотными параметрами только в том, что он обеспечен на-
дежными средствами измерений.
Существующие приборы — профилометры и профилографы относи-
тельно просто измеряют параметр Rfl, но многие годы невозможно было
этими приборами измерять параметр Rz. В последние годы были найде-
ны возможности для измерения параметра Rz автоматизированными
средствами измерения и теперь можно сказать, оба параметра не имеют
преимуществ друг перед другом. Следует помнить об условности приня-
тых параметров и учитывать их ограниченные возможности. В
частности, параметр Rfl позволяет достоверно сравнивать значения по-
верхностных неровностей после обработки одними методами. Но очень
мало достоверной информации получают, если сравнивают по этому
параметру поверхности, обработанные разными способами. Так, одина-
ковые значения неровностей по параметру Rfl, обработанных шлифова-
нием и растачиванием, еще не означают, что эти поверхности обладают
одинаковыми свойствами.
Параметр Rfl обеспечен необходимыми средствами измерений и по-
этому он чаще используется.
Параметр Rz целесообразно применять при нормировании неболь-
ших неровностей и на малых по размерам поверхностях, где прак-
тически невозможно применить ощупывающие приборы (трассировать
поверхность ощупывающей иглой профилометров и профилографов), а
также при нормировании требований к большим поверхностным неров-
ностям, поскольку большинство профилометров и профилографов
обычно имеют малые диапазоны измерений.
Параметр Rmax используется практически в двух случаях.
Первый случай применения, когда шероховатость имеет большие по-
верхностные неровности с регулярным профилем. Так, при грубом
точении поверхностные неровности видны невооруженным глазом в ви-
175
де винтовой линии. В этих случаях нет необходимости выявлять ус-
редненное значение поверхностных неровностей при их практически
одинаковом значении, а достаточно определить общую высоту.
Второй случай применения — в качестве дополнения к параметрам Rfl
и Rz, когда разработчик хочет оградить поверхность от отдельных
больших выступов и впадин. Если не вводить дополнительных указаний
об этих выпадающих неровностях, то усредненные параметры Rfl и Rz их
«усреднят» и они не будут выявлены при измерении.
Шаговые параметры Sm и S также дублируют друг друга. На практи-
ке они применяются очень редко, например, в случае, если разработчик
захочет, чтобы поверхность имела определенный вид обработки, а также
при особых эксплуатационных требованиях к поверхности.
Параметр tp, появившийся в нормативных документах после 1973 г., то-
же почти не используется на практике. Высказывались предложения, что
параметр tp может характеризовать изменение опорной длины по мере из-
носа поверхностных неровностей. Но это ошибочное представление, по-
скольку по мере износа не срезается высота неровности, а изменяются, в ос-
новном, радиус неровности и угол наклона боковых сторон. Были попытки
в качестве параметра шероховатости нормировать радиус закругления не-
ровностей, который мог бы характеризовать устойчивость к износу, и толь-
ко отсутствие надежных производительных средств измерений радиуса за-
кругления не позволили установить на него нормы.
Сторонники параметра tp обычно оправдывают его сохранение в
качестве параметра шероховатости возможностями выявления эксплуа-
тационных свойств двух поверхностей (рис. 11.8), у которых все осталь-
ные пять параметров будут одинаковыми. Тогда только параметр tp по-
зволит установить, что поверхность, изображенная на рис. 11.8, а, будет
быстрее изнашиваться, так как у нее неровности по параметру tp будут
меньше, чем у поверхности, показанной на рис. 11.8, б.
Рис. 118. Поверхностные неровности, достоверно оцениваемые через параметр tp
При выборе параметров для нормирования значений поверхностных
неровностей необходимо использовать накопленный на производстве
опыт. И совсем нецелесообразно «внедрять» новые параметры лишь
только потому, что они «новые» и разработчику «кажется», что они бо-
лее полно выявляют эксплуатационные свойства. Для перехода на нор-
мирование новых параметров необходимо иметь экспериментальное
176
подтверждение предположения о том, что при использовании нового
параметра имеется его хорошая корреляция с эксплуатационными свой-
ствами, чем это имело место при старом параметре.
§4. НАПРАВЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ НЕРОВНОСТЕЙ
Если по условиям работы поверхности необходимо, чтобы неровно-
сти имели определенное направление, т.е. характерный «рисунок», то
можно указать это требование на чертеже. Например, в зависимости от
направления движения часто бывает целесообразным, чтобы неровности
Типы направлений неровностей Схематическое изображение
Параллельное
Перпендикулярное
Перекрещивающееся
Произвольное *••«•*«*••*
кругообразное
Радиальное
ние. 11.9. Направление поверхностных неровностей
имели направление, совпа-
дающее с направлением
движения. В стандарте уста-
новлены шесть видов на-
правлений неровностей,
возможных для нормирова-
ния (рис. 11.9).
Параллельное направле-
ние неровностей, когда не-
ровности параллельны ли-
нии, изображающей на
чертеже поверхность, для
которой установлены тре-
бования к шероховатости.
Перпендикулярное — ко-
гда неровности перпендику-
лярны линии, изображаю-
щей на чертеже эту поверх-
ность.
Перекрещивающиеся —
когда неровности перекре-
щиваются в двух направле-
ниях наклонно к линии, изо-
бражающей поверхность.
Произвольное — когда неровности имеют различное направление по
отношению к линии, изображающей поверхность на чертеже.
Кругообразное — когда неровности имеют приблизительно кругооб-
разную форму по отношению к центру поверхности.
Радиальное — когда неровности располагаются приблизительно ра-
диально по отношению к центру поверхности.
Пока эти знаки очень редко применяются на практике.
177
Контрольные вопросы
1. На какие эксплуатационные свойства поверхностей элементов деталей влияют по-
верхностные неровности?
2. Что называется шероховатостью поверхности9
3. В чем заключается условность понятия о шероховатости поверхности и ее нормиро-
вания?
4. Что такое базовая линия и какая линия используется в качестве базовой?
5. Что такое базовая длина и для чего она используется?
6. Перечислите параметры, используемые для нормирования требований к поверхно-
стным неровностям.
7. Какой из параметров шероховатости считается предпочтительным для нормирова-
ния требований к поверхностным неровностям и почему?
8. Принципы выбора параметров для нормирования требований к поверхностным не-
ровностям.
9. Какие направления поверхностных неровностей можно нормировать?
ГЛАВА 12
Обозначение требований к поверхностным неровностям
§1. ЗНАКИ, УКАЗЫВАЮЩИЕ ВОЗМОЖНЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ
Для указания на чертежах требований к поверхностным неровно-
стям используют условные обозначения, так как они занимают мало
места на чертеже, а также могут быть прочитаны без знания языка
страны разработчика. Эти обозначения приняты практически во всех
странах мира.
В основу различия используемых знаков положен признак, характе-
ризующий вид обработки. Различают два вида обработки. Понятие «вид
обработки» не надо путать со способом обработки.
При обработке со снятием материала каким-либо режущим инстру-
ментом удаляется часть материала заготовки. Особенность поверхности
при этом виде обработки заключается в том, что структуры материала
оказываются перерезанными и поверхность имеет определенный вид,
как след режущего инструмента. Способов обработки существует очень
много — точение, шлифование, сверление и т.д., но вид обработки один
— снятие «лишнего» материала.
При обработке без снятия материала обычно под действием давления
происходит перемещение материала, его деформация и структура по-
верхностных слоев оказывается часто в виде «гладко расположенных
волокон». Способов обработки без снятия материала также много —
литье, штамповка, прокат и т.д., но вид обработки один — без снятия
слоя материала.
178
I
? *
Поскольку поверхности, обработанные разными видами, отличаются
не только по своему внешнему виду, но и по своим свойствам, разра-
ботчику чертежей представляется возможным указать изготовителю,
какой вид обработки должен быть применен при изготовлении разрабо-
танной им конструкции детали. В некоторых случаях разработчик
считает, что ему безразличен вид обработки детали, которую он разра-
ботал. Поэтому при обозначении требований к поверхностным неровно-
стям предусмотрено использовать три знака.
‘Знак означает, что разработчиком не установлены требования
к виду обработки. Для разработанной им детали можно применить лю-
бой вид обработки — со снятием или без снятия материала.
Знак используется в том случае, когда разработчик требует,
чтобы деталь или элемент детали, изображенной на чертеже, были
изготовлены с удалением слоя материала, без указания способа об-
работки.
Этот же знак, но с дополнительной «полочкой» используется,
когда разработчик считает необходимым указать не только вид, но и
способ обработки. Но это должно делаться только в том случае, если
данный способ является единственным, с помощью которого можно по-
лучить поверхность требуемого качества. Это относится к ог-
раниченному числу способов обработки. Обычно на практике
встречаются два вида таких указаний для поверхностей: «полировать»
или «шабрить».
Рис. 12.1. Знаки для указания видов обработки
3 </
знак V используется в двух случаях:
1) разработчик требует, чтобы поверхность, на которой находится
этот знак, была образована без удаления слоя материала;
2) разработчик указывает, что поверхность, на которой находится
этот знак, при изготовлении по данному чертежу вообще не должна обра-
батываться. Иногда говорят, что поверхность находится «в состоянии
179
.4'
поставки». Практически это означает, что в качестве заготовки взята
литая деталь или деталь должна быть изготовлена из проката и часть
поверхностей не будет вообще обрабатываться.
Дальше будет сказано, как различать смысловое содержание этого
знака. Опережая, отметим, что если при знаке указано числовое значение
параметра шероховатости, то это означает, что поверхность должна
быть обработана без снятия слоя материала. А если у знака не указано
числовое значение параметра шероховатости, то эта поверхность не
должна обрабатываться.
Для указания направления поверхностных неровностей (см. §4
главы 11) используются условные знаки, представленные в табл. 12.1.
Таблица 12.1
Параллельное Перпенди- кулярное Перекрещи- вающееся Произволь- ное Кругообраз- ное Радиальное
= 1 X М С R
Практически эти знаки используются очень редко, видимо, из-за не-
знания того, как эти направления могут влиять на эксплуатационные
свойства поверхности элементов детали. Но возможность указать на-
правление неровностей имеется.
§2. УКАЗАНИЕ ЧИСЛОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ
Существует несколько правил указания числовых значений парамет-
ров шероховатости вместе со знаками вида обработки.
1. Числовые значения параметров шероховатости указываются в на-
правлении биссектрисы угла условного знака вместе с символом, обоз-
начающим параметр.
0,63 / R.031/ 1,25 / 100 /
Например, V ; V ; V ; V .
Только параметр Rfl указывается без символа. Это сделано потому,
что параметр Rfl является предпочтительным и применяется наиболее
часто. Можно сказать, что обозначение этого параметра воспринимает-
ся «по умолчанию».
2. Числовые значения параметров шероховатости нормируются либо
одним, либо двумя предельными значениями.
180
0,63/
В первом случае, если указано одно значение (V ), то это означает,
что поверхностные неровности не должны превышать этого значения
(Re * 0,63).
Во втором случае указывают наибольшее и наименьшее значения.
Это можно сделать двумя способами. По первому способу записывают
ада/
<7
два предельных значения ( V ) и тогда поверхностные неровности
должны быть не больше наибольшего значения и не меньше наимень-
шего (0,32 > Rz м 0,25). По второму способу предельные значения могут
быть указаны в виде номинального значения и отклонений от него в
Rz80 /
\°7
процентах ( V ). Отклонения можно нормировать как односторонние,
и как симметричные.
Обычно параметры неровностей указывают на чертежах одним пре-
дельным значением. Но это не потому, что так правильно, а просто из-за
недостаточных знаний разработчиками, какие поверхностные неровно-
сти являются оптимальными для разработанной поверхности. Это не-
I
I
Рис. 12.2. Влияние величины поверхно-
стных неровностей на износ
поверхности
Рис. 12.3. Влияние величины поверхно-
стных неровностей на стоимость
обработки
знание разработчик обычно компенсирует указанием меньших неровно-
стей, исходя из производственного, иногда формального опыта. Однако
такой прием не всегда обеспечивает эксплуатационные свойства. Так,
Например, износ поверхностей наиболее интенсивно происходит как при
больших, так и при малых неровностях (рис. 12.2). Существуют опти-
Мяльные неровности для данных условий работы, при которых износ
/добудет минимальным. Поэтому целесообразно указывать не одно пре-
*
8 181
0,1
Sm 0,053
0,040/ЩГ
150 80*Ю%/ о,25
Рис. 12.4. Обозначение
требований к шероховато-
сти поверхности одновре-
менно по нескольким
параметрам
дельное значение, а диапазон, т.е. наибольшее и наименьшее допускае-
мые значения. Но для этого надо знать, какие неровности для этой по-
верхности и условий работы являются оптимальными. При малых не-
ровностях продукты износа поверхности остаются на этой поверхности
и приводят к «задирам».
Стремление устанавливать как можно меньшие поверхностные не-
ровности приводит и к удорожанию производства. Зависимость стоимо-
сти обработки от требований к поверхностным неровностям изменяется
по параболе (рис. 12.3).
3. Поскольку для поверхностных неровностей
нормируются параметры, характеризующие как
высоту неровности, так и значения шага, то в
обозначении можно указывать несколько пара-
метров. В этом случае параметры должны ука-
зываться в следующей последовательности свер-
ху вниз: Rfl, Rz, Rmax, Sm, S, tp (рис. 12.4).
Если поверхность детали, изображенной на
чертеже, не должна обрабатываться, то около ус-
ловного знака не указывают значения парамет-
ров шероховатости, а если указано значение како-
го-либо параметра, то, следовательно, поверхность должна быть обрабо-
тана без снятия слоя материала, т.е. литье, штамповка и т.д.
§3. УКАЗАНИЕ ЗНАЧЕНИЙ БАЗОВОЙ ДЛИНЫ
При рассмотрении понятия о поверхностных неровностях обраща-
лось внимание на то, что неровности оценивают по параметрам, кото-
рые усреднены на определенной базовой длине. Естественно, что
значение шероховатости по высотным параметрам зависит от базовой
длины. Поэтому при нормировании требований к поверхностным не-
ровностям по параметрам Rfl, Rz, Rmax необходимо указывать значение
базовой длины. Оно указывается «под полочкой» условного знака:
0,32/ Rz ю/ 4 I 3,2/
< /0,08 \/0,8 \ /0,25 г/0,8
V , V , V ,v
Однако большинство разработчиков не знает, какая базовая длина
должна быть выбрана, к тому же нет исчерпывающих конкретных ме-
тодических материалов с рекомендациями по выбору базовой длины.
Чтобы выйти из этого сложного положения, авторы ГОСТ 2.309-73 раз-
решили не указывать базовой длины, если разработчика «устраивают»
соотношения между значениями параметров Rfl, Rz и Rmax, приведенные
в справочном приложении ГОСТ 2789-73, и базовыми длинами.
182
. После рассмотрения правил указания числовых значений парамет-
ров, характеризующих неровности, приведем структуру обозначений
шероховатости и пример обозначения (рис. 12.5).
Вид обработки поверхности и (или)
Рис. 12.5. Общая структура оформления условного знака обозначения требований
к поверхностным неровностям
§4. ПРАВИЛА НАНЕСЕНИЯ НА ЧЕРТЕЖАХ ТРЕБОВАНИЙ К ШЕРОХОВАТОСТИ
ПОВЕРХНОСТИ
Для упрощения понимания чертежа в отношении указаний требова-
ний к поверхностным неровностям установлены определенные правила,
обеспечивающие единое их толкование практически во всех странах. Эти
правила основываются на использовании знаков и правил оформления
этих знаков, рассмотренных в предыдущем параграфе.
1. Знаки, указывающие требования к поверхностным неровностям —
шероховатости, располагаются (рис. 12.6) на:
а) линиях контура элементов дета-
ли;
б) выносных линиях, при этом по
возможности ближе к размерной ли-
нии;
в) полках выносных линий;
г) размерных линиях или их про-
должениях при недостатке места, при
этом разрешается разрывать вынос-
ную линию.
2. Знаки, указывающие требова-
ния к шероховатости и имеющие
'Полку, должны располагаться отно-
сительно основной надписи, как ука-
зано на рис. 12.7.
*7 ,
Рис. 12.6. Расположение на чертеже
детали условных знаков с требованиями
к поверхностным неровностям
183
Рис. 12.7. Расположение знаков шероховатости, имеющих «полочку» относительно
основной надписи чертежа (штампа)
3. Знаки, у которых нет полок, должны располагаться относительно
основной надписи чертежа, как показано на рис. 12.8.
4. Если требования к поверхностным неровностям одинаковы для
всех элементов детали, то знак шероховатости указывают один раз и его
помещают в правом верхнем углу чертежа, а на поверхностях элементов
детали знаков не наносят (рис. 12.9).
Рис. 12.8. Расположение знаков шерохова-
тости «без полочек» на чертежах относи-
тельно основной надписи (штампа)
Рис. 12.9. Способ указания
одинаковых требований к шеро-
ховатости для всех поверхностей
элементов детали
5. Если поверхности нескольких элементов детали имеют одинаковые
требования к шероховатости, то это требование помещают в правом
верхнем углу чертежа (рис. 12.10) и рядом с этим требованием в скобках
указывают условный знак без каких-либо требований. Это будет оз-
начать, что все поверхности детали обрабатывать с указанными в правом
верхнем углу параметрами, кроме тех, для которых требования к шерохо-
184
дотости указаны непосредс-
твенно на элементах детали.
Если в правом верхнем углу
чертежа указан общий знак
шероховатости без числен-
ного значения параметра, как
при обработке без снятия ма-
териала, и рядом, в скобках,
поставлен еще условный знак
шероховатости, то это зна-
чит, что поверхности, на ко-
торых не указано требование
к шероховатости по данному
чертежу, не обрабатываются
вообще, т.е. эти поверхности
будут иметь неровности, ко-
торые уже есть на заготовке.
Знаки, которыми указы-
ваются требования к шерохо-
Рис. 12.10. Способ указания одинаковых требо-
ваний к шероховатости дня нескольких элемен-
тов детали
ватости и помещенные в правом верхнем углу чертежа, должны иметь
размеры и толщину линий приблизительно в 1,5 раза больше, чем знаки,
нанесенные непосредственно на поверхности детали.
6. Когда на чертеже поверхности элемента детали имеется мало места
для размещения знака шероховатости, то допускается применять упро-
щенное обозначение требований к поверхностным неровностям (рис.
12.11) с разъяснением этого обозначения в технических требованиях на
чертеже детали.
_ о.з2 Полировать
~ / а ✓ $&/ 0.08
а/ V — V = V м
0,63 ________
0,40/0^5
t4o60/ 2,5
Рис. 12.11. Упрощенное обозначение на чертеже требований к шероховатости
7. Когда поверхность детали представляет собой контур, например
^Ногогранную фигуру, и требования к поверхностным неровностям
Должны быть одинаковы, то знак шероховатости наносится один раз,
Как показано на рис. 12.12.
185
t К
г
Рис. 12.12. Обозначение требова-
ний к поверхностным неровно-
стям детали по всему контуру
Выше были приведены основные пра-
вила, которыми необходимо пользоваться
при указании требований к поверхност-
ным неровностям на чертежах.
Некоторые особенности имеются при
обозначении требований к неровностям на
поверхности резьбовых и зубчатых эле-
ментов и некоторых других поверхностей (рис. 12.13). Но они не часто
встречаются на практике по сравнению с теми, которые изложены здесь.
Рис. 12.13. Указание требований к шероховатости поверхности резьбовых элементов
Контрольные вопросы
1. Какие знаки используются для указания вида обработки поверхностей?
2. Как надо указывать обработку специальным способом, который не может быть вы-
ражен через параметры шероховатости?
3. Чем отличаются знаки, указывающие, что поверхность на детали не обрабатывается
по данному чертежу или должна быть обработана, но без снятия слоя материала?
4. Какие знаки существуют для указания необходимого направления поверхностных
неровностей и где они указываются?
5. В каком месте условного знака указывают числовые значения поверхностных не-
ровностей?
6. Способ указания двух предельных значений поверхностных, и в чем достоинство
такого указания.
7. Как указывают числовые значений требований к шероховатости одновременно по
нескольким параметрам к одной поверхности?
8. Как указывают значение базовой длины и всегда ли его приводят в обозначении1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
9. Где располагают знаки шероховатости на чертеже детали?
10. В каких случаях требования к шероховатости указывают в правом верхнем углу
чертежа?
11. Какие упрощенные обозначения требований к шероховатости Вы знаете?
РАЗДЕЛ V
Нормирование точности элементов типовых деталей
и соединений в машиностроении
В предыдущих разделах были рассмотрены основные вопросы нор-
мирования требований к точности элементов детали по геометрическим
показателям, т.е. точности размера, точности геометрической формы
элементов детали, точности расположения поверхностей элементов де-
талей и требований к поверхностным неровностям — так называемой
шероховатости.
Эти показатели геометрической точности являются основными при
нормировании в машиностроении.
В этом разделе будут рассмотрены вопросы нормирования точности, в
основном, по геометрическим параметрам специфичных элементов и даже
отдельных узлов, используемых в машиностроении. При нормировании
точности этих специфичных элементов и узлов используются принципи-
альные подходы и приемы, рассмотренные в предыдущих разделах, но с
отличием, связанным с конфигурацией и особенностями объекта.
К типовым элементам деталей и сопряжений машиностроения, нор-
мирование точности которых будет рассмотрено в этом разделе, отне-
сены резьбовые элементы, зубчатые колеса, шлицевые и шпоночные со-
единения.
ГЛАВА 13
Нормирование точности метрической резьбы
§1. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Резьбовым соединением называется соединение двух деталей с помо-
щью резьбы, т.е. элементов деталей, имеющих один или несколько рав-
номерно расположенных винтовых выступов резьбы постоянного
сечения, образованных на боковой поверхности цилиндра или конуса.
Контур сечения канавок и выступов в плоскости, проходящей через
ОСЬ резьбы, общий для наружной и внутренней резьбы, называется про-
филем резьбы.
В зависимости от профиля, т.е. от вида фигуры в сечении, резьба бы-
вает треугольной (рис. 13.1, а), трапецеидальной (рис. 13.1 б), пилооб-
разной (рис. 13.1 в), круглой (рис. 13.1,?), прямоугольной (рис. 13.1, д).
187
Рис. 13.1. Профили резьбовых элементов
В зависимости от вида поверхности, на которой она нанесена, резьба
разделяется на цилиндрическую и коническую (конусную). Кроме того,
резьбы разделяют на наружные, которые часто для краткости называют
болтом, и внутренние — их часто называют гайкой. В дальнейшем мы
тоже будем пользоваться этими краткими терминами.
По эксплуатационному признаку, т.е. по области применения, резьбы
бывают следующих видов.
1. Крепежная резьба, используемая для обеспечения разъемного со-
единения. К этим резьбам предъявляются требования прочности соеди-
нения при длительной эксплуатации. Она обычно имеет треугольный
профиль и наиболее распространена.
2. Кинематическая резьба используется для преобразования враща-
тельных движений в поступательные в так называемых винтовых меха-
низмах. Такие резьбы применяют в качестве ходовых винтов для стан-
ков, в домкратах, прессах и т.д. Эти резьбы обычно имеют трапецеи-
дальный или круглый профиль. Основное требование к этим резьбам —
188
обеспечение точного и плавного перемещения. Во многих случаях они
должны обладать способностью выдерживать большие нагрузки.
3. Трубные и арматурные резьбы — цилиндрические и конические,
используемые для соединения труб в нефтеперерабатывающей промыш-
ленности, сантехническом оборудовании и т.д. Основное требование к
этим резьбам — обеспечение герметичности и прочности соединения.
По числу заходов (т.е. по числу винтовых выступов) резьбы бывают
однозаходные и многозаходные.
В зависимости от используемых единиц измерения, в которых выра-
жаются параметры резьбы, они разделяются на метрические и дюймо-
вые. Пожалуй, только в резьбовых соединениях еще широко использу-
ется во всем мире дюймовая система, которая в остальных разделах ма-
шиностроения постепенно заменяется метрической, даже в странах тра-
диционно использующих дюймовую систему (США, Англия).
Наибольшее распространение имеет резьба треугольная с углом про-
филя 60°, нормирование точности которой будет рассмотрено в этой
главе. Такая резьба известна во всем мире под названием «метричес-
кая».
В США идет постепенный процесс замены дюймовой резьбы на мет-
рическую. Было подсчитано, что для такого перехода потребуются за-
траты до 40 млрд, долларов, но при этом ожидается прибыль от 1 до 20
млрд, долларов в год.
§2 . НОМИНАЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ МЕТРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ И ЕЕ ОСНОВНЫЕ
ПАРАМЕТРЫ
Основным профилем резьбы является общий для наружной и внутрен-
ней резьбы профиль, который называется номинальным, и размеры его
линейных и угловых элементов служат основой для определения номи-
нальных профилей болта и гайки.
В основу профиля метрической резьбы положен треугольник (рис.
№.2), у которого срезаны вершины.
Для образования рабочей высоты профиля Hi из общей высоты рав-
нобедренного треугольника Н в профиле резьбы предусмотрен срез вер-
шины острых углов у гайки Н/4 и у болта Н/8. Исходная высота профиля
Н установлена в зависимости от шага резьбы и равна 0,8660254Р, где
Р — шаг резьбы.
Реальный профиль впадин у наружной резьбы (болта) не должен вы-
ходить за линию плоского среза, расположенного на расстоянии Н/4 от
вершины исходного треугольника, а у внутренней резьбы (гайки) — на
Расстоянии Н/8.
189
Форма впадины у наружной резьбы (болта) не регламентируется и
может быть плоскосрезанной или закругленной. При плоскосрезанной
впадине у болта срез должен быть расположен на высоте от Н/4 до Н/8
от вершины исходного треугольника. При закругленной форме впадины
радиус должен быть не менее 0,1Р, а профиль располагается в зоне от
Н/8 до ЗН/16.
Ось резьбы
Рис. 13.2. Профиль метрической резьбы и ее основные параметры
Для гайки форма впадины резьбы вообще не регламентируется, но, в
основном, делается закругленной, и параметры ее определяются норми-
рованием требований к резьбообрабатывающему инструменту, при из-
готовлении которого используются чаще всего указанные радиусы за-
кругления.
Закругленная форма впадин является предпочтительной по прочност-
ным соображениям. При такой форме облегчается процесс изготовления
резьбы накатыванием, который часто применяется для получения резь-
бовых деталей крепления.
Для обеспечения эксплуатационных свойств резьбы при изготовле-
нии и измерении из сложного профиля резьбы выделяется ряд элементов,
190
одинаковых для болта и гайки, которые и используются при нормирова-
нии точности резьбы.
Этими элементами являются наружный диаметр болта d и гайки D,
внутренний диаметр болта di и гайки Di, средний диаметр болта d2 и
гайки D2, шаг резьбы Р и угол профиля резьбы а.
1. Наружный диаметр d и D (он же номинальный диаметр резьбы) —
диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наруж-
ной резьбы (болта) или по впадинам внутренней резьбы (гайки). Когда
говорят, что резьба диаметром 20 мм, то это означает, что у нее наруж-
ный диаметр равен 20 мм (обратите внимание на расположение этих
диаметров, особенно у гайки).
2. Внутренний диаметр di и Di — диаметр воображаемого цилиндра,
вписанного во впадины наружной резьбы (болта) или в вершины внут-
ренней резьбы (гайки).
Необходимо обратить внимание на то, что номинальные значения
и расположение наружного и внутреннего диаметров совпадают для
болта и для гайки, но, с точки зрения геометрической фигуры, тер-
мины «наружный» и «внутренний» соответствуют болту, у которого
наружный диаметр действительно находится «снаружи», а внутрен-
ний — «внутри»; в то время как у гайки диаметр, называемый на-
ружным, находится внутри, а внутренний — снаружи. Если посмот-
реть на резьбу гайки, находящуюся внутри нее, можно увидеть «на
просвет» внутренний диаметр, а наружный практически невозможно
увидеть.
3. Средний диаметр dz и Dz — диаметр воображаемого цилиндра, со-
' осного с резьбой, каждая образующая которого пересекает профиль та-
ким образом, что отрезок между точками профилей соседних витков,
образованный при пересечении с канавкой, равен половине номиналь-
ного шага.
4. Шаг резьбы Р — расстояние по линии, параллельной оси резьбы,
Между средними точками ближайших одноименных боковых сторон
профиля, лежащих в одной осевой плоскости по одну сторону от оси
резьбы.
Шаги резьбы условно разделяют на крупные и мелкие. Дело в том,
что на цилиндрической поверхности любого диаметра можно нарезать
резьбу с разными шагами. В нормативных документах введено огра-
ничение на значение шагов и указывается несколько шагов для каждого
Диаметра. Например, для диаметра 20 мм устанавливаются шаги 2,5; 2;
1; 0,75; 0,5 мм. Самый большой шаг для номинального диаметра (в
примере — это 2,5 мм) называют условно крупным шагом, а остальные
мелкими шагами.
4 191
*
1 да"
Мелкие шаги используются для нарезания резьбы в тонкостенных де-
талях при ограниченной возможности в отношении длины свинчивания.
Например, в фотоаппаратах для объектива используется диаметр резьбы
42 мм с шагом 1 мм — это мелкий шаг, так как стенка фотоаппарата не-
большая. Крупный шаг для такой резьбы, равный 4,5 мм, потребовал бы
толстой стенки камеры, что привело бы к увеличению ее массы.
Для многозаходных резьб вместе с термином шаг используется еще
термин ход — расстояние по линии, параллельной оси резьбы, между
любой исходной средней точкой на боковой стороне резьбы и средней
точкой, полученной при перемещении исходной средней точки по вин-
товой линии на угол 360°. Другими словами, это шаг одной из винтовых
линий, из которых состоит многозаходная резьба.
5. Угол профиля резьбы а — угол между смежными боковыми сторо-
нами резьбы в плоскости осевого сечения. Для нормирования чаще ис-
пользуется угол о/2 — угол наклона между боковой стороной профиля
резьбы и перпендикуляром к оси резьбы. Это установлено для того,
чтобы можно было выявить перекос резьбы из-за неточности установки
инструмента. Иначе может оказаться, что профиль выдержан правильно,
но относительно оси развернут, и сопряжение может не произойти. Для
метрической резьбы а = 60°.
У некоторых резьб профиль делается не симметричным (см. рис. 13.1),
в этом случае используется термин угол наклона боковой стороны резьбы
Д у — угол между боковой стороной резьбы и перпендикуляром к оси
резьбы в плоскости осевого сечения.
6. Длина свинчивания I — длина взаимного соприкосновения наруж-
ной и внутренней резьб в осевом направлении. Часто этот элемент назы-
вают высотой гайки.
Резьбовые соединения по характеру соединения бывают такими же,
как и соединения гладких элементов деталей, т.е. они образуют посадки
с зазором, натягом и переходные. Однако для условий крепления деталей
наибольшее, если не сказать подавляющее, распространение имеют по-
садки с зазором. Поэтому последующие объяснения по нормированию
точности будут относиться к посадкам с зазором.
§3 . НОРМИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ МЕТРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ ДЛЯ ПОСАДОК
С ЗАЗОРОМ
Взаимозаменяемость резьбы достигается тем, что ограничивают пре-
дельные контуры профиля резьбы болта и гайки на длине свинчивания.
Допускаемые отклонения резьбы задаются от номинального профиля
в направлении перпендикулярном оси резьбы «в тело» болта и гайки.
192
На рис. 13.3 показано расположение полей допусков на наружную
резьбу (болт) и на внутреннюю (гайка) для наиболее распространенной
посадки скольжения, у которой в предельном случае зазор может быть
равен нулю.
Рис. 13.3. Расположение полей допусков на наружную (а) и внутреннюю (б) резьбы
для образования посадки скольжения (с зазором)
Необходимо обратить внимание на то, что не на все перечисленные в
§2 элементы резьбы установлены нормы точности.
Для метрической резьбы нормируется точность следующих элементов:
наружного диаметра болта (Td); внутреннего диаметра гайки (TDi);
среднего диаметра болта и гайки (Td2, TD2).
Таким образом (см. рис. 13.3), точность наружного диаметра гайки и
внутреннего диаметра болта не нормируется совсем и ограничивается
Размерами резьбообрабатывающего инструмента, на который указаны
7 193
Нормирование точности
в Машиностроении
нормы точности. Более строго, надо сказать, что для этих элементов
нормируется только одно отклонение, соответствующее номинальному
профилю, а именно, верхнее отклонение (es) для di и нижнее отклонение
(EI) для D, и не нормируются нижнее отклонение (ei) для di и верхнее
отклонение (ES) для D.
На рис. 13.3 везде обозначены только половины допусков нормируе-
мых элементов, поскольку изображена не вся резьба, а только одна ее
половина.
Как видно из приведенных данных, для метрической резьбы не нор-
мируются также требования к точности шага и угла профиля резьбы.
Это объясняется тем, что нормирование точности этих элементов свя-
зано с диаметральным элементом резьбы — средним диаметром. Допуск
среднего диаметра является суммарным, т.е. он включает в себя допус-
каемые отклонения не только среднего диаметра (собственно средний
диаметр), но и допуски угла профиля и шага. Очень часто обобщенный
параметр — средний диаметр совместно с влиянием погрешности шага и
профиля называют приведенным средним диаметром резьбы и для него
нормируются точностные требования.
§4 . ПОНЯТИЕ О ПРИВЕДЕННОМ СРЕДНЕМ ДИАМЕТРЕ РЕЗЬБЫ
Приведенным средним диаметром резьбы называется средний диаметр
воображаемой идеальной резьбы, которая имеет те же шаг и угол на-
клона боковых сторон, что и основной или номинальный профиль резь-
бы, и длину, равную заданной длине свинчивания, и которая плотно (без
взаимного смещения или натяга) соприкасается с реальной резьбой по
боковым сторонам резьбы (рис. 13.4).
Коротко говоря, приведенный средний диаметр резьбы — это сред-
ний диаметр идеального резьбового элемента, который соединяется с
реальной резьбой. Когда говорят о приведенном среднем диаметре резь-
бы, не надо представлять себе его как расстояние между двумя точками.
Это диаметр условной идеальной резьбы, которой нет в действитель-
ности как материального объекта и которая могла бы свернуться с ре-
альным резьбовым элементом при всех погрешностях его параметров.
Этот средний диаметр невозможно измерить непосредственно. Его мож-
но проконтролировать, т.е. узнать, находится ли он в допускаемых пре-
делах. А для того чтобы узнать числовое значение приведенного средне-
го диаметра, необходимо отдельно измерить значения параметров резь-
бы, препятствующие свинчиванию и рассчитать этот диаметр.
Препятствием для свинчивания могут быть как погрешности среднего
диаметра, так и погрешности шага и профиля (угла наклона) резьбы.
194
Рис 13 4. Приведенный средний диаметр резьбы
При изготовлении резьбы отклонения отдельных элементов резьбы
зависят от погрешностей отдельных составляющих технологического
^Процесса. Так, погрешность шага резьбы, обработанной на резьбообра-
батывающих станках, в основном, зависит от погрешности шага ходо-
вого винта станка, угол профиля — от неточности заправки угла инст-
румента и его установки относительно оси резьбы.
Однако влияние ошибок шага и ошибок профиля у резьбы с прямо-
линейной образующей профиля можно устранить (компенсировать)
уменьшением среднего диаметра болта или увеличением среднего диа-
метра гайки для того, чтобы обеспечить свинчивание деталей, т.е. для
образования резьбового сопряжения (обеспечения сборки).
Необходимо помнить, что резьбовые поверхности болта и гайки
никогда не соприкасаются по всей винтовой поверхности, а касаются
только на отдельных участках. Основное требование, например, для
крепежной резьбы заключается в том, чтобы было обеспечено
свинчивание болта и гайки — в этом их основное служебное на-
значение. Поэтому и представляется возможным изменять средний
диаметр у болта или гайки и добиваться свинчивания при ошибках
шага и профиля, при этом контакт резьбы будет, но не по всей по-
верхности. По некоторым профилям (при ошибке шага) или на от-
дельных участках профиля (при ошибках профиля) в результате ком-
пенсации этих ошибок изменением среднего диаметра, будет зазор в
нескольких местах сопряжения. Часто в контакте по резьбовым эле-
ментам находятся лишь 2 — 3 витка.
Компенсация ошибок шага 5Р. Погрешность шага у резьбы, обычно,
бывает двух видов — местная погрешность, часто называемая
«внутришаговой», и прогрессирующая погрешность, иногда называемая
«растяжкой» шага. Компенсация погрешности осуществляется для про-
грессирующей погрешности.
7*
195
Рис. 13.5. Схема диаметральной компенсации погрешности шага резьбы
На рис. 13.5, а два осевых сечения болта и гайки наложены друг на
друга. У этих резьбовых элементов на длине свинчивания не равны
значения шагов, а следовательно, не может произойти свинчивание, хотя
значение среднего диаметра у них одинаково. Для того чтобы обес-
печить свинчивание, необходимо удалить часть материала (на рисунке
заштрихованные участки), т.е. увеличить средний диаметр у гайки или
уменьшить средний диаметр у болта (рис. 13.5, а). После этого
свинчивание произойдет, хотя контакт будет происходить только на
крайних профилях (рис. 13.5, б).
Значение, на которое необходимо дополнительно обработать болт
или гайку по среднему диаметру, можно рассчитать по формуле (рис.
13.5, в)
fP = ctgaZ2- 3Р = 1,732 3Р,
где 8 Р — погрешность шага, fp — диаметральная компенсация по-
грешности шага. (На рис. 13.5 показано 0,5 fP, поскольку изображена
одна половина резьбового элемента.)
Таким образом, если имеется погрешность шага в 10 мкм, то для ее
компенсации следует уменьшить средний диаметр у болта или увеличить
средний диаметр у гайки на 17,32 мкм и тогда произойдет компенсация
ошибок шага и будет обеспечено свинчивание резьбовых элементов де-
талей.
Компенсация погрешности угла профиля ЗаП. Погрешность угла
профиля или угла наклона боковой стороны возникает, обычно, от по-
196
грешности профиля режущего инструмента или погрешности его уста-
новки на станке относительно оси заготовки. Компенсация погрешности
профиля резьбы производится также изменением значения среднего
диаметра, т.е. увеличением среднего диаметра у гайки или уменьшением
среднего диаметра у болта.
На рис. 13.6, а изображены совмещенные профили болта и гайки, при
которых свинчивание не может произойти из-за разности углов.
Рис. 13.6. Схема диаметральной компенсации погрешности угла профиля резьбы
Если удалить часть материала, где профили перекрывают друг друга
(увеличить средний диаметр гайки или уменьшить средний диаметр бол-
та), то свинчивание произойдет, но контакт будет происходить на огра-
ниченном участке боковой стороны профиля (рис. 13.6, б). Такого кон-
такта достаточно для того, чтобы произошло свинчивание, т.е. скрепле-
ние двух деталей.
Изменение размера среднего диаметра для метрической резьбы может
быть рассчитано (рис. 13.6, в) по формуле
fa = 0,36Ра£/2.
Таким образом, требование к точности резьбы в отношении сред-
него диаметра нормируется суммарным допуском, который огра-
ничивает как приведенный средний диаметр (диаметр идеальной
резьбы, обеспечивающей свинчивание), так и средний диаметр резь-
бы (собственно средний диаметр). В стандарте только упоминается,
что допуск на средний диаметр является суммарным, но нет расшиф-
ровки этого понятия. Для этого допуска можно дать следующие до-
полнительные толкования.
1. Для внутренней резьбы (гайки) приведенный средний диаметр не
Должен быть меньше, чем размер, соответствующий пределу максимума
Материала (часто говорят — проходному пределу), а наибольший сред-
ний диаметр (собственно средний диаметр) не должен быть больше пре-
дела минимума материала (часто говорят — непроходной предел).
Ср»
ч Ч
4
Значение приведенного среднего диаметра для внутренней резьбы
определяют по формуле.
D2 пр — О2 действ-(fp + fa),
где D2 действ — действительное (измеренное) значение собственно средне-
го диаметра.
2. Для наружной резьбы (болта) приведенный средний диаметр не
должен быть больше предела максимума материала по среднему диа-
метру, а наименьший собственно средний диаметр в любом месте должен
быть меньше, чем предел минимума материала.
Значение приведенного среднего диаметра для наружной резьбы оп-
ределяется по формуле:
d2np — d2 действ + fp + fa.
Понятие идеальной резьбы, соприкасающейся с реальной, можно
представить себе по аналогии с понятием о прилегающей поверхности и,
в частности, прилегающего цилиндра, которые рассматривались при
нормировании точности отклонений формы. Идеальную резьбу в исход-
ном положении можно представить себе как резьбу соосную реальной
резьбе, но для болта значительно больше по диаметру. Если теперь иде-
альная резьба будет постепенно сжиматься (уменьшаться средний диа-
метр) до плотного соприкосновения с реальной резьбой, тогда средний
диаметр идеальной резьбы и будет приведенным средним диаметром
реальной резьбы.
Допуски, которые даются в стандарте на средний диаметр болта (Td2)
и гайки (TD2), фактически включают в себя допуски на собственно сред-
ний диаметр (T'd2), (TD2) и значение возможной компенсации fP + fa, т.е.
Td2(TD2) = T'd2(T'D2) + fp + fa.
Надо отметить, что при нормировании этого параметра надо пони-
мать, что допуск на средний диаметр должен также учитывать и допус-
каемые отклонения шага и угла профиля.
Возможно, что в дальнейшем этот комплексный допуск получит дру-
гое обозначение, а может быть новое название, что позволит отличать
этот допуск от допуска только на средний диаметр.
При изготовлении резьбы технологу можно распределить суммарный
допуск между тремя параметрами резьбы — средним диаметром, шагом,
углом профиля. Часто допуск делят на три равные части, но при на-
личии запаса по точности у станков можно задать меньшие допуски на
шаг и большие на угол и средний диаметр и т.д.
Измерять непосредственно приведенный средний диаметр нельзя, по-
скольку, как диаметр, т.е. расстояние между двумя точками, он не суще-
ствует, а представляет собой как бы условный, действующий диаметр
сопряженных резьбовых поверхностей. Поэтому для определения
198
значения приведенного среднего диаметра резьбы необходимо измерять
отдельно средний диаметр, измерять отдельно шаг и половину угла про-
филя, по погрешностям этих элементов рассчитать диаметральные ком-
пенсации и потом расчетом определить значение приведенного среднего
диаметра резьбы. Значение этого среднего диаметра и должно нахо-
диться в пределах допуска, установленного в стандарте.
§5. ПОЛЯ ДОПУСКОВ ДЛЯ НОРМИРОВАНИЯ ТОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ
МЕТРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ
Принципиальный подход к нормированию точности элементов резь-
бы и образованию сопряжений аналогичен нормированию требований к
точности гладких элементов деталей, т.е. нормируются основные откло-
нения — ближайшие к номинальному размеру, и ряды точности — до-
лпуски. Посадки, как и для гладких элементов деталей, образуются
сочетанием полей допусков для болта и для гайки.
Для резьбовых соединений основные отклонения обозначаются
такими же буквами, как и для гладких элементов деталей (прописные
латинские буквы для отверстий — гайки и строчные для валов —
болтов), хотя значения этих отклонений, обозначенных одной бук-
вой, не совпадают для резьбовых и гладких деталей одного парамет-
ра. Ряды точности получили название степени точности (для гладких
сопряжений — квалитеты). Разные термины для рядов точности при-
няты, в частности, для того чтобы не путать гладкие и резьбовые
элементы детали.
1. Основные отклонения нормируются для резьбы в значительно
меньшем количестве, чем для гладких элементов. На рис. 13.3 было по-
казано расположение допусков при образовании посадки скольжения.
Там же приведены основные отклонения для образования посадок с
большими зазорами, которые используются, в основном, при получении
заготовок резьбы для нанесения защитных покрытий и получения после
этого посадки скольжения. В этом случае для наружной резьбы (болта)
задается верхнее отклонение, а для гайки — нижнее.
Следует обратить внимание на то, что основное отклонение задается
и на внутренний диаметр болта и на наружный диаметр гайки, хотя, как
Указано в § 3, точность этих элементов резьбы не нормируется. Эти ос-
новные отклонения нормируются для резьбообразующего инструмента,
например, для метчиков, которые тоже можно рассматривать как одну
из разновидностей резьбовых элементов.
Основные отклонения, обычно, принимаются одинаковые для нор-
мируемых элементов, т.е. у болта для среднего и наружного диаметров, а
199
у гайки для среднего и внутреннего диаметров. Но можно принимать
разные поля допусков для нормируемых параметров.
2. Ряды точности — степени точности (допуски) нормируются в
значительно меньшем объеме, чем для гладких элементов, а на практике
применяются еще меньше.
Для наружного диаметра наружной резьбы (болта) d нормируются
4-я, 6-я и 8-я степени, а для приведенного среднего диаметра дг — с 3-й
по 10-ю степени.
Для внутреннего диаметра внутренней резьбы (гайки) Di нормиру-
ются с 4-й по 8-ю степени, а для приведенного среднего диаметра D? — с
4-й по 9-ю степени.
3. Длина свинчивания. Стандартом устанавливается три группы
длин свинчивания, которые обозначаются прописными латинскими
буквами и имеют следующие наименования: N — нормальная, S — ко-
роткая и L — длинная.
4. Поля допусков резьбовых элементов образуются сочетанием поля
допуска на средний диаметр с полем допуска диаметра выступов. Обра-
тите внимание на новый термин «диаметр выступов». Так условно од-
ним термином названы одновременно наружный диаметр болта и внут-
ренний диаметр гайки, т.е. диаметры цилиндров с прерывистыми по-
верхностями (выступами), которые относительно легко доступны для
измерения приборами с двухточечной схемой. При сочетании указанных
выше степеней точности и основных отклонений образуются поля до-
пусков.
Обозначения поля допуска на резьбовой элемент детали состоит из
обозначения поля допуска для среднего диаметра, он нормируется для
болта и гайки, помещаем на первом месте, и обозначения поля допуска
диаметра выступов (т.е. для наружного диаметра болта или внутреннего
диаметра гайки).
Отличие в обозначении полей допусков для резьбовых элементов де-
талей от обозначения полей допусков для гладких элементов за-
ключается в том, что для резьбовых элементов сначала указывается сте-
пень точности, т.е. цифра соответствующей степени точности
(характеризует допуск), а потом основное отклонение — буква
(характеризует положение поля допуска относительно номинального
размера). Например, 6g5g: 6g — поле допуска на приведенный средний
диаметр болта (d?), 5g — поле допуска на наружный диаметр болта (d).
7Н6Н: 7Н — поле допуска на приведенный средний диаметр гайки (D2),
6Н — поле допуска на внутренний диаметр гайки (Di).
Поскольку в большинстве случаев принимают одинаковые поля до-
пуска для среднего диаметра и диаметра выступов, это поле допуска
200
указывается один раз. Например, 6g означает, что поле допуска одина-
'ковое на приведенный средний и наружный диаметры болта; 7Н оз-
начает, что взяты одинаковые поля допуска на приведенный средний и
внутренний диаметры гайки.
В принципе возможно сочетание любых основных отклонений со
всеми степенями точности, а также разных полей допусков для диамет-
ров и для приведенных средних диаметров. Но таких сочетаний оказы-
вается очень много и для практического применения их столько не нуж-
но. Поэтому в стандарте специально введен набор определенных
сочетаний.
Ограниченный отбор полей допусков произведен из всей совокупно-
сти полей допусков, которые могут быть получены различными
сочетаниями степеней точности и основных отклонений. В табл. 13.1
приведены поля допусков, которые можно применять без ограничений.
Помимо приведенных в таблице нормируются еще семь полей допусков
для наружной резьбы и четыре для внутренней, применение которых
следует, по возможности, ограничивать.
Таблица 13.1
Классы точности Наружная резьба Внутренняя резьба
Точный 4g; 4h 4Н, 4H5H; 5H
Средний 5g6g; 6d; 6e; 6f; 6g; 6h; 7g 6G; 6Н, 7Н
Грубый 8g 7G; 7Н; 8Н
Поля допусков, не указанные в табл. 13.1, в принципе тоже можно
применять, но они уже являются специальными, и их использование мо-
жет быть допущено только в технически и экономически обоснованных
случаях, когда применение полей допусков, приведенных в табл. 13.1, не
может обеспечить требований, предъявляемых к изделию.
Отобранные поля допусков нормируются для определенных длин
свинчивания, а в табл. 13.1 дан только набор этих полей допусков.
Приведенный ограничительный набор полей допусков указан для
определенных классов. Однако эти классы, строго говоря, не являются
рядами точности и не связаны с изменением допусков при переходе из
одного класса точности в другой. В этом случае термин «класс» — ус-
ловное понятие и приведено в стандарте для облегчения выбора поля
Допуска, т.е. для приблизительной ориентации разработчика.
При нормировании разных полей допусков для среднего диаметра и
Диаметра выступов рекомендуется принимать их из одного класса.
201
' Г
В табл. 13.1 жирно выделены два поля допуска 6g и 6Н для того,
чтобы указать, что эти поля допусков являются предпочтительными для
применения. Иногда резьбы с такими полями допусков называют
«торговый крепеж» и наиболее часто используют для крепежа.
§6. СОЕДИНЕНИЯ (ПОСАДКИ) РЕЗЬБОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ
Резьбовое соединение — это характер резьбового соединения элемен-
тов детали, определяемый разностью приведенных средних диаметров
наружной и внутренней резьб до сборки.
Аналогично гладким соединениям (посадкам) в стандарте непосред-
ственно они не нормируются. Для образования посадок необходимо ис-
пользовать нормируемые поля допусков. Допускается использовать лю-
бое сочетание полей допусков для наружной и внутренней резьб, но
предпочтение должно отдаваться сочетанию полей допусков из тех, ко-
торые указаны в табл. 13.1, и одного класса точности.
Обозначение резьбовых элементов должно сочетать в себе следующую
информацию, характеризующую резьбу по пунктам а), б), в), г), и требо-
вания к точности нормируемых параметров для этой резьбы:
а) указание о виде резьбы (М — метрическая);
б) значение номинального диаметра, т.е. наружного диаметра (d, D)
(одинаковое для болта и для гайки, образующих соединение);
в) значение шага, если он мелкий (крупный шаг не указывается);
г) специально указывается LH, если резьба левая;
д) поле допуска на приведенный средний диаметр (дг или D2);
е) поле допуска на диаметр выступов, т.е. поле допуска на наружный
диаметр болта (d) или внутренний диаметр гайки (Di);
ж) значение длины свинчивания (/), если она не нормальная.
Примеры полного обозначения резьбового элемента:
для наружной резьбы — болта: М20 X 0.75LH — 7g 6g — 15;
для внутренней резьбы — гайки: М20 X 0.75LH — 4Н5Н — 10.
Приведенные обозначения расшифровываются следующим образом:
резьба метрическая с номинальным, т.е. наружным диаметром 20 мм, с
мелким шагом (если бы был крупный шаг, т.е. 2,5 мм, то его не надо ука-
зывать), резьба левая, поле допуска на приведенный средний диаметр бол-
та 7g (седьмая степень точности и основное отклонение g), поле допуска на
наружный диаметр болта 6g. Для гайки точность параметров нормируется
полем допуска 4Н на приведенный средний диаметр и полем допуска 5Н
на внутренний диаметр. У обоих резьбовых элементов длина свинчивания
не нормальная: у болта она равна 15 мм, а у гайки 10 мм. Практически
202
невозможно встретить такое полное обозначение, хотя оно может быть в
соответствии с принципами нормирования.
Самое короткое обозначение резьбового элемента, которое чаще все-
го используется:
для наружной резьбы: М40 — 6g,
для внутренней резьбы: М40 — 6Н.
Расшифровывается это обозначение следующим образом: резьба мет-
рическая с номинальным (наружным) диаметром 40 мм, резьба правая,
тяг крупный. Для болта поле допуска на приведенный средний диаметр
и на наружный диаметр одинаковое, т.е. 6g (шестая степень точности и
основное отклонение g). Для гайки поле допуска на приведенный сред-
ний диаметр и на внутренний диаметр одинаковое — 6Н. И у болта, и у
гайки длина свинчивания нормальная (N).
Обозначение резьбовых соединений состоит, как и при обозначении
Рябовых элементов, из данных о резьбе и точности ее параметров.
. Данные о резьбе указывают так же, как и для резьбовых элементов,
т.е. указание о метрической резьбе, о значении шага, правая или левая
резьба, а также сведения о длине свинчивания.
Данные о точности резьбового сопряжения указываются аналогично
обозначению посадок гладких элементов с особенностями обозначения
точности резьбового элемента. Как и для гладких элементов, при обоз-
начении точности резьбового соединения в числителе указывается эле-
мент с внутренней сопрягаемой поверхностью, т.е. точность внутренней
резьбы — гайки, а в знаменателе указываются требования к точности
сопрягаемого элемента с наружной поверхностью, т.е. точность наруж-
ной резьбы — болта.
Пример полного обозначения резьбового сопряжения:
М20 X 0.75LH — 4H5H/7g6g—15.
Самое короткое обозначение: М20 — 7H/6g.
Расшифровка обозначений резьбового сопряжения складывается из
расшифровки обозначений отдельных резьбовых элементов, она была
приведена раньше.
Ну, а расшифровка обозначений резьбового сопряжения складыва-
ется из расшифровки обозначений отдельных резьбовых элементов, она
была приведена раньше.
В заключение необходимо обратить внимание на особенность пони-
мания обозначений резьбового соединения, когда на резьбовые элемен-
ты болта и гайки назначаются разные поля допусков для приведенного
ЧРеднего диаметра и для диаметра выступов. Надо понимать, что
"осадка (сопряжение) резьбовых элементов осуществляется за счет
оочетания размеров приведенного среднего диаметра, а поля допусков для
203
диаметров выступов, т.е. на наружный диаметр болта и на внутренний
диаметр гайки, даны в виде дополнительной информации, и эти элементы
в сопряжении не участвуют.
Так, например, в резьбовом сопряжении М20—6H7H/6g7g непосред-
ственно в сопряжении участвуют поля допусков 6H/6g, а поля допусков
7H/7g, в принципе, не могут образовать посадку и характеризуют
точность несопрягаемых элементов.
Контрольные вопросы
1 Виды резьб в зависимости от профиля и служебного назначения
2. Что представляет собой номинальный профиль метрической резьбы9
3. Какая форма впадины резьбы является предпочтительной и почему, как нормиру-
ются требования к впадине?
4. Перечислите параметры метрической резьбы и точность каких параметров непо-
средственно нормируется.
5. Какой шаг у резьбы называется крупным и какой мелким? Для чего нормируются
разные шаги?
6. Каким образом обеспечивается взаимозаменяемость резьбовых элементов?
7. Что такое приведенный средний диаметр резьбы?
8. Что такое суммарный допуск на средний диаметр и какую сумму от включает?
9 В чем заключается принцип диаметральной компенсации погрешностей шага и угла
профиля?
10 Принцип образования полей допусков на резьбовые элементы детали?
11. Как называются ряды точности на параметры резьбовых элементов деталей9
12. Приведите обозначение резьбовых элементов и резьбовых сопряжений. Объясните,
что означают цифры и буквы, входящие в это обозначение.
13. По какому нормируемому параметру образуется резьбовое сопряжение?
ГЛАВА 14
Нормирование точности цилиндрических зубчатых колес
и передач
Зубчатое колесо представляет собой деталь сложной геометрической
формы в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической по-
верхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса.
Зубчатыми передачами называются механизмы, состоящие из
зубчатых колес, которые сцепляются между собой и передают враща-
тельное движение, обычно, преобразуя угловые скорости и крутящие
моменты.
Наибольшее распространение имеют цилиндрические зубчатые ко-
леса и передачи, т.е. передачи с параллельными осями. Поэтому в этой
главе мы будем рассматривать только эти колеса и передачи, хотя прин-
204
цип нормирования точности всех видов зубчатых передач и многие
значения допусков и отклонений одинаковы для одинаковых размеров и
равной точности и часто для измерения используются одни и те же при-
боры.
§1. ПРИНЦИП НОРМИРОВАНИЯ ТОЧНОСТИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ
Особая трудность при нормировании точностных требований к
зубчатым колесам заключается в том, что эти детали являются слож-
ными по своей геометрической форме, а кроме того, они являются элемен-
тами кинематической цепи. Поэтому и необходимо при нормировании
учитывать их основное служебное назначение — передачу движения с
одного вала на другой при необычной геометрической форме.
Требования к характеристикам передаваемого движения оказыва-
ются не одинаковыми для всего многообразия зубчатых передач. Так,
Для передач в счетно-решающих машинах, в кинематических цепях ме-
таллорежущих станков основное требование к зубчатой передаче — это
обеспечение точности углов поворота за полный оборот колеса. Для
зубчатых передач в автомобилях, редукторах станков одним из основ-
ных требований является плавность работы, т.е. минимальный шум
(постоянство передаточного отношения в пределах оборота), а это обес-
печение точности вращения колеса за малые углы его поворота.
Для зубчатых колес в подъемных машинах, лебедках не так важно,
какова будет точность угла поворота в пределах оборота или на малых
углах поворота, как важно, чтобы при зацеплении сопрягаемые зубья
касались как можно большей поверхностью, т.е. обеспечивали хороший
контакт рабочих поверхностей.
Специфические требования возникают к зубчатым передачам, рабо-
тающим в условиях высоких температур, а также к так называемым ре-
версивным передачам, направление вращения которых регулярно пере-
ключается. Для таких передач очень важным является требование к бо-
ковому зазору, так как подавляющее большинство (практически все)
зубчатых колес работают по одной стороне профиля, а по другой сто-
роне, т.е. по нерабочим поверхностям зубьев, должен обеспечиваться
(гарантированный) зазор, так называемый боковой зазор.
Таким образом, в зависимости от области применения зубчатых пе-
редач к ним могут быть предъявлены различные требования (критерии)
в отношении точности: требования к точности поворота за один оборот,
в пределах одного оборота, или требования к точности параметров,
обеспечивающих постоянство контакта по сопрягаемым поверхностям,
ИЛИ требования к обеспечению необходимого бокового зазора.
205
В промышленности используются зубчатые колеса с диаметром от
нескольких миллиметров до 5 — 6 метров. Работают они со скоро-
стью от одного оборота за несколько часов до скорости, превышаю-
щей 100 м/с, при этом они должны работать без больших вибраций и
шума. Обрабатываются зубчатые колеса различными способами, а
следовательно, возможны разные виды погрешности при разных ме-
тодах обработки.
Все эти особенности необходимо было учесть при нормировании тре-
бований к точности. Поэтому должно быть ясно, с какими трудностями
приходится сталкиваться не только при разработке, но и при использо-
вании норм точности на зубчатые колеса и передачи. В нормах точности
учитывают и все размеры зубчатых колес, и разные области их примене-
ния, а также возможности измерений.
Исходя из необходимости правильного нормирования точности
зубчатых колес для обеспечения разнообразных эксплуатационных тре-
бований, в нормативных документах по точности колес и передач уста-
новлены (нормируются) четыре группы почти независимых параметров,
которые названы нормами точности.
Нормы точности на зубчатые колеса и передачи представляют собой
набор требований к точности геометрических и кинематических пара-
метров зубчатых колес и передач для оценки этой точности в отношении
определенного эксплуатационного признака.
Называются эти нормы:
1) нормы кинематической точности,
2) нормы плавности работы,
3) нормы полноты контакта зубьев,
4) нормы бокового зазора.
В нормах кинематический точности нормируются требования к та-
ким геометрическим и кинематическим параметрам колеса и передачи,
погрешность которых влияет на погрешность передаточного отношения
за полный оборот колеса, т.е. характеризует погрешность в угле поворо-
та за один его оборот по сравнению с тем, если бы вместо него находи-
лось абсолютно точное колесо.
В нормах плавности работы нормируются требования к точности та-
ких геометрических и кинематических параметров колеса и передач, по-
грешность которых также влияет на кинематическую точность, но эта
погрешность проявляется многократно за один оборот колеса, т.е. один
или несколько раз на каждом зубе. Эти требования имеют наибольшее
значение для передач, работающих на больших скоростях, поскольку
такие погрешности являются источником ударов, приводящих к появле-
нию шума и вибраций.
206
. В нормах контакта нормируются требования к таким геометрическим
Я кинематическим параметрам колес и передач, погрешность которых
ддияет на величину площади поверхности касания при вращении зубьев
сопрягаемых колес.
., Требования к контакту поверхностей имеют особо важное значение
дня передач, работающих с большими нагрузками.
. В нормах бокового зазора нормируются требования к таким парамет-
рам колеса и передачи, которые влияют на зазор по нерабочим профи-
лем зубьев при соприкосновении по рабочим профилям зубьев.
, Эти нормы важны для передач, работающих в тяжелых температур-
ных условиях, при большой загрязненности и для реверсивных передач.
§2 . РЯДЫ ТОЧНОСТИ (ДОПУСКИ) ДЛЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ
н> ПО ПАРАМЕТРАМ ЗАЦЕПЛЕНИЯ
-‘/С!
(-Если внимательно прочесть приведенные определения норм
точности, то можно заметить, что первые три группы норм
(кинематической точности, плавности работы и полноты контакта) от-'
носятся к характеристике процесса вращения, а четвертая норма
(боковой зазор) не характеризует точности вращения колес и передач,
поскольку нормируются требования к нерабочим профилям.
Поэтому при нормировании точности зубчатых колес принято давать
единые ряды точности для первых трех норм точности, характеризую-
щих процесс зацепления по разным параметрам. Эти ряды точности на-
званы степенями точности (термин «степень точности» идентичен
«классу точности», «квалитету» все они обозначают ряды точности).
В ГОСТ 1643-81 «Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски»
нормируется 12 степеней точности для эвольвентных зубчатых колес и
передач с диаметром колес до 6300 мм, модулем от 1 до 55 мм. Чем
Меньше номер степени точности, тем точнее колесо или передача
(меньше допуски).
, Оригинальным в этом стандарте и в ранее существующих государст-
венных стандартах является то, что хотя и говорится о 12 рядах
точности, но числовые значения даются для степеней точности от 3 до
12. Степени точности 1 и 2 оставлены для будущего развития, чтобы не
•нодить, как это мы видели в других стандартах, ряды точности с обоз-
начением «0», «01» или «00» и т.д.
Однако сказанное в §1 о необходимости учета различных эксплуата-
ционных требований к зубчатым передачам не может быть обеспечено
Использованием рядов точности, которые устанавливают единый уро-
вень точности ко всем эксплуатационным показателям.
207
Практически невозможно найти колесо, чтобы от него требовался
одинаковый уровень точности и по точности вращения за полный обо-
рот, и по точности вращения за доли оборота (плавность), и по полноте
контакта. Обычно одно из этих требований является доминирующим.
Поэтому при нормировании допускается (и этим необходимо, как пра-
вило, пользоваться) так называемое комбинирование разных степеней
точности по нормам кинематической точности, плавности работы и
контакта. Можно, например, принять по нормам кинематической
точности 7-ю степень, а по плавности работы более точную 6-ю степень
для колеса и передачи, у которых должна быть обеспечена плавность
работы.
Таким образом, если в ранее рассмотренных соединениях, как пра-
вило, для детали устанавливались требования к точности единого уров-
ня, то для зубчатых колес, в принципе, может быть установлено четыре
уровня точности (частично с этим мы имели дело в резьбовом соедине-
нии, когда поле допуска на средний диаметр могло отличаться от поля
допуска на поверхность выступов, которая не участвует в сопряжении).
При комбинировании степеней из разных норм существуют опре-
деленные ограничения из-за невозможности практического изготовле-
ния колес и передач при большой разнице в степенях точности по раз-
ным нормам, т.е. разным эксплуатационным показателям.
§3 . РЯДЫ ТОЧНОСТИ ПО ПАРАМЕТРАМ БОКОВОГО ЗАЗОРА
Зубчатая передача может быть очень точной по указанным выше сте-
пеням точности, т.е. по параметрам зацепления, но очень грубой (с
большими допускаемыми отклонениями) боковому зазору. Таким обра-
зом, нормы на боковой зазор не должны быть связаны с точностью за-
цепления, хотя отдельные рекомендации и взаимосвязи этих норм с нор-
мами плавности в стандарте даются, поскольку невозможно сделать гру-
бую передачу с малым боковым зазором. На практике может возникнуть
необходимость в самых разнообразных сочетаниях между точностью
вращения (степень точности) и точностью по боковому зазору. Поэтому
в стандарте дается набор показателей (ряды точности), относящиеся к
боковому зазору; некоторые из них разрешается изменять, т.е. брать не
по стандарту. Коротко говоря, нормируемая точность по боковому зазо-
ру носит рекомендательный характер.
Основным показателем бокового зазора в стандартах указывается
гарантированный боковой зазор (jn min) — это наименьший зазор, который
получается при выполнении требований к колесу пары, нормируемых в
стандарте. Этот показатель можно использовать для передач с регули-
208
руемым межосевым расстоянием. При проектировании передач гаранти-
рованный зазор является исходным значением для выбора требований к
ряраметрам колеса и передачи, определяющим этот зазор. Поскольку
этих параметров существует несколько и нормы на них не могут быть
одинаковыми, то в стандарте нормируется ряд, состоящий из шести
групп точности, которым дано название виды сопряжений и введены ус-
ловные обозначения: Н, Е, D, С, В, А (Н — гарантированный зазор ра-
вен нулю, А — наибольший боковой зазор). Можно считать, что виды
сопряжения — зто первый ряд (основной) точности для нормирования
наименьшего (гарантированного) бокового зазора.
В связи с тем, что на значение бокового зазора оказывает влияние
межосевое расстояние передач, а не только параметры колеса, в стан-
дарте установлены ряды точности, состоящие из шести классов отклоне-
ний межосевого расстояния, обозначенных римскими цифрами с I по VI в
порядке убывания точности (это можно считать вторым рядом
точностей по боковому зазору). Гарантированный боковой зазор обес-
печивается при соблюдении для сопряжений Н и Е класса II по ме-
жосевому расстоянию, а для сопряжений D, С, В и А классов III, IV, V и
VI соответственно. Стандарт разрешает изменять указанные соответст-
вия, т.е. ряды являются рекомендуемыми.
Приведенный принцип нормирования направлен на обеспечение га-
рантированного (наименьшего) бокового зазора. Наибольшее предель-
ное значение бокового зазора и его колебание в разных передачах одной
точности стандарт непосредственно не нормирует, а ограничивает также
условными видами допусков на боковой зазор, обозначенных буквами h,
d, с, b, a, z, у, х в порядке возрастания допуска. Эти нормы являются
третьим рядом точности нормирования бокового зазора.
Назвали мы их условными потому, что допуск на боковой зазор или
наибольшее значение зазора непосредственно в стандартах не устанавли-
вается, а виды допусков на боковой зазор, так же как и виды сопряже-
ний, относятся к группе параметров колес, размеры которых влияют на
значение зазора и на которые установлены допуски. При этом в нормах,
которые содержат в рядах точности виды сопряжений и виды допусков,
нормируются требования к одним и тем же параметрам колеса. Для
обеспечения требований к минимальному (гарантированному) зазору
задается отклонение параметров от номинального значения (в «тело» ко-
леса, т.е. в минус), а для ограничения максимального зазора и его коле-
бания — допуск (в «тело» колеса) на этот же параметр. Более ясно это
будет видно при рассмотрении этих параметров. Стандарт устанавли-
вает, что видам сопряжений Н и Е должен соответствовать вид допуска
h, а видам сопряжений D, С, В и А — виды допусков d, с, b и а соответ-
209
ственно. Однако это соответствие можно изменять и использовать виды
допусков х, у, z, т.е. и эти ряды точности имеют рекомендательный ха-
рактер.
Сказанное о двух группах норм точности бокового зазора условно
изображено на рис. 14.1, а пояснения даны в подписи к рисунку.
Ул та*
Рис. 14.1. Схема расположения отклонений и допусков,
образующих боковой зазор:
Б1 и Бг - отклонения параметров колеса и шестерни,
образующих минимальный зазор jnmtn (нормируется
группа параметров по видам сопряжении А, В, С, Е, Н);
Ti и Тг -допуски на параметры колеса и шестерни, оп-
ределяющие максимальный зазор jn max (нормируются
допуски группы параметров по видам допусков х, у, z,
а, Ь, с, d, h)
§4 . УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ТОЧНОСТИ ЗУБЧАТЫХ
КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ
Подводя итог сказанному можно считать, что точность колеса и пе-
редачи характеризуется (а следовательно, это должно найти отражение и
в условном обозначении) степенью точности по трем эксплуатационным
показателям вращения (кинематической точности, плавности работы и
полноты контакта), видом сопряжения, видом допуска и классом межосе-
вого расстояния — для указаний требований к необходимому боковому
зазору. Более того, бывают случаи, когда надо указывать значение бо-
кового зазора, если класс межосевого расстояния принят грубее, чем это
рекомендовано стандартом, так как нормы на боковой зазор носят ре-
комендательный характер.
Некоторым неудобством является то, что обозначения передачи и ко-
леса одинаковы, т.е. по внешнему виду нельзя понять, обозначена ли
точность колеса или передачи.
Пример наиболее полного условного обозначения точности: 8—7—
6—Ca/V—128 ГОСТ 1643-81. Оно означает, что задана 8-я степень
точности по кинематической точности, 7-я степень по плавности ра-
боты, 6-я степень точности по полноте контакта зубьев. Боковой зазор
при межосевом расстоянии, указанном на чертеже, должен быть не более
128 мкм, вид сопряжения зубчатых колес С, вид допуска на боковой за-
210
зЪр «а» и класс отклонений межосевого расстояния V (а рекомендуется
по стандарту IV класс, поэтому и указано значение бокового зазора).
Пример самого краткого обозначения: 8—С ГОСТ 1643-81. Оно
означает, что передача (колесо) имеет 8-ю степень точности по всем
трем нормам, характеризующим точность вращения (т.е. по кине-
матической точности, плавности работы и полноте контакта), вид
сопряжения С и используются рекомендуемые стандартом соответст-
вия между видом сопряжения и видом допуска по боковому зазору, а
также между видом сопряжения и классом отклонения межосевого
расстояния (вид допуска «с», класс межосевого расстояния IV). Все
другие обозначения являются промежуточными между самым под-
робным и самым коротким.
Наиболее часто используются обозначения, содержащие раздельные
степени точности, например 8—7—6—В ГОСТ 1643-81.
Возможен случай, когда конструктору совершенно безразлична сте-
пень точности по какой-либо из норм точности по зацеплению, тогда
вместо конкретного номера степени указывается буква N, например
8—N—6—В ГОСТ 1643-81. Это означает, что конструктор не устанав-
ливает требования к точности по плавности работы. По приведенным
требованиям можно предполагать, что это, видимо, относится к тихо-
ходной высоконагруженной передаче, для которой важно обеспечение
полноты контакта (6-я степень), чтобы рабочие поверхности соприкаса-
лись на больших площадках. Однако это не означает, что плавность ра-
боты будет грубой, поскольку по характеру обработки зубчатых колес
невозможно будет обеспечить 8-ю степень по нормам кинематической
точности и 6-ю по полноте контакта при грубых показателях по плавно-
сти работы.
Прежде чем рассмотреть параметры, с помощью которых нормиру-
ется точность зубчатых колес и передач, надо обратить внимание на
особенность набора этих нормируемых параметров.
В каждой из норм точности дается набор параметров, значительно
больший, чем это требуется для оценки нормируемых эксплуатационных
свойств. Другими словами, в нормах точности нормируются требования
к параметрам, которые дублируют друг друга по выявляемым свойствам.
Поэтому при нормировании точности возникает необходимость выбора
не только уровня точности (степени точности или значения бокового за-
зора), но и выбора параметров, с помощью которых выявляются опреде-
ленные эксплуатационные свойства.
Такой подход к нормированию точности связан с тем, что при раз-
ных способах изготовления колес разного размера, при разных условиях
Производства определенные эксплуатационные свойства могут быть вы-
V
*
<4 211
> и _
явлены измерением различных параметров. В промышленности накоп-
лен определенный опыт работы с различными параметрами, что и на-
шло отражение в нормативных документах, устанавливающих требова-
ния к точности зубчатых колес.
Более подробно это отражено в табл. 14.1, 14.2, 14.3, где указано по
несколько нормируемых показателей точности или комплексов показа-
телей для трех норм точности.
§5. НОРМИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ (ПОКАЗАТЕЛИ), ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ
КИНЕМАТИЧЕСКУЮ ТОЧНОСТЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ
Показатели кинематической точности и охватываемые степени
точности приведены в табл. 14.1 (желательно запомнить обозначения и
названия параметров). Следует обратить внимание на то, что обоз-
начения параметров даны для наибольших значений погрешности.
В табл. 14.1 показано, что требования к кинематической точности
можно нормировать одним из 10 вариантов, содержащих требования к
одному или двум параметрам. Один параметр применяется для норми-
рования в тех случаях, когда он один полностью выявляет кине-
матическую точность (№1,2, 3, 10) или когда предъявляются требования
к грубым колесам (№8, 9), где погрешность выявляется доминирующим
параметром. Во всех остальных случаях содержатся требования к двум
параметрам, в сумме характеризующим кинематическую точность. Объ-
ясняется это тем, что кинематическая точность колеса обеспечивается
точностью кинематической цепи станка и точностью установки заго-
товки колеса относительно оси зубообрабатывающего станка. Таким
образом, параметры под №1, 2, 3, 10 выявляют влияние погрешности
станка и влияние погрешности установки на точность колеса, а там где
указано два параметра, то один параметр выявляет отдельно погреш-
ность от станка (так называемая тангенциальная составляющая — кине-
матический эксцентриситет), а другой — погрешность от установки за-
готовки (так называемая радиальная составляющая — геометрический
эксцентриситет).
В табл. 14.1 параметры Fcr и FvWr характеризуют тангенциальную со-
ставляющую, а параметры Frr и F"ir — радиальную. Необходимо запом-
нить, что в зависимости от степени точности принимаются нормы из
табл. 14.1, т.е. один из десяти вариантов.
Коротко рассмотрим параметры, нормируемые для выявления кине-
матической точности:
212
1
2jck/z 01 мн оборот
•---- /зубчатого колеса
Кривая кинематической
погрешности зубчатого
колеса
Наибольшая кинематическая
погрешность зубчатого
-— колеса
Угол поворота зубчатого (червячного) колеса
Наибольшая кинематическая
погрешность передачи
\ Полным цикл изменения
относительного положения
<f2=2nzy/x зубчатых колес
о>
Угол поворота зубчатого (червячного)
колеса ------
Рис. 14.2. Кинематическая погрешность колеса (а) и передачи (б)
1. Кинематической погрешностью колеса (F\r) называется разность
между действительным (измеренным) и номинальным (расчетным) уг-
лами поворота зубчатого колеса на его рабочей оси, ведомого точным
(измерительным) зубчатым колесом, при номинальном взаимном поло-
жении осей вращения этих колес. Выражается эта погрешность в линей-
ных величинах длиной дуги делительной окружности (рис. 14.2).
Таблица 14.1
NN п/п Т" т ‘“V Нормируемые показатели точности или комплекс показателей Условные обозначения Степень точности
Наибольшая кинематическая погрешность зубчатого колеса F\r i 3...8
Накопленная погрешность шага и накопленная по- грешность «к» шагов зубчатого колеса F pr и Fpkr 3...6
Накопленная погрешность шага зубчатого колеса F pr 7..8
213
Продолжение табл. 14.1
NN п/п Нормируемые показатели точности или комплекс показателей Условные обозначения Степень точности
4 Погрешность обката и радиальное биение зубчатого венца Fcr и Frr 3...8
5 Колебание длины общей нормали и радиальное биение зубчатого венца FvWrH Frr 3..8
6 Колебание длины общей нормали и колебание измери- тельного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса FvWrH F"ir 5 .8
7 Погрешность обката и колебание измерительного ме- жосевого расстояния за оборот зубчатого колеса Fcr и F’\r 5...7
8 Колебание измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса F"r 10...12
9 Радиальное биение зубчатого колеса Frr 8. .12 Колесо св 1600 мм
10 Наибольшая кинематическая погрешность передачи F 1ОГ 3...8
2. Кинематической погрешностью передачи (F'ior) называется разность
между действительным (измеренным) и номинальным (расчетным) уг-
лами поворота ведомого зубчатого колеса передачи. Выражается в линей-
ных величинах длиной дуги его делительной окружности.
3. Накопленной погрешностью к шагов (F₽kr) (раньше этот параметр
назывался окружным шагом) называется наибольшая разность дискрет-
ных значений кинематической погрешности зубчатого колеса при номи-
нальном повороте на к целых угловых шагов (рис. 14.3).
Рг
Положение 1 Положение 2
Рис. 14.3. Накопленная погрешность шага
214
4. Накопленной погрешностью шага зубчатого колеса (Fpr) называется
наибольшая алгебраическая разность значений накопленных погрешно-
стей в пределах зубчатого колеса.
Таким образом, этот параметр должен характеризовать кинема-
тическую погрешность колеса, но при измерениях определяется положе-
нием точек профилей зубьев, находящихся на окружности, проходящей
где-то на середине каждого профиля зуба. Все измеряемые точки должны
располагаться на одной окружности.
5. Погрешностью обката (For) называется составляющая кине-
матической погрешности зубчатого колеса, определяемая при вра-
щении его на технологической оси и при исключении циклических
погрешностей зубцовой частоты и кратных ей более высоких частот.
Под технологической осью зубчатого колеса понимается ось, вокруг
которой оно вращается в процессе окончательной обработки зубьев
по обеим их сторонам. Указанные в определении понятия
«погрешность обката» условия измерений показывают, что прак-
тически этим параметром устанавливаются требования к кинема-
тической погрешности зуборезного станка, на котором осуществляет-
ся окончательная обработка зубчатого венца. Поэтому погрешность
обката может определяться как погрешность кинематической цепи
деления зубообрабатывающего станка.
6. Колебанием длины общей нормали (FvWr) называется разность ме-
жду наибольшей и наименьшей действительными
длинами общей нормали в одном и том же колесе.
Под действительной длиной общей нормали пони-
мается расстояние между двумя параллельными 3
плоскостями, касательными к двум разноименным Рис 14 4 длина общей
активным боковым поверхностям зубьев зубчатого нормали
колеса (рис. 14.4).
Точки разноименных профилей зубьев, лежащие на общей нормали к
профилям характерны тем, что при некоторых способах обработки они
получаются на колесе при разных угловых положениях колеса; поэтому,
если расстояния между этими точками постоянны, то нет кине-
матической погрешности станка, на котором нарезалось это колесо, т.е.
происходило равномерное вращение при нарезании зубьев по всему ко-
лесу. Поэтому нормируется непостоянство (колебание) длины общей
нормали.
7. Колебанием измерительного межосевого расстояния за оборот коле-
са (P’ir) называется разность между наибольшим и наименьшим дейст-
вительными (измеренными) межосевыми расстояниями при двухпро-
фильном зацеплении измерительного зубчатого колеса с проверяемым
215
зубчатым колесом при повороте последнего на полный оборот
(комплексная радиальная погрешность) (рис. 14.5). Этот параметр часто
называют комплексной двухпрофильной погрешностью, а метод просто
двухпрофильным.
Кривея изменения измерите-
льного мвжосевого
Один угловой шаг I
Рис. 14.5. Колебание измерительного межосевого расстояния за оборот
8. Радиальным биением зубчатого венца (Frr) называется разность дей-
ствительных (измеренных) предельных положений исходного контура в
пределах зубчатого колеса (от его рабочей оси) (рис. 14.6).
Рис. 14.6. Радиальное биение зубчатого венца
Этот параметр характеризует дискретные значения колебаний изме-
рительного межосевого расстояния за оборот или, другими словами,
дискретные значения радиальной составляющей кинематической погреш-
ности колеса.
§6. НОРМИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ (ПОКАЗАТЕЛИ), ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ
ПЛАВНОСТЬ РАБОТЫ
Показатели плавности работы и охватываемые степени точности
приведены в табл. 14.2 (желательно запомнить только обозначения и
названия параметров).
216
Таблица 14.2
Колесо или передача NN п/п Нормируемые показатели точности или комплексы показателей Условные обозначения Степени точности
Прямозубые колеса I Местная кинематическая погреш- ность зубчатого колеса Ги 3...6
Узкие Косозубые 2 Циклическая погрешность зубцовой частоты колеса fzzr 3...6
3 Отклонение шага зацепления и погрешность профиля зуба fpbr И ffr 3. .6
4 Отклонение шага зацепления и отклонение шага fpbr И fptr 3...6
5 Колебание измерительного межосево- го расстояния на одном зубе f’tr 5...8
' передачи < 6 Местная кинематическая погреш- ность передачи на одном зубе f *ior 3...8
7 Циклическая погрешность зубцовой частоты в передаче fzzor 3...8
Любые колеса й 8 Колебание измерительного межосево- го расстояния на одном зубе Си 9...12 .
9 Отклонение шага зацепления fpbr 9...12
% Ю Отклонение шага fptr 9 .12
Широкие у колеса II Циклическая погрешность зубчатого колеса fzkr 3...8
Косозубые ' 12 Отклонение шага fptr 3...8
передачи 13 Циклическая погрешность передачи fzkor 3...8
Особенность нормирования требований к точности в отношении
плавности работы заключается в том, что даются раздельные требова-
ния для колес и передачи, которые в табл. 14.2 названы широкими косо-
зубыми или прямозубыми и узкими косозубыми.
В стандарте эти термины не используются, но нормы задаются с
учетом осевого перекрытия, что отражает существо работы колес. Дело
в том, что настоящим косозубым колесом с проявлением всех его досто-
инств в работе является колесо, в котором есть осевое перекрытие, т.е.
одновременно при зацеплении находится более одной пары зубьев в
сечении осевой плоскостью. Если такого перекрытия нет, то колеса даже
с косыми зубьями по нормам точности относятся к прямозубым.
Принципиальный подход при нормировании точности по плавности
работы тот же, что и при нормировании кинематической точности, т.е.
нормируются требования по одному параметру либо комплексу из двух
параметров.
Из приведенных в табл. 14.2 параметров — колебание измеритель-
ного расстояния на одном зубе f "ir отличается от ранее рассмотренного
(колебание этого расстояния за оборот F"ir, см. § 4), только выявлением
ЭТОЙ погрешности ориентировочно на одном зубе.
Местная кинематическая погрешность колеса (f’ir) и передач (f’ior),
циклическая погрешность зубцовой частоты колеса (fzzr) и передачи (fZZOr),
циклическая погрешность колеса (fZkr) и передачи (fZkor) получают по ре-
зультатам измерения кинематической погрешности колеса или передачи.
Кривая кинематической погрешности
Угол поворота зубчатого колеса
Рис. 14.7. Местная кинематическая погрешность зубчатого колеса
1. Местной кинематической погрешностью колеса (f’ir) и передачи (f’
ior) называется наибольшая разность между местными соседними экстре-
мальными (минимальными и максимальными) значениями кине-
матической погрешности колес в пределах одного оборота (fir, рис. 14.7)
или за полный цикл изменения относительного положения зубчатых ко-
лес передач (fior). Эти погрешности выявляются непосредственно по кри-
вой записи кинематической погрешности.
2. Циклической погрешностью колес (fzkr) и передачи (fZkor) называется
удвоенная амплитуда (размах) гармонической составляющей кинема-
тической погрешности колеса или передачи (рис. 14.8).
3. Циклической погрешностью зубцовой частоты колеса (fzzr) и пере-
дачи (fZZOr) называется циклическая погрешность с частотой повторения,
равной частоте входа зубьев в зацепление с измерительным зубчатым
колесом (fzzr) или при зацеплении в паре (fzzor).
Все циклические погрешности выявляются по результатам гармо-
нического анализа данных, полученных при измерении кинематической
погрешности. Использование этих параметров на практике пока еще не
распространено, но можно предположить, что в дальнейшем они по-
лучат распространение для анализа точности технологического процесса
в связи с развитием и широким использованием электронных приборов.
4. Отклонением шага зацепления (fPbr) называется разность между
действительным (измеренным) и номинальным шагами зацепления. Под
действительным шагом зацепления понимается кратчайшее расстояние
между двумя параллельными плоскостями, касательными к двум актив-
ным одноименным боковым поверхностям соседних зубьев зубчатого
колеса (рис. 14.9). Раньше этот параметр назывался основным шагом.
218
i
Один оборот зубчатого колеса
се
СОхСО
Кривая кинематической погрешности передачи
Ьж Угол поворота зубчатого
колеса \
—z_—^yv/V4 »
fzkor
?zkor
| Амплитуда
Гармонические состав-
ляющие кинематичес-
кой погрешности
передач для разных
значений К
Рис. 14.8. Циклическая погрешность колеса (а) и передачи (6)
Номинальный шаг зацепления
Действительный профиль зуба
Номинальный профиль зуба
Действительный
шаг зацепления
Рис. 14.9. Шаг зацепления
5. Отклонением шага зубчатого колеса (fPtr) (раньше этот параметр
назывался окружным шагом) называется дискретное значение кинема-
Тическ°й погрешности зубчатого колеса при повороте его на один но-
Основная
окружность
Номинальны
профили
Действительный
профиль зуба
Рис. 14.10. Погрешность профиля зуба
Границы активного
профиля зуба
минальный угловой шаг. Однако, как и в случае накопленной погрешно-
сти шага, положение рабочих поверхностей определяется по положению
одной точки на поверхности зуба. Вместо отклонения шага стандарт
допускает нормировать разность шагов (f vptr), т.е. разность между двумя
отклонениями шагов в любых участках зубчатого колеса.
6. Профилем цилинд-
рических зубчатых колес на-
зывается линия пересечения
действительной боковой по-
верхности зуба плоскостью,
перпендикулярной его ра-
бочей оси. Погрешностью
профиля (ffr) (рис. 14.10) на-
зывается расстояние по нор-
мали между двумя ближай-
шими друг к другу номи-
между которыми размещается
нальными торцевыми профилями зуба,
действительный (измеренный) торцовый активный профиль зуба
зубчатого колеса.
В цилиндрических зубчатых колесах, в основном, используются
эвольвентные поверхности для получения профиля.
§7 . НОРМИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ (ПОКАЗАТЕЛИ), ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ
ПОЛНОТУ КОНТАКТА ЗУБЬЕВ
Показатели полноты контакта зубьев и охватываемые степени
точности приведены в табл. 14.3 (желательно запомнить обозначения
и названия параметров). В этих нормах, так же как и в нормах плав-
ности работы различается нормирование точности для прямозубых
(и узких косозубых колес) от нормирования точности широких косо-
зубых колес.
Среди приведенных параметров есть fxr и fyr, которые относятся к по-
ложению осей колес в пространстве и, строго говоря, нормируют требо-
вания к корпусу передачи с нерегулируемым расположением осей
(нормирование этих параметров рассмотрено в главе 9).
1. Суммарным пятном контакта называется часть активной боковой
поверхности зуба зубчатого колеса, на котором располагаются следы
прилегания зубьев парного зубчатого колеса в собранной передаче по-
сле вращения под нагрузкой, устанавливаемой конструктором (рис.
14.11).
220
Таблица 14 3
Колесо или передача NN п/п Нормируемые показатели точности или комплексы показателей Условные обозначения Степень ТОЧНОСТИ
Прямозубые и узкие косозубые зубчатые колеса 1 Погрешность направления зуба Fpr 3 .12
2 Суммарная погрешность контактной линии Fkr 3 .12
Широкие косо- зубые колеса 3 Отклонение осевых шагов по нормали и суммарная погрешность контактной линии Fpxnr И Fkr 3...9
4 Отклонение осевых шагов по нормали и отклонение шага зацепления Fpxnr И fpbr 3.. 9
Зубчатые передачи 5 Отклонение от параллельности осей и перекос осей fxr И fyr 3.. 12
6 Суммарное пятно контакта — 3. 11
7 Мгновенное пятно контакта — 3 ..11
наибольший предельный
размер пятна контакта
Номинальный размер
пятна контакта -----
Наименьший предельный
размер пятна контакта
Наименьший предельный
размер пятна контакта
Номинальный размер
пятна контакта
Наибольший предельный
размер пятна контакта
Рис. 14.11 Пятно контакта
2. Мгновенным пятном контакта называется часть активной боковой
поверхности зуба большего зубчатого колеса передачи, на котором рас-
полагаются следы его прилегания к зубьям меньшего зубчатого колеса,
покрытого красителем, после поворота большего зубчатого колеса соб-
ранной передачи на полный оборот при легком торможении, обес-
печивающим непрерывное контактирование зубьев обоих зубчатых ко-
лес.
Как видно из определений, суммарное пятно выявляется в процессе
приработки, (используют при изготовлении высокоточных и ответствен-
ных передач), а мгновенное пятно контакта относится к нормированию
при измерениях с использованием краски (способом, который указан в
' i °пределении термина — мгновенное пятно контакта).
4# .
'
' ’ У 221
Л*
i
Стандартом предусматриваются возможности определения пятна
контакта с измерительным колесом, что бывает необходимо при изго-
товлении запасных частей, но нормы не указываются.
В связи с тем, что метод измерения по пятну контакта в большой сте-
пени субъективен, стандартом разрешается конструктору указывать спо-
соб определения пятна контакта и место его расположения на поверхно-
сти зуба, при этом он может назначить собственные нормы.
Нормы на пятно контакта устанавливаются в процентах от длины и
высоты зуба (рис. 14.11). На практике наиболее часто определяется
мгновенное пятно контакта.
3. Погрешностью направления зуба (Fpr) называется расстояние меж-
ду двумя ближайшими друг к другу номинальными делительными ли-
ниями зуба в торцевом сечении, между которыми размещается действи-
тельная делительная линия зуба, соответствующая рабочей ширине
зубчатого колеса (рис. 14.12). Под действительной делительной линией
зуба понимается линия пересечения действительной боковой поверхно-
сти зуба зубатого колеса делительным цилиндром, ось которого совпа-
дает с рабочей осью.
Номинальные делительные
линии зуба
Рис. 14.12. Погрешность направления зуба
Погрешность направления зуба нормируется для прямозубых и узких
косозубых колес, но возможности измерения при этом различны.
4. Суммарной погрешностью контактной линии (погрешность
формы и расположения) (Fkr) называется расстояние по нормали ме-
жду двумя ближайшими друг к другу номинальными контактными
линиями, условно наложенными на плоскость (поверхность) зацепле-
ния, между которыми размещается действительная контактная линия
на активной боковой поверхности (рис. 14.13). Под потенциальной
контактной линией понимается линия пересечения поверхности зуба
плоскостью зацепления.
222
прямые
состоя-
прямых
Рис. 14.13. Суммарная погрешность
контактной линии: I — направление
рабочей оси вращения колеса;
II — номинальные контактные ли-
нии; III — действительная контакт-
ная линия; IV — границы активной
поверхности зуба
Эвольвентная поверхность является
линейчатой поверхностью, т.е.
щей из большого количества
линий.
В прямозубых колесах эти
должны располагаться параллельно оси
цилиндра (колеса), а в косозубом колесе
под углом к оси. Это и есть контактные
линии.
При таких видах зубообработки как
зубодолбление контактная линия пол-
ностью получается как след кромки
режущего инструмента. При зубофрезе-
ровании каждая контактная линия со-
стоит из следов многих режущих кромок фрезы и образована участками
от каждой режущей кромки.
При зацеплении косозубых колес мгновенный контакт боковых по-
верхностей происходит по контактным линиям, а, следовательно, этот
параметр из-за специфического расположения в косозубых колесах ха-
рактеризует высотный контакт сопрягаемых зубьев.
В настоящее время нормирование точности контактной линии еще не
получило распространения.
5. Отклонением осевых шагов по нормали (FpXnr) называется разность
между действительным (измеренным) осевым расстоянием и суммой со-
ответствующего числа номинальных осевых шагов, умноженная на си-
нус угла наклона делительной линии зуба (рис. 14.14).
I
действительное осевое
расстояние зубьев
Рис. 14.14. Осевой шаг
Под действительным осевым расстоянием понимается расстояние
Между одноименными линиями зубьев косозубого зубчатого колеса по
прямой параллельной рабочей оси.
223
Этот параметр аналогичен шагу резьбы (см. гл. 13), но отличается
тем, что отклонения его в зубчатых колесах задаются в направлении,
перпендикулярном линии зуба. Это сделано потому, что при малом угле
наклона зуба очень трудно измерить отклонение вдоль зуба (наконечник
касается наклонной поверхности).
Для нормирования, данный параметр в промышленности почти не
используется, так как он не определяет полностью контакт, не связан с
конкретными технологическими причинами и трудно реализовать его
измерение на больших колесах, где контакт особенно важен. Примене-
ние его можно рекомендовать для небольших колес, которые можно бы-
ло бы измерять как резьбу.
§8. НОРМИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ (ПОКАЗАТЕЛИ), ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ
БОКОВОЙ ЗАЗОР
Боковым зазором называется расстояние по нормали между нера-
бочими профилями зубьев колес, находящихся в непосредственном заце-
плении.
В § 3 этой главы уже было сказано о принципе нормирования требо-
ваний для обеспечения бокового зазора. Здесь мы дадим несколько до-
полнительных разъяснений.
Обеспечение необходимого бокового зазора в той мере, в которой
это зависит от одного зубчатого колеса, связано с толщиной его зуба,
если говорить о колесе как о геометрической фигуре. Толщина же зуба
зависит от положения режущего инструмента в виде рейки относительно
оси колеса при изготовлении этого колеса. Чем ближе рейка к оси, тем
тоньше получается зуб, чем дальше от оси, тем толще. Вот это относи-
тельное положение рейки и заготовки носит название положение исход-
ного контура.
Зубья колес нарезают, как правило, тоньше номинального значения,
т.е. дается обязательное смещение исходного контура от номинального
положения к оси колеса (рис. 14.15), для обеспечения гарантированного
бокового зазора. Это обязательное смещение носит название дополни-
тельного смещения исходного контура (Енг), которое может быть непо-
средственно измерено.
Дополнительное смещение исходного контура — это его смещение от
номинального положения в тело зубчатого колеса, осуществляемое для
обеспечения в передаче гарантированного бокового зазора (рис. 14.15).
Вместо этого показателя для обеспечения гарантированного
(наименьшего) бокового зазора можно нормировать или отклонение
средней длины общей нормали (Ewmr), или отклонение просто длины об-
224
щей нормали (Ewr), или
наименьшее отклонение
толщины зуба (Есг), или
верхнее предельное откло-
нение измерительного межо-
севого раССТОЯНИЯ (+Ea"s).
Для передач с нерегулируе-
мым межосевым расстояни-
ем еще нормируется откло-
нение межоСевого расстоя-
/ 4- г \ Рис. 14.15. Смещение исходного контура
НИЯ V, — lary.
Наименьшее дополнительное смещение исходного контура (или дуб-
лирующие его параметры) можно, в принципе, рассматривать как ана-
логичное основному отклонению в гладких и резьбовых сопряжениях (в
данном случае это верхнее отклонение). Помимо основного отклонения
в нормах бокового зазора даются допуски на смещение исходного конту-
ра (Тн), вместо которого можно использовать или допуск на среднюю
длину общей нормали (Twin) или допуск на длину общей нормали (Tw),
или допуск на толщину зуба (Те), или нижнее предельное отклонение ме-
жосевого раССТОЯНИЯ (—Ea"i).
Значения основных отклонений и допуски по нормируемым парамет-
рам выбираются в зависимости от принятого вида сопряжений (А, В,...)
и вида допуска (а, Ь, с...). В свою очередь основное отклонение выбира-
ется по гарантированному зазору. Особенностью нормирования пара-
метров, характеризующих боковой зазор, является то, что и основное
отклонение, и допуски задаются в «тело» колеса, т.е. в сторону уменьше-
ния толщины зуба с тем, чтобы обеспечить обязательность зазора между
неработающими профилями (вспомните, что в системе допусков на
гладкие сопряжения всегда давались верхние отклонения для полей до-
пусков, располагаемых ниже нулевой линии).
Контрольные вопросы
1- Принцип нормирования точности зубчатых колес и передач; нормы точности
2. Степени точности, какие эксплуатационные характеристики зубчатых колес они ох-
ватывают.
3. Виды сопряжений и виды допусков по боковому зазору зубчатых передач.
4. Условные обозначения требований к точности колес и передач.
5. Показатели и комплексы, характеризующие кинематическую точность зубчатых ко-
лес и передач.
6. Что такое кинематическая погрешность9
7. Что такое накопленная погрешность шага9
8. Что такое погрешность обката9
® Нормирование точности 225
в машиностроении
9. Что такое колебания измерительного межосевого расстояния, какие параметры вы-
являются при контроле?
10. Что такое длина общей нормали, какие параметры и в каких нормах выявляются'?
11. Что такое радиальное биение зубчатого венца и выявляемые параметры зубчатого
венца?
12. Показатели и комплексы, характеризующие плавность работы зубчатого колеса.
13 Что такое местная кинематическая и циклическая погрешности, принцип опреде-
ления'?
14. Что такое шаг зацепления?
15. Что такое отклонение шага?
16. Что такое профиль колеса?
17. Показатели и комплексы, характеризующие полноту контакта зубьев.
18. Что такое пятно контакта (суммарное и мгновенное)?
19. Что такое направление зуба у прямозубых и узких косозубых колес?
20. Показатели, характеризующие боковой зазор и принцип образования бокового за-
зора.
21. Показатели, характеризующие боковой зазор и принцип образования бокового за-
зора.
22. Что такое боковой зазор?
23. Что такое смещение исходного контура?
24. Что такое толщина зуба?
ГЛАВА 15
Нормирование точности шпоночных соединений
Шпоночным соединением называют соединение вала с установленным
на нем отверстием посредством шпонки, т.е. детали, представляющей
собой призматический, клинообразный или сегментный брусок.
В шпоночных соединениях имеются вал и отверстие, как в гладких
соединениях. На валу и во втулке этого соединения имеются пазы,
расположенные вдоль оси. В эти пазы вала и втулки вставляется
шпонка, которая дает возможность валу и втулке вращаться вместе.
Шпоночные соединения различают в зависимости от геометрической
формы шпонки и способов ее установки. В основном используют со-
единения с призматическими шпонками, сегментными шпонками и
клиновыми шпонками.
Помимо перечисленных шпоночных соединений в машиностроении
используют и, следовательно, нормируют точность и других шпоночных
соединений. Они представляют собой разновидности указанных выше
соединений. К ним относятся соединения с призматическими направ-
ляющими шпонками, с высокими призматическими шпонками, соедине-
ния со шпонками клиновыми низкими с головкой и без головки, соеди-
нения со шпонками тангенциальными нормальными и со шпонками тан-
генциальными усиленными. Однако подход к нормированию точности
226
этих шпоночных соединений такой же, как и в перечисленных ранее трех
видах шпоночных соединений.
Иногда шпоночные соединения разделяют на затяжные, когда шпон-
ка устанавливается с затяжкой вдоль оси, т.е. с натягом на валу и во
втулке (клиновые) и не затяжные (призматические и сегментные), кото-
рые устанавливаются относительно свободно на валу и во втулке (чаще
всего с зазором). Затяжные шпонки предназначаются для передачи не
только вращающего момента, но и осевой нагрузки. Наибольшее при-
менение имеют призматические и сегментные шпонки.
Есть специфическая особенность в образовании шпоночных сопря-
жений. Она заключается в том, что в сопряжении участвуют три элемента
— поверхность паза во втулке, поверхность паза на валу и поверхность
шпонки. Ну, а если быть более строгим, то к этому сопряжению надо
добавить еще и сопряжение по основным цилиндрическим поверхностям
вала и втулки, на которых делаются пазы под шпонку.
Шпоночное сопряжение образуется сочетанием размеров, характери-
зующих ширины пазов и шпонок.
При нормировании точности шпоночного соединения возникает не-
обходимость регламентировать точность и соотношение размеров тех эле-
ментов, которые участвуют в образовании сопряжения. В принципе, спосо-
бы решение такой задачи не отличаются от ранее рассмотренных приемов
(см. гл. 5), т.е., используются те же нормативные документы ЕСДП, из кото-
рых отобраны для применения лишь некоторые поля допусков.
§1. СОЕДИНЕНИЯ ПРИЗМАТИЧЕСКИМИ ШПОНКАМИ
Эти соединения (рис. 15.1) используются обычно для соединений с ва-
лом диаметром от 6 до 500 мм.
Рис. 15.1. Шпоночное соединение призматическими шпонками
8*
227
А. Размеры элементов шпоночного соединения. Размеры шпонок
(ГОСТ 23360—78) — от 2 X 2 до 100 X 50 мм (ширина X высота) и дли-
ной от 6 до 500 мм. Конкретные сочетания этих размеров нормируются в
стандарте. В условном обозначении шпонки также указываются ее раз-
меры (b X h X 1). Например, шпонка 18 X 11 X 100 ГОСТ 23360—78.
Глубина пазов под шпонку у валов (ti) — от 1,2 до 31 мм, у втулок (t2)
— от 1 до 19,5 мм. Для всех шпоночных соединений нормируются
значение и точность размера (ti и tz), но допускается на чертежах зада-
вать размер с учетом диаметра, т.е. (d - ti) для вала и (d + tz) для отвер-
стия.
Допускаемые отклонения глубины пазов вала и втулки установлены
одинаковыми со знаком плюс, а при нормировании с учетом диаметра
отклонение для вала берется со знаком минус.
Б. Нормирование точности размеров элементов шпоночного соедине-
ния аналогично нормированию гладких сопряжений указанием полей
допусков на сопрягаемые элементы. Эти поля допусков взяты из ГОСТ
25347—82 (глава 5) соответственно для отверстий и валов.
1. Нормирование точности шпонок (валов) производится в зависимо-
сти от их габаритных размеров. Для ширины шпонки (Ь) нормируется
одно поле допуска Ь9, для высоты (h) — обычно поле допуска hl 1 и Ь9
(для шпонок высотой от 2 до 6 мм поле допуска Ь9) и для длины (1) —
поле допуска hl4. (Обратите внимание на обозначение поля допуска
ширины шпонки). Оно дается как поле допуска основного вала, так как
деталь (шпонка) является деталью, которая сопрягается с другими эле-
ментами шпоночного соединения наружной (охватываемой) поверхно-
стью. Приведенные поля допусков относятся к клиновым и сегментным
шпонкам с тем отличием, что у сегментных шпонок не приводится поле
допуска на длину (см. ниже).
2. Нормирование точности шпоночных пазов на валу и во втулке
(отверстия) задаются в зависимости от вида соединений, которые разде-
ляются на три группы с различными требованиями к точности ширины
пазов (рис. 15.2).
Свободное соединение — это соединение с гарантированным зазором.
Для этих соединений точность нормируется полем допуска Н9 для ши-
рины паза на валу и D10 во втулке.
Нормальное соединение — это соединение с переходной посадкой с
большей вероятностью получения зазора. Для этих соединений поле до-
пуска N9 задается для паза на валу и JS9 — для паза во втулке.
Плотное соединение — это соединение с переходной посадкой и с
приблизительно равной вероятностью зазоров и натягов. В этих соеди-
нениях для пазов вала и втулки нормируется одно поле допуска Р9.
228
Рис. 15.2. Поля допусков соединения призматическими шпонками для валов от 38 до 65
мм и сечения шпонки (bxh) 12x8, 14x9, 16x10, 18x11
(Обратите внимание, что поле допуска для пазов дается как для от-
верстия, т.е. для детали с внутренней сопрягаемой поверхностью).
Как видно из приведенных полей допусков, в соединении призма-
тической шпонкой используется всего пять полей допусков на сопрягае-
мые размеры пазов и одно поле допуска для ширины шпонки.
Требования к точности глубины пазов на валу и во втулке установ-
лены в пределах от + 0,1 до + 0,3 мм в зависимости от номинального
размера. На длину паза установлено одно поле допуска Н15.
В. Посадки шпоночного соединения, так же как и для гладких сопря-
жений, не нормируются, а могут быть образованы сочетанием любых
полей допусков для ширины паза на валу и во втулке. Исходя из, приве-
денных ранее, полей допусков на ширину шпонок и на ширину пазов у
валов и втулок можно сказать, что сопряжения шпонок с валом и втул-
кой производится в системе вала, т.е. дается одно поле допуска для
шпонки (вала) (Ь9) и пять полей допусков для ширины паза у втулок и
валов (рис. 15.2).
В сопряжении участвуют одновременно три элемента, два из которых
— это пазы на валу и во втулке (т.е. отверстия), а один — шпонка (т.е.
вал). Естественно, что система образования посадок должна иметь один
основной элемент и в данном случае это вал, и, следовательно, посадки
образуются в системе вала. В связи с необходимостью использовать по-
229
садки в системе вала металлургическая промышленность выпускает спе-
циальный прокат для призматических шпонок (сталь чистотянутая для
шпонок) и поскольку малы затраты на обработку шпонок это подтвер-
ждает экономическую целесообразность использования системы вала.
§2 . СОЕДИНЕНИЯ СЕГМЕНТНЫМИ ШПОНКАМИ
Эти соединения отличаются от соединений с призматическими шпон-
ками только формой шпонки (рис. 15.3). При этом шпонка может быть в
виде целого сегмента (исполнение 1) или в виде срезанного сегмента
(исполнение 2).
Шпонки первого исполнения используются для передачи крутящих
моментов, а второго — для фиксации элементов конструкции. Глубина
пазов у вала (ti) установлена от 1 до 10 мм, а для втулок (t2) — от 0,6 до
3,3 мм. Так же как и в соединениях с призматическими шпонками на ра-
бочих чертежах могут быть заданы размеры пазов с учетом диаметра,
т.е. (d - ti) и (d + tz). Для передачи крутящего момента эти соединения
используются для относительно небольших валов от 3 до 38 мм, а для
фиксации элементов — от 3 и свыше 40 мм без ограничения диаметра.
Рис. 15.3. Шпоночное соединение сегментными шпонками
Размеры шпонок (bxhxD) (ГОСТ 24071-80) — от 1x1, 4x4 до 10x13x32.
Как видите, у этих шпонок нормируется диаметр окружности, из которой
вырезается сегмент, а не длина шпонки. В условном обозначении указы-
ваются размеры ширины и высоты (bxh). Например: шпонка 5x6,5 ГОСТ
24071-80.
Точность соединения сегментными шпонками устанавливается теми
же полями допусков, что и для соединений призматическими шпонками.
Так, для ширины (Ь) и высоты (h) нормируются поля допуска Ь9 и Ы1.
230
Вместо поля допуска на длину шпонки (она не нормируется, исходя
из особенности формы шпонки, а определяется диаметром и высо-
той) задается поле допуска М2 для диаметра, из которого вырезается
сегмент. Кроме того, при соединении сегментными шпонками ис-
пользуются только нормальное и плотное соединения (отсутствует
свободное соединение) с использованием тех же полей допусков, что
и для призматических шпонок. Для нормального соединения
точность нормируется полем допуска N9 на ширину шпоночного па-
за на валу и полем допуска JS9 для ширины паза во втулке. При
плотном соединении для ширины шпоночных пазов на валу и во
втулке точность нормируется всего одним полем допуска Р9. Сопря-
жения, как и с призматическими шпонками, образуются любыми
сочетаниями поля допуска на ширину шпонки (h9) с тремя полями
допусков на ширину пазов у вала и во втулке.
§3 . СОЕДИНЕНИЯ КЛИНОВЫМИ ШПОНКАМИ
Шпоночные соединения клиновыми шпонками (рис. 15.4) анало-
гичны соединениям призматическими шпонками с тем отличием, что
шпонка изготавливается в виде клина с уклоном Г. 100. Осевым переме-
щением шпонки обеспечивается соединение вала и втулки. Эти шпонки,
могут быть с головкой (одно исполнение) или без головки (еще три ис-
полнения, отличающиеся формой торцов шпонки — плоские с закругле-
нием с двух концов или с одного конца). Соединения клиновыми шпон-
ками охватывают диаметры валов от 6 до 500 мм (как и призма-
тические).
Рис. 15.4. Шпоночное соединение клиновыми шпонками
Размеры шпонок (b х h) (ГОСТ 24068-80) — от 5 х 5 до 100 х 50, где h
относится к наибольшему размеру шпонок. Длина шпонок (1) установ-
231
Г
*41
лена в пределах — от 6 до 500 мм. При условном обозначении шпонок
указываются ее размеры: (b х h х I). Например: шпонка 18 х 11 хЮ ГОСТ
24068-80.
Глубина паза на валу (ti) установлена от 1,2 до 31 мм, а во втулках
(t2) — от 0,5 до 18,1 мм. В связи с тем, что наклонный паз у этих соедине-
ний делается только во втулке, размер относится к наибольшей глубине.
На чертеже возможно указание размера и с учетом диаметра.
Требование к точности элементов клиновых шпонок устанавливаются
такими же полями допусков, как и для призматических шпонок (Ь9 для Ь;
hl 1 для h и Ы4 для 1). В связи с особенностью этого соединения, при ко-
тором сопряжение образуется не по боковым сторонам, требование к
точности ширины паза на валу и во втулке нормируется одним полем
допуска D10. Требование к углу наклона нормируется предельными от-
клонениями ± ATI0/2.
Посадки для сопряжений с клиновыми шпонками не нормируются,
поскольку соединения осуществляются осевыми смещениями шпонки,
т.е. имеет место регулируемая посадка с натягом.
§4 . ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ С НИЗКИМИ КЛИНОВЫМИ ШПОНКАМИ
С ГОЛОВКОЙ И БЕЗ ГОЛОВКИ
Эти шпоночные соединения не имеют принципиальных отличий от
соединений обычными клиновыми шпонками и предназначены для спе-
циальных случаев, например при соединении тонкостенных деталей.
При этих шпоночных соединениях вместо шпоночного паза на валу де-
лается «лыска». Требования к точности соединения обеспечиваются
нормированием высоты среза (ti) на валу, а для втулки нормируется, как
и для других шпоночных соединений, ширина шпоночного паза полем
допуска D10. Точность размеров шпонки нормируется полями допусков
Ь9 и hl 1. Таким образом, точность шпоночного соединения нормируется, в
основном, всего тремя полями допусков из ГОСТ 25347-82.
Контрольные вопросы
1 Что такое шпоночное соединение и каково его назначение’’
2 В чем особенность шпоночных соединений по сравнению с обычными цилинд-
рическими соединениями9
3 Какие группы шпоночных соединений с призматическими шпонками предусмотре-
ны по ГОСТ 25347-829
4 Какие поля допусков используются для шпоночных соединений9
5 . В какой системе (системе отверстия или вала) осуществляются шпоночные соедине-
ния и почему9
232
6 . В чем отличие соединения сегментными шпонками от соединения призматическими
шпонками?
7 . В чем особенность шпоночного соединения клиновыми шпонками9
8 . Почему не нормируются посадки для сопряжений клиновыми шпонками?
ГЛАВА 16
Нормирование точности шлицевых соединений
Шлицевым соединением, или зубчатым соединением, называется разъ-
емное соединение вала с отверстием, когда на валу имеются зубья
(выступы), а в отверстии — соответствующие впадины (шлицы). Не надо
путать эти зубчатые соединения с зубчатыми зацеплениями, предна-
значенными для передачи движения (см. гл. 14).
Охватывающую поверхность внутреннего цилиндра обычно в этих
соединениях называют втулкой.
Основное назначение этих соединений — передача крутящего момен-
та, причем в отдельных случаях сопрягаемые детали могут иметь отно-
.сительное осевое перемещение.
Шлицевые соединения, в принципе, можно представить себе как мно-
гошпоночное соединение с равномерно расположенными шпонками. В
зависимости от формы профиля выступов у вала и пазов у втулки име-
ются прямобочные и эвольвентные шлицевые соединения. Значительно
реже применяются шлицевые соединения с треугольным профилем.
Шлицевые соединения используются в тех же случаях, что и шпоночные
соединения, но для передачи больших крутящих моментов и, кроме того,
в случаях, когда необходимо обеспечить относительно высокие требова-
ния к соосности (центрированию) вала и втулки.
§1. ПРЯМОБОЧНЫЕ ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Эти соединения (рис. 16.1) используются в подвижных (с зазором) и
неподвижных (с натягом) соединениях.
Для того чтобы обеспечить передачу разных значений моментов, при
выборе размеров шлицевых соединений (ГОСТ 1139—80), выделяют
легкие, средние и тяжелые серии, которые отличаются, в основном, раз-
ными сочетаниями чисел зубьев (шлицев) (z), размерами внутреннего (d)
и наружного (D) диаметров и шириной (Ь) зуба (паза).
Прямобочные шлицевые соединения обычно предназначены для со-
единений с наружным диаметром от 14 до 125 мм (обратите внимание на
расположение внутреннего и наружного диаметров для шлицевого вала
233
и шлицевой втулки на рис. 16.1). Стандартом определены сочетания zxdxD,
которые можно использовать.
Рис. 16.1. Втулка и вал прямобочного шлицевого соединения
Необходимость нормирования сочетаний диаметров и числа зубьев
объясняется тем, что втулки шлицевого соединения получаются спосо-
бом протягивания. Инструмент для этого — протяжка — изготавлива-
234
ется под определенный размер втулки и для определенного числа шлицев
(зубьев). Поэтому весьма важно внести ограничения типоразмеров этих
втулок, так как инструмент протяжка очень сложный и дорогой. Нельзя
допускать произвольное сочетание диаметров и количества зубьев. В
прямобочных шлицевых соединениях зубья, по которым образуются со-
пряжения, расположены параллельно оси соединения и имеют плоские
боковые поверхности.
Требования к параметрам шлицевого соединения задаются в зависи-
мости от принятой системы центрирования между валом и втулкой, т.е.
от той поверхности, по которой производится основное сопряжение,
обеспечивающее расположение осей втулки и вала (рис. 16.2). Исполь-
зуют три способа центрирования: по наружной поверхности (D) (рис.
16.2, л), по внутренней поверхности (рис. 16.2, 6) (d) и по боковым по-
верхностям зубьев (Ь) (рис. 16.2, в).
Рис. 16.2. Центрирование прямобочных шлицевых соединений: по наружному диаметру
(а), по внутреннему диаметру (б), по боковым поверхностям (в)
Необходимо иметь в виду, что поскольку обработку поверхности
втулки, в основном, осуществляют протягиванием, то это в свою очередь
предопределяет требование к материалу детали и возможные точности
сопряжений.
1. Центрирование в шлицевых соединениях. Прежде чем рассмотреть
вопросы центрирования по разным поверхностям шлицевых деталей,
коротко разберем понятие «центрирование» и способ осуществления его
при образовании шлицевого соединения. Термин «центрирование» ши-
роко применяется в машиностроении и характеризует точность распо-
ложения осей поверхностей относительно друг друга.
Центрирование — это операция сборки, заключающаяся в выверке
соосности детали с базовой поверхностью или общей осью.
Таким образом, термин «центрирование» не совсем точен, поскольку
речь идет о действиях по совмещению осей, а не центров. Однако этот
термин, характеризующий совмещение осей двух деталей, укоренился в
Машиностроении, и вызвано это, вероятно, процедурой действий при
235
центрировании. В процессе центрирования измеряется радиальное бие-
ние центрируемой детали (см. гл. 10) и по этому биению судят о совпаде-
нии осей. Как Вы должны помнить, радиальное биение измеряется в
сечении цилиндра плоскостью, перпендикулярной оси цилиндра, и, фак-
тически, вместо совпадения осей определяется совпадение центров. От-
сюда и термин «центрирование», который употребляется, например, при
совмещении оси заготовки с осью планшайбы станка, при этом условно
пренебрегают влиянием на радиальное биение отклонений от
«круглости заготовки».
Центрирование при образовании шлицевого соединения обес-
печивается совмещением осей вала и втулки. Точность совмещения этих
осей обеспечивается точностью посадки с зазором между сопрягаемыми
поверхностями. Но прежде чем рассмотреть эти посадки, надо обратить
внимание на то, что шлицевое соединение отличается от обычного глад-
кого тем, что посадка (сопряжение) для шлицевых деталей осуществляет-
ся одновременно по трем поверхностям, т.е. по наружной поверхности, по
внутренней и по боковым сторонам шлицев (зубьев).
Таким образом, при нормировании точности шлицевого соединения
необходимо нормировать одновременно три посадки. Посадки эти
должны быть разными по точности, так как невозможно изготовить все
сопрягаемые поверхности с одинаковой точностью и невозможно будет
обеспечить собираемость шлицевых деталей при одинаково высокой
точности. Точность совпадения осей в шлицевом соединении обес-
печивается точностью сопряжений, т.е. значениями зазоров или натягов.
Поэтому точности посадок по трем сопрягаемым поверхностям шлице-
вых деталей назначают разными. И, естественно, что поверхность, для
которой назначена более высокая точность сопряжения, будет обес-
печивать точность совмещения осей. Если говорится, что центрирование
шлицевого соединения осуществляется по наружному диаметру, это оз-
начает, что посадка по наружному диаметру (наружной поверхности)
должна быть наиболее точной из трех посадок в данном шлицевом со-
единении.
Поскольку поверхности шлицевого соединения либо обеспечивают
точность центрирования, либо не выполняют этой функции, то возника-
ет необходимость отдельного нормирования точности каждой поверх-
ности, когда она является центрирующей и когда она не является цен-
трирующей.
Центрирование по D (см. рис. 16.2, а) используется для подвижных и
неподвижных соединений, при передаче небольших крутящих моментов
и в других соединениях, подвергаемых малому износу. Для обеспечения
этого сопряжения втулка должна изготавливаться с относительно не-
236
большой твердостью, чтобы обеспечить обработку чистовой протяжкой.
Вал может иметь большую твердость и обрабатывается шлифованием по
наружному диаметру (фрезерованием получают зубья). Этот способ цен-
трирования наиболее простой и экономичный.
Центрирование по d (см. рис. 16.2, б) используется для получения вы-
сокой точности совмещения осей вала и втулки. Для обеспечения этого
сопряжения отверстия по внутреннему диаметру и у вала, и у втулки мо-
гут быть окончательно обработаны шлифованием. Это сопряжение ис-
пользуется, когда и вал, и втулка должны иметь большую твердость.
Этот способ центрирования дорогой, но наиболее точный.
Центрирование по b (см. рис. 16.2, в) используется, когда необходимо
передать большие крутящие моменты, особенно при знакопеременной
нагрузке, тем более с реверсированием. При этом способе не обес-
печивается высокая точность совпадения осей вала и втулки, и поэтому
он применяется значительно реже, чем два других.
2. Поля допусков на размеры поверхностей прямобочного шлицевого
соединения. Шлицевые детали образуют подвижные и неподвижные со-
единения, для которых нормируются отдельные поля допусков по ГОСТ
25347—82 (см. гл. 5). Выше было сказано, что нормируются разные поля
допусков для центрирующих и нецентрирующих поверхностей шлицевой
детали.
А. Поля допусков для размеров центрирующих поверхностей. Эти по-
ля допусков выбраны из ГОСТ 25347—82 в зависимости от характера
соединения — подвижного или неподвижного. В стандарте выделены
поля допусков предпочтительного применения, и это следует учитывать
при выборе полей допусков.
При центрировании по внутреннему диаметру d для подвижных со-
единений точность внутреннего диаметра втулки (d) нормируется всего
Двумя полями допусков Н8 и Н7, причем последнее поле допуска являет-
ся предпочтительным, поскольку совпадает с нормируемым в междуна-
родном документе ИСО. Для внутреннего диаметра вала нормируется
пять полей допусков, среди которых поля допусков f7, g6 и g7 являются
предпочтительными.
Для ширины шлицев (зубьев) (Ь) при центрировании по внутреннему
Диаметру выделено шесть полей допусков для ширины шлицев втулок
(поля Н9 и Н11 предпочтительные) и 12 полей допусков для ширины
шлицев на валу (поля d 10, f9 предпочтительные).
Для неподвижных соединений при центрировании по внутреннему
Диаметру нормируется одно поле допуска Н7 на внутренний диаметр
втулки и четыре поля допусков на внутренний диаметр вала (из них Ь7
предпочтительное).
237
Для ширины шлицев (зубьев) втулки нормируются шесть полей до-
пусков (из них Н9 и Н11 — предпочтительные) и пять полей допусков
для шлицев вала (из них h 10 — предпочтительное).
При центрировании по наружному диаметру D для подвижных соеди-
нений точность наружного диаметра втулки нормируется четырьмя по-
лями допусков (из них рекомендуется к применению Н7). Для вала нор-
мируется шесть полей допусков (из них рекомендуются П, g6, Ь7).
Для ширины шлицев при центрировании по наружному диаметру ус-
тановлено четыре поля допуска для шлицев втулки (рекомендуются D9,
F8, F10) и восемь полей допусков для шлицев вала (рекомендуются d9,
h9, f7, f8).
Для неподвижных соединений точность центрирующего наружного
диаметра нормируется одним полем допуска Н7 для диаметра втулки и
двумя полями допусков для вала (рекомендуется js6).
Для неподвижного соединения и центрирования по наружному диа-
метру для ширины шлипев установлено два поля допусков для шлицев
втулки (рекомендуется F8) и два поля допусков для шлицев вала
(рекомендуется js7).
При центрировании по боковым сторонам шлицев для подвижного со-
единения установлены три поля допуска по ширине шлицев втулки
(рекомендуются D9 и F10) и семь полей допусков — по ширине шлицев
вала (рекомендуются е8 и f8).
Для неподвижного соединения нормируются три поля допуска для
шлицев втулки (рекомендуется F8) и два поля допуска — для шлицев
вала (рекомендуется js7).
Перечисление полей допусков дано, естественно, не для запоминания,
а для представления об ограниченности отобранных полей допусков.
Для полноты картины надо иметь в виду, что одни и те же поля допус-
ков повторяются для разных поверхностей центрирования, и общее ко-
личество используемых полей допусков значительно меньше, чем сумма
перечисленных в этом разделе.
Надо обратить внимание, что для всех поверхностей втулки дается
значительно меньше полей допусков, чем для поверхностей валов, из-за
трудности изготовления втулок и необходимости иметь дорогостоящий
и сложный инструмент — протяжку.
Б. Поля допусков на размеры нецентрирующих поверхностей. Еще раз
напомним, что при образовании шлицевого соединения необходимо
нормировать требования к точности посадки по трем поверхностям —
наружной, внутренней и боковым сторонам шлицев. И при этом самая
точная посадка из трех обеспечивает центрирование, т.е. совмещение
осей вала и втулки. Естественно, что по поверхностям, которые не обес-
238
печивают центрирования, применяются более грубые поля допусков,
поскольку они должны обеспечить, в основном, только собираемость.
Для нецентрирующих боковых сторон шлицев поля допусков были ука-
заны, когда рассматривались поля допусков по центрирующим поверх-
ностям. Необходимость отдельного нормирования посадок по ширине
шлицев связана с тем, что если по другим нецентрирующим поверхно-
стям (наружному и внутреннему диаметрам) требуется только обес-
печить собираемость, и в эксплуатации эти поверхности практически не
участвуют, то боковые поверхности, даже если они не являются центри-
рующими, влияют на эксплуатационные свойства шлицевого сопряже-
ния. Посадка по этим поверхностям влияет на величину относительного
смещения вокруг оси вала и втулки, что особенно важно при работе
шлицевого соединения с реверсом.
Наружный диаметр является нецентрирующим, когда центрирование
осуществляется по поверхностям внутреннего диаметра (d) или по по-
верхностям боковых сторон шлицев (Ь). В этом случае для наружного
диаметра вала (D) при подвижном соединении используются поля до-
пусков al 1, dlO, f9, причем к применению рекомендуется первое поле до-
пуска.
Для неподвижного соединения точность наружного диаметра у вала
нормируется тремя полями допусков: al 1, f9, ЫО, при этом к применению
рекомендуется первое поле допуска.
Для нецентрирующего наружного диаметра втулки, вне зависимости
от вида сопряжения, нормируется три поля допуска: НЮ, Hl 1, Н12, при
этом к применению рекомендуется первое поле допуска.
Внутренний диаметр является нецентрирующим, когда центрирование
осуществляется по наружному диаметру или по боковым сторонам шли-
цев. В этом случае для внутреннего диаметра втулки установлено всего
одно поле допуска Н11, и для подвижного, и для неподвижного соедине-
ний. Для нецентрирующего внутреннего диаметра вала вообще не нор-
мируется требование к точности. В стандарте указано, что внутренний
нецентрирующий диаметр d вала должен быть не менее диаметра di (см.
рис. 16.1).
. В. Нормирование точности расположения поверхностей элементов
прямобочных шлицевых деталей. Для прямобочных шлицевых соедине-
ний, несмотря на сложность геометрической формы втулки и вала, нор-
мируется практически одно отклонение от симметричности боковых сто-
рон зубьев (шлицев). Допуск задается в диаметральном выражении (см.
Рис. 16.1) относительно центрирующего элемента. Нормирование только
одного показателя отклонения расположения связано, видимо, с тем, что
основным средством контроля деталей шлицевого соединения (вала и
239
втулки) является комплексный (проходной) калибр, выявляющий воз-
можность сборки этих элементов. В стандарте на эти калибры установ-
лены требования на расположение элементов шлицевого сопряжения.
Допуск симметричности нормируется в зависимости от ширины зуба
(шлица) и устанавливается значениями от 0,010 до 0,018 мм.
Установившаяся во всем мире система контроля шлицевых деталей с
помощью калибров нашла отражение не только указанием об этом в
стандарте, нормирующим точностные данные для шлицевого соедине-
ния, но и на дополнительные требования еще к одному параметру от-
клонения расположения. В ГОСТ 1139—80 указано, что если шлицевая
деталь контролируется калибром, длина которого меньше длины детали,
то дополнительно нормируются требования к отклонению от парал-
лельности сторон зубьев (шлицев) вала и втулки относительно оси цен-
трирующей поверхности. Отклонение от параллельности задается на
длине 100 мм значением 0,03 мм при допусках на ширину шлицев от IT6
до IT8 и 0,05 мм при допусках IT9 и IT10.
Г. Посадки шлицевых прямобочных соединений. Как и для гладких
цилиндрических соединений, для элементов шлицевых деталей в стан-
дарте посадки непосредственно не нормируются. Они даны в виде реко-
мендаций в приложении к стандарту.
При центрировании по внутреннему диаметру (d) рекомендуется во-
семь посадок. При этом для внутреннего диаметра втулки используются
поля допусков Н7 и Н8. Выделено пять посадок предпочтительного
применения. Приняты допуски от 6-го до 8-го квалитетов с основными
отклонениями е, f, g, h, js, n для вала. При центрировании по внутренне-
му диаметру с указанными посадками одновременно рекомендуется 43
посадки по боковым сторонам зубьев с использованием полей допусков
D9, D10, F8, F10. Н8, Н9, НИ для втулок. Выделено семь пред-
почтительных посадок с использованием основных отклонений для ва-
лов; d, е, f, h, js, к и квалитеты от 7-го до 10-го.
При центрировании по наружному диаметру (D) рекомендуется десять
посадок по этому диаметру с использованием полей допусков основных
отверстий Н7, Н8, НЮ и основных отклонений d, е, f, g, h, js, n для валов,
т.е. те же основные отклонения, что и при центрировании по внутренне-
му диаметру, но добавлено основное отклонение е. Для валов использу-
ются допуски по квалитетам от 6-го до 8-го.
При центрировании по наружному диаметру даны рекомендуемые
посадки по боковым сторонам шлицев, Таких посадок 16, с использова-
нием полей допусков D9, F8, F10 для шлицев втулок, и с использованием
тех же основных отклонений для шлицев валов, что и при центрирова-
240
нии по внутреннему диаметру, кроме отклонения к. Выделено семь поса-
док предпочтительного применения.
При центрировании по боковым сторонам шлицев рекомендуется 19
посадок с использованием тех же полей допусков, что и для шлицев при
центрировании по наружному диаметру (D9, F8, F10). При этом для
шлицев вала используются те же основные отклонения, что и при обра-
зовании посадок по боковым сторонам при центрировании по внутрен-
нему диаметру. Допуски для ширины шлицев приняты по 7... 9 квалите-
там.
Во всех рекомендуемых посадках обычно квалитет вала на один
меньше, чем квалитет отверстия, а в некоторых случаях разница больше,
чем на один квалитет. Такое соотношение рекомендуется и для гладких
сопряжений.
Если тщательно проанализировать рекомендуемые посадки, то ока-
зывается, что количество рекомендуемых посадок значительно меньше
суммы посадок, приведенных выше при центрировании по разным по-
верхностям вала и втулки. Так, посадки, рекомендуемые по боковым
сторонам шлицев при центрировании по наружному диаметру и по бо-
ковым сторонам, почти полностью совпадают с рекомендуемыми посад-
ками по этим сторонам при центрировании по внутреннему диаметру.
Таким образом, рекомендуемые посадки по боковым сторонам при цен-
трировании по внутреннему диаметру содержат весь набор посадок при
всех поверхностях центрирования.
Аналогично и с рекомендуемыми посадками при центрировании по
наружному и внутреннему диаметрам для посадок по этим диаметрам.
Эти рекомендации содержат шесть совпадающих посадок из восьми при
Центрировании по внутреннему диаметру и десять — по наружному.
Д. Условное обозначение прямобочных шлицевых соединений валов и
втулок. При условном обозначении шлицевого соединения необходимо
указать как основные конструктивные данные, так и точность изготов-
ления размеров основных конструктивных поверхностей.
В обозначении указывается способ центрирования, число шлицев
(зубьев), значение внутреннего диаметра и посадка по внутреннему диа-
метру, значение наружного диаметра и посадка по этому диаметру,
значение ширины шлицев и посадка по шлицам.
тт j о .„Н12 Н9
Пример: d — 8 х 36--х 40---х 7--- .
Е f7 dll f9
Это обозначение указывает, что шлицевое соединение должно быть
образовано при центрировании по внутреннему диаметру (d), имеет
число зубьев 8 (z), значение внутреннего диаметра d = 36 мм и посадка
по внутреннему диаметру H7/f7, значение наружного диаметра D = 40
241
мм и посадка по этому диаметру H12/dl 1, значение ширины шлицев
(зубьев) b = 7 мм и посадка по шлицам H9/f9.
При центрировании по наружному диаметру (D):
i-л о or ллН7 -F10
D — 8 х 36 х 40— х 7-.
h7 Ь7
При центрировании по боковым сторонам шлицев (Ь):
. о or ЛПН12 D9
b — 8 х 36 х 40-х 7 —.
all f8
Структура обозначения вала и втулки аналогична обозначению со-
пряжения, но с указанием полей допусков только для одного элемента
соединения, например, при центрировании по внутреннему диаметру.
Для втулки: d— 8 х 36 Н7 х 40 Н12 х 7 Н9,
Для вала: d — 8 х 36 f7 х 40 dl 1 х 7 f9.
При условном обозначении шлицевого соединения разрешается не
указывать посадку или поле допуска по нецентрирующим поверхностям,
но для ширины шлицев поля допусков и посадки надо указывать обяза-
тельно, даже если они нецентрирующие:
J о огН7 _Н9
d — 8х 36—х40х7—,
f7 f9
о or иаН7 _F10
D — 8 х 36 х 40— х 7-,
Ь7 Ь7
D9
Ь— 8x36x40x7—.
f8
§2. ЭВОЛЬВЕНТНЫЕ ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Эти соединения отличаются от прямобочного только формой боко-
вой поверхности зубьев и впадин. Используются они по тому же на-
значению, что и прямобочные, но имеют ряд достоинств по сравнению с
ними. В принципе, эти соединения аналогичны зубчатому зацеплению с
внутренними зубьями у втулки при касании по всем рабочим боковым
поверхностям зубьев. Перечислим их достоинства в сравнении с прямо-
бочными соединениями.
1. Более технологичны, так как валы одного модуля могут быть об-
работаны одной червячной фрезой и могут обеспечить высокую
точность при использовании всех отделочных операций, как и для
зубчатых колес (шевингование, шлифование и т.д.).
2. Обладают способностью передавать большие крутящие моменты,
зубья у них прочнее из-за переменной толщины и утолщения у основа-
ния, а также благодаря плавным переходам профилей (отсутствие ост-
242
рых углов — концентрация напряжения на 10... 40 % меньше, чем у пря-
мобочных соединений) у основания зуба.
3. Обеспечивают более точное центрирование и самоустановку под
нагрузкой.
Основная трудность при их изготовлении - сложная конструкция вту-
лок и высокая стоимость протяжек для втулок, а также для изготовления
калибров.
Угол профиля принят равным 30° (у зубчатых колес, в основном, 20°)
с тем, чтобы получить более крутую эвольвентную поверхность и более
толстое основание зуба.
В эвольвентных соединениях, как и в прямобочных, используются
три способа центрирования, т.е. по наружному диаметру, по боковым
поверхностям зубьев и по внутренним поверхностям. Наиболее часто
применяется центрирование по боковым поверхностям зубьев.
Принципиальный подход к нормированию точности для эвольвент-
ных шлицевых соединений во многом аналогичен прямобочным шлице-
вым соединениям и соединениям гладких цилиндрических поверхностей.
Однако имеется ряд отличий, обусловленных особенностями профилей
зубьев (шлицев).
Точность шлицевых соединений связана со способами центрирования
и зависит от точности поверхностей, с помощью которых обес-
печивается совмещение осей вала и втулки.
1. Соединение при центрировании по боковым поверхностям зубьев
(рис. 16.3, а, б). Этот способ центрирования является основным при ис-
пользовании эвольвентных шлицевых соединений и обеспечивается он,
прежде всего точностью ширины впадин (е) у втулки и толщиной зубьев
(s) у вала.
л*
> 1 •
. Ш •
* ц ж
с* *
Средняя окружность
окружность
Средняя окружность
Рис. 16.3. Шлицевое эвольвентное соединение при центрировании по боковым
поверхностям зубьев: — при плоской (а) и закругленной (б) формах впадин
243
Номинальные ширина впадины и толщина зуба принимаются равны-
ми размеру дуги по делительной окружности.
А. Допуски на ширину впадин втулки и толщину зубьев вала. При
нормировании точности ширины впадин втулки и толщины зубьев вала
используется необычный подход. В отличие от общепринятого норми-
рования, когда указывается одно значение допуска для определенного
номинального размера и ряда точности, при нормировании точности
ширины впадин и толщины зубьев эвольвентных шлицевых соединений
нормируются два вида допусков (рис. 16.4):
Те (Ts) — допуск собственно ширины впадин втулки (толщины зубьев
вала);
Т — суммарный допуск, включающий отклонения собственно шири-
ны впадин (толщины зубьев), отклонения формы и расположения эле-
ментов профиля впадин (зубьев).
Расположение поля допуска Расположение полей допусков
ширины впадины е втулки толщины зуба 5* вала
Поле допуска собственно ширины
впадины (толщины) зуба
Поле допуска для отклонений Формы
:•$*$:» и расположения элементов профиля
Рис 16 4. Нормирование точности ширины впадины (е) втулки и толщины зуба (5) вала
Необходимость нормирования двух видов допусков связана с устано-
вившимися двумя способами измерения и контроля деталей с эвольвент-
ными шлицами. Суммарный допуск (Т) аналогичен в какой-то мере
суммарному допуску на средний диаметр резьбы (см. гл. 13) и использу-
ется при конструировании комплексных проходных калибров. Допуски
Те и Ts собственно ширины впадины и толщины зуба используются при
измерениях без использования калибров.
244
Б. Ряды точности. Допуски Те (Ts) и Т на размеры шлицевых элемен-
тов нормируются рядами точности, которые, как и при нормировании
точности зубчатых колес (см. гл. 14), названы степенями точности. Для
ширины впадин втулки нормируются 7-я, 9-я, 11-я степени, а для толщи-
ны зубьев вала — 7... 11 степени.
В. Основные отклонения. Для ширины впадин втулки установлено
всего одно отклонение Н, как для основного отверстия в системе допус-
ков и посадок на гладкие элементы детали (см. гл. 5). Для толщины зубь-
ев валов нормируется десять основных отклонений (рис. 16.4): г, р, п, к,
h, g, f, d, с, a.
Г. Поля допусков. Поля допусков для размеров ширины впадин у
втулок (е) и толщины зубьев вала (s), как это принято и при других ви-
дах сопряжений, образуются сочетанием основных отклонений и рядов
точности. В отличие от гладких соединений, но по аналогии с резьбо-
выми соединениями, в обозначении полей допусков на ширину впадин и
толщину зубьев: сначала указывается ряд точности — степень, а потом
основное отклонение, например 7Н, 7h, 9g, 7f. При этом выделены два
поля допусков (9h и 9g), которые являются предпочтительными для
применения. Изменение обозначения по сравнению с гладкими соедине-
ниями сделано для того, чтобы различать эти поля допусков, а, следова-
тельно, и посадки.
Д. Посадки по боковым поверхностям зубьев. В стандарте нормирует-
ся одиннадцать посадок по боковым поверхностям зубьев. Эти посадки
образованы из указанных выше трех полей допусков на ширину впадин
втулки (7Н, 9Н, НН) и нескольких полей допусков на толщину зубьев.
Однако указывается, что при образовании посадок можно использовать
и другие, нормируемые в стандарте, поля допусков. Таким образом, в
отличие от нормирования точности гладких соединений и прямобочных
шлицевых соединений, посадки для эвольвентных шлицевых соединений
нормируются непосредственно в стандарте, а не в качестве рекомендаций
в приложении к стандарту.
Е. Нормирование точности радиального биения зубчатого венца. При
образовании соединения с центрированием по боковым поверхностям
зубьев нормируется дополнительный параметр — радиальное биение
зубчатого венца. Это биение аналогично рассмотренному ранее ради-
альному биению в зубчатых колесах (см. гл. 14) и отличается от
обычного радиального биения (см. гл. 10) тем, что в качестве измери-
тельного наконечника используется конус с углом 60° (при измерении
радиального биения зубчатого венца зубчатых колес конус с углом 40°)
или сфера определенного диаметра, обеспечивающая контакт с боковы-
ми поверхностями зубьев в заданных точках. Нормированием радиаль-
245
ного биения зубчатого венца обеспечивается точность расположения
эвольвентных поверхностей зубьев относительно оси вращения, т.е.
точность так называемого геометрического эксцентриситета (см. гл. 14).
2. Соединения при центрировании по наружному диаметру (рис. 16.5).
Необходимо напомнить, что понятия о наружном и внутреннем диамет-
рах у эвольвентных шлицевых соединений аналогичны понятию об этих
диаметрах в резьбовом соединении и прямобочных шлицевых соедине-
ниях, т.е. наружный диаметр у вала (da) проходит по вершинам зубьев, а
у втулки (Df) по впадинам, т.е. внутри втулки.
А. Поля допусков и посадки. Поскольку соединения по этим поверх-
ностям не имеют отличий от соединений по гладким цилиндрическим
поверхностям и отличаются только тем, что поверхность является пре-
рывистой, поля допусков и посадки при центрировании по наружному
диаметру взяты из системы допусков и посадок, т.е. из ГОСТ 25347-82
(гл. 5).
Для наружного диаметра втулки (Df) нормируются всего два поля
допуска Н7 и Н8, а для наружного диаметра вала (da) пять полей допус-
ков: пб, js6, h6, g6, f7.
Б. Поля допусков для ширины впадин и толщины зубьев. При центри-
ровании по наружному диаметру нормируются одновременно требова-
ния к точности ширины впадины втулки (е) и толщины зуба вала (s), как
* основных элементов шлицевого соединения, характеризующих его экс-
плуатационные свойства.
окружность
Рис 16.5. Шлицевое эвольвентное соединение
при центрировании по наружному диаметру
Рис. 16.6. Шлицевое эвольвентное со-
единение при центрировании по внут-
реннему диаметру
Для ширины впадины втулки (е) нормируются поля допусков 9Н и
НН. Для толщины зуба вала (s) нормируется пять полей допусков: 9h,
9g, 9d, Нс, Па.
3. Соединения при центрировании по внутреннему диаметру (рис. 16.6).
У шлицевых эвольвентных деталей внутренний диаметр втулки (Da)
проходит по вершинам зубьев, а у вала (df) — по впадинам. Этот способ
246
центрирования приведен в справочном приложении к ГОСТ 6033-80, и
этим как бы подчеркивается ограниченность его применения, хотя при
этом способе центрирования можно добиться высокой точности благо-
даря возможности шлифования сопрягаемых поверхностей.
При этом способе центрирования, как при других рассмотренных
способах центрирования, точность центрирующих и нецентрирующих
поверхностей нормируется, в основном, с помощью полей допусков,
отобранных из ГОСТ 25347v82 (гл. 5).
Для внутреннего диаметра втулки (Da) нормируются поля допусков
Н7 и Н8, причем Н7 считается предпочтительным, для внутреннего диа-
метра вала (df) нормируются поля допусков пб, h6, g6. Ограничения на
ширину впадины и толщину зуба установлены так же, как и при центри-
ровании по наружному диаметру.
Посадки в стандарте вообще не указаны и предполагается, что они
образуются из любого сочетания нормируемых полей допусков.
4. Поля допусков на диаметры нецентрирующих поверхностей. Нецен-
Трирующим может быть наружный диаметр, когда центрирование про-
изводится по боковым поверхностям зубьев или по внутреннему диамет-
ру. Нецентрирующим может быть и внутренний диаметр, когда центри-
рование осуществляется по боковым поверхностям зубьев или по на-
ружному диаметру.
На нецентрирующий внутренний диаметр втулки (Da) установлено
поле допуска НН. На нецентрирующий наружный диаметр вала (da)
нормируются поля допусков d9, hl 1, hl2. На нецентрирующий наруж-
ный диаметр втулки (Df) и внутренний диаметр вала (df) поля допусков не
нормируются, а указываются минимальные или максимальные значения
в зависимости от формы впадины (плоская или закругленная). Ис-
ключение сделано для наружного диаметра втулки (Df), когда центриро-
вание производится по внутреннему диаметру при плоской форме впа-
дины. В этом случае нормируется поле допуска Н16.
5. Нормирование дополнительных показателей точности. Исходя из
особенностей формы поверхности зубьев шлицевых деталей, имеющих
эвольвентную поверхность, для них нормируется точность двух специ-
фичных параметров, используемых при нормировании точности
зубчатых колес. Такими параметрами являются размер «М» по роликам
(рис. 16.7) и длина общей нормали (рис. 16.8). Эти параметры использу-
ются в тех случаях, когда точность шлицевых деталей не контролируется
проходным калибром. В принципе, оба показателя характеризуют один
И тот же параметр зубчатого венца — толщину зуба. Значение длины
общей нормали относительно просто можно измерить на валу, а во
втулке такие измерения осуществлять трудно. Измерения размера «М»
247
по роликам сравнительно легко осуществляются как на валу, так и во
втулке. При этих измерениях во впадины между зубьями устанавливают-
ся шарики или ролики определенного диаметра, и измеряется размер, по
которому можно судить о толщине зубьев.
6. Условные обозначения шлицевых эвольвентных соединений и эле-
ментов деталей с эвольвентными шлицами. Условное обозначение со-
Рис. 16.7. Размер «М» у деталей с эвольвентными шлицами
Рис. 16.8. Длина
общей нормали
у деталей с
эвольвентными
шлицами
держит номинальный размер соединения D, модуль, обозначение посад-
ки по центрирующим элементам, обозначение посадки по нецентри-
рующим элементам, если центрирование осуществляется не по боковым
поверхностям зубьев. Отдельно указывается, если центрирование осуще-
ствляется по внутреннему диаметру.
Примеры условных обозначений.
А. Шлицевое соединение D = 50 мм, m = 2 мм с центрированием по
боковым поверхностям зубьев с посадкой 9H/9g:
50 х 2 х 9H/9g ГОСТ 6033-80, для втулки — детали с внутренними
шлицами: 50 х 2 х 9Н ГОСТ 6033-80, для вала — детали с наружными
шлицами: 50 х 2 х 9g ГОСТ 6033 -80.
Б. Шлицевое соединение D = 50 мм, m = 2 мм с центрированием по
наружному диаметру с посадкой H7/g6 и с посадкой по нецентрирую-
щим боковым поверхностям зубьев 9H/9h:
50 х H7/g6 х 2 х 9H/9h ГОСТ 6033-80,
для втулки: 50 х Н7 х 2 х 9Н ГОСТ 6033-80,
для вала: 50 х g6 х 2 х 9h ГОСТ 6033-80.
В. Шлицевое соединение D = 50 мм, m = 2 мм с центрированием по
внутреннему диаметру с посадкой H7/g6, с посадкой по нецентрирую-
щим боковым поверхностям зубьев 9H/9h:
i50 х 2 х H7/g6 х 9H/9h ГОСТ 6033-80,
для втулки: i50 х 2 х Н7 х 9Н ГОСТ 6033-80,
для вала: i50 х 2 х g6 х 9h ГОСТ 6033-80.
Как видно из приведенных примеров, посадка или поле допуска по
боковым поверхностям зубьев указывается всегда, а точность по другим
248
^центрирующим параметрам не указывается, даже если она и нормиру-
ется.
Контрольные вопросы
/
1. Что такое шлицевое соединение и для чего оно предназначается?
2. Назовите виды шлицевых соединений, их различие и особенности.
' 3. Что такое центрирование, назначение прямобочных шлицевых соединений при раз-
ных способах центрирования?
» 4. Какими параметрами нормируется точность прямобочных шлицевых соединений?
5. Приведите обозначения прямобочных шлицевых соединений при разных способах
центрирования.
6. В чем достоинства эвольвентных шлицевых соединений по сравнению с прямо-
точными?
7. Какие способы центрирования наиболее часто используются при эвольвентных
Шлицевых соединениях?
8. В чем особенность нормирования точности ширины шлицев и толщины зубьев в
эвольвентных шлицевых соединениях?
9. Дополнительные параметры точности, нормируемые для эвольвентных шлицевых
соединений по сравнению с прямобочными.
10. Приведите примеры обозначения эвольвентных шлицевых соединений при разных
способах центрирования.
РАЗДЕЛ VI
Нормирование точности размеров
и посадки подшипников качения
Подшипники качения, являясь универсальными узлами, служат опо-
рами вращающихся частей механизмов и машин и работают в условиях
преобладающего трения качения, заменяя собой подшипники скольже-
ния. Впервые в мире производство подшипников качения было органи-
зовано в Германии в 1883 г. и примерно тогда же в США. В России пер-
вые мастерские по сборке подшипников были созданы в 1916 году. Пер-
вый специализированный завод подшипниковой промышленности на
территории России был пущен в 1932 году (ГПЗ-1). В последние годы
существования СССР на заводах страны выпускалось более 15 тысяч
типоразмеров подшипников с внутренними размерами от долей милли-
метров до 3 м и с массой от долей грамма до 6 тонн и общим количест-
вом порядка 800 млн. штук в год.
Подшипники качения, работающие при самых разнообразных на-
грузках и частотах вращения, должны обеспечивать точность и равно-
мерность перемещений подвижных частей машин и приборов, а также
обладать высокой долговечностью. Работоспособность подшипников
качения в большой степени зависит от качества материалов, из которых
они изготовлены, от точности их изготовления, характера соединения с
сопрягаемыми деталями и условиями эксплуатации.
ГЛАВА 17
Нормирование точности подшипников качения
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Подшипник — это деталь или узел механизма, являющийся опорой
для вращающихся валов. Подшипники воспринимают усилие, воздейст-
вующее на вал в радиальном и осевом направлении, и допускают враще-
ние этого вала вокруг оси.
По принципу работы подшипники разделяются на подшипники
скольжения и подшипники качения. В подшипниках скольжения поса-
дочное место вала (шейка) скользит по опорной поверхности корпуса.
Эти подшипники, в принципе, представляют собой посадки с зазором и
не имеют каких-либо особенностей при нормирования точности, по
250
сравнению с теми, которые рассмотрены в главе 5. Поэтому в настоящей
главе нормирование точности подшипников скольжения не рассматри-
вается. Подшипники скольжения образуют комплект цилиндрических
или сферических поверхностей и работают в условиях жидкостного,
смешанного или сухого трения. Чаще всего между валом и опорами ус-
танавливаются дополнительные детали (вкладыши), обладающие анти-
фрикционными свойствами.
В подшипниках качения между поверхностью вращающейся детали и
поверхностью опор располагаются шарики или ролики. В подавляющем
большинстве случаев подшипники качения изготавливаются в виде от-
дельного узла, состоящего из наружного и внутреннего колец и распо-
ложенных между ними тел качения (шариков или роликов), и детали,
удерживающей тела качения на определенном расстоянии одно от дру-
гого (сепаратор).
По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники разделяются
на радиальные, радиально-упорные, упорные (подпятники).
По форме тел качения и рабочих поверхностей колец, где располага-
ются тела качения, подшипники разделяются на шариковые; шариковые
сферические; роликовые цилиндрические с короткими, длинными
(игольчатыми) и витыми роликами; роликовые конические; роликовые
сферические; коническо-сферические; в том числе самоустанав-
ливающиеся, нечувствительные к незначительным угловым отклонениям
вала.
По числу рядов тел качения разделяют однорядные, двухрядные и
многорядные подшипники.
Подшипники качения в широкой номенклатуре изготавливаются
специализированной отраслью промышленности, в которой имеются
отличия от других отраслей машиностроения по некоторым вопросам
нормирования точности.
В настоящем курсе мы будем рассматривать вопросы нормирования
точности только в отношении собранных подшипников и образования
посадок с использованием подшипников. Будут рассмотрены вопросы
нормирования точности только с позиций потребителя подшипников.
Тем, кому придется работать в подшипниковой промышленности, по-
требуется дополнительно ознакомиться с целым рядом специфичных
вопросов нормирования точности элементов, из которых составляются
подшипники.
Подшипник качения — это стандартный узел, обладающий внешней
взаимозаменяемостью своими присоединительными поверхностями (рис.
17.1): D — наружный диаметр наружного кольца, d — внутренний диа-
X? 251
Л
А *
в
метр внутреннего кольца, В — ширина (высота) ко-
лец подшипника при одинаковой ширине наружного
и внутреннего колец.
При изготовлении подшипников нет полной
взаимозаменяемости, и если разобрать несколько
одинаковых подшипников и перемешать детали, то
при их повторной сборке подшипники могут либо
не собраться, либо не будут соответствовать нор-
мируемой точности по эксплуатационным показа-
телям.
Рис. 17.1. Общий вид подшипника качения
§2. РЯДЫ ТОЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
Установлено несколько классов точности подшипников (ГОСТ 520-
89) в зависимости от используемых тел качения и от направления воспри-
нимаемой нагрузки:
классы 0, 6, 5, 4, 2, Т — для шариковых и роликовых радиальных и
шариковых радиально-упорных подшипников;
классы 0, 6, 4, 2 — для упорных и упорно-радиальных подшипников;
классы 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 — для роликовых конических подшипников.
Наиболее грубым является класс 0, а наиболее точными — классы 2 и
Т. Помимо этих классов нормируются дополнительные более грубые
классы 8 и 7, по точности ниже, чем класс 0. Эти классы поставляются по
заказам потребителя.
Класс точности подшипника характеризуется целым рядом точност-
ных требований, которые относятся к отклонениям размеров, формы и
расположения.
1. Требования к точности присоединительных размеров, т.е. для D,
d, и В, а также для отклонений формы и расположения поверхностей
колец и тел вращения, для шероховатости присоединительных поверх-
ностей.
2. Радиальное и торцевое (осевое) биение либо подшипника в сборе,
либо отдельных колец.
Приведенные данные о параметрах, которыми определяется класс
точности, практически относятся ко всем видам подшипников. Кроме
того, в зависимости от конструкции для подшипника иногда устанавли-
вают дополнительные точностные требования или дается им отличное
толкование.
252
До 1971 г. существовали другие обозначения и наименования классов
подшипников, и эти обозначения еще встречаются иногда в старой до-
кументации. Поэтому целесообразно привести соответствие старых и
новых классов.
Классу 0 соответствовали классы Н («нормальный») и П («повышен-
ный»), классу 6 — класс В («высокий»), классу 5 — класс А («особо высо-
кий») и классу 4 — класс С («сверхвысокий»). Подшипники, соответст-
вующие по точности классам 2 и Т, раньше в стандарт не включались и
относились к специальным подшипникам. Раньше встречались подшип-
ники смешанных классов, например, классы ВП, АВ, СА, где первая бу-
ква обозначает класс точности по внутреннему кольцу, а вторая — класс
точности по наружному кольцу.
Помимо классов точности для подшипников качения установлены
три категории А, В и С для нормирования других показателей, которые
являются дополнительными требованиями точности.
К категории А относятся подшипники классов точности 5, 4, 2, Т, ес-
ли к ним предъявляются дополнительные повышенные требования по
уровню вибрации или по волнистости и отклонению от круглости по-
верхностей качения и моменту трения, или по отклонению от круглости
и волнистости поверхности качения, или радиальное, или осевое биение
соответствует следующему более высокому классу, возможны и другие
сочетания дополнительных параметров.
К категории В относятся подшипники классов точности О, 6Х, 6, 5,
для которых нормируется дополнительно одно из требований, напри-
мер, регламентируются требования по уровню вибрации или по ради-
альному или торцевому биениям, а также по другим параметрам.
К категории С относятся подшипники классов точности 8, 7, 0, 6, к
которым не предъявляются требования по ограничению уровня вибра-
ций, моменту трения и другим требованиям, не указанным в ГОСТ
520—89.
В нормировании точности размеров колец подшипников имеет место
особенность по сравнению с нормированием точности обычных цилин-
дрических элементов деталей.
Для колец подшипников помимо предельных размеров, определяю-
щих точность изготовления, нормируется еще верхнее и нижнее откло-
нения от среднего диаметра (Dmp, dmp). При этом требование к средне-
му диаметру является основным, и посадки осуществляются по значени-
ям среднего диаметра. И если окажется, что размер кольца при измере-
нии находится в поле допуска относительно номинального размера, а
размер среднего диаметра выходит за пределы допуска, то такое кольцо
считается браком.
L. 253
Необходимость нормирования требований к точности среднего зна-
чения диаметра колец подшипников связано с тем, что кольца подшип-
ников являются легко деформируемыми элементами, т.е. не обладают
большой жесткостью. При установке кольца на поверхность вала или в
корпус оно деформируется и принимает в значительной мере форму по-
садочной (сопрягаемой) более жесткой поверхности. Таким образом, в
сопряжении действующим оказывается усредненный размер, а не пре-
дельный.
Такой подход в организации качественных посадок следовало бы ис-
пользовать и для всех посадок с натягом, а не только посадок подшип-
никовых колец. Однако система ЕСДП относится ко всем случаям обра-
зования посадок, для которых большинство предназначено для доста-
точно жестких деталей. Но, при выборе посадок с натягом следует учи-
тывать возможность деформации поверхностей и, возможно, назначать
требования к отклонениям размеров от среднего, а не номинального
диаметра.
Пример. Для кольца d = 100 мм установлены требования для dmp-
ES=0, EI = —0,02 мм, а для d: (ES = +0,005 мм и EI = —0,025мм), т.е.
dmp наиб = 100 мм, бтрнаим = 99,980 мм, бнб = 100,005 мм, бнм =
= 99,975 мм.
Случай 1. После измерений бнб = 99,998 мм, бнм = 99,976 мм, т.е.
размер находится в пределах допуска; dmp = (99,998 + 99,976) /2 = 99,987 мм.
Кольцо годное, поскольку значение среднего диаметра не выходит за
пределы допускаемых значений.
Случай 2. После измерений установлено, что dH6 = 100,004 мм, dHM =
= 99,998 мм, т.е. размеры находятся в пределах допуска dmp - (100,004 +
+ 99,998) / 2 = 100,001 мм. Кольцо бракованное, так как средний диаметр
выходит за наибольший предельный размер, хотя предельные значения
диаметра находятся в допуске.
Характерная особенность ГОСТ 520—89 заключается в том, что,
помимо значений допускаемых отклонений для параметров подшип-
ников, в нем имеется раздел, в котором рассматриваются методы
контроля, приводятся схемы измерения и алгоритмы обработки ре-
зультатов измерений этих параметров. А также приведены другие
сведения, поясняющие приемы проведения измерений и принятого
толкования используемых терминов. Такой подход дает возмож-
ность всем пользователям стандарта однозначно трактовать и пони-
мать нормируемые значения.
254
§3. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
Условное обозначение подшипника является очень громоздким и
содержит большой объем информации о многих свойствах подшип-
ника. Это обозначение состоит из знаков основного условного обо-
значения и знаков, обозначающих дополнительные требования к
подшипнику.
Основное условное обозначение подшипника в общем случае содер-
жит следующие параметры подшипника:
— размерную серию (серию диаметров и ширины) по ГОСТ 3378;
— тип и конструктивное исполнение по ГОСТ 3395;
— диаметр отверстия.
Основное условное обозначение подшипника характеризует его
основное исполнение, т.е., что кольца и тела качения сделаны из
подшипниковой стали марки ШХ15, класс точности 0 по ГОСТ 520, с
сепаратором, установленным для основного конструктивного испол-
нения согласно документации подшипниковой промышленности.
Дополнительные данные о подшипнике содержат сведения об отли-
чии его от основного исполнения и располагаются справа и слева от ос-
новного условного обозначения.
Основное условное обозначение состоит из семи знаков, хотя в от-
дельных случаях в нем может быть два, три или четыре знака.
Одна или две цифры справа указывают значение диаметра отверстия
подшипника: одна цифра, когда диаметр до 10 мм, и две, когда диаметр
больше 10 мм. В этом обозначении принят ряд условностей. Так, при
диаметре 10 мм в условном обозначении указывается «00»: при 12 мм —
«01», при 15 мм — «02» и при 17 мм — «03».
Значения диаметра отверстий, кратные 5, обозначаются числом, ко-
торое является частным от деления значения этого диаметра на 5. Таким
образом, умножив одну или две последние цифры обозначения 5, полу-
чим значения диаметра отверстия. При диаметре отверстия до 10 мм
значение диаметра указывается первой цифрой справа от условного
обозначения, а слева от него — указывается «0».
Второй или третьей цифрой справа (в зависимости от значения диа-
метра отверстия) указывается условный знак серии диаметров, который
вместе с серией ширины (указывается седьмой цифрой справа или, что то
же самое, первой слева) характеризует серию подшипников, т.е. сверх-
легкие, особо легкие, легкие, средние и тяжелые. В ГОСТ 3478 установ-
лено девять серий по диаметру (0,8,9,7,1,2,3,4,5) и десять серий по шири-
не (высоте) (7, 8, 9,0, 1, 2, 3, 4, 5, 6). Серии диаметров перечислены в на-
правлении увеличения размера наружного кольца при одинаковых раз-
255
мерах внутреннего кольца, а серии ширины (высот) — в порядке увели-
чения ширины (высот).
Четвертая цифра справа условно обозначает тип подшипника по воспри-
нимаемой нагрузке и форме тел качения. Так, «О» означает, что «подшипник
шариковый радиальный»; «1» — «шариковый радиальный сферический»; ...,
«8» — «упорный или упорно-радиальный шариковый» и т.д.
Пятый и шестой знаки справа от основного обозначения характери-
зуют конструктивные исполнения подшипника. Для этого использую!
цифры от «00» до «99». Эти конструктивные характеристики подшипни-
ков содержатся в ГОСТ 3395.
Седьмой знак, как уже упоминалось, означает серию ширины. И вот
здесь есть еще одна условность в обозначении; если серия ширины «0»,
то она не указывается; если и предыдущие обозначения, т.е. конструк-
тивное исполнение и тип подшипника тоже обозначаются нулями, то и
они не указываются. Коротко говоря, с левой стороны основное услов-
ное обозначение не должно начинаться с нуля, а если они относятся к
данному подшипнику, то это обозначение опускается. Поэтому может
получиться, что основное условное обозначение вместо семи цифр будет
состоять из двух цифр.
Приведем несколько примеров основного условного обозначения.
Пример 1. Подшипник 1000094:
1 — серия ширины по ГОСТ 3478;
00 — конструктивное исполнение по ГОСТ 3395;
0 — тип подшипника;
0 — диаметр внутренний менее 10 мм;
9 — серия диаметров по ГОСТ 3478;
4 — значение диаметра отверстия в мм.
Пример 2. Подшипник 25:
5 — внутренний диаметр в миллиметрах;
2 — серия диаметров по ГОСТ 3478.
Обозначения остальных характеристик подшипника опущены. Если
рассматривать эту запись слева направо, то серия ширины подшипника
«0», конструктивное исполнение «00» и дополнительное обозначение «0»
показывает, что диаметр отверстия менее 10 мм.
Помимо основного условного обозначения приводятся допол-
нительные знаки условного обозначения справа и слева от основного
обозначения. Дополнительные знаки слева от основного обозначе-
ния отделяются от него с помощью тире (—). Первая цифра слева от
основного обозначения указывает класс точности по ГОСТ 520, по-
том группу радиального зазора, момент трения и категорию под-
шипника.
256
Пример 3. Подшипник Al25—3000205:
5 — 5-й класс по ГОСТ 520;
2 — группа радиального зазора;
1 — ряд момента трения;
А — категория подшипника.
Для некоторых подшипников есть ограничения в составе дополни-
тельного обозначения.
Дополнительные знаки справа от основного обозначения указывают
* на материал деталей, конструктивные изменения, смазку, требования по
уровню вибрации и специальные технические требования. Полная рас-
шифровка этих сведений приведена в приложении ГОСТ 3189—89. До-
полнительные сведения, приводимые справа, отделяются от него буквой,
которая условно характеризует материалы деталей подшипника.
Пример 4. Подшипник А75—3280206ЕТ2С2:
А — категория подшипника;
7 — радиальный зазор по группе 7 ГОСТ 24810;
5 — класс точности 5 по ГОСТ 520;
3180206 — основное условное обозначение подшипника;
Е — сепаратор из пластического материала;
Т2 — температура отпуска колец 250 °C;
С2 — смазка ЦИАТИМ—221.
Условное обозначение вместе с классом точности и категорией мар-
кируется на поверхности подшипника. При этом категория подшипника
С не указывается, подшипник класса 6Х отмечается знаком X. Условные
знаки дополнительных требований указывают на упаковке (коробке,
бандероли) и в сопроводительной документации. Условные обозначения
подшипников наносят на любой поверхности подшипника, кроме по-
верхностей качения.
Маркировка класса точности, категории и отдельные технические
требования подшипников, имеющих ширину торца менее 2 мм, наносят-
ся на упаковочной коробке.
В материалах ГОСТ 3189-89 можно ознакомиться подробно со всеми
знаками, которые используют при условном обозначении параметров
подшипников качения, а также принятыми исключениями из общих
правил.
Контрольные вопросы
1. Что такое подшипник скольжения и подшипник качения1?
2. Какими свойствами взаимозаменяемости обладают подшипники качения?
3. Сколько и какие классы точности подшипников качения установлены?
4. Какими параметрами характеризуется точность подшипника"?
® Нормирование точности
• машииостроенни
5. Соответствие старых обозначений точности подшипников качения и действующих
ныне.
6. Какие предельные значения размеров нормируются для колец подшипников каче-
ния, почему?
7. Назовите содержание условного обозначения подшипника и способ указания класса
точности.
ГЛАВА 18
Посадки подшипников качения
Подшипник, как было указано в предыдущей главе, представляет со-
бой стандартный узел, который без дополнительной обработки должен
устанавливаться в качестве опоры для вращения детали (чаще всего ва-
ла) вокруг оси.
При решении вопросов об установке подшипника качения в соот-
ветствующем месте конструкции механизма необходимо иметь в ви-
ду, что используя подшипник, потребитель имеет дело с готовым ва-
лом (наружный диаметр подшипника) и с готовым отверстием (внут-
реннее кольцо). Задача потребителя по применению подшипника за-
ключается в том, чтобы соответствующим образом обработать поса-
дочные места (поверхности) для установки подшипника (обеспечить
посадку).
Для образования посадки, что было рассмотрено в главе 5, необхо-
димо выбрать, прежде всего, основные отклонения валов и отверстий,
которые должны определять характер сопряжения поверхностей под-
шипника и сопрягаемых с ним деталей.
§1. ПОЛЯ ДОПУСКОВ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
Классы точности подшипников качения характеризуются допуском
на размер, а для образования посадки необходимо нормировать основ-
ное отклонение и направление расположения допуска, т.е. нормировать
поле допуска.
Основное отклонение посадочных мест колец подшипника обозна-
чаются латинской буквой L для диаметра отверстия и буквой 1 — для
наружного диаметра. Поле допуска образуется основным отклонением и
рядом точности, который характеризует допуск на размер.
Таким образом, для среднего диаметра отверстия подшипника (внутрен-
него кольца подшипника) установлены поля допусков LO, L6, L5, L4, L2.
Для среднего диаметра вала (наружного кольца подшипника) установ-
258
дены поля допусков ZO, Z6, Z5, Z4, 12, Поскольку, приобретая подшипник
качения, потребитель покупает готовые отверстие и вал (при использо-
вании подшипника его поверхности не надо обрабатывать), то посадки
должны образовываться в соответствующих системах. Наружное кольцо
подшипника должно сопрягаться с отверстием в корпусе в системе вала,
а внутреннее кольцо подшипника должно сопрягаться с поверхностью
вала в системе отверстия. Расположение поля допуска для среднего диа-
метра отверстия dm внутреннего кольца отличается от расположения
поля допуска для основного отверстия в системе допусков и посадок
(рис. 18.1).
Рис. 18.1. Схема расположения полей допусков на наружный диаметр и диаметр отверстия
подшипников качения
Поле допуска для среднего диаметра наружного кольца, т.е. Dm, рас-
положено, как и поле допуска основного вала в системе допусков и по-
садок.
Поле допуска для внутреннего кольца подшипника dm расположено в
минус от номинального размера, т.е. «из тела» материала. В основной сис-
теме допусков и посадок у основного отверстия и основного вала поля до-
пуска расположены «в тело материала», т.е. отклонение со знаком «+» для
, основного отверстия и со знаком «—» для основного вала.
Принятое расположение полей допусков посадочных поверхностей
подшипников связано с несколькими причинами.
Одна из причин такого решения связана со стремлением обеспечить
определенные удобства для процесса изготовления подшипников. Зна-
чение наружного размера подшипника, которое равно номинальному и
соответствует максимуму материала, появляется первым в процессе об-
работки. Это уменьшает риск получения бракованных колец при изго-
товлении.
Расположение поля допуска посадочного отверстия подшипника в
минус от номинального размера вызвано тем, что поля допусков валов
9* 259
J 1
для соединения с отверстием подшипника выбирают из числа полей до-
пусков общей системы допусков и посадок. Поскольку кольца подшип-
ников качения являются легко деформируемыми деталями, то требуют
при установке применения малых натягов, чтобы избежать заклинива-
ния тел качения между кольцами или даже разрушения колец при сбор-
ке. При назначении переходных посадок в системе отверстия можно по-
лучить небольшие натяги, но, при этом, с той же вероятностью, можно
получить и посадку с зазором. (Вспомните, что переходная посадка ха-
рактеризуется наличием наибольшего натяга и наибольшего зазора). Но
те же поля допусков валов образуют посадки с небольшими натягами в
соединении с отверстием, поле допуска которого расположено вниз от
нулевой линии, т.е. в минус от номинального размера.
Таким образом, при сопряжении валов с отверстием, у которого поле
допуска расположено в минус от номинального размера, а не в плюс,
часть полей допусков валов, которые в системе ЕСДП использовались
для получения посадок с небольшим зазором, будут образовывать с от-
верстием подшипника посадки переходные с небольшими натягами или
зазорами. В это же время поля допусков, обычно используемые для пе-
реходных посадок, будут с кольцами подшипников образовывать посад-
ки с небольшим натягом.
Многие потребители подшипников часто и не представляют себе, что
при обозначении на чертеже посадки по внутреннему кольцу подшипника с
гарантированным зазором в действительности имеют переходную посадку,
а при назначении переходной посадки в действительности имеют посадку с
небольшим гарантированным натягом.
§2. ПОЛЯ ДОПУСКОВ ДЛЯ ПОСАДОЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВАЛОВ
И ОТВЕРСТИЙ КОРПУСОВ ПОД ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ
Для образования посадок с подшипниками качения из общей систе-
мы допусков и посадок отобрана группа полей допусков, т.е. основных
отклонений и квалитетов. Полный перечень этих полей допусков приве-
ден в ГОСТ 3325—85, в котором также рассмотрены вопросы их исполь-
зования. В стандарте выделены посадки обычного и ограниченного
применения. Напоминаем, что речь идет о полях допусков на элементы
деталей (валы и отверстия в корпусах), которые потребитель подшипни-
ков должен будет обработать, чтобы получить тот или иной характер
сопряжения с подшипником. Полный набор полей допусков, используе-
мых для образования посадок с подшипниками качения, приведен на
рис. 18.2.
260
Для облегчения выполнения работ по курсовому и дипломному про-
ектированию, а также для работы начинающих специалистов, приведе-
ны табл. 18.1 и 18.2, содержащие основные поля допусков валов и отвер-
стий, по которым сопрягаются подшипники качения.
Из приведенных в таблице данных следует, что допуски присоедини-
тельных поверхностей отверстий обычно на один квалитет больше, чем
для валов, т.е. точность отверстия на 60% меньше, чем у вала. Объясня-
ется это тем, что изготавливать и измерять отверстие труднее и дороже,
чем вал того же номинального значения, а характер посадки определяет-
ся не значениями размера одного из сопрягаемых размеров, а разностью
их размеров.
Отверстия
корпусов
Рис. 18.2. Поля допусков валов и отверстий посадочных поверхностей для установки подшип-
ников качения
Таблица 18.1
Поля допусков валов для сопряжений по внутреннему кольцу подшипника
Класс точности подшипника Поля допусков вала
0 и 6 f6, g6, h6, k6, тб, пб, js6, f7
5 и 4 g5, Ь5, js5, к5, т5, п5
2 g4, h4, js4, к4, т4, п4
261
Таблица 18.2
Поля допусков отверстий для сопряжений по наружному кольцу подшипника
Класс точности подшипника Поля допусков вала
Оиб G7, Н7, JS7, К7, М7, N7, Р7
5 и4 G6, Н6, JS6, Кб, Мб, N6
2 G5, Н5, JS5, К5, М5, N5
§3. ПОСАДКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ НА ВАЛЫ И В ОТВЕРСТИЯ
КОРПУСОВ
Посадки по наружному диаметру подшипника осуществляются в сис-
теме вала, поскольку с приобретением подшипника одновременно при-
обретается готовый вал и нет смысла его дополнительно обрабатывать
для получения посадок в системе отверстия.
Посадки по внутреннему
диаметру подшипника осу-
ществляются в системе от-
верстия. Но, как было указа-
но в §1, поля допусков отвер-
стия подшипника рас-
положены не в плюс, как у
обычных основных отвер-
стий, а в минус — для полу-
чения большего количества
переходных посадок. В этом
особенность посадок в сис-
теме отверстия по внутрен-
нему кольцу подшипника.
Обозначение посадок
подшипников такое же, как
принято в ЕСДП, т.е. в виде
дроби, когда в числителе
указывают поле допуска от-
верстия, а в знаменателе —
Рис. 18.3. Обозначение на сборочном чертеже
посадок подшипников качения
поле допуска вала (рис. 18.3, а). Одним из полей допусков является поле
допуска кольца подшипника. Обозначения могут осуществляться не-
сколькими вариантами.
Обозначение посадки подшипника на вал (в системе отверстия):
262
050 L0/js6; или 050 L0 —js6; или 0 50—.
js6
Обозначение посадки подшипника в отверстие корпуса (в системе ва-
ла):
090 Н7//0; или 090 Н7 — /0; или 0 90~ .
Стандартом допускается, а на производстве этим повсеместно поль-
зуются, не указывать поле допуска кольца подшипника (рис. 18.3, б). Та-
ким образом, на сборочном чертеже допускается вместо посадки указы-
вать только поле допуска размера, который будет обрабатываться по
данному чертежу на данном производстве, и не указывать точность (по-
ле допуска) поверхности подшипника. Такая система обозначения мно-
гих вполне устраивает (чем меньше надо указывать, тем меньше надо
знать), но существенный недостаток этого обозначения в том, что на
чертеже не указывается в явном виде точность используемого подшип-
ника.
§4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОСАДОЧНЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ ВАЛОВ
И ОТВЕРСТИЙ КОРПУСОВ ПОД ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ
Помимо требований в отношении точности размеров посадочных
поверхностей под подшипники качения к ним предъявляется и ряд
обязательных требований в отношении допускаемых отклонений
других показателей геометрической точности, т.е. отклонений формы
и расположения поверхностей, шероховатость. Дело в том, что точ-
ность подшипника в отношении его основного эксплуатационного
показателя — биения может проявиться в полной мере только в том
случае, когда не только размер, но и поверхность, на которой уста-
навливается подшипник, обладает точностью не только в отношении
размера — одного из показателей, характеризующего геометриче-
скую точность.
Как уже говорилось, подшипник является податливым узлом, и фор-
ма его посадочной поверхности может изменяться в зависимости от
формы посадочной поверхности вала или отверстия, где устанавливает-
ся подшипник. Даже идеально изготовленное отверстие подшипника в
отношении геометрической формы, установленное на вал, имеющий
овальную форму, примет форму овала, и, следовательно, в этом под-
шипнике появится радиальное биение, которого не было в подшипнике
До установки его на вал.
263
Рис. 18.4. Требования к отклонениям формы и суммарным отклонениям поверхностей
под подшипники качения
Посадочная
поверхность
корпуса
Требования к отклонениям формы и суммарным отклонениям поса-
дочных поверхностей валов и отверстий корпусов под подшипники ка-
чения приведены на рис. 18.4. Как видно из этого рисунка, нормируются
отклонения от круглости (отклонение формы в плоскости, перпендику-
лярной оси), и отклонение профиля продольного сечения (отклонение
профиля в плоскости проходящей через ось).
По поводу этих нормируемых основных параметров можно одно-
значно сказать, что они практически не могут быть полностью реализо-
ваны. Особенно это относится к параметру «профиль продольного сече-
ния». Как было указано ранее (см. п. 3, § 8 главы 8), при определении
значений отклонения профиля продольного сечения создаются большие
трудности, даже в случае замены этого параметра на измерение откло-
нений от прямолинейности и отклонений от параллельности образую-
щих для расчета действительного значения отклонений профиля про-
дольного сечения.
Трудно осуществлять измерения отклонений от круглости в отвер-
стиях, находящихся в корпусах.
Учитывая названные сложности измерения и другие факторы для
разных случаев применения подшипников, разработчики стандарта
(ГОСТ 3325-85) для отклонений формы ввели новый параметр —непо-
стоянство посадочного диаметра подшипника отдельно в продольном и
поперечном сечениях. В таблицах стандарта устанавливаются требова-
ния, как по комплексным показателям, так и по непостоянству диамет-
ров в сечениях. Допуски по непостоянству диаметра зависят от допуска
на размер посадочного элемента. Так, для подшипников класса 0 и 6 до-
пуск на непостоянство диаметра принят равным половине допуска на
размер, для подшипников классов 5 и 4 — 30% от допуска на размер, а
264
ч
IT
ч
'V 1
* * для подшипников класса 2 — 25% от допуска на размер. В стандарте эти
значения приведены с соответствующим^округлениями.
Для посадочных отверстий под подшипники 0 класса в чугунных
корпусах, а также для валов и отверстий из любого материала для легко
нагруженных подшипников разрешается нормировать допуск на непо-
стоянство диаметров в поперечном и продольном направлениях равным
75% от допуска на размер.
Нормирование параметров отклонений формы в виде непостоянства
диаметров обеспечивает возможность проведения измерений в условиях
производства, но при этом надо помнить о недостатках таких измере-
ний. Так, при измерении непостоянства диаметра в плоскости, перпен-
дикулярной оси, должно выявляться отклонение от круглости, но при
двухточечной схеме измерения диаметра не будут выявляться отклоне-
ния формы в виде огранок с нечетным числом граней. В процессе изме-
рения непостоянства диаметра вдоль оси должны выявляться отклоне-
ния формы профиля продольного сечения, но при двухточечной схеме
измерения не выявляются отклонения от прямолинейности оси. Таких
недостатков, к сожалению, избежать нельзя и при необходимости следу-
ет принимать специальные меры для выявления определенных отклоне-
ний формы.
Можно рекомендовать нормирование отклонения от круглости, если
на производстве имеется специальный прибор — кругломер для измере-
ния этого параметра. Во всех случаях целесообразно нормировать непо-
стоянство диаметра вдоль оси вместо трудно измеряемого параметра —
отклонения профиля продольного сечения.
, Подшипники качения
обычно устанавливаются
парами на концах вала или в
противоположных отверсти-
ях корпуса. Поэтому необхо-
димо нормировать требова-
ния к точности взаимного
расположения осей 'посадоч-
ных поверхностей под под-
шипники. В рекомендуемом
приложении ГОСТ 3325-85
приводятся значения допус-
каемых углов перекоса колец
Подшипников и значения
Рис 18 5. Требования к соосности осей посадочных
мест под подшипники качения
требований к отклонениям
от соосности (рис. 18.5).
265
’ 4
Как видно из приведенных обозначений, допуск соосности задан от-
носительно общей оси. Однако реализовать это требование бывает
сложно, поэтому можно рекомендовать вместо отклонений от соосности
нормировать радиальное биение посадочных поверхностей от тех же
баз, т.е. от общей оси, конечно, если измерить это биение возможно.
Требования к шероховатости поверхностей под подшипники качения
зависят от класса точности подшипника. В табл. 18.3 приведены некото-
рые данные из ГОСТ 3325—85.
Стандартом предусмотрены некоторые отклонения от значений, при-
веденных в таблице, в зависимости от материалов, из которых сделаны
валы и корпуса, а также в зависимости от нагруженное™ подшипников.
Для курсовых и дипломного проектов студентам целесообразно приме-
нять данные табл. 18.3.
Таблица 18.3
Шероховатость по параметру Ra (мкм) для посадочных мест
и опорных торцевых поверхностей
Посадочная поверхность Класс точности подшипника Диаметр подшипника
До 80 мм Св 80 до 500 мм
Вал 0 1,25 2,5
6 и 5 0,63 1,25
4 0,32 0,63
2 0,16 0,32
Отверстия в корпусе 0 1,25 2,5
6, 5,4 0,63 1,25
2 0,32 0,63
Опорные торцы заплечиков валов и корпусов 0 2,5 2,5
6, 5,4 1,25 2,5
2 0,63 0,63
§5. ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ
При установке подшипников качения используются все три вида по-
садок по характеру сопряжения, т.е. посадки с зазором, с натягом и пе-
реходные. Характер сопряжения зависит от вида нагружений, скорости
вращения, характера смазки и других данных об условиях работы под-
шипника. Можно сформулировать в общем виде следующие соображе-
ния, которыми необходимо руководствоваться при выборе посадок
подшипников.
1. Нельзя устанавливать с большим натягом наружное и внутреннее
кольца подшипников, так как в результате сборки может произойти за-
266
хдинивание тел качения, и подшипник не будет выполнять свои функ-
ции.
2. Кольцо подшипника, которое соединяет-
ся с вращающимся элементом конструкции
(валом или корпусом) должно устанавливать-
ся с гарантированным натягом.
3. При двухопорном вале (два подшипника
на концах вала), посадка одного из не вра-
щающихся колец должна быть с гарантиро-
ванным зазором, для компенсации темпера-
турных деформаций вала или корпуса.
Более точный расчет при выборе посадок
должен выполняться с учетом степени и вида
нагрузки каждого из колец.
Во время работы кольца подшипника ис-
пытывают различные виды силового воздей-
ствия в виде постоянных и переменных нагру-
зок.
По ГОСТ 3325-85 различают следующие
йиды нагружений: местное, циркуляционное и
колебательное.
Местное нагружение — вид нагружения,
При котором действующая на подшипник ре-
зультирующая радиальная нагрузка постоян-
но воспринимается одним и тем же ограничен-
ным участком дорожки качения кольца и пе-
редается соответствующему участку посадоч-
ной поверхности вала или корпуса. На рис.
18.6, а вращается внутреннее кольцо, а на рис.
18.6, б вращается наружное кольцо. Непод-
вижные кольца на этих рисунках испытывают
постоянное нагружение, т.е. местное нагруже-
ние.
Рис. 18.6. Местное нагруже-
ние у наружного кольца и
циркуляционное у внутрен-
него кольца (а), местное
нагружение у внутреннего
кольца и циркуляционное у
наружного кольца (б), Fr —
радиальная нагрузка, дейст-
вующая на подшипник, m —
частота вращения подшип-
ника
Кольца, которые подвергаются местному нагружению, должны уста-
навливаться с гарантированным зазором или по переходной посадке при
минимальном натяге. Это необходимо для того, чтобы кольцо, подвер-
гаемое местному нагружению, могло в процессе работы иногда прово-
рачиваться, чтобы нагрузка не приходилась постоянно на одно место,
так как это может привести к быстрому местному износу. При повороте
колец в процессе эксплуатации износ подшипника будет происходить
равномерно.
\ 267
*
i*
Циркуляционным нагружением колец называется такой вид нагружения,
при котором действующая на подшипник результирующая радиальная на-
грузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения
последовательно по всей длине окружности, а, следовательно, и последова-
тельно по всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид на-
гружения (рис. 18.7) возникает, например, когда кольцо вращается относи-
тельно постоянной по направлению радиальной нагрузки, а также, когда
нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца.
На рис. 18.6, а внутреннее кольцо, а на рис. 18.6, б наружное кольцо испыты-
вают циркуляционную нагрузку.
Рис. 18.7. Циркуляционное нагружение: у внутреннего кольца (а, б), у наружного
кольца (в, г), у обоих колец (д)
268
, При циркуляционном нагружении кольцо должно устанавливаться по
посадке с натягом для того, чтобы оно не проворачивалось в процессе
работы и его износ происходил равномерно, так как сама нагрузка про-
ходит последовательно по сопрягаемой поверхности.
Колебательным нагружением кольца называется такой вид нагруже-
Рис 18 8 Колебательное нагружение у наружного кольца и
циркуляционное у внутреннего кольца (а); колебательное
нагружение у внутреннего кольца и циркуляционное у на-
ружного кольца (б); Fr — вращающаяся радиальная нагруз-
ка, действующая на подшипник
цця, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одно-
временному воздействию радиальных нагрузок (постоянной по направ-
лению) и вращающейся меньшей или равной по значению радиальной
нагрузке. Их равнодействующая совершает периодическое колебатель-
ное движение симметричное относительно неподвижной радиальной
силы, причем равнодействующая периодически передается соответст-
вующему ограниченному участку посадочной поверхности. На рис. 18.8
показано колебательное нагружение наружного кольца (рис. 18.8, а) и
внутреннего кольца (рис. 18.8, б), при этом другое кольцо испытывает
циркуляционное нагружение.
Равнодействующая
или колебательная наг-
рузка меняется от суммы
до разности неподвиж-
ной и вращающейся наг-
рузки. В тех случаях,
когда вращающаяся на-
грузка окажется больше
чем, постоянная, то
кольцо испытывает или
местное нагружение, или
циркуляционное.
При колебательном
нагружении кольцо долж-
но устанавливаться по
переходной посадке с целью обеспечения возможного проворота кольца в
процессе работы для равномерного износа.
Более подробно вопросы выбора посадок под подшипники качения
рассмотрены в приложении к ГОСТ 3325-85. Там же приведены реко-
мендации по использованию посадок подшипников качения в конкрет-
ных видах машин.
Контрольные вопросы
1. Расположение полей допусков на наружный и внутренний диаметр подшипника. В
чем различие этого расположения по сравнению с системами вала и отверстия и почему?
4м*
ч
*
269
2. Какие поля допусков используются для посадочных поверхностей валов и отвер-
стий под посадки подшипников качения?
3. Система посадок подшипников качения. В чем ее отличие от единой системы допус-
ков и посадок.
4. Варианты обозначения посадок подшипников качения на сборочных чертежах.
5. Какие требования должны предъявляться к точности отклонений формы и распо-
ложения посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов под подшипники качения?
6. Нормирование точности расположения пары разнесенных посадочных мест для ус-
тановки подшипников.
7. Рекомендации по нормированию требований к шероховатости поверхностей для
установки подшипников.
8. Укрупненные рекомендации правил выбора посадок по характеру сопряжения для
подшипников качения.
9. Виды нагружения колец подшипников качения и характер посадок, применяемых в
зависимости от вида нагружения.
РАЗДЕЛ VII
Нормирование точности оборудования,
используемого в машиностроении
В предыдущих разделах были рассмотрены вопросы нормирования
точности отдельных видов элементов деталей или параметров этих эле-
ментов, нормирования точности некоторых узлов.
Обеспечение точности рассмотренных нормируемых показателей
достигается, прежде всего, точностью используемого оборудования. В
значительной мере погрешность технологического оборудования пере-
носится на погрешность обрабатываемых элементов деталей. В ряде слу-
чаев, когда рассматривались отдельные нормируемые показатели точно-
сти, указывалось, что причинами появления многих неточностей элемен-
тов деталей являются погрешности технологического оборудования или
используемого обрабатывающего инструмента.
Выявления соответствия нормируемых показателей точности невоз-
можно без использования средств измерений, с помощью которых опре-
деляются действительные значения измеряемых величин.
Поэтому в этом разделе будут кратко рассмотрены, в основном,
принципиальные вопросы нормирования точности оборудования, ис-
пользуемого в машиностроении при создании деталей.
ГЛАВА 19
Нормирование точности металлообрабатывающих станков
Металлообрабатывающие станки, являющиеся чаще всего средством
окончательной обработки деталей, представляют собой сложный меха-
низм, состоящий из механических, электрических и электронных узлов и
вспомогательных элементов, находящихся в определенной связи.
В общем случае все металлорежущие станки могут быть разделены на
группы: токарные, сверлильные, расточные, шлифовальные, фрезерные,
зубообрабатывающие, протяжные и некоторые другие специального
назначения, в том числе и сочетание станков перечисленных групп.
Практически для всех металлорежущих станков нормируются
требования к точности в государственных стандартах или в техниче-
ских условиях (ГОСТ 8-82, ГОСТ 22267-76, ГОСТ 4.93-83). Кроме
перечисленных стандартов, относящихся ко всем металлорежущим
станкам, как правило, имеются стандарты на станки определенной
271
группы, а также разработаны технические условия, в которых норми-
руются требования к точности.
Точность металлорежущих станков оценивается тремя группами по-
казателей:
1) показатели, характеризующие точность обработки образцов — из-
делий;
2) показатели, характеризующие геометрическую точность станков;
3) дополнительные показатели.
В зависимости от предъявляемых требований к точности установлен
ряд точности станков, включающий пять классов точности, обозначае-
мых в порядке возрастания уровня точности: Н (нормальный), П (повы-
шенный), В (высокий), А (особо высокий) и С (сверхвысокий).
Разделение станков на классы точности проводится по группам стан-
ков, исходя из требований к точности обработки. К одному классу точно-
сти должны относиться станки, обеспечивающие одинаковую точность
обработки соответствующих по форме и размерам поверхностей образ-
цов—изделий независимо от типа станков. Для станков, пред-
назначенных только для обдирочных работ, классы точности не уста-
навливаются.
При переходе от одного класса точности к другому значения допусков
назначаются предпочтительно по геометрическому ряду со знаменателем
1,6, хотя и допускается принимать значение коэффициента от 1,24 до 2,0.
Классы точности для отдельных типов станков устанавливаются в стан-
дартах на нормы точности этих станков. А если станок разрабатывается не в
соответствии со стандартом или стандарт на эти станки отсутствует, то
класс и нормы точности указываются в технических условиях.
Точность отдельных элементов деталей, входящих в конструкцию
станка, нормируется, как и для других деталей машиностроения (см.
предыдущие разделы учебника). Таким образом, все, что было рассмот-
рено ранее в отношении нормирования требований к точности разме-
ров, отклонений формы, отклонений расположения и шероховатости,
полностью относится к деталям станков.
Некоторая специфика нормирования точности металлорежущих
станков имеется при предъявлении требований к точности собранных
станков или отдельных функциональных узлов. Нормирование точности
станков осуществляется указанными выше тремя группами показателей.
Требования к точности станков предъявляются не только при их изго-
товлении, но и после среднего и капитального ремонта.
Проверка соответствия нормируемым показателям, как правило,
производится уже собранного станка и реже отдельных функциональ-
ных узлов на специальных стендах.
272
§ 1. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ СТАНКОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОБРАБОТКИ
ОБРАЗЦОВ-ИЗДЕЛИЙ
К показателям, характеризующим точность обработки образцов-изделий,
относятся:
а) точность геометрической формы и расположения обработанных по-
верхностей образцов-изделий;
в) шероховатость обработки поверхностей образцов-изделий.
Таким образом, комплексное выявление точности станка осуществляется
в рабочих условиях путем обработки конкретного вида детали. Обработка
осуществляется после окончательной сборки станка и установки его и затяж-
ки фундаментных болтов в соответствии с эксплуатационной документацией
на станок. Если станок транспортируется к потребителю в разобранном виде,
то его проверка по всем нормам точности, в том числе по результатам обра-
ботки образцов-изделий, осуществляется у потребителя после сборки и регу-
лировки. Размеры, форма и требования к базовым поверхностям образцов-
изделий устанавливаются в стандартах на нормы точности станков конкрет-
ных типов или в технических условиях.
При нормировании точности обработки обычно устанавливают тре-
бования не только в отношении размеров и формы образца-изделия, но и его
материала, режима обработки, температурных условий, в том числе и с уче-
том предварительного разогрева станка т.д.
§2 . НОРМИРОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ СТАНКОВ
К показателям, характеризующим геометрическую точность станков, от-
носятся:
1) точность баз для установки заготовок и инструмента;
2) точность траекторий перемещения рабочих органов станка, несущих
заготовки и инструмент;
3) точность расположения осей вращения и направлений прямолинейных
перемещений рабочих органов станка, несущих органов станка, несущих
заготовку и инструмент, относительно друг друга и относительно баз;
4) точность взаимосвязанных относительных линейных и угловых пе-
ремещений рабочих органов, несущих заготовку или инструмент;
5) точность делительных и установочных перемещений рабочих органов
станка;
6) точность координатных перемещений (позиционирование) рабочих ор-
ганов станка, несущих заготовку и инструмент;
Ю Нормирование точности
в машиностроении
273
7) стабильность некоторых параметров при многократном повторе-
нии проверки, например, точность подвода на жесткий упор, точность
малых перемещений подвода.
Таким образом, вся совокупность требований к геометрической точ-
ности станков в сборе касается в меньшей степени точности отдельных
поверхностей и их расположения, а, в основном, относится к точности
относительных перемещений рабочих органов станка. Связано это с ос-
новной функцией станков и принципом их действия, заключающегося в
относительном перемещении инструмента и заготовки для съема мате-
риала с заготовки. Поэтому основным показателем геометрической точ-
ности является точность перемещений, поскольку погрешности переме-
щений функциональной точки, т.е., точки, которая определяет формо-
образование обрабатываемого изделия, отразятся на погрешности раз-
меров, формы и расположения и шероховатости обрабатываемой по-
верхности.
При нормировании относительных погрешностей перемещений, как
правило, используются те же термины, которые использовались при
нормировании отклонений расположения (глава 9). Как известно, для
отклонений расположения нормируется семь параметров (отклонения от
параллельности, от перпендикулярности, наклона, соосности, симмет-
ричности, позиционного отклонения, пересечения осей). Эти отклонения
относятся к одной детали или к нескольким неподвижно закрепленным
деталям. Те же термины используются и при нормировании точности
станков, но речь идет о взаимном перемещении. При этом часто
используются суммарные допуски отклонений расположения и формы —
радиальное биение, торцевое биение (иногда называемое осевым биени-
ем). Чаще всего нормируются такие погрешности перемещений, как от-
клонение от прямолинейности перемещений, отклонение от параллель-
ности перемещений, отклонение от перпендикулярности перемещений,
отклонений от перпендикулярности и прямолинейности перемещений
оси и другие, в основном, суммарные допуски на отклонения формы на-
правляющих и расположения их относительно друг друга или относи-
тельно базовых поверхностей.
Специфичным параметром, характеризующим точность металлоре-
жущих станков, является требование к точности перемещений. Эти тре-
бования относятся, в основном, к станкам координатной группы, осо-
бенно к станкам многоцелевого назначения, когда режущий инструмент
в процессе обработки должен выходить в функциональную точку с оп-
ределенными координатами. Этот вид нормируемого параметра называ-
ется точностью позиционирования и должен нормироваться с требова-
ниями точности при подходе к заданной точке с любой стороны. Част-
274
ным случаем погрешности позиционирования является точность угло-
вых перемещений (делительных). К точности позиционирования может
быть отнесено требование к постоянству положения рабочего органа
станка при многократном подводе к жесткому упору, и способности ме-
ханизма станка осуществлять малые перемещения (которые иногда на-
зывают чувствительностью перемещений).
Для целой группы станков нормируется точность кинематических пе-
ремещений. Это относится к станкам, в которых обрабатываемая по-
верхность формируется в результате кинематической связи перемещения
инструмента и заготовки. К этой группе станков относятся большинство
зубообрабатывающих станков и станков для обработки винтовых по-
верхностей и, в частности, резьбы. Точность изготовления изделий на
этих станках обеспечивается точностью относительных перемещений
инструмента и заготовки. Так, при обработке винтовых поверхностей
кинематическая цепь станка воспроизводит вращательное движение за-
яютовки и согласованное линейное перемещение инструмента с профи-
лем резьбы вдоль оси заготовки. При изготовлении зубчатых колес чаще
всего воспроизводится обкат зубчатой рейки и диска заготовки, т.е. вос-
производится так называемое станочное зубчатое зацепление.
Для этих станков, в которых формообразование поверхностей обра-
батываемой детали достигается согласованным движением заготовки и
инструмента отдельно, дополнительно к указанным геометрическим по-
казателям точности, нормируется точность относительных перемеще-
ний, называемая кинематической точностью или погрешностью обката.
Все параметры геометрической точности выявляются в статических,
правильнее квазистатических, условиях, поскольку рабочие органы
станка не имеют при этом силовых нагрузок, которые появляются в
процессе резания. Поэтому и возникает необходимость отдельно норми-
ровать точность обработки образцов-изделий (§1).
§3 . НОРМИРОВАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ
СТАНКОВ
К дополнительным показателям точности станка относится способ-
ность сохранять взаимное расположение рабочих органов станка, несу-
щих заготовку и инструмент, при условии:
— приложения внешней нагрузки;
— воздействия тепла, возникающего при работе станка на холостом
ходу;
— колебаний станка, возникающих при работе станка на холостом
ходу.
10»
275
Эти показатели точности дополняют геометрические показатели, ха-
рактеризующие геометрическую точность, и связаны с особенностью
принципа действия металлорежущих станков.
Перечисленные дополнительные параметры, характеризующие со-
хранение точности расположения узлов станка под влиянием нескольких
воздействующих величин, относятся ко всем станкам. Однако в зависи-
мости от конструкции станка или специфики обрабатываемой детали
может возникнуть необходимость нормирования других дополнитель-
ных показателей точности. Каждый раз возникает необходимость ана-
лиза нормируемых показателей с целью возможности оценки по ним
всех показателей эксплуатационной точности.
ГЛАВА 20
Нормирование точности металлорежущего инструмента
В машиностроении используется огромная номенклатура металлоре-
жущего инструмента различной конструкции, разной сложности и
большое разнообразие типоразмеров.
Практически невозможно выделить какие-либо принципиальные спе-
цифические особенности нормирования точности режущего инстру-
мента. Режущий инструмент, в принципе, представляет собой чаще всего
деталь сложной формы. Поэтому при нормировании точности инстру-
мента необходимо указывать значения всех параметров, характеризую-
щих геометрическую точность: требования к точности размеров, точно-
сти формы, точности расположения и шероховатости поверхности.
Некоторой особенностью при нормировании точности лезвийного
инструмента является необходимость нормирования точности располо-
жения поверхностей, обеспечивающих режущие свойства, т.е. требова-
ния к угловым размерам (глава 7) лезвий инструмента.
Абразивный режущий инструмент, в принципе, чаще всего представ-
ляет собой детали цилиндрической формы с наружными и внутренними
поверхностями. Для этого вида инструмента при нормировании точно-
сти используются все показатели геометрической точности так же, как и
для деталей машиностроения, кроме требований к шероховатости по-
верхности.
Специфическими показателями точности многих видов режущего ин-
струмента является точность обрабатываемого этим инструментом изде-
лия. Это относится к инструменту, размеры которого, в основном, обес-
печивают размеры обрабатываемого изделия. Касается это таких инст-
276
рументов как сверла, развертки, зенкера, протяжки. Поэтому к этому
формообразующему инструменту нормируются требования к точности
размеров, обработанных этим инструментом.
Как правило, ко всему режущему инструменту предъявляются требо-
вания к шероховатости обработанной этим инструментом поверхностей.
Связано это с тем, что поверхностные неровности, имеющиеся на режу-
‘ щих кромках инструмента, практически переносятся на обрабатываемую
поверхность. Вместе с тем измерить поверхностные неровности непо-
средственно на режущих кромках инструмента далеко не всегда пред-
ставляется возможным.
Сложный металлорежущий инструмент, предназначенный для обра-
ботки зубчатых колес, часто представляет собой зубчатое колесо или
червяк, на которых имеются дополнительные поверхности, обеспечи-
вающие режущие свойства (червячные фрезы, долбяки, гребенки и т.д.).
Для такого вида инструмента основными нормируемыми показателями,
характеризующими точность, являются параметры такие же, как для
зубчатых колес и передач (глава 14).
Аналогичное положение имеет место при нормировании точности
резьбообразующего инструмента, который чаще всего представляет со-
бой наружную или внутреннюю резьбу (глава 13) с конструктивными
изменениями для образования режущих кромок. По сравнению с норми-
рованием точности резьбового элемента возникает необходимость нор-
мировать точность параметров, характеризующих углы резания. В ос-
новном, для резьбообразующего инструмента нормируются точность
шаговых параметров, точность винтовой линии и углов профиля.
Таким образом, при нормировании точности металлорежущего инст-
румента, в основном, используются все четыре показателя, характери-
зующих геометрическую точность. Значительное отличие заключается в
том, что чаще, чем для других изделий машиностроения, нормируются
требования к угловым размерам, образующим режущие кромки.
ГЛАВА 21
Нормирование точности кузнечно-прессового оборудования
Принципиальный подход к нормированию точности кузнечно-прес-
сового оборудования такой же, как и при нормировании точности ме-
таллорежущих станков, т.е. нормируются требования к точности разме-
ров не только элементов деталей, но и элементов собранного оборудо-
вания, в частности, используемого для базирования инструмента и заго-
277
товки, точности формы рабочих поверхностей, точности расположения
и перемещения функциональных узлов. Некоторым отличием от норми-
рования точности станков являются более простые виды перемещений в
кузнечно-прессовом оборудовании и, как правило, отсутствие кине-
матических перемещений у большинства оборудования, влияющих на
точность обрабатываемых деталей.
Нормирование точности размеров и отклонений формы кузнечно-
прессового оборудования осуществляется по параметрам, которые были
рассмотрены в главах 5 и 8. Ввиду конструктивных особенностей куз-
нечно-прессового оборудования одним из основных параметров, ха-
рактеризующим геометрическую точность формы, является отклонение
от плоскостности в отношении поверхностей, используемых для базиро-
вания заготовки и инструмента. Эти плоские поверхности могут быть
разных размеров (до 1600x2500 мм и более) при разном положении в
пространстве (горизонтальное, вертикальное и наклонное). Для некото-
рых узких поверхностей вместо отклонений от плоскостности нормиру-
ется отклонение от прямолинейности.
Поскольку крепление штампов в кузнечно-прессовых машинах осу-
ществляется обычно в подштамповых плитах (столах) и ползунах с по-
мощью Т-образных пазов, то для обеспечения взаимозаменяемости обычно
нормируется точность элемента машин для крепления штампов. Например,
для холодноштамповочных кривошипно-коленных прессов точность разме-
ра ширины паза нормируется полем допуска Н14, требования к точности
центрального отверстия в подштамповых плитах (столах) нормируются по-
лем допуска Н11, а точность центрального отверстия для крепления штам-
пов в ползунах нормируется полем допуска Н9.
Для всех размеров с неуказанными допусками (см. § 10 главы 5) нор-
мируются поля допусков HI 4, hl4, i tz/2.
Для элементов конструкции кузнечно-прессовых машин, на которых
закрепляются штампы, нормируются, кроме точности размеров пазов и
отверстий, требования к точности формы и расположения.
В основном, нормируются плоскостность и параллельность (плоско-
параллельность) верхней и нижней поверхностей подштамповых плит,
параллельность нижней поверхности ползуна относительно поверхности
стола, отклонение от плоскостности поверхности ползуна, отклонение
от перпендикулярности перемещения ползуна относительно поверхности
стола, радиальное и торцевое биение маховика.
Нормирование точности расположения для кузнечно-прессового обору-
дования осуществляется параметрами, рассмотренными в главе 9. Наиболее
часто эти требования относятся к расположению поверхностей базирования
заготовки и инструмента. Обычно нормируется точность параллельности
278
, опорных поверхностей, в том числе имеющих прерывистые поверхности,
перекос — как одну из разновидностей отклонений от параллельности осей,
параллельность направляющих, в том числе в форме «ласточкина хвоста»,
параллельность опорных поверхностей, перпендикулярность опорных и на-
правляющих поверхностей, перпендикулярность осей отверстий и опорных
поверхностей, соосность осей базирующих отверстий.
Нормирование точности перемещений функциональных узлов осуще-
ствляется параметрами, которые по терминам, как и при нормировании
точности станков, практически совпадают. Вместе с тем перемещения
рабочих органов кузнечно-прессовых машин обычно бывают только
Прямолинейными, поэтому весьма ограничен набор нормируемых пара-
метров. Наиболее часто нормируется точность в отношении перпенди-
кулярности перемещений рабочих органов к опорным поверхностям,
радиальное и торцевое биение рабочих органов машины.
Нормирование точности изготовления образца-изделия осущест-
вляется также как при нормировании точности металлорежущих стан-
ков. Нормирование геометрической точности позволяет выявить со-
стояние машин в статических или квазистатических условиях, которые в
значительной мере отличаются от условий работы. Для комплексной
оценки точности кузнечно-прессовых машин в условиях работы норми-
руется в документации на конкретные виды машин точность наиболее
точных размеров штампуемых деталей. Эта точность нормируется ука-
занием квалитета этого размера. Для машин, формирующих резьбы,
нормируется точность резьбовых параметров (глава 13).
ГЛАВА 22
Нормирование точности средств измерений
При нормировании требований к точности средств измерений более
часто употребляется термин «погрешность средств измерений», посколь-
ку, как говорилось ранее (глава 1), термин «погрешность» подразу-
мевает нормирование количественных значений, а термин «точность»
используется при качественной оценке степени приближения какой-либо
физической величины к ее номинальному значению. При нормировании
точности средств измерений вместо термина «номинальное значение»
используется часто термин «истинное значение».
Для определения точности средств измерений основным является по-
нятие о погрешности измерения, за которую принимают разность между
измеренным и истинным значениями измеряемой физической величины.
279
Поскольку на погрешность измерений (точность измерений) оказывает
влияние не только погрешность средств измерений (точность средств изме-
рений), а иногда, особенно при измерении линейных размеров, влияет много
разнообразных факторов (температура окружающей среды, субъективные
факторы и т.д.), то под погрешностью средств измерений понимается по-
грешность измерения этим средством в определенных нормируемых услови-
ях. Другими словами, погрешность средств измерений есть частный случай
погрешности измерения этим средством, возникающей при определенных
условиях измерения объекта, у которого с определенной достоверностью
известно значение физической величины. Имеется в виду, что этот измеряе-
мый объект был предварительно измерен с более высокой точностью (с ма-
лой погрешностью). Поэтому при определении точности измерений и точ-
ности средств измерений часто вместо термина «истинное значение» исполь-
зуется термин « действительное значение» измеряемой величины, т.е. значе-
ние, полученное в результате измерений с допустимой погрешностью изме-
рений. Это сделано в связи с тем, что абсолютно точно измерить невоз-
можно и при любых измерениях обязательно будут погрешности измерений
Поэтому, строго говоря, под погрешностью средств измерений понимается
погрешность измерения определенного объекта, значение физической вели-
чины которого известно с погрешностью, который можно пренебречь («дей-
ствительный размер»).
При нормировании точности средств измерений используются тер-
мины «предел допускаемой основной погрешности» или «предел допус-
каемой погрешности». Однако в этих терминах имеется определенная
неточность. Когда нормируется погрешность, то указывается ее возмож-
ное предельное значение, выраженное, либо в абсолютных, либо в отно-
сительных величинах, либо через параметры статистических характери-
стик предельных значений. Поэтому употреблять при нормировании
точности измерений или средств измерений, что нормируется «предел»
этой погрешности, нет необходимости. Только возможное наибольшее
предельное значение и интересует потребителя. Обычно при нормирова-
нии точности измерений достаточно ограничиться указанием «допус-
каемая погрешность измерений», а в отношении приборов — «допускае-
мая погрешность прибора».
Поскольку при частном случае применения прибора, т.е. для выявле-
ния погрешности прибора, не устанавливается погрешность при всех
случаях применения этого прибора, то при нормировании точности
средств измерении дополнительно нормируются точность узлов или эле-
ментов конструкции, точность относительного перемещения и располо-
жения чувствительных элементов и других функциональных узлов
средств измерений.
280
Несколько изменяется (но не принципиально) терминология при
нормировании точности в зависимости от назначения средств измере-
ний.
В частности, это относится к средствам контроля, т.е. когда в резуль-
тате измерений не выявляется значение физической величины, а опреде-
ляется нахождение ее в пределах заданных значений. Основным видом
таких средств в машиностроении являются контрольные автоматы. Для
автоматов и других контрольных устройств комплексный показатель
точности часто нормируют параметром «допускаемая погрешность сра-
батывания» или «допускаемый размах срабатывания». Под этими тер-
минами понимается наибольший разброс срабатывания команд при
контроле одной и той же величины.
Если автоматическое средство измерений предназначено для разделе-
ния годных после измерения деталей на размерные группы, то для указа-
ния требований к их точности используется термин «допускаемая по-
грешность интервала сортировки». В этом термине слово «сортировка»
Используется неправильно и не по назначению, поскольку детали, разде-
ляемые на размерные группы для обеспечения селективной сборки (см.
главу 6), являются все одного «сорта» и разность их размеров не может
быть принята за «сортность» как критерий качества.
Более подробно вопросы, относящиеся к измерению в машинострое-
нии, должны быть рассмотрены в отдельном курсе.
Контрольные вопросы
1. Особенности нормирования точности металлорежущих станков. Классы точности
станков.
2. Комплексный показатель точности металлорежущих станков.
3. Какими параметрами нормируется геометрическая точность металлорежущих стан-
ков?
4. Особенности нормирования точности кузнечно-прессового оборудования.
5. Комплексный показатель точности кузнечно-прессовых машин.
6. Специфические параметры нормирования точности металлорежущего инструмента
7. Что такое погрешность измерения и погрешность средств измерения?
8. Специфические параметры для нормирования точности средств измерений.
РАЗДЕЛ VIII
Нормирование точности параметров электрического
тока
Рассмотренные в настоящем курсе принципиальные вопросы норми-
рования точности относятся не только к машиностроению, но и к дру-
гим отраслям промышленности, где возникает необходимость нормиро-
вать требования к точности. Конкретные данные, приведенные в учеб-
нике обозначенного курса, действительно, касаются машинострое-
ния, т.е. отрасли производства, где основным материалом является ме-
талл, и изготовление из него продукции заключается в изменении формы
этого металла. Однако практически все принципиальные положения и
принципиальный подход к нормированию требований точности для
всех отраслей производства в отношении других физических величин, а
не только линейных и угловых величин, остаются одинаковым.
Надо постоянно помнить о том, что для того чтобы изготовить лю-
бое изделие, получить любой продукт производства, а также, если тре-
буются какие-то действия по преобразованию материала, то это невоз-
можно выполнить для физической величины, заданной одним показате-
лем: будь то размер элемента детали, будь то параметр электрического
тока, будь то масса упакованного в какой-либо объем продукта, будь то
компоненты, входящие в состав лекарства, и т.п.
Поэтому при любом производстве возникает необходимость норми-
ровать точность выпускаемой продукции, т.е. указывать те пределы, в
которых должны находиться значения физических величин. И во всех
случаях указания предельных значений означают, что продукция являет-
ся годной, если ее значение находится в нормируемых пределах. Многие
отрасли промышленности не машиностроительного производства
пользуются нормативными документами по нормированию точности в
машиностроении, поскольку трудно найти производство, в котором бы
в составе производимой продукции не было объектов машинострои-
тельного производства. Так, во всех производствах при нормировании
рядов точности используются ряды предпочтительных чисел (см. § 3 гла-
вы 5), вопросы допусков и посадок относятся также ко всем отраслям
промышленности. Специфика может заключаться только в объектах, к
которым предъявляются требования в отношении точности.
В качестве примера в настоящем разделе рассмотрим вопросы нор-
мирования требований к точности параметров электрического тока, по-
скольку этот вопрос относится не только к электротехническому произ-
водству, но и ко всем другим производствам, являющимся потребителя-
282
электрической энергии, в том числе и машиностроение. Электротех-
ческое производство также в значительной мере представляет собой
.Ацашиностроительное производство, поскольку электрические машины в
^значительной части составлены из деталей машиностроения.
* §1. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
При нормировании точности любого вида физических величин, как
Чуго было показано при нормировании точности линейных размеров,
.^необходимо нормировать ряды номинальных значений.
Номинальные значения напряжений постоянного и переменного тока
г'ддя изделий, имеющих выводы электрических соединений с другими из-
делиями, установлены в виде основных и вспомогательных рядов (ГОСТ
>23366-78). Основной ряд напряжений переменного и постоянного тока
J нормируется значениями от 0,6 до 1150000 В. Вспомогательные ряды для
напряжений переменного тока установлены в диапазоне от 1,5 до 150000 В, а
для напряжений постоянного тока — от 0,25 до 150000 В. Предпочти-
тельными являются значения основного ряда. Для построения рядов не
/ применяют постоянного коэффициента геометрической прогрессии.
V Номинальные напряжения на выводах источников и преобразо-
?вателей электроэнергии также установлены в виде рядов для переменно-
£ го и постоянного тока.
Эти напряжения задаются в диапазоне от б до 1 200 000 В для пере-
£ менного тока и от 4,5 до 6600 В для постоянного тока. Помимо этого
\ основного ряда имеется стандарт, нормирующий напряжение для кон-
кретных групп изделий в виде ограничительных рядов, указанных выше.
3 Так, для источников, преобразователей и приемников электрической
энергии напряжением до 1000 В по ГОСТ 21128-83 установлен ряд но-
минальных напряжений и допускаемых отклонений от номинальных
3 значений. Подобный документ (ГОСТ 721-77) существует и для напря-
% жений свыше 1000 В.
У. Не устанавливаются обычно номинальные напряжения и отклонения
от них, если значения напряжений соответствует аварийным, ненор-
4. мальным режимам работы и переходным процессам, для изделий, прин-
5 Цип действия которых не характеризуется фиксированным значением
Ч напряжения, для электрических цепей, замкнутых внутри электрических
( Машин, аппаратов измерительных устройств и т.д., для рельсового
и безрельсового электрифицированного транспорта и в некоторых дру-
гих случаях. Для перечисленных случаев рекомендуется, но можно не
использовать установленные номинальные значения напряжений. Кон-
" кретные значения номинальных напряжений указываются в норматив-
Л»-
283
ных документах (обычно в стандартах или технических условиях) на
конкретные системы электроснабжения — источники, преобразователи
и приемники.
В нормативных документах на конкретные системы электро-
снабжения устанавливаются ряды допускаемых отклонений обычно в
процентах от номинальных значений напряжений: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; —
3,0; 5,0; 10; 15%. Для химических источников тока допускаются отклоне-
ния от номинального напряжения в пределах ±18%.
Допускаемые отклонения от номинального значения нормируются
либо односторонними (+) или (—), либо симметричными (±), несиммет-
ричными, т.е. разными значениями с плюсовыми и минусовыми откло-
нениями. Номинальные напряжения свыше 1000В главным образом ис-
пользуются в системах трехфазного тока. Непосредственно в машино-
строительном производстве такие напряжения практически не исполь-
зуются или используются крайне редко.
При работе в элементах электрической цепи и электроприемниках
из-за изменения электрической нагрузки в распределительных и пи-
тающих цепях происходит непрерывное изменение падения и потери
напряжения. Поэтому во всех пунктах сети непрерывно изменяется
значение напряжений. Под отклонением напряжениями обычно по-
нимается разность между действительным значением U и его номи-
нальным значением UH, возникающим при сравнительно медленном
измерении режима работы, когда скорость измерения напряжения
меньше 1%, т.е. 8U = U - UH.
Если колебания напряжения AU выражается в процентах от номи-
нального, a U и Uh — в вольтах или киловольтах, то AU = (U -
- Uh)*100/Uh. Постоянство напряжения является важной эксплуата-
ционной характеристикой энергоагрегатов. Так, снижение напряжения
питания асинхронного электродвигателя на 10 % от номинального зна-
чения снижает пусковой момент на 15... 20 %, увеличивается ток и пере-
грев обмоток на 6... 7 °C, уменьшает скорость вращения на 1,5% и сни-
жает коэффициент полезного действия на 0,02. Потери напряжения мо-
гут привести к тому, что максимальный момент электродвигателя ока-
жется меньше требуемого пускового момента, и электродвигатель не
запустится.
Потребление электроэнергии и выделение тепла электронагре-
вательными устройствами пропорционально квадрату значения напря-
жения. Повышение напряжения на 10% от номинального приводит к
резкому снижению времени работы нагревательных устройств. Сниже-
ние напряжения увеличивает продолжение технологического процесса,
уменьшает светоотдачу. Так, электрические лампочки накаливания при
284
снижении напряжения на 10% от номинального уменьшают светоотдачу
примерно на 30%, а при повышении напряжения на 10% от номинально-
го уменьшают срок службы более чем в три раза. Электронные лампы
изменяют свои характеристики с изменением напряжения. Так, при по-
вышении напряжения на катоде на 10% время работы лампы уменьшает-
ся на 25% от номинального срока. При снижении напряжения на 10%
нарушается работа электронного устройства.
В связи со сказанным возникает необходимость практически всегда
устанавливать требования к точности напряжения электрического
тока. Так, для приборов освещения производственных помещений и об-
щественных зданий, где требуются от работающих значительные зри-
тельные напряжения, а также в прожекторных установках наружного
освещения нормируются отклонения напряжения в пределах от -2,5%
до +5%. На зажимах электродвигателя, и аппаратах для его запуска и
управления установлены допускаемые отклонения напряжения от -5%
др +10% от номинального значения. Для остальных приемников элек-
троэнергии устанавливается отклонение от номинального значения на-
пряжения в пределах ±5%.
В стандартах на электрические приемники указываются допускаемые
отклонения напряжения от номинального значения, при которых они
должны оставаться работоспособными и обеспечивать выполнение ос-
новных функций.
§2. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Электроэнергия у нас в стране производится главным образом со
стандартной частотой 50 Гц. Часть этой энергии для различных целей
преобразуется в переменный ток более высоких частот и частично ток
пониженных частот.
Применение электроэнергии повышенных частот обеспечивает воз-
можность получения больших частот вращения. Переменный ток повы-
шенной частоты используется в ручных переносных инструментах
во многих станках, например, шлифовальных, деревообрабатывающих,
при разных технологических процессах — сушке, термической обработ-
ки и плавке металлов.
Номинальные значения и допускаемые отклонения частот систем
электроснабжения, источников, преобразователей и приемников норми-
руются в виде рядов значений (ГОСТ 6697-83). Установлен диапазон
частот от 0,1 до 10000 Гц. Не устанавливаются номинальные частоты в
тех же случаях, что и для рядов напряжений тока (§ 1).
285
Номинальные частоты для источников электрической энергии долж-
ны выбираться из ряда 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,5; 5; 10; 25; 50; 400; 1000; 10000
Гц. При этом делается оговорка о том, что частоты до 25 Гц применять
не рекомендуется.
Номинальные частоты преобразователей и приемников электри-
ческой энергии должны выбираться из ряда, весьма близкого для источ-
ников электроэнергии, с небольшими изменениями.
Для отдельных видов изделий в приведенный ряд включены некото-
рые другие значения частот или введены ограничения на использование
некоторых частот. Так, для безредукторных высокоскоростных элек-
троприводов металлорежущих станков и безредукторных электрошпин-
делей не рекомендуется применять частоты менее 600 Гц и более 2400 Гц,
для электротермического оборудования рекомендуется применять час-
тоты 500, 2400 и 8000 Гц.
Допускаемые отклонения частот систем электроснабжения, источни-
ков, преобразователей и приемников электрической энергии должны
выбираться из ряда 0,0002; 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1:
0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 5; 10% от номинального значения. Допускаемые
отклонения частот могут быть двухсторонними симметричными и не-
симметричными, а также односторонними: (+) или (-). Так же как и для
требований к напряжению, конкретные значения номинальных значений
частот, а также допускаемые отклонения частот нормируются в норма-
тивных документах на конкретные системы электроснабжения, источни-
ки, преобразователи и приемники. Обычно нормируется интервал час-
тот.
Под отклонениями частоты нормируется среднее значение за 10 мин
разности между действительным значением основной частоты fH значе-
нием номинальной fH частоты: 8f= f - fH.
На электрический ток в сетях общего назначения (ГОСТ 13109-87)
установлено допускаемое отклонение частоты от номинального значе-
ния в нормальном режиме работы в пределах ±0,1 Гц. Допускается вре-
менная работа энергетической системы с отклонениями частоты в преде-
лах ± 0,2 Гц.
Кроме отклонения частоты от номинального значения в стандартах
нормируются требования к допускаемым колебаниям частот, т.е. разно-
сти наибольших и наименьших значений основных частот в процессе
достаточно быстрого изменения параметров режима, когда скорость
изменения основной частоты не меньше 0,2 Гц в секунду. Колебание час-
тоты, согласно стандарту, не должно превышать 0,2 Гц.
286
§3. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ СИЛЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
1
Для некоторой номенклатуры электротехнических изделий основ-
, ным параметром является номинальное значение тока. В ГОСТ 6827-76
дня электрооборудования и приемников электрической энергии уста-
новлены ряды значений переменного и постоянного тока. Номинальные
• значения тока установлены от 0,0001 А до 250000 А. Значение тока в
•пределах до 10000 А соответствует ряду R10 (0,0001;...; 8000), а значения
токов от 10000 А до 250000 А нормируется по ряду R20 (см. главу 3, §3).
В стандарте также отмечается, что из всего многообразия нормируе-
мых значений тока предпочтительными являются значения 1; 1,6; 2,5; 4;
, 6,3 А, а также десятичные кратные и дольные значения этих токов, т.е.
» предпочтительными являются значения токов из ряда R5. В стандарте
’ Также указано, что при нескольких режимах работы изделия номиналь-
, ное значение тока, установленное стандартом, относится к номинально-
' му. установившемуся режиму работы, а для остальных режимов значения
токов являются рекомендуемыми.
Контрольные вопросы
1. В какой форме нормируются требования в отношении параметров электрического
; тока?
2. В каком виде нормируются допускаемые отклонения параметров электрического
тока?
5 3. В каких нормативных документах устанавливаются требования к номинальным
значениям и допускаемым отклонениям параметров электрического тока?
Л
&.
S
т
к
X.
д ’
ПРИЛОЖЕНИЕ
Содержание
домашних заданий по дисциплине
«Нормирование точности в машиностроении»
ЗАДАНИЕ 1
1. Разобраться в конструкции узла по чертежу и краткому описанию
его устройства и назначения.
2. Назначить допуски на все сопрягаемые поверхности данного узла.
Обосновать выбор характера посадок сопрягаемых поверхностей. Обос-
новать требования к точности изготовления размеров.
3. Выполнить схемы расположения полей допусков с простановкой
зазоров или натягов и предельных отклонений деталей для посадок, ука-
занных преподавателем.
4. Выполнить рабочие чертежи деталей указанных преподавателем.
ЗАДАНИЕ 2
5. Выполнить расчет и выбор посадки с зазором.
6. Выполнить расчет и выбор посадки с натягом.
7. Выполнить расчет и выбор посадок для подшипника качения.
8. Выполнить расчет размерной цепи.
9. Выполнить схему расположения полей допусков, рассчитать пре-
дельные размеры элементов заданного резьбового сопряжения и при-
вести эскизы сборки и подетальные с указанием требований к точности
изготовления.
10. Выполнить схему расположения полей допусков, рассчитать пре-
дельные размеры элементов заданного шлицевого сопряжения и при-
вести эскизы сборки и подетальные с указанием требований к точности
изготовления.
11. Для заданного зубчатого колеса по требованиям к точности изго-
товления назначить комплекс параметров для контроля и определить их
значения по стандарту.
288
ТАБЛИЦЫ ВАРИАНТОВ ЗАДАНИЙ
1. Для расчета посадки с зазором
Исходные данные Предпоследняя цифра номера студенческого билета
0 I 2 3 4 5 6 7 8 9
Материал втулки Алюм сплав Баб- бит Брон- за свин. Брон- за слов. Алюм сплав Баб- бит Брон- за о лов. Баб- бит Брон- за свин Алюм сплав
D, мм 50 55 60 70 65 80 85 90 100 120
L. мм 25 22 42 65 40 90 85 105 но 84
Последняя цифра номера студенческого билета
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
п, об/мин 500 750 100 2000 1500 3000 2500 1600 400 200
R, кН 1,5 1,8 2,0 3,0 4,0 5,0 2,4 7,5 1,6 12
Т,°С 60 50 70 50 40 80 60 50 65 55
Примечание. По конструкции все подшипники скольжения с углом охвата 180 градусов (половинные).
2. Для расчета посадки с натягом
Исходные данные П] эедпоследняя цифра номера студенческого билета
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
D, мм 100 80 120 220 40 50 35 200 60 140
D1, мм 45 20 60 55 20 20 25 80 20 40
D2, мм 240 150 150 240 120 80 80 270 120 240
L, мм 148 140 120 110 60 75 35 100 120 160
Последняя цифра номера студенческого билета
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Мвр, Н*м 80 1200 350 600 1000 185 250 270 18 750
Мизг, Н*м 20 0 80 14 10 12 21 18 180 10
Рос, кН 60 0.1 16 28 12 8 5 20 6 0,6
Материал-
ВАЛА СТ 40Х стЗО ст35 ст45 ст45 ст 40Х Н ст45 стЗО ст45 СТ 45
ВТУЛКИ ст45 стЗО ст45 ст 40Х Н Брон- за Ла- тунь ст45 ст 40Х стЗО Чу- гуи
Примечание При обоснованной необходимости допускается изменять марку материалов деталей в
сторону увеличения их прочности.
289
3. Для расчета посадок подшипников качения
Исходные данные Предпоследняя цифра номера студенческого билета
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Номер подшипни- ка 326 228 1218 114 317 405 105 213 309 1517
Класс точности 0 6 5 5 6 5 0 6 5 0
Вращается вал да да нет да да да да нет да нет
корпус нет нет да нет нет да нет да нет да
Последняя цифра номе ра студенческого билета
0 1 2 3 4 5 6 7 1 8 _ 9
Нагрузка:
FR, кН 1,2 2,4 3,6 4,8 0,8 1,6 3,2 6,4 10,0 5,0
FA, кН 1,2 0,7 1,4 1,8 0,6 0,8 1,5 2,4 3,8 2,8
Характер нагруз- ки 1 3 4 4 2 5 1 3 2 5
Примечание. I — спокойная нагрузка, толчки отсутствуют; 2 — легкие толчки, кратковременные
перегрузки до 125% от расчетной нагрузки; 3 — умеренные толчки, вибрации, кратковременные
перегрузки до 150% от расчетной нагрузки; 4 — значительные толчки, вибрации, кратковременные
перегрузки до 200% от расчетной нагрузки; 5 — сильные удары, кратковременные перегрузки до
300% от расчетной нагрузки.
4. Для расчета размерных цепей
Исходные данные Предпоследняя цифра номера студенческого билета
0 I 2 3 4 5 6 7 8 9
А1, мм 490 448 418 432 380 412 378 402 285 320
А2, мм 5 8 4 10 12 6 10 4 5 8
АЗ, мм 48 30 30 28 35 28 36 34 25 30
А4. мм 52 25 19 45 65 39 35 42 15 33
А5, мм 55 136 88 58 46 142 136 102 70 74
А6, мм 80 60 40 100 50 48 36 42 52 48
А7, мм 180 160 200 140 108 100 90 120 98 88
А8, мм 52 25 19 45 65 39 35 42 15 33
А9, мм 5 8 4 10 12 6 10 4 5 8
А10, мм 32 28 30 26 35 28 30 28 20 32
Номер подшипника 234 215 306 319 330 316 314 414 205 313
Последняя цифра номера студенческого билета
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Класс точности подшипника 0 6 5 5 6 5 0 6 5 0
Отклонение замы- кающего звена, мм:
верхнее +0,8 +0,65 +0,72 +0,63 +0,12 +0,14 +0,12 +0,24 +0,5 +0,68
нижнее -0,4 -0,35 -0,38 -0,74 -0,96 -0,82 -0,98 -0,88 -0,5 -0,72
Примечание. I. Номер подшипника дан для определения предельных отклонений на его ширину по
заданному классу точности н диаметру отверстия.
2. Схема размерной цепи соответствует рисунку VII-14 из книги Зябрева Н.Н. и др. «Пособие к решению
задач по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения». Учебное пособие для
вузов, М.
290
5. Для расчета параметров шлицевого соединения
Исходные данные Предпоследняя цифра номера студенческого билета
0 I 2 3 4 5 6 7 8 9
Ширина шлица. Ь, мм 6 9 10 12 5 6 12 14 4 6
Кол-во шлицев, z 6 8 8 10 6 6 8 10 10 16
Внутренний диа- метр, d мм 23 46 52 82 21 28 62 92 26 62
Наружный диа- метр, D мм 26 50 58 88 25 34 72 102 32 72
Последняя цифра номера студенческого билета
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Центрирование по D d b D d b D D b d
Обозначение посадки соединения Н7 Г7 F8 П Н7 Г7 D9 js7 D9 е8 Н7 g6 F8 18 H7 g6 D9 k7 D9 h9 H7 js6 D9 h8 H8 e8 F10 f9 F10 d9 H7 h7 F10 . ±s7_
6. Для расчета параметров метрической резьбы
Исходные данные Предпоследняя цифра номера студенческого билета
0 1 2 3 4 5 6 • 7 8 9
Диаметр резьбы, D мм 36 42 22 27 14 16 18 20 24 36
Последняя цифра номера студенческого билета
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Шаг резьбы, Р мм 1 2 1.5 1 2 2 1 1,5 1,5 1
Обозначение резьбового соединения 4Н5 Н 4h 6Н 6h 6Н 6g 6G 6g.. 7Н 8g 7Н 8h 7G 8g 7G 8h 6Н бе 6Н 6d
7. Для определения параметров точности зубчатого колеса
Исходные Предпоследняя цифра номера студенческого билета
данные 0 I 2 3 4 5 6 7 8 9
Модуль, мм 2 2,5 3 3,5 4 5 6 7 8 9
Кол-во зубьев 30 32 35 40 40 36 30 24 20 25
Ширина колеса, мм 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Последняя цифра номез >а студенческого билета
0 _ 1 2 з 4 _ 5 6 7 8 9
Степени точности:
кинематической 6 7 8 9 5 7 8 6 9 4
плавности 7 8 9 8 6 8 8 7 8 5
контакта зубьев 7 9 7 7 6 7 8 8 8 6
Вид сопряжения Н А В С D Е Н В В С
291
Методические указания по проведению практических
занятий
В программе по изучаемой дисциплине предусмотрены групповые
практические занятия по следующим темам:
1) система допусков и посадок на гладкие элементы деталей;
2) нормирование точности формы и расположения поверхностей эле-
ментов деталей;
3) нормирование требований к шероховатости поверхности;
4) нормирование точности резьбовых соединений и зубчатых пере-
дач.
Методические материалы составлены с учетом того, что студенты
прослушали теоретический курс по каждой из рассматриваемых тем и
должны знать содержание материала.
При этих условиях на практических занятиях они должны приобре-
сти практический опыт работы с нормативной документацией.
Ниже приводятся общие методические указания, которые относятся к
занятиям по всем темам.
1. Начинать занятия необходимо с проверки знаний студентами лек-
ционного материала по теме занятий, т.е. подготовленность их к работе
на занятиях.
2. Во время занятий студенты должны вести запись в тетрадях с лек-
ционным материалом.
3. В качестве нормативной документации должны использоваться
только стандарты вместо справочников и других перепечаток для того,
чтобы студенты могли усвоить структуру исходных нормативных мате-
риалов. Во время занятия, как правило, каждый студент должен иметь
стандарты.
4. В процессе занятий необходимо максимально добиваться индиви-
дуальной самостоятельной работы студентов. Для этого преподаватель
должен перед занятием иметь набор заданий, выдаваемых на занятиях
каждому студенту в отдельности.
5. Студенты должны быть аттестованы по всем четырем прорабаты-
ваемым темам. Поэтому, как правило, занятие по каждой теме должно
заканчиваться контрольной работой. Оценки за эти работы должны
быть объявлены студентам и выставлены в журнал. Контрольные рабо-
ты хранятся у студента и должны быть предъявлены преподавателю на
зачете.
292
, 6. Студенты, пропустившие занятия или получившие неудовлетвори-
тельные оценки, обязаны сдать зачет по этой теме.
7. При проведении занятий необходимо использовать рабочие черте-
»и, преимущественно в соответствии с будущей специальностью.
8. Время, выделенное на отдельные этапы занятий, указанное в мето-
дических указаниях, является ориентировочным. Преподаватель может
. перераспределить его, но должна быть обеспечена проработка в полном
.объеме приведенного в методических указаниях материала.
9. На первом занятии преподаватель должен ознакомить студентов со
* всем объемом практических занятий и требованиями, изложенными вы-
1 ше.
* 10. На первом занятии преподаватель должен выдать задания по кур-
4 совой работе. На каждом занятии необходимо убедиться, что студенты
‘ выполняют курсовую работу.
11. На первом или втором занятии целесообразно договориться с
группой о днях и часах консультаций по выполнению курсовой ра-
боты.
12. Преподаватели должны уделить внимание оценке активности ра-
"/ боты студентов на занятиях, определению уровня их знаний на каждом
занятии с тем, чтобы успешно занимающимся можно было выставлять
д зачет за занятия и работу по совокупности оценок, выставленных во
Jj время занятий.
-Js
I МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ №1
f Тема; СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК НА ГЛАДКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
1' ДЕТАЛЕЙ
Я*
| В результате проведенных занятий студентам необходимо освоить
к систему построения допусков и посадок на гладкие соединения, уметь
пользоваться ею.
5 Студент должен знать: способы нормирования точности для гладких
элементов деталей, способы обозначения требований к точности и рас-
Ц шифровку обозначений требований к точности.
’ & Студент должен уметь: читать требования к точности размеров, ука-
1 занные на чертеже условными обозначениями; написать обозначение
К посадки в системе отверстия и вала; определять предельные размеры
3s элементов деталей, зазоры, натяги и допуски по приведенным отклоне-
•= Ниям; пользоваться ГОСТ 25347-82 при выборе необходимых полей до-
t ‘ пусков для образования посадок; объяснять смысловое значение букв и
Цифр в условном обозначении полей допусков и посадок.
293
План проведения занятий (этапы)
1. Организационная часть— 20 мин.
2. Определение уровня подготовки студентов по теме занятий — 35
мин.
3. Ознакомление со структурой построения ГОСТ 25347-82 —
25 мин.
4. Определение предельных размеров по чертежу — 30 мин.
5. Определение наибольших зазоров и натягов для заданной посадки
— 60 мин.
6. Выбор посадок по заданным зазорам или натягам — 80 мин.
7. Контрольная работа — 20 мин.
Этап 1. Организационная часть
В связи с тем, что это первое занятие, преподавателю необходимо оз-
накомить студентов со всем содержанием практических занятий:
— указать, что на занятиях рассматриваются четыре темы и расска-
зать, какие именно;
— предупредить, что за каждую тему студент должен быть аттестован
соответствующей оценкой, оценка будет проставляться за контрольные
работы по каждой теме;
— сообщить, что в процессе занятий преподаватель будет выстав-
лять промежуточные оценки, которые вместе с оценками по теме будут
приниматься во внимание на зачете;
— проинформировать, что для студентов, которые хорошо и отлично
усвоили материал, а это будет видно из контрольных работ и активно-
сти на занятиях, зачет будет выставлен автоматически.
Выдать задания для курсовой работы:
— до занятий преподаватель должен подготовить варианты и на за-
нятии сообщить их студентам;
— коротко объяснить суть этих работ без разбора содержания;
— предупредить, чтобы к следующему занятию была принесена нача-
тая работа;
— на всех занятиях необходимо проверять, что работа действительно
проводится. Не надо рассматривать, правильно или неправильно прове-
дена работа, главное убедиться, что студент начал работу;
— договориться о дне (днях) и часах групповой консультации по кур-
совой работе;
— проинформировать о сроках выполнения курсовой работы и по-
рядке приема.
294
й
' Этап 2. Определение уровня подготовки студентов по теме занятий
На лекциях студенты должны быть предупреждены об обязательно-
сти подготовки к практическим занятиям. Преподаватель на практиче-
ском занятии должен провести опрос студентов по вопросам понятий,
которые необходимы по изучаемой теме и без которых невозможны
практические занятия с нормативной документацией.
Цель этой части занятий — проверять готовность студентов к работе.
Студенты должны знать определения следующих терминов:
— номинальный размер;
— допуск (связь с точностью и экономичностью);
— посадка;
— зазор;
— натяг;
— посадки с зазором и их характеристики;
— посадки с натягом и их характеристики;
— посадки переходные и их характеристики;
— ряды точности (их названия в ЕСДП и ОСТ);
— поле допуска и виды его нормирования;
— основные отклонения, их характеристики и обозначения;
— квалитеты (их характеристики и обозначения);
— обозначения полей допусков отверстий и валов и их расшифровка;
— определение понятия о посадках в системах отверстия и вала;
— нормирование точности размеров с неуказанными допусками.
' Преподавателям следует иметь в виду то, что не надо требовать за-
учивания формулировок по стандарту, а следует добиваться их понима-
'/Ния по существу без искажения сущности определения. Например, нельзя
\ признать правильным ответ о посадках в системе отверстия, как о по-
/ садках, когда «одно отверстие собирается с несколькими валами». В та-
ком определении отсутствуют ограничения по размеру и рядам точно-
Г сти.
4 По результатам опроса преподаватель решает вопрос о возможности
% допуска студентов к занятиям. Он может не допустить некоторых сту-
, дентов к занятиям или допустить с обязательной проверкой их знаний
; на следующем занятии.
( . Проверка знания определений основных терминов должна войти в
Г контрольную работу по этой и по следующим темам. Если многие
студенты не знают отдельных определений, следует повторить их,
опрашивая тех студентов, которые их знают (коллективное повторе-
. ине).
295
Целесообразно оценить знания теоретического материала студентами
и, если не всем, то части из них, выставить оценки, и, прежде всего, тем,
которые покажут наиболее хорошие и наиболее плохие знания.
Этап 3. Ознакомление со структурой изложения ГОСТ 25347-82
Целью этой части занятий является повторение лекционного мате-
риала по построению системы допусков и посадок и подготовка студен-
тов к практическому использованию этой системы.
1. Вначале необходимо воспользоваться плакатом, на котором пока-
зана структура ЕСДП. Вместе со студентами повторить понятия о номи-
нальном размере, основных отклонениях, полях допусков и посадках.
Следует обратить внимание, что основное содержание стандарта огра-
ничивается установлением полей допусков, а посадки даются в качестве
рекомендаций.
2. Следующим этапом является ознакомление непосредственно с со-
держанием стандарта.
Для этого у каждого студента и преподавателя должен быть экземп-
ляр стандарта:
а) преподаватель должен заранее отметить страницы тех разделов,
которые необходимо показать, и называть их студентам по мере рас-
смотрения материала. Следует сначала показать нормирование точности
для размеров до 1 мм, потом свыше 1 до 500 мм, и далее свыше 500 до
3150 мм, по всем интервалам размеров сначала показывается набор по-
лей допусков, потом таблицы отклонений по полям допусков и в конце
рекомендуемые посадки;
б) после ознакомления с общей структурой стандарта следует акцен-
тировать внимание на разделе, который относится к размерам свыше 1
до 500 мм. Преподаватель указывает номер страницы и объясняет со-
держание таблиц более подробно, чтобы раскрыть принципиальную
сущность построения стандарта;
в) обратить внимание на ряды интервалов номинальных размеров и
напомнить, в каком ряду берутся допуски для размеров, относящихся к
концам интервалов (следует задать всей группе вопрос: «По какому ин-
тервалу берут отклонения для размера, например, 18 мм, 100 мм, т.е. для
размеров, соответствующих второй границе интервала?»);
г) показать, как выделяются поля допусков предпочтительного при-
менения (в жирных рамках);
д) обратить внимание на то, что в таблицах стандарта не выделены
основные отклонения, но они имеются (для этого необходимо выбрать
несколько полей допусков с одним основным отклонением и предложить
296
' студентам для определенного размера (лучше совпадающим с наиболь-
шим в интервале, например, 06 или 010) назвать, пользуясь стандар-
том, верхнее и нижнее отклонения. (У преподавателя этот пример дол-
жен быть подготовлен.)
Студенты делают записи в тетрадях, и вслух называют отклонения.
Преподаватель записывает их на доске.
В качестве примера могут быть взяты следующие поля допусков:
*
Необходимо обратить внимание студентов на то, что из приведенно-
го примера видно построение ЕСДП:
— основные отклонения, обозначенные одной буквой, имеют одина-
ковые числовые значения для одного интервала размеров;
— при расположении полей допусков по разные стороны от нулевой
линии основные отклонения, обозначенные одной буквой, имеют одина-
ковые значения, но разные знаки;
— допуски, одинаковые для номера квалитета, не зависят от основ-
ного отклонения для определенного интервала размеров.
Этап 4. Определение предельных размеров по условному обозначению
точности на чертеже
Цель этой части работы — закрепление понятий о предельных разме-
рах, отклонениях и допусках.
Для этой части занятий преподавателем должны быть подобраны ра-
бочие чертежи деталей или узлов, где имеются указания о посадках или
полях допусков. Целесообразно, чтобы детали и узлы, изображенные на
чертежах, были связаны с будущей специальностью студентов. В таком
случае студенты привыкают к изображению объектов, с которыми им
впоследствии придется иметь дело.
297
Задание №1
1. Если на чертеже дано только условное обозначение поля допуска,
то по стандарту необходимо отыскать предельные отклонения.
2. Построить графическое изображение поля допуска.
отклонение
Основное
3. Определить наибольший и наимень-
ший предельные размеры вала и отвер-
стия.
4. Определить значение допуска.
5. Отметить основное отклонение на
графическом изображении поля допуска.
6. Записать поле допуска в смешанном
виде, т.е. написать поле допуска, как ус-
ловными обозначениями, так и с указанием предельных отклонений.
Примечание. Во всех последующих занятиях, в том числе и в курсовой
работе, необходимо давать смешанное обозначение полей допусков и
посадок для того, чтобы студенты привыкли к системе.
Целесообразно задание №1 напечатать на отдельных листах и раз-
дать студентам для того, чтобы сэкономить время. Необходимо подго-
товить плакат, на котором рассмотрен пример выполнения задания.
Пример. Дано поле допуска 0 45кб(^ ); IT6 = 16 мкм;
Наибольший размер 0 45,018 мм,
Наименьший размер 0 45,002 мм.
Этап 5. Определение наибольших зазоров и натягов для заданной посадки
Целью этой части занятий является усвоение понятий о посадках,
значениях возможных зазоров и натягов и приобретение навыка работы
со стандартом, а также понимание понятия о характере сопряжения.
Методика проведения занятий заключается в том, что каждому сту-
денту выдаются девять примеров обозначения посадок (по три примера
посадок с зазором, переходных и с натягом), которые могут быть взяты
в табл. М1-1 а, б, в.
Задание № 2
1. По стандарту найти предельные отклонения для отверстия и вала
(как по заданию №1):
— графически изобразить посадку;
— определить и записать предельные размеры отверстия и вала;
298
— отметить на графическом изображении основные отклонения;
— определить и записать характер сопряжения;
— записать возможные предельные значения зазоров и натягов.
Целесообразно задание №2 напечатать на отдельных листах и раз-
дать их студентам, чтобы сократить непроизводительное время.
2. Пример, который можно делать коллективно всей группой, приго-
товить на отдельном плакате и показать его.
Дано: 0 45
Н7
кб
а) по стандарту для отверстия отклонения по Н7 (ES = +0,025 мм, Е1=
= 0 мм); для вала отклонения по кб (es =+0,018 мм, ei = +0,002 мм);
б) размеры отверстия: наибольший — 0 45,025 мм, наименьший — 0
45,000 мм; размеры вала: наибольший — 0 45,018 мм, наименьший — 0
45,002 мм;
в) допуск отверстия: 0,025 мм; допуск вала: 0,016 мм;
•*25
Н7 ]
Основное
отклонение
0Т8.«0»
+ 18
! кб |
\ Основное отклонение
вала ч- 0,002мм
г) основное отклонение отверстия равно нулю, основное отклонение
вала равно +0.002 мм;
pjy/+o.o25 )
Д) ® 1/4+0.018) ’
ко\+0 002 )
е) в таком сопряжении: наибольший зазор SHo = 0,023 мм, наиболь-
ший натяг Nh6= 0,018 мм.
3. Преподаватель до начала занятий должен подготовить карточки с
обозначениями девяти посадок, взятых из табл. М1-1, а, б, в. Посадки
необходимо давать, в основном, в системе отверстия, а одну посадку — в
системе вала. Студенты переписывают задание в тетрадь и карточки
возвращают преподавателю.
4. У преподавателя должны быть подготовлены данные о предельных
значениях зазоров и натягов, которые являются комплексным показате-
лем правильности выполненного задания. (При этом легко осуществля-
ется проверка.)
299
Например, если студент готовит вариант 12 а, то это означает, что у
него должна быть посадка с зазором, и преподаватель по своим записям
находит, какие возможны предельные зазоры для этой посадки.
5. Предлагается всем студентам выполнить задание, хотя бы по од-
ному примеру для посадки с зазором. После того, как большинство сту-
дентов сделают задания, и преподаватель проверит их, все делают уп-
ражнения по переходной посадке, а после проверки второго задания
следует выполнить пример по посадке с натягом. Примеры по этим по-
садкам не рассматриваются коллективно. Когда большинство студентов
сделают несколько примеров, преподаватель объявляет, что остальные
примеры необходимо сделать дома и принести их решения для проверки
на следующее занятие.
6. Проверка домашних заданий должна проводиться не на занятиях, а
в любое другое время (например, на консультации по курсовой работе).
7. Вполне возможно, что не удастся до зачета проверить все домаш-
ние работы. В этом случае проверку необходимо провести во время за-
чета.
8. Если студент пропустил занятие, то преподаватель должен найти
возможность дать ему задание с последующей проверкой его выполне-
ния.
9. Проверка домашнего задания и правильность его выполнения от-
мечается в журнале учета занятий.
Этап 6. Выбор посадок по заданным зазорам или натягам
Целью этой части занятий является обучение студентов работе со
стандартами и привития навыков работы в качестве конструктора, ко-
торый разрабатывает конструкцию узла, и, зная характер сопряжения и
номинальный размер, должен выбрать посадку в соответствии со стан-
дартом.
1. Занятие проводится следующим образом: студенту дается девять
примеров из табл. М1-2, а, б, в, в которых указаны номинальные разме-
ры и возможные предельные значения зазоров и натягов.
2. Вводятся определенные ограничения, которые заключаются в сле-
дующем:
а) посадки должны быть только в системе отверстия;
б) точность отверстия, как правило, не должна быть выше точности
вала;
в) точность вала не должна превышать точности отверстия больше,
чем на 1 квалитет;
300
г) допускается использовать только предпочтительные поля допус-
ков;
д) можно использовать поля допусков не точнее 4-го квалитета и не
грубее 11-го;
е) действительное значение зазоров и натягов не должно отличаться
от необходимых больше, чем на 10—20%.
3. Это задание более сложное, чем предыдущее, поэтому преподаватель
вместе со студентами рассматривают по одному примеру на каждый вид
посадки.
4. Пример 1. Выбор посадки с зазором. Номинальный размер 0 20
мм. Требуется выбрать посадку, в которой обеспечивается наибольший
зазор — 0,060 мм, и наименьший зазор — 0,018 мм:
а) с учетом указанных ограничений (п. 2) графическое изображение
посадки в общем случае может быть представлено в следующем виде:
б) из этого графического изображения видно, что значение наименьшего
зазора совпадает с верхним отклонением вала, следовательно, в таблице
стандарта необходимо найти для вала размером 20 мм поле допуска, у кото-
рого верхнее отклонение равно 0,018 мм;
в) необходимо обратить внимание студентов на то, что это отклоне-
ние является основным, и, следовательно, в таблицах стандарта окажет-
ся много таких значений;
г) из таблиц видно, что ближе всего основное отклонение (-0,020). По-
скольку у преподавателя этот пример уже подготовлен, то целесообразно,
чтобы коллективное решение этого примера пошло сначала по неправиль-
ному пути. Например, предложить выбрать поле допуска — f8;
д) хотя это поле допуска и не предпочтительного применения, но его
можно использовать для примера (попробовать);
е) тогда верхнее отклонение для основного отверстия должно быть
ES = 60 - 53 = 7 мкм; по табл.8 ГОСТ 25347-82 находим, что этому от-
клонению соответствует поле допуска Н5;
301
ж) сопоставление полей допусков вала и отверстия показывает, что
отверстие на 3 квалитета точнее, т.е. нарушается условие п.2, б;
з) пробуем использовать поле допуска более точного квалитета для
вала из числа предпочтительных с основным отклонением f (дается поле
допуска по 7-му квалитету (Г7));
и) в этом случае верхнее отклонение отверстия должно быть ES =60 -
- 41 - +19мкм;
к) в табл.8 ГОСТ 25347-82 находим, что ближе всего к заданному ус-
ловию подходит поле допуска Н7 с верхним отклонением+0,021 мм;
л) изображаем графически посадки и определяем все данные, как и в
предыдущих заданиях:
Отверстие: наибольшее 0 20,021 мм, наименьшее 0 20мм.
Вал: наибольший 0 19,980 мм, наименьший 0 19,959 мм.
Допуск вала и отверстия 0,021 мм.
Возможный наименьший зазор 20 мкм (задан 18 мкм);
Возможный наибольший зазор 62 мкм (задан 60 мкм).
м) выбирается посадка, соответствующая заданному условию:
Н7
-О 020
5. При коллективном рассмотрении примера необходимо следить за
тем, чтобы все студенты принимали участие в работе. Добиваться, что-
бы все соглашались с принимаемым решением. Для этого после каждого
учебного шага следует спрашивать, все ли согласны с принимаемым ре-
шением или кто-то возражает. Если есть возражения, то необходимо ос-
тановить рассмотрение примера и разобраться в том, что студентам не-
ясно. Главное — это добиваться, чтобы студенты осмысленно, с понима-
нием, решали примеры. Целесообразно подготовить плакаты с приме-
рами.
6. После рассмотрения примера всем студентам выдаются карточки,
заранее подготовленные преподавателем, по данным табл. М1-2, а, б, в.
302
Студенты должны переписать примеры в тетрадь, а карточки вернуть
преподавателю.
7. Предлагается решить всем студентам не менее чем по одному при-
меру выбора посадки с заданным зазором (табл. М1-2, а).
8. После проверки правильности выбора посадки большинством сту-
дентов преподаватель объявляет, что остальные примеры студенты
должны сделать дома, и переходит к коллективному рассмотрению вы-
бора переходной посадки. Проверка домашних заданий осуществляется
так же, как и в предыдущих занятиях, результаты проверок отмечаются
в журнале.
9. Пример 2. Выбор переходной посадки.
Номинальный размер 0 20 мм. Наи-
больший натяг — 0,030 мм. Наибольший
зазор — 0,005 мм.
а) В общем случае при графическом
изображении переходной посадки поле
допуска отверстия частично или полно-
стью перекрывается полем допуска вала;
б) из графического изображения видно,
Вал
что верхнее отклонение вала совпадает с необходимым наибольшим натя-
гом, следует найти поле допуска для вала, у которого при размере 20 мм
верхнее отклонение близко к 0,030 мм;
в) из таблицы стандарта находим, что из числа предпочтительных
полей допусков лучше всего подходит поле допуска пб: для которого ei =
= +0,015 мм, a es = +0,028 мм;
г) верхнее отклонение основного отверстия должно быть равным:
ES = 15+5 = +20 мкм;
д) из табл. ГОСТ 25347—82 находим, что лучше всего подходит поле
допуска Н7;
е) графическое изображение этой посадки теперь выглядит так:
Отверстие: наибольшее 020,021 мм, наименьшее 020 мм.
Вал: наибольший 0 20,028 мм, наименьший 020,015 мм.
Допуск отверстия 0,021 мм.
Допуск вала 0,013 мм.
Наибольший натяг 0,028 мм (задан 0,030 мм).
Наибольший зазор 0,006 мм (задан 0,005 мм);
ж) смешанное обозначение посадки:
( +0.021 Л
+0.028
+0.006 )
303
10. После рассмотрения этого примера студенты должны решить са-
мостоятельно еще хотя бы один пример на переходную посадку, а пре-
подаватель следит за работой, помогая тем, у кого возникают затрудне-
ния. Разобранный пример остается записанным на доске или вывешива-
ется в виде плаката, и студенты в случае необходимости обращаются к
нему.
И. После выполнения большинством студентов этого задания, ос-
тальные примеры должны быть выполнены дома и затем проверены
преподавателем.
12. Рассматривается пример выбора посадки с натягом.
13. Пример 3. Выбор посадки с натягом.
Дано: Номинальный размер 0 250 мм. Наибольший натяг 0,080 мм.
Наименьший натяг 0,005 мм.
а) Графическое изображение в общем случае (поле допуска вала над
полем допуска отверстия):
б) принимаем, что будем решать задачу так, чтобы посадка была вы-
брана в системе отверстия, и тогда верхнее отклонение вала должно
быть равно наибольшему требуемому натягу;
в) из табл.7 стандарта находим для вала диаметром 250 мм поле допуска
рб с верхним отклонением +0,079 мм и нижним отклонением +0,050 мм;
г) тогда верхнее отклонение отверстия должно быть: ES = +50 - 5 =
=+45 мкм;
304
д) из табл.8 стандарта находим
поле допуска Н7, у которого верх-
нее отклонение равно +0,046 мм;
е) графическое изображение
посадки.
Отверстие: наибольшее 0
250,046 мм, наименьшее 0250 мм,
допуск 0,046 мм.
Вал: наибольший 0250,079 мм,
наименьший 0 250,050 мм, до-
пуск 0,029 мм.
Наибольший натяг 0,079 мм (задан 0,080 мм).
Наименьший натяг 0,004 мм (задан 0,005 мм).
14. Как и в предыдущих случаях, студенты выполняют самостоятель-
но не менее одного примера выбора посадок с натягом, а остальные за-
дания должны выполнить дома. Преподаватель проверяет правильность
выполнения заданий и помогает тем студентам, у которых возникают
затруднения.
Этап 7. Контрольная работа
Целью этой части работы является проверка усвоения студентами мате-
риала по теме, а также степени приобретения навыков использования стан-
дарта. По результатам работы выставляется оценка в журнале.
А. О способе проведения и форме контрольной работы студентам
должно быть рассказано на первом занятии и неоднократно повторено
на последующих занятиях, особенно на занятии, являющемся последним
перед контрольной работой.
Б. Контрольная работа проводится следующим образом: преподава-
тель диктует требования к точности размеров определенных элементов
детали на чертеже, а студенты должны изобразить эти требования ус-
ловными обозначениями. Далее студенты должны по стандарту найти
отклонение для этих полей допусков и на эскизе показать смешанное
обозначение требований к точности размеров.
В. Деталь для контрольной работы должна быть простой, если сту-
дентам необходимо будет чертить ее в процессе занятий и более слож-
ной, если чертеж ее будет выдан в виде «слепыша». Если нет «слепыша»,
деталь должна быть изображена на плакате.
Г. Целесообразно использовать чертеж одной и той же детали для
проведения контрольных работ по всем четырем темам занятий.
11 Нормирование точности
в машиностроении
305
Д. Не рекомендуется на «слепышах» указывать размеры деталей. Это
дает возможность преподавателю импровизировать разные варианты
соотношения размеров.
Е. Следует рекомендовать студентам
после выполнения первой контрольной
работы подготовить дома не менее че-
тырех листов с изображением этой дета-
ли для последующих контрольных работ
(2 — для отклонений формы и располо-
жения, 1 — для шероховатости и 1 — для
резьбы и зубчатых колес). Если на каком-то этапе первых занятий
окажется свободное время, то целесообразно предложить студентам
нарисовать эскиз детали для тиражирования его дома.
Все эскизы детали делаются от руки.
Ж. Можно рекомендовать следующий вид детали:
3. При диктовке устных требований к точности размеров преподава-
тель должен стараться максимально приблизить формулировку к прак-
тическим задачам, с которыми могут встретиться студенты, т.е. говорить
не о полях допусков на тот или иной элемент, а о посадках, в которых
участвует этот элемент детали. При этом может оказаться, что студентам
дается избыточная информация, требуемая для обозначения точности.
Студенты об этом должны быть предупреждены и им следует объяснить,
что при конструировании выбирают, прежде всего, посадку, а уже потом
назначают поле допуска для обеспечения этой посадки.
Примеры текстового указания:
— у этого отверстия диаметр 60 мм и оно используется в посадке по систе-
ме отверстия, переходная посадка (информация излишняя) по 7-му квалитету;
— вал диаметром 100 мм предназначен для посадки в системе отвер-
стия по 8-му квалитету, посадка с зазором, при которой минимальный
зазор равен нулю;
— отверстие диаметром 40 мм предназначено для переходной посад-
ки в системе вала с симметричным отклонением (указывается на исполь-
зование основного отклонения JS) по 8-му квалитету.
Обязательно в конце работы указать, что остальные размеры, требо-
вания к которым не указаны на данном чертеже, должны быть изготов-
лены по 14-му квалитету, т.е. студент должен указать Н14; М4; ±Ш4/2 в
той части чертежа, где должны находиться технические требования. До
этого необходимо на эскизе указать те размеры, которые не могут быть
отнесены к валам и отверстиям.
И. В контрольной работе студентам должно быть предложено после
окончания работы с чертежом:
306
а) написать обозначение посадки с любым номинальным размером в
системе отверстия;
б) переписать эту посадку в системе вала;
в) записать текстом то, что обозначают в написанной посадке цифры
и буквы и на что они указывают в обозначениях.
К. За контрольную работу выставляются оценки по пятибалльной систе-
ме, в том числе и единица, если студент сделает грубейшую, непроститель-
ную ошибку (например, обозначит отверстие полем допуска вала или в по-
садке укажет поле допуска вала в числителе, а отверстие — в знаменателе).
Оценки должны быть отмечены в журнале и объявлены студентам
так, чтобы слышала вся группа.
Л. Проверенные контрольные работы (с отметками) возвращаются
студентам, для того чтобы они принесли эти работы на зачет по практи-
ческим занятиям. Преподаватель будет учитывать результаты контроль-
ных работ, а также проверять знания студентов по тем разделам, где
студентами допущены ошибки.
Таблица М1-1а
1а 01OH6/g5(G6/h5) 15a 03OH6/g5 29a 08OH6/g5
2а 01OH7/d8 16a 03OH7/d8 30a 08OH7/d8
За 01ОН7/е8 17a 03OH7/e8 31a 08OH7/e8
4а 01OH7/f7 18a 03OH7/17 32a 08OH7/17
5а 01OH7/g6(G7/h6) 19a 03OH7/g6 33a 08OH7/g6
6а 01OH7&8(E8/h7) 20a 03OH8/d9 34a 08OH8/e8
7а 01OH8/d9 21a 03OH8/f7 35a 08OH8/d9
8а 01OH8/f7(F8/h7) 22a 03OH8/e8 36a 08ОН8/П
9а 01OH9/f8(F9/h8) 23a 03OH9/f8 37a 08OH9/f8
10а 01OH9/d9(D9/h9) 24a 03OH9/d9 38a 08OH8/d9
На 01OH9/f9(F9/h9) 25a 03OH9/f9 39a 08OH9/f9
12а 01OH11/al 1(A11/hl 1) 26a 03OHll/all 40a 08OHll/all
13а 01OH11/dl 1(D11/hll) 27a 03OHll/dll 41a 08OHll/dll
14а 01OH12/bl2(B12/hl2) 28a 03ОНИ/Ы2 42a 08ОН12/Ы2
Таблица М1-16
16 06H5/js4 146 018H5/js4 276 012OH5/js4
26 06H5/m4 156 018H5/m4 286 012OH5/m4
36 06H6/m5 166 018H6/m5 296 012OH6/m5
46 06H6/js5 176 018H6/js5 306 012OH6/js5
56 06H6/n5 186 018Н6/П5 316 012OH6/n5
66 06H7/js6 196 018H7/js6 326 012OH7/js6
76 06H7/k6 206 018H7/k6 336 012OH7/k6
86 06H7/n6 216 018H7/n6 346 012OH7/n6
96 06H8/js7 226 018H8/js7 356 012OH8/js7
н*
307
Продолжение табл. MI-I6
106 06Н8Л17 236 018Н8Л17 366 012ОН8Л17
116 06Н5/к4 246 018Н5/к4 376 012ОН5/к4
126 06Н8/к7 256 018Н8/к7 386 012ОН8/к7
136 06Н8/т7 266 018Н8/т7 396 012ОН8/т7
Таблица М1-1в
1в 07ОН5Л14 11в 015ОН5Л14 21 в 025ОН5/п4
2в 07ОН6/р5 12в 015ОН6/р5 22в 025ОН6/р5
Зв 07OH6/S5 13в 015OH6/S5 23в 025OH6/S5
4в 07ОН7/р6 14в 015ОН7/р6 24в 025ОН7/р6
5в 07ОН7/г6 15в 015ОН7/г6 25в 025ОН7/г6
6в 07OH7/S6 16в 015OH7/S6 26в 025OH7/S6
7в 07OH7/U7 17в 015OH7/U7 27в 025OH7/U7
8в 07OH8/S7 18в 015OH8/S7 28в 025OH8/S7
9в 07OH8/U8 19в 015OH8/U8 29в 025OH8/U8
1 Ов 07ОН8/х8 20в 015ОН8/х8 ЗОв 025ОН8/Х8
Таблица М1-2 а
№№ вариан- тов Номи- нальный размер, мм Зазор, мкм №№ вариан- тов Номи- нальный размер, мм Зазор, мкм №№ вариан- тов Номи- нальный размер, мм Зазор, мкм
нб НМ нб НМ нб НМ
1а 012 50 15 Па 045 70 23 21а 0120 100 35
2а 012 32 5 12а 045 48 10 22а 0120 70 10
За 012 0 1 13а 045 40 2 23а 0120 60 3
4а 012 100 40 14а 045 180 78 24а 0120 260 100
5а 012 70 25 15а 045 130 45 25а 0120 175 70
6а 012 50 15 16а 045 90 23 26а 0120 140 40
7а 012 100 50 17а 045 200 75 27а 0120 300 115
8а 012 90 2 18а 045 120 2 28а 0120 180 5
9а 012 260 50 19а 045 350 75 29а 0120 550 100
10а 012 200 5 20а 045 300 5 30а 0120 400 5
Таблица М1-2 б
№№ вариан- тов Номина- льный размер, мм Наибольший, МКМ №№ вариан- тов Номина- льный размер, мм Наибольший, МКМ №№ вариан- тов Номина- льный размер, мм Наибольший. МКМ
натяг зазор натяг зазор натяг зазор
16 010 2 8 116 030 3 12 216 0100 5 20
26 010 5 5 126 030 8 7 226 0100 13 12
36 010 10 0 136 030 14 1 236 0100 23 2
46 010 9 12 146 030 4.5 17.5 246 0100 7.5 29 5
308
Продолжение табл.М1-2 б
№№ вариан- тов Номина- льный размер, мм Наибольший, мкм №№ вариан- тов Номина- льный размер, мм Наибольший, мкм №№ вариан- тов Номина- льный размер, мм Наибольший, мкм
натяг зазор натяг зазор натяг зазор
56 010 12 3 156 030 17 5 256 0100 28 9
66 010 16 1 166 030 24 2 266 0100 98 1
76 010 10 14 176 030 15 19 276 0100 25 32
86 010 19 5 186 030 28 6 286 0100 45 12
96 010 16 21 196 030 23 91 296 0100 38 51
106 010 21 16 206 030 29 25 306 0100 48 41
Таблица М1-2 в
№№ вариан- тов Номина- льный размер, мм Натяг, мкм №№ вариан- тов Номина- льный размер, мм Натяг, мкм №№ вариан- тов Номина- льный размер, мм Натяг, мкм
иб НМ нб ИМ иб НМ
1в 065 30 10 11 в 0140 40 10 21в 0200 40 10
2в 065 40 15 12в 0140 60 20 22в 0200 75 20
Зв 065 65 30 13в 0140 100 70 23в 0200 140 90
4в 065 50 3 14в 0140 70 4 24в 0200 80 5
5в 065 65 10 15в 0140 90 25 25в 0200 100 30
6в 065 70 20 16в 0140 115 50 26в 0200 150 75
7в 065 115 55 17в 0140 200 120 27в 0200 280 180
8в 065 80 8 18в 0140 130 30 28в 0200 160 50
9в 065 140 40 19в 0140 230 100 29в 0200 300 160
1 Ов 065 160 75 20в 0140 300 180 ЗОв 0200 400 270
Контрольные вопросы
1. Что такое размер; действительный, предельный и номинальный размеры?
2. Что такое отклонения: нижние и верхние? Какое отклонение называется основным?
3. Что такое допуск и его взаимосвязь с экономикой производства?
4. Принцип построения графического изображения размеров и отклонений. Что озна-
чает нулевая линия? Как поле допуска изображается графически?
5. Что такое пределы максимума и минимума материи и их соответствие у вала и от-
верстия?
6. Какие элементы детали называются отверстием и валом?
7. Что такое посадки и какие посадки бывают?
8. Что такое зазор и натяг?
9. Чем характеризуются посадки с зазором, натягом и переходные?
10. Что такое поле допуска основного отверстия и основного вала?
11. Что такое посадки в системе отверстия и системе вала?
12. Какая из систем посадок (система отверстия или система вала) является предпоч-
тительной и почему?
13. Как наносятся предельные размеры на чертежах?
309
14. Как делаются записи о предельных отклонениях, не указываемых непосредственно
у номинального размера?
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ № 2
Тема: НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ
В результате проведенных занятий студент должен знать:
— нормируемые параметры точности формы и расположения по-
верхностей элементов деталей;
— условные обозначения допусков отклонений формы, расположе-
ния и суммарных допусков формы и расположения поверхностей эле-
ментов деталей;
должен уметь:
— прочитать на чертежах деталей требования к точности формы и
расположения поверхностей элементов деталей, обозначенных условны-
ми знаками;
— обозначить на чертежах деталей допуски нормируемых парамет-
ров условными знаками по заданным текстовым формулировкам этих
отклонений.
Для достижения поставленных целей проводится шестичасовое (270 мин)
занятие с подгруппой (10 — 15 человек) студентов. Занятия с большим
числом студентов значительно снижают эффективность обучения. Пре-
подаватель проводит занятия, пользуясь подготовленными плакатами и
контрольными карточками.
План проведения занятий (этапы).
1. Отклонение формы поверхностей и условные знаки для обозначе-
ния их допусков на чертежах допусков — 60 мин.
2. Отклонения расположения поверхностей элементов деталей и ус-
ловные знаки для обозначения их допусков на чертеже. Особенности
зависимых допусков расположения — 60 мин.
3. Суммарные допуски формы и расположения поверхностей элемен-
тов деталей, знаки условных обозначений их допусков на чертежах, чте-
ние рабочих чертежей — 60 мин.
4. Указание на чертежах требований к точности формы и расположе-
ния поверхностей элементов деталей условными знаками по текстовым
формулировкам этих требований — 90 мин.
310
Этап 1. Отклонения формы поверхностей и условные знаки
для обозначения на чертежах их допусков
Цель: проверить и закрепить знания студентов по нормированию
требований к точности формы поверхностей элементов деталей.
1. Преподаватель предлагает каждому студенту на отдельном листе
бумаги написать дату занятия, номер группы и фамилию с инициалами.
На этом листе каждый студент за 5 мин должен по памяти привести ус-
ловные знаки для обозначения допусков отклонений формы и записать
текстом их названия.
Лаборант собирает у студентов эти листы и сдает их преподавателю
для проверки. Если студент не знает этих обозначений, то преподаватель
не должен допускать его к занятиям.
2. Пользуясь плакатами, преподаватель выясняет знания студентами
понятий о прилегающей поверхности, как базы для измерения отклоне-
ний формы. При этом студенты должны знать, что прилегающая по-
верхность:
— имеет форму номинальной поверхности;
— касается реальной поверхности, не пересекая ее;
— расположена относительно реальной поверхности так, что рас-
стояние до нее от наиболее удаленной точки реальной поверхности явля-
ется минимальным.
Выявить знания студентами частных видов отклонений формы плоских
поверхностей: выпуклость и вогнутость, и их нормирование на чертежах.
Подчеркнуть, что частные виды отклонения формы (выпуклость и
вогнутость) не имеют условного специального знака для обозначения их
допуска.
Обратить внимание студентов на то, что условный знак допуска от-
клонения формы плоских поверхностей не должен стоять на продолже-
нии размерной линии.
3. Преподаватель выясняет знания студентами понятия прилегающих
поверхностей для внутренней и наружной цилиндрических поверхно-
стей. Рассматривается допуск цилиндричности, подчеркивается труд-
ность контроля такого параметра и рекомендует замену допуска цилин-
дричности на допуск круглости и допуск прямолинейности образующей
цилиндрической поверхности. Показывает, как это сделать.
4. Заканчивается занятие контрольной работой, условия которой препо-
даватель выдает в виде карточек с эскизами деталей и условными обозначе-
ниями допусков формы плоских и цилиндрических поверхностей или про-
филей с заданием записать текстовые формулировки этих требований, а
также выдаются текстовые формулировки требований к точности формы с
заданием показать их условные обозначения на эскизах деталей.
311
Для выполнения контрольной работы студентам отводится 20 мин в
том случае, если они перерисовывают в тетрадь эскизы из этого задания
и переписывают заданные текстовые формулировки требований к точ-
ности формы. По результатам выполнения задания преподаватель вы-
ставляет каждому в журнал оценки и оглашает их. При такой проверке
знаний у преподавателя должны быть комплекты заданий для каждой
подгруппы, с которыми он занимается. На последнем занятии по рас-
сматриваемой теме студентам могут быть отданы эти карточки с их от-
ветами для подготовки к зачетам и экзаменам, включая отметку о при-
сутствии, проверку наличия и качества ведения конспектов лекций и
объявление оценок за занятие.
Этап 2. Отклонение расположения поверхностей элементов деталей
и условные знаки для обозначения их допусков на чертеже
Цель: проверить и закрепить знания студентов по нормированию
требований к точности расположения поверхностей элементов деталей.
Преподаватель предлагает каждому студенту на отдельном листе на-
писать дату занятия, номер группы и фамилию с инициалами. На этом
листе каждый студент должен потом изобразить условные знаки для
обозначения допусков расположения поверхностей элементов деталей и
записать словами их смысловое значение.
Лаборант собирает у студентов эти листы через 10 мин после выдачи
задания. При незнании этого материала студент не должен допускаться
на занятия.
2. По плакатам рассматриваются нормируемые параметры располо-
жения элементов деталей (напомним, что элементом детали может быть
точка, центр, прямая, ось, плоскость, поверхность, ось или плоскость
симметрии). Рассматривают также и условные знаки для обозначения
баз. Содержание плакатов или их части студенты записывают в тетради.
В результате этого каждый студент должен усвоить, что:
— при оценке отклонений расположения элементов детали реальные
элементы заменяются прилегающими, чтобы влияние отклонений формы
было исключено из отклонения расположения;
— базами для оценки отклонений расположения элементов детали
служат поверхности их оси, а также оси и плоскости симметрии;
— допуски на нормируемые параметры задаются на участках опреде-
ленного размера в радиусном или диаметральном выражении;
— допуски расположения могут быть зависимыми от действительных
размеров нормируемых элементов и/или размеров баз, относительно
которых они заданы.
312
Следует особо подчеркнуть соотношение между диаметральным (0, Т) и
радиусным (R, Т/2) выражениями допуска расположения элементов.
3. Особенности зависимых допусков. Зависимые допуски назначаются с
целью обеспечения сборки. Зависимые допуски расположения позволяют
снизить требования к точности выполнения размеров, не оказывающих
влияния на функционирование изделия. Чаще всего зависимые допуски на-
значают на позиционное отклонение центров отверстий под крепежные де-
тали или в случаях, когда обеспечивают сопряжение по нескольким поверх-
ностям. На чертеже указывают наименьшее значение допуска, соответст-
вующего пределу максимума материала. Более подробно это следует пояс-
нить на примере конкретного рабочего чертежа. Целесообразно разрабо-
тать пример назначения зависимого допуска.
Закончить занятие по этапу II рекомендуется короткой контрольной
работой. Варианты тридцати заданий помещены в таблице М2-1. На-
помнить студентам тему следующего занятия.
Этап 3. Суммарные допуски формы и расположения поверхностей
элементов деталей и знание условных обозначений их на чертежах.
Чтение рабочих чертежей.
Цель: проверить и закрепить знания студентов по нормированию
суммарных отклонений формы и расположения поверхностей элементов
деталей. Научить читать требования к точности формы и расположения
элементов детали по рабочим чертежам.
1. Раздать каждому студенту по 2—3 рабочих чертежа деталей при-
мерно одинаковой сложности. В тетрадях студент должен дать текстовое
описание требований к точности формы и расположения элементов де-
талей, указанных на чертеже в явном или неявном виде. Важно, чтобы
все элементы каждой детали были рассмотрены с точки зрения требова-
ний к точности формы и расположения.
Каждый студент выполняет работу самостоятельно, а преподаватель
обходит студентов и рассматривает на доске сложные случаи обозначе-
ния допусков.
Чертежи деталей должны быть подобраны так, чтобы у каждого сту-
дента был хотя бы один условный знак суммарного допуска и располо-
жения элементов деталей. Такие знаки преподаватель показывает на
плакатах, объясняет студентам их смысл и просит записать в тетрадях
то, что определяет содержание плакатов.
Анализ рабочего чертежа детали с точки зрения требований к точно-
сти формы и расположения ее элементов рекомендуется начинать с ана-
лиза требований к отклонениям формы.
313
Таблица М 2-1
jpi варианта Условный знак допуска для обозначения требований к точности формы и расположения элементов детали
1 У/ // у*ч — У~Х 1
2 © /~у // у*ч —'
3 // •—« у^ч j
о £ £ SSn О ф
5 // у^ •— 1 у
б & / _ о
7 XX 4к о
8 О f >
9 о 1 f 1 // уч
10 о £ —в» о у
11 — ^^ч 1 у у ^у
12 /*^ч 1 ti / о —
13 "Т7 i 7 // _»
14 ^^ч 1 ti у о у у
15 0 Т"Г i я //
16 у*\ «м ,у*ч 1 у
17 о £ XX о 1
18 i // у^ч [
19 / 0 и «— о .... i_.
20 •я / / и УЧ
21 I X/ / о у у XX
22 о ^Bk* У*7 // у\
23 —• УЧ 1 X/ у о
24 £ £ о JT
25 // у*ч — Уч | /
26 £ ф о у 1 у^ч
27 о i 1 И у“ч
28 Ху у о SZ
29 £у- у 7 // У\ 1
30 о J £ SSS о ^1^
, Заканчивается это занятие сдачей преподавателю выданных рабочих
чертежей с листом, на котором студент текстовыми записями сформули-
ровал требования к точности формы и расположения элементов деталей
Ш на этих чертежах. Продолжительность занятия 60 мин.
£
1 Этап 4. Указание на чертежах требований к точности формы
и расположения поверхностей элементов деталей
условными знаками по заданным текстовым
формулировкам этих требований
Цель: привить студентам навыки указания требований к точности
формы и расположения элементов деталей по текстовым формулиров-
кам этих требований.
Каждому студенту выдается по 2—3 чертежа детали, на которых ука-
заны только размеры и текстовые формулировки требований к точности
формы и расположения элементов деталей. К занятиям должно быть
подготовлено необходимое количество чертежей («слепышей»), среди
которых у каждого студента обязательно должна быть деталь типа тела
вращения и корпусная деталь. К каждому чертежу прикладывается лис-
ток с текстовой формулировкой требований к точности формы и распо-
ложения элементов деталей. (Разработанные «слепыши» и требования к
точности формы и расположения элементов деталей преподаватель со-
гласовывает с ответственными за курс до начала занятий.)
В качестве примера рассмотрим возможный вариант такого чертежа
(«слепыша») вала, на котором указаны размеры его элементов и требо-
вания к точности их выполнения.
1. Мв200..230 кроме мест, указанны* особо
2. ЯН,AM *€1/2
315
Предлагается следующий вариант текстовой формулировки требова-
ний к точности формы и расположения элементов этой детали.
1. Допуск отклонения от круглости и прямолинейности образующей
наружных цилиндрических поверхностей 30кб равен 0,006 мм.
2. Допуск отклонения от круглости и прямолинейности образующей
наружной цилиндрической поверхности 0 24Ь8 равен 0,016 мм.
3. Допуск отклонения от круглости и прямолинейности образующей
внутренней цилиндрической поверхности 01ОН7 равен 0,004 мм.
4. Допуск радиального биения внутренней цилиндрической поверх-
ности 10Н7 и наружных цилиндрических поверхностей 018Ь9 и 024Ь8
относительно общей оси двух наружных цилиндрических поверхностей
03OR6 составляет 0,01 мм, 0,016 мм и 0,04 мм соответственно.
5. Допуск симметричности расположения оси шпоночного паза раз-
мером 8Н9 относительно оси наружной цилиндрической поверхности
0 24Ь8 равен 0,07 мм.
6. Допуск отклонений формы и расположения других элементов дета-
ли ограничиваются полями допусков соответствующих размеров.
Занятия заканчиваются подведением преподавателем итогов и сооб-
щением оценок каждому студенту по всей теме.
Продолжительность занятий — 90 мин.
Материальная часть по теме занятий
Для проведения занятий необходимо иметь:
— плакаты, объясняющие понятие прилегающих поверхностей;
— плакаты по отклонению формы и расположения поверхностей
элементов деталей и условные знаки их допусков;
— карточки с заданиями;
— рабочие чертежи деталей (20 — 30 шт. для валов и корпусов);
— плакат с чертежами «вал» («слепой» и «заполненный»).
Контрольные вопросы
1. Что такое отклонение формы?
2. Что такое прилегающая поверхность?
3. Понятие о частных видах отклонения формы.
4. Виды отклонений формы, условные знаки для указания их допусков на чертежах
Примеры.
5. Отклонение от плоскостности.
6. Отклонения формы цилиндрических деталей. Комплексные и частные виды этих от-
клонений.
7 Отклонения расположения и условные знаки их допусков на чертежах.
8. Зависимые и независимые допуски расположения
9. Суммарные отклонения формы и расположения элементов деталей. Их виды и ус-
ловные знаки указания допусков на чертеже.
316
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ №3
Тема: НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ШЕРОХОВАТОСТИ
ПОВЕРХНОСТИ
Применение этих методических указаний предполагает, что студенты
прослушали теоретический курс по рассматриваемой теме и должны
знать содержание этого материала. Поэтому преподаватели в начале
занятия должны проверить подготовленность студентов к занятиям и не
допускать к ним тех, которые не знают учебного материала.
Цель занятия. В результате проведения занятия студенты должны по-
лучить практические навыки по применению параметров шероховато-
сти, знаков для обозначения шероховатости поверхности.
Студенты должны уметь прочесть обозначенные на чертежах харак-
теристики шероховатости поверхностей детали и правильно оформить
на чертежах требования к шероховатости поверхностей по их словес-
ному описанию.
План проведения занятий (этапы).
1. Определение уровня подготовленности студентов к занятию (15 мин).
2. Упражнения по чтению требований к шероховатости поверхностей
деталей машин по рабочим чертежам (50 мин).
3. Контрольная работа (контрольное упражнение) по назначению
требований к шероховатости поверхностей деталей (15 мин).
Время, указанное для проведения каждого этапа занятия, дано ориен-
тировочно. Преподаватель может изменять его по своему усмотрению,
важно, чтобы на занятии был рассмотрен весь материал по предложен-
ному этапу.
Этап 1. Определение уровня подготовленности студентов к занятию
Проверить наличие конспектов лекций.
Студентов, не имеющих конспектов
лекций, к занятиям не следует допускать,
так как во время занятий следует поль-
зоваться конспектом.
Провести выборочный опрос студентов
по рассматриваемой теме (см. примерный
перечень контрольных вопросов).
Предложить студентам написать в своих
рабочих тетрадях все параметры
317
шероховатости (по ГОСТ 2789-73), знаки, используемые для обозначе-
ния шероховатости на чертежах. Проверить выполнение этого задания,
результаты сообщить студентам и отметить в журнале рядом с отметкой
о посещении занятия. При выведении итоговой оценки по данной теме
необходимо учесть эти результаты.
Этап 2. Упражнения по чтению требований к шероховатости
поверхностей деталей по рабочим чертежам
Упражнения целесообразно проводить в два этапа. Сначала на при-
мерах (это могут быть рабочие чертежи или плакаты с правильно
оформленными обозначениями требований к шероховатости поверхно-
стей) разобрать, как обозначены те или иные параметры шероховатости,
что они обозначают, как их следует прочитать, к каким поверхностям
они относятся.
Ниже приведены примеры чертежей деталей с обозначенными на них
требованиями к шероховатости поверхностей. По каждому из чертежей
может быть дана следующая примерная расшифровка обозначенных
требований к шероховатости поверхностей.
Наружная цилиндрическая поверхность 050кб — шероховатость ус-
танавливается по параметру Rfl (среднее арифметическое отклонение
профиля поверхности), значение которого не должно превышать 0,8 мкм
при обработке со снятием материала. Внутренняя цилиндрическая по-
верхность 03ОН7 — шероховатость устанавливается по параметру
Ra < 1,25 мкм. Торцевая поверхность 080 мм — шероховатость устанав-
ливается по параметру R^< 3,2 мкм. Остальные поверхности детали, на
которые не указано требований к шероховатости, должны иметь по дан-
ному чертежу шероховатость по параметру Ra < 12,5 мкм. В данном
случае «остальными» поверхностями являются цилиндрическая поверх-
ность 080 мм, часть торцевой поверхности 050, часть торцевой поверх-
ности 080, поверхности фасок 2 х 45°. Все поверхности детали долж-
318
4
ны быть получены механической обработкой, т.е. с удалением слоя ма-
{ териала.
г Все поверхности детали, изготавливаемой по данному чертежу,
должны иметь одинаковую шероховатость, устанавливаемую по пара-
метру Rfl не более 1,25 мкм. Вид обработки поверхностей должен быть с
удалением слоя материала.
Основание детали — шероховатость устанавливается по параметру
Rz не более 12,5 мкм, указан вид обработки, которым эта поверхность
должна быть получена, — шабрение. Этот вид обработки в данном слу-
чае необходимо применять для обеспечения заданных требований к
форме поверхности основания. Отверстие 07ОН7 — шероховатость ус-
тановлена по параметру Rfl< 1,25 мкм, торцевая поверхность отверстия
— Rfl < 2,5 мкм. Шероховатость поверхности отверстия 035 мм норми-
руется по параметру Rfl< 6,3 мкм. Поверхность отверстия 018 и зенков-
ки 024 мм должны быть выполнены с шероховатостью поверхностей,
нормируемой по параметру Rz < 80 мкм. Резьбовые отверстия М8 — 6Н
должны быть изготовлены с шероховатостью поверхностей, которые
нормируются по параметру Rfl < 3,2 мкм. Остальные поверхности этой
детали относятся к поверхностям заготовки, которая получена способом
«без удаления слоя материала» и по данному чертежу эти поверхности не
Rz8og
V (V)
Z7 0,02
Выпуклость не
допускается
319
обрабатываются. Их шероховатость по параметру Rz < 800 мкм опреде-
ляется способом получения заготовки, например, литьем в земляные
формы.
Плоскость обрабо-
тана полированием.
Шероховатость нор-
мируется по параметру
Rfl: 0,025 < Rfl < 0,052,
которая определяется на
базовой длине 0,25 мм,
направление неровно-
стей поверхности про-
извольное (М). Ос-
тальные поверхности
получены механиче-
ской обработкой (с
удалением слоя мате-
риала), шероховатость
нормируется по пара-
метру Rfl< 2,5 мкм.
Когда в качестве заготовок деталей используется сортовой материал —
швеллеры, уголки, двутавры и т.д., требования к шероховатости необраба-
тываемых поверхностей не устанавливают. Если на одной и той же поверх-
ности есть участки с различными требованиями к шероховатости, то эти
участки разграничивают сплошной тонкой линией с указанием соответст-
вующих размеров и обозначений параметров шероховатости.
При рассмотрении примеров необходимо обратить внимание сту-
дентов на способы простановки знаков шероховатости. Знаки шерохо-
у (\/) ватости на чертежах рас-
полагают на линиях кон-
тура детали, выносных
линиях (по возможности
ближе к размерной линии)
или на полках линий —
выносок (см. чертежи).
При недостатке места
допускается располагать
обозначение шероховато-
сти на размерных линиях
или на их продолжениях, а
также разрывать вынос-
320
ную линию. Знак шероховатости должен быть нанесен так, чтобы угол
знака был направлен в сторону поверхности, требования к шероховато-
сти которой обозначается.
Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости по-
верхностей (см. пример 4) с разъяснением его в технических требованиях
чертежа.
После рассмотрения примеров раздать студентам рабочие чертежи
(желательно с деталями, которые являются типовыми для их будущей
специальности) и предложить описать в тетрадях с конспектом лекций
все, что относится к обозначенным на чертежах требованиям к шерохо-
ватости поверхностей. Проверить выполнение этого задания и результа-
ты учесть при выведении итоговой оценки по теме занятия. Обратить
внимание студентов на то, что нормирование параметров шероховато-
сти в зависимости от эксплуатационных характеристик поверхностей
является весьма сложной задачей. Готовых обоснованных рекомендаций
для назначения требований к шероховатости поверхностей нет. Обычно
при нормировании шероховатости стремятся обеспечить следующие па-
раметры деталей машин:
— необходимые значения за- ц
зоров и натягов в соединениях; V ( V)
— заданные характеристики
трения поверхностей;
— контактную жесткость;
— герметичность соеди-
нений;
— коррозионную стойкость;
— способность удерживать
наносимые покрытия;
— электрическое сопро-
тивление контакта и т.д.
Некоторые рекомендации по
назначению требований к шероховатости поверхностей приводятся в
к
$*,
5
руководящих материалах и справочниках, однако, эти рекомендации
носят приблизительный характер и поэтому рассматривать их на заня-
тиях более подробно нецелесообразно. Наиболее обоснованные требо-
вания к шероховатости могут быть получены только при эксперимен-
тальных исследованиях и анализе математических моделей процессов,
протекающих при взаимодействии поверхностей деталей машин.
При назначении требований к шероховатости поверхностей приме-
нение параметра Rfl является предпочтительным. Этот параметр необ-
ходимо использовать во всех случаях, где контроль шероховатости
321
может быть проведен на профилометрах. При определении шерохова-
тости поверхности при сравнении с образцами шероховатости оцени-
вается также параметр Rfl. Если поверхности имеют малые размеры,
применение щупового прибора (профилометра) затруднительно, а
также, если поверхность имеет микронеровности, превышающие пре-
дел измерения профилометра, необходимо использовать параметр Rz
— высоту неровностей профиля по десяти точкам в пределах базовой
длины. Часто параметр Rz используется при назначении требований
к шероховатости поверхностей с очень маленькими значениями мик-
ронеровностей. При контроле шероховатости таких поверхностей по
параметру Rz результат получается более значимый, чем по парамет-
ру Ra-
Этап 3. Контрольная работа (контрольное упражнение) по назначению
требований к шероховатости поверхностей деталей
Цель данного этапа — проверка качества усвоения материала и
оценка знаний материала по указанной теме. Для проведения контроль-
ной работы раздать студентам рабочие чертежи деталей, на которых
шероховатость поверхностей не обозначена, а требования к шерохова-
тости с указанием нормируемых параметров и их значений сформулиро-
ваны текстом. Предложить студентам обозначить на чертежах требова-
ния к шероховатости поверхностей в соответствии с ГОСТ 2789-73. Вме-
сто чертежей могут быть использованы плакаты или диапозитивы. Вре-
мя на выполнение контрольной работы не более 15 мин.
Результаты выполнения контрольной работы являются основой для
оценки знаний студентов по рассматриваемой теме.
Контрольные вопросы
1. Что называется шероховатостью поверхности?
2 В чем сущность профильного метода нормирования шероховатости поверхности?
3. Сколько параметров шероховатости устанавливает ГОСТ 2789—73, какие из них
определяют горизонтальные, а какие — вертикальные характеристики профиля?
4 Какие знаки используются для обозначения требований к шероховатости поверхно-
стей на чертежах?
5. Каким образом можно указать на чертеже единственный требуемый способ получе-
ния поверхности с точки зрения шероховатости?
6. Какие варианты нормирования предельных значений параметров шероховатости
Вы знаете?
7 Почему наиболее предпочтительно применять для оценки шероховатости параметр
Ra?
8. Почему в ряде случаев используют параметр Rz?
322
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ №4
Тема: НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
И ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИЙ
Целью проведения занятий по указанной теме является закрепление у
студентов знаний лекционного материала по вопросам нормирования
требований к точности резьбовых элементов деталей и зубчатых зацеп-
, лений, практический навык работы с чертежами в части указаний требо-
ваний к точности этих элементов деталей.
Занятие состоит из двух частей:
— нормирование точности резьбовых соединений — 45 мин,
— нормирование точности зубчатых зацеплений — 45 мин.
После проведения занятий студент должен знать:
— по резьбовым соединениям:
< 1) нормируемые параметры наружной и внутренней крепежной мет-
рической резьбы с зазором,
2) обозначение резьбовых элементов и посадок с указанием полей до-
( пусков нормируемых параметров резьбы;
— по зубчатым зацеплениям:
1) нормы точности зубчатых колес и передач,
2) обозначение требований к точности зубчатых колес и передач.
Студент должен уметь:
1) прочитать на чертеже требования к точности резьбовых деталей,
резьбовых соединений, зубчатых колес и передач;
2) по заданным требованиям, которые сформулированы текстом, ука-
зать на чертеже условные обозначения точности резьбовых элементов
деталей, резьбовых соединений, зубчатых колес и передач.
Этап 1. Нормирование точности резьбовых соединений
Занятия по этой теме состоят из:
Проверка подготовленности студентов к занятию — 10 мин. Каждому
студенту следует написать в тетради:
1) основные параметры наружной и внутренней резьбы (болта и гай-
ки) и их обозначение;
2) нормируемые параметры для наружной и внутренней резьбы,
3) обозначение резьбы с указанием полей допусков нормируемых па-
‘ раметров.
Работа с чертежами, имеющими резьбовые элементы — 25 мин. Каж-
дому студенту выдается чертеж, где имеются резьбовые элементы с ука-
323
занием точности. Студент должен письменно расшифровать обозначе-
ние резьбы и требований к ее точности.
Контрольная работа — 10 мин.
Преподаватель выдает каждому студенту индивидуальное задание в
виде карточки, которая содержит следующие задания:
1. Расшифровать письменно условные обозначения наружной или
внутренней резьбы или резьбовой посадки. Определить, к какой резьбе -
наружной, внутренней или резьбовому соединению относится данное
обозначение. Здесь достаточно решить один пример из табл. М. 4.1.
2. По заданным параметрам наружной или внутренней резьбы (табл.
М. 4.2) написать условные обозначения.
Каждое задание должно содержать не менее трех примеров.
Контрольные работы по резьбовым соединениям и зубчатым зацеп-
лениям целесообразно объединить и провести во второй половины занятия.
Таблица М. 4.1
№п/п Обозначение резьбы №п/п Обозначение резьбы
1 М3 0x1— 5h6h—5 9 М42х2—5H6H/4g
2 М12—4Н5Н 10 M18LH—бе
3 Ml 6x1,5—7g6g—20 11 М48хЗ—6Н
4 М8х0,75—6Н—10 12 М20х1,5LH—8H/7g6g—25
5 МЗбхЗЬН—8g 13 M33xl,5LH—5h6h—6
6 M16xl—7Н—12 14 Ml 8—4H5H/4g
7 MIO—6H/6g 15 M16xl,5LH—4h
8 MI2xlI.H^g 16 M14xl—5H6H
Таблица М. 4.2
№ n/n Номналь- ный диа- метр эезъбы, мм Шаг резьбы Р, мм Направ- ление винтовой линии Длина свинчивания, мм Основное отклонение Степени точности
суммарного допуска среднего диаметра диаметра выступов
1 6 1—крупн. правая 8.N н 4 5
2 20 1,5—мелк. левая 20,L g 7 6
3 24 2—мелк. правая 1.5.N G 6 6
4 30 2—мелк левая 8.S h 5 6
5 48 3—мелк. правая 30,N H 6 6
6 16 2—круп. правая 15,N g 6 6
7 10 0,75—мелк. правая 5,N H 5 6
8 10 1,25—мелк. правая 15,L H 4 5
9 16 1 —мелк. правая 12,L d 6 6
10 36 3—мелк. правая 40,L h 5 6
11 18 1,5—мелк. левая 10,N G 7 7
12 6 0,5—мелк правая 5,N H 6 6
13 22 1,5—мелк. левая 10,N g 6 6 1
324
Продолжение табл. М.4.2.
№ п/п Номналь- ный диа- метр резьбы, мм Шаг резьбы Р, мм Направ- ление винтовой линии Длина свинчивания, мм Основное отклонение Степени точности
суммарного допуска среднего диаметра диаметра выступов
14 10 1,5—крупн. правая 20,L h 7 6
15 16 1—мелк. правая 10,N H 4 5
16 12 1,25—мелк правая 10.N G 7 7
17 20 2,5—крупн. правая 20,N 1 6 6
18 14 2—крупн. левая 15,N H 5 5
19 56 3—мелк правая 15,S g 5 6
20 30 2—мелк. правая 20,N h 6 6
21 8 1,25—крупн. левая 15,L g 7 6
22 24 1,5—мелк. правая 15,N g 8 8
23 33 2—мелк. левая 8,S H 5 5
24 22 2,5—крупн. правая 20,N H 4 5
25 36 4—крупн левая 16,S g 5 6
26 12 1,5—мелк правая 15,N G 7 7
27 20 2,5—крупн левая 20,N h 4 4
28 18 0,75—мелк. правая 10,L H 6 6
29 16 2—крупн. левая 8,S g 5 6
30 52 3—мелк. правая 25,N G 6 6
31 14 2—крупн. правая 8,S h 5 6
32 27 2—мелк. левая 30,L H 6 6
Контрольные вопросы по резьбовым соединениям
I. Основные параметры наружной и внутренней цилиндрической резьбы.
2. Определение приведенного среднего диаметра резьбы.
3. Почему допуск на средний диаметр резьбы называется суммарным?
4. Какие виды посадок применяются в метрических резьбах?
5. Назовите нормируемые параметры у наружной и внутренней метрической крепеж-
ной резьбы.
6. Обозначение полей допусков резьбовых элементов и резьбовых соединений.
Этап 2. Нормирование точности цилиндрических зубчатых зацеплений
Занятие по теме состоит из:
Проверка подготовленности студентов к занятию — 5 мин. Каждому
студенту следует написать в тетради: 1) нормы точности зубчатых колес
и передач, 2) условное обозначение точности зубчатых колес и передач.
Нормирование точности зубчату:х».колес и передач — 25 мин. Повто-
рить названия четырех норм точности, установленных на зубчатые ко-
леса и передачи. Отметить, что в стандартах приведены значения допус-
ков и отклонений по нормам кинематической точности, плавности ра-
боты и контакта зубьев в передаче по степеням точности с 3-й по 12-ю (в
325
порядке убывания точности). Подчеркнуть, что стандарты разрешают
комбинировать степени точности из разных норм точности в зависимо-
сти от служебного назначения зубчатых передач. Отметить, что эти
нормы характеризуют точность зацепления.
Обратите внимание на то, что нормы бокового зазора связаны с
обеспечением необходимого зазора по неработающим профилям зубьев.
Поэтому в зависимости от условий эксплуатации для зацеплений одина-
ковой точности могут назначаться в одних случаях малые боковые за-
зоры (реверсивные, отсчетные и делительные передачи), в других случа-
ях большие зазоры (например, при высоких температурах зубчатых пе-
редач при эксплуатации).
Продемонстрировать плакат, где приведены рекомендуемые соот-
ношения видов допуска бокового зазора и классов отклонений межцен-
трового расстояния зубчатых передач.
Контрольная работа — 15 мин. Преподаватель выдает каждому сту-
денту индивидуальную карточку, которая содержит следующие задания.
1. Расшифровать письменно условные обозначения точности зубча-
тых колес и передач (табл. М. 4.3). Каждое задание должно содержать не
менее двух примеров для решения.
2. Написать условное обозначение точности цилиндрической зубча-
той передачи или колеса по примеру данных, приведенных в табл. М.
4.4. В каждом задании должно быть не менее трех примеров.
Таблица М. 4.3
№п/п Обозначение точности № п/п Обозначение точности
1 8—7—7—В ГОСТ 1643-81 16 7—6—7—D ГОСТ 1643-81
2 7—6—7—De ГОСТ 1643-81 17 7—С ГОСТ 1643-81
3 7—N—6—С ГОСТ 1643-81 18 5—6—6—Е ГОСТ 1643-81
4 9—В ГОСТ 1643-81 19 8—N—6—D ГОСТ 1643-81
5 5—Н ГОСТ 1643-81 20 6—6—5—D ГОСТ 1643-81
6 4—5—5—Н ГОСТ 1643-81 21 4—5—5—Е ГОСТ 1643-81
7 6—Е ГОСТ 1643-81 22 8—А ГОСТ 1643-81
8 7—6—6—D ГОСТ 1643-81 23 7—6—7—Ва ГОСТ 1643-81
9 8—7—6—Ва ГОСТ 1643-81 24 6—5—6—А ГОСТ 1643-81
10 5—6—6—Н ГОСТ 1643-81 25 8—7—8—D ГОСТ 1643-81
II 7—6—7—Dc/IV— 67 ГОСТ 1643-81 26 4—5—4—Н ГОСТ 1643-81
12 9—А ГОСТ 1643-81 27 7—D ГОСТ 1643-81
13 7—7—6—С ГОСТ 1643-81 28 7—8—8—Ва ГОСТ 1643-81
14 6—7—7—Е ГОСТ 1643-81 29 6—5—6—С ГОСТ 1643-81
15 9—8—7—Ba/Vl—149 ГОСТ 1643-81 30 6—D ГОСТ 1643-81
326
Таблица М. 4.4
№п/п Степени точности по нормам Вид сопряжения Вид допуска боково- го зазора Класс отклонения межцентрового расстояния
кинематической точности плавности рабо- ты контакта зубьев
1 8 8 8 D d III
2 9 8 7 С d V
3 8 — 6 А а VI
4 6 6 6 Н h II
5 7 8 7 В а VI
6 8 9 — В ь V
7 9 7 8 А ь V
8 7 7 7 Е h 11
9 6 7 6 D С IV
10 9 8 9 А а VI
11 7 8 8 С а IV
12 4 5 5 Н h 11
13 7 8 6 D С IV
14 5 6 6 Е h V
15 7 6 7 С С п
16 8 7 7 В а III
17 5 5 5 н h ш
18 10 10 10 в b п
19 7 8 8 D d IV
20 6 6 6 Е h V
21 6 6 7 С С п
22 8 8 8 В ь VI
23 5 4 4 н h VI
24 9 8 8 А Z IV
25 7 8 8 В а II
26 7 7 6 С ь V
27 5 5 6 Е h VI
28 8 8 7 В b IV
29 10 9 9 А У III
30 7 8 8 С С ш
Контрольные вопросы по зубчатым зацеплениям
1. Нормы точности зубчатых колес и передач.
2. Дайте определение понятию «нормы точности».
3. Приведите пример условного обозначения точности зубчатого колеса и расшиф-
руйте, что означают входящие в него цифры и буквы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
По всем разделам
1. Допуски и посадки: Справочник в 2-х частях/ Под ред Мягкого В. Д. — Л.. Машино-
строение.—Ч. 1.—1979; Ч. 2.—1983.
2. Марков Н. Н. Взаимозаменяемость и технические измерения.—М.. Изд-во стандартов.
1983.
3. Палей М. А., Брагинский В. А. Нормы взаимозаменяемости в машиностроении. Спра-
вочник—транслятор. — М.: Издательский центр «Наука и техника», 1997.
Раздел I
Закон РФ «О стандартизации».
Закон РФ «О сертификации продукции и услуг»
Закон РФ «О защите прав потребителя».
Раздел II
1. ГОСТ 25346-89. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и по-
садок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений.
2. ГОСТ 25347-82. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и по-
садок. Поля допусков и рекомендуемые посадки.
3. ГОСТ 25670-83. Основные нормы взаимозаменяемости. Предельные отклонения с неука-
занными допусками.
4. ГОСТ 2.307-68. ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений.
5. ГОСТ 6636-69. Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные линейные размеры
6. ГОСТ 8908-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные углы и допуски уг-
лов.
7. ГОСТ 8593-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальная конусность и углы
конусов.
8. ГОСТ 2848-80. Конусы инструментальные. Допуски. Методы и средства контроля.
9. ГОСТ 25307-82. Система допусков конусов.
10. ГОСТ 25548-82. Система конических посадок.
11. ГОСТ Р 50056-93 Зависимые допуски формы, расположения и координирующих раз-
меров.
Раздел III
1. ГОСТ 24642-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения
поверхностей. Основные термины и определения.
2. ГОСТ 24643-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски расположения. Число-
вые значения.
328
3. ГОСТ 25069-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Неуказанные допуски формы и
расположения поверхностей
4. ГОСТ 2.308-79. ЕСКД. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверх-
' костей.
, Раздел IV
1. ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения.
г 2. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.
3. ГОСТ 2.309-73. ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхности.
Раздел V
1. ГОСТ 11708-82. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Термины и определения.
2 ГОСТ 24705-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные
размеры.
3. ГОСТ 8724-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и
шаги.
4. ГОСТ 9150-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль.
5. ГОСТ 16093-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Допуски.
. Посадки с зазором.
6. ГОСТ 1643-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндриче-
ские. Допуски.
7. ГОСТ 23360-78. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с приз-
матическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки.
। 8. ГОСТ 24068-80. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с кли-
} ’ новыми шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки
* 9. ГОСТ 24071-80. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с сег-
ментными шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки.
10. ГОСТ 1139-80. Основные нормы взаимозаменяемости Соединения шлицевые прямо-
. бочные. Размеры и допуски.
11. ГОСТ 6033-80. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шлицевые эволь-
вентные с углом профиля 30°. Размеры, допуски и измеряемые величины.
Раздел VI
1. ГОСТ 24955-81. Подшипники качения. Термины и определения
2. ГОСТ 3476-79. Подшипники качения. Основные размеры.
3. ГОСТ 520-71. Подшипники шариковые н роликовые. Технические требования.
4. ГОСТ 3189-75. Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений.
5. ГОСТ 3325-85. Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к поса-
дочным поверхностям валов и корпусов. Посадки.
Раздел VII
1 ГОСТ 4.93-83. Система показателей качества продукции. Станки металлообрабатываю-
щие. Номенклатура показателей.
329
2. ГОСТ 8-82. Станки металлорежущие. Общие требования к испытаниям на точность.
3. ГОСТ 22267-76. Станки металлорежущие. Схемы и способы измерения геометрических
параметров.
4. ГОСТ 7599-82. Станки металлорежущие. Общие технические условия.
5. ГОСТ 25443-83Е. Станки металлорежущие. Образцы-изделия для проверки точности
обработки. Общие технические требования.
6. ГОСТ 4 442-86. Система показателей качества продукции (СПКП). Инструмент металло-
и деревообрабатывающий лезвийный. Номенклатура.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................................................... 3
. Раздел I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО НОРМИРОВАНИЮ ТРЕБОВАНИЙ
К ТОЧНОСТИ В МАШИНОСТРОЕНИИ......................................6
,, Глава 1. Основные понятия о точности в машиностроении.................. 6
' § 1. Точность и виды точности, используемые в машиностроении.....6
§2. Причины появления погрешностей геометрических параметров
элементов деталей............................................9
Глава 2. Цели нормирования требований к точности в машиностроении.
Взаимозаменяемость..........................................11
Глава 3. Видь, документов по нормированию точности. Стандарты
и стандартизация. Сертификация.................................... 16
Контрольные вопросы.................................................. 25
Раздел II. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ...............26
Глава 4. Основные понятия о размерах, отклонениях и посадках.. .......26
I ' § 1. Основные термины..............................................26
; §2. Графическое изображение размеров и отклонений................29
§3. Основные понятия о посадках (сопряжениях, соединениях)........33
| §4. Понятие о посадках в системе отверстия и в системе вала..... 37
Контрольные вопросы.................................................. 39
Глава 5. Система допусков и посадок для гладких элементов деталей...40
§ 1. Общие понятия о системах допусков и посадок..................40
। §2. Основные признаки системы допусков и посадок...................42
| , §3. Интервалы размеров.............................................42
§4. Единицы допуска...............................................44
§ 5. Ряды точности (ряды допусков).................................45
§6 . Поля допусков отверстий и валов.............................46
. §7. Посадки в системе отверстия и в системе вала................. 51
j §8. Нормальная температура.........................................57
§9 . Рекомендации по выбору посадок..............................58
§ 10. Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками....66
§11 . Правила указания точности размеров односторонним отклонением
вместо двустороннего (исполнительные размеры или технологические
размеры).......................................................68
§12 . Интерпретация нормируемых предельных размеров............. 69
§13 . Приемочные границы при определении действительного размера.71
Контрольные вопросы...................................................72
Глава 6. Обеспечение точности размерных цепей.........................73
§ 1. Основные понятия о размерных цепях..........................73
§2. Виды размерных цепей..........................................76
§3. Задачи, решаемые при обеспечении точности размерных цепей.....76
§4. Расчет точности размерных цепей при обеспечении полной
взаимозаменяемости (расчет на максимум-минимум).............. 78
331
§5. Обеспечение точности размерных цепей при неполной
взаимозаменяемости..............................................80
Контрольные вопросы..................................................85
Глава 7. Нормирование точности угловых размеров......................85
§ 1. Система единиц на угловые размеры.........................85
§2. Нормирование требований к точности угловых размеров.........87
§3. Конические соединения.......................................91
Контрольные вопросы..................................................91
Раздел III. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ............................................98
Глава 8. Нормирование точности геометрической формы элементов деталей (откло-
нение формы поверхностей)........................................... 98
§ 1. Общие понятия о точности формы. Основные термины......... 98
§2. Виды нормируемых отклонений формы поверхностей и знаки, используе-
мые при указании на чертеже допускаемых отклонений............ 101
§3. Комплексные и частные виды отклонений формы................103
§4. Указание на чертежах числовых значений отклонений формы....103
§5. Правила указаний требований к точности формы элементов детали
на чертеже с использованием условных знаков....................104
§6. Нормирование точности отклонений от прямолинейности в плоскости.... 106
§7. Нормирование точности отклонений от плоскостности..........108
§8. Нормирование точности отклонений формы цилиндрических
поверхностей.................................................. ПО
1. Отклонение от цилиндричности.................................110
2. Отклонение от круглости.................................111
3. Отклонение профиля продольного сечения..................114
4. Отклонение от прямолинейности оси (или линии) в пространстве.114
§9. Дополнительные параметры отклонений формы..................118
Контрольные вопросы.................................................121
Глава 9. Нормирование точности расположения элементов деталей
(отклонения расположения)...........................................122
§ 1. Основные положения.......................................122
§2. Базы для нормирования требований к точности расположения
элементов деталей..............................................124
§3. Виды отклонений расположения и условные знаки их допусков
для указания на чертежах.......................................125
§4. Правила указаний на чертежах допусков расположения элементов
деталей условными знаками......................................125
§5. Отклонение от параллельности элементов детали..............128
§6. Отклонение от перпендикулярности элементов детали..........131
§7. Отклонение наклона элементов детали........................134
§8. Отклонение от соосности элементов детали.................. 136
§9. Отклонение от симметричности элементов детали................... 139
§ 10. Позиционное отклонение элементов детали................ 140
§11 . Нормирование точности пересечения осей элементов детали.142
§ 12. Независимые и зависимые допуски отклонений расположения
и формы элементов деталей..................................... 143
Контрольные вопросы................................................ 151
332
Глава 10. Нормирование точности расположения и формы поверхностей
элементов деталей единым допуском (суммарные отклонения)............. . 151
§ 1. Общие положения............................................151
§2 . Виды суммарных отклонений формы и расположения элементов деталей
и условные знаки их допусков для указания на чертежах.... .152
§3 Радиальное биение........................................... 155
§4 . Торцевое биение........................................... 156
§5 Биение в заданном направлении................ .................. 157
§6 . Полное радиальное биение.................................. 158
§7 . Полное торцевое биение.................................... 160
§8 . Отклонение формы заданного профиля и формы заданной
поверхности.................................................... . 161
Контрольные вопросы.................................................. 163
Раздел IV. НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К НЕРОВНОСТЯМ
НА ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ (ШЕРОХОВАТОСТЬ
ПОВЕРХНОСТИ)..................................................... 165
Глава 11 Нормируемые параметры поверхностных неровностей..............165
§ 1. Основные понятия и определения.............................165
§2. Параметры для нормирования значений поверхностных неровностей..170
§3. Выбор нормируемых параметров................................174
§4. Направление поверхностных неровностей.......................177
Контрольные вопросы.................................................................................. 178
Глава 12. Обозначение требований к поверхностным неровностям..........178
§ 1. Знаки, указывающие возможные виды обработки............... 178
§2. Указание числовых значений параметров шероховатости.........180
§ 3. Указание значений базовой длины........................... 182
§4. Правила нанесения на чертежах требований к шероховатости
поверхности......................................................183
Контрольные вопросы...................................................186
Раздел V. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ
И СОЕДИНЕНИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ..............................................187
Глава 13. Нормирование точности метрической резьбы....................187
§ 1. Резьбовые соединения, используемые в машиностроении....... 187
§2. Номинальный профиль метрической резьбы и ее основные параметры... 189
§3. Нормируемые параметры метрической резьбы для посадок с зазором.192
§4. Понятие о приведенном среднем диаметре резьбы...............194
§5. Поля допусков для нормирования точности элементов метрической
резьбы...........................................................199
§6. Соединения (посадки) резьбовых элементов деталей........... 202
Контрольные вопросы...................................................204
Глава 14. Нормирование точности цилиндрических зубчатых колес и передач..204
§ 1. Принцип нормирования точности зубчатых колес и передач.... 205
§2. Ряды точности (допуски) для зубчатых колес и передач
по параметрам зацепления.........................................207
§3. Ряды точности по параметрам бокового зазора.................208
§4. Условные обозначения требований к точности зубчатых колес
и передач........................................................210
333
§5. Нормируемые параметры (показатели), характеризующие
кинематическую точность зубчатых колес и передач........................212
§6. Нормируемые параметры (показатели), характеризующие
плавность работы........................................................216
§7. Нормируемые параметры (показатели), характеризующие полноту
контакта зубьев.........................................................220
§8. Нормируемые параметры (показатели), характеризующие
боковой зазор...........................................................224
Контрольные вопросы..........................................................225
Глава 15. Нормирование точности шпоночных соединений.........................226
§1 . Соединения призматическими шпонками..............................227
§2 . Соединения сегментными шпонками..................................230
§3 . Соединения клиновыми шпонками....................................231
§4 . Шпоночные соединения с низкими клиновыми шпонками с головкой
и без головки.......................................................... 232
Контрольные вопросы ................................................................................ 232
Глава 16. Нормирование точности шлицевых соединений......................... 233
§ 1. Прямобочные шлицевые соединения...................................233
§2 . Эвольвеитиые шлицевые соединения.................................242
Контрольные вопросы ................................................................................ 249
Раздел VI. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРОВ И ПОСАДКИ
ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ...............................................................250
Глава 17. Нормирование точности подшипников качения..........................250
§ 1. Основные положения...............................................250
§2 . Ряды точности подшипников качения................................252
§3 . Условные обозначения подшипников качения.........................255
Контрольные вопросы..........................................................257
Глава 18. Посадки подшипников качения........................................258
§ 1. Поля допусков колец подшипников качения..........................258
§2. Поля допусков для посадочных поверхностей валов и отверстий
корпусов под подшипники качения.........................................260
§3. Посадки подшипников качения на валы и в отверстия корпусов..........262
§4. Технические требования к посадочным поверхностям валов
и отверстий корпусов под подшипники качения.............................263
§5. Выбор посадок для колец подшипников............................... 266
Контрольные вопросы.................................................................................. 269
Раздел VII. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ,
ИСПОЛЬЗУЕМОГО В МАШИНОСТРОЕНИИ................................................... 271
Глава 19. Нормирование точности металлообрабатывающих станков............... 271
§ 1. Нормирование точности станков по результатам обработки
образцов-изделий....................................................... 273
§2. Нормирование геометрической точности станков.......................273
§3. Нормирование дополнительных показателей точности станков...........275
Глава 20. Нормирование точности металлорежущего инструмента..................276
Глава 21. Нормирование точности кузнечно-прессового оборудования.............277
Глава 22. Нормирование точности средств измерений........................... 279
Контрольные вопросы......................................................... 281
334
Раздел VIII. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ПАРАМЕТРОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА..................................... .. .. ..282
§1 Нормирование точности напряжения электрического тока. 283
§2 . Нормирование точности частоты электрического тока........ 285
§3 . Нормирование точности силы электрического тока............287
Контрольные вопросы................................................287
Приложение..............................................................288
Содержание домашних заданий по дисциплине «Нормирование точности
в машиностроении»............................................ 288
Методические указания по проведению практических занятий . . 292
Методическое указание № 1 Тема. Система допусков и посадок
на гладкие элементы деталей.................................. 293
Методические указания № 2. Тема: Нормирование точности формы
и расположения элементов деталей..............................310
Методические указания №3. Тема: Нормирование требований
к шероховатости поверхности...................................317
Методические указания №4. Тема: Нормирование точности резьбовых
соединений и зубчатых зацеплений..............................323
Список литературы.......................................................328
Учебное издание
wo1'
Марков Николай Николаевич
Осипов Виктор Васильевич
Шабалина Марина Борисовна
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Зав. редакцией Т.А. Рыкова
Редактор В.А. Козлов
Художественный редактор Ю.Э. Иванова
Технический редактор Н.В. Быкова
Корректор Г.И. Петрова
Изд. Ns ОТМ-25. Поди, в печать 10.08.2001. Формат 60x88 1/16
Бум. газетн. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная
Объем: 20,58 усл. печ. л., 20,58 усл. кр.-отт., 21,28 уч.-изд. л.
Тираж 10000 экз. Заказ № 1732
ЛР № 010146 от 25.12.96. ГУП «Издательство «Высшая школа»,
127994, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14
Факс: 200-03-01, 200-06-87 E-mail: V-Shkola@g23.relcom.ru
http: // www.v-shkola.ru
ЛР № 071190 от 11.07.95. Издательский центр «Академия»,
105043, Москва, ул. 8-я Парковая, д. 25
Отпечатано с готовых диапозитивов во ФГУП ИПК
«Ульяновский Дом печати»
432980, г. Ульяновск, ул. Гончарова, 14