3689

Нормирование точности и технические измерения

Контрольная

Производство и промышленные технологии

Нормирование точности и технические измерения Организация серийного выпуска изделий потребовала сокращения вложенного в них овеществленного труда. Добиться снижения себестоимости изделий можно было за счет упрощения конструкции (в первую очередь отк...

Русский

2012-11-05

1.15 MB

149 чел.

Нормирование точности и технические измерения

Организация серийного выпуска изделий потребовала сокращения вложенного в них овеществленного труда. Добиться снижения себестоимости изделий можно было за счет упрощения конструкции (в первую очередь отказа от "излишеств" – дорогих материалов, трудоемких украшений, нетехнологичных деталей и сборочных единиц) и изменения технологии (обеспечения разделения труда и кооперации производства).

Разделение труда в предельной форме можно представить, как членение технологического процесса изготовления изделия на операции – простейшие действия, каждое из которых выполняется одним работником (оператором). Научиться выполнению такой операции можно в течение нескольких минут, а достаточные навыки работы приобрести за 2...3 рабочие смены. Выигрыш от такой организации труда – высокая производительность при минимальных требованиях к квалификации работника.

Для обеспечения определенного уровня качества серийно выпускаемых изделий необходимо, чтобы все обработанные детали одного назначения (номенклатуры, типоразмера) были практически одинаковыми. Различия между деталями должны быть столь незначительны, чтобы любая из них собиралась с ответными, а собранные вместе они составляли изделие, неотличимое в работе от других. Детали, и более сложные изделия, если они отвечают поставленным требованиям, называются взаимозаменяемыми.

В бытовом смысле взаимозаменяемость можно рассматривать как одинаковость" изделий, но поскольку абсолютно одинаковых изделий не существует, очевидно, что при изготовлении следует всего лишь не допустить таких различий, которые выходят за оговоренные нормы. Эти нормы фиксируют в документации (конструкторская документация, технические описания, паспорта и др.). Для придания наиболее часто употребляемым нормам официального статуса широко используется стандартизация. Стандартизуют сложные изделия и процессы, их составные части, вплоть до элементарных. Всем известны не только стандартные дома и машины, но и стандартное напряжение электрической сети, стандартные размеры магнитной ленты, магнитных и оптических дисков, скорости записи и воспроизведения информации.

Для получения стандартных изделий заданного уровня качества приходится организовывать разветвленную нормативную базу. Стандартизация является нормативной базой взаимозаменяемости серийно выпускаемых изделий и многократно воспроизводимых процессов.

В технике взаимозаменяемость изделий подразумевает возможность равноценной (с точки зрения оговоренных условий) замены одного другим в процессе изготовления или ремонта. Чем более подробно и жестко нормированы параметры изделий, тем проще реализуется замена, но тем сложнее обеспечить взаимозаменяемость.

Взаимозаменяемость изделий и их составных частей (узлов, деталей, элементов) следует рассматривать как единственную возможность обеспечения экономичного серийного и массового производства изделий заданного уровня качества. Одинаковый (колеблющийся в пределах пренебрежимых для потребителя различий) уровень качества конечных изделий конкретного производства обеспечивается выполнением определенного набора требований. Требования предъявляются ко всем элементам деталей и сопряжений, которые обеспечивают нормальную работу изделия. Обеспечение взаимозаменяемости, а значит и заданного уровня качества изделий подразумевает:

  •  установление комплекса требований ко всем параметрам, оказывающим влияние на взаимозаменяемость и качество изделий (нормирование номинальных значений и точности параметров);
  •  соблюдение при изготовлении установленных норм, единых для одинаковых объектов, и эффективный контроль нормируемых параметров.

При этом "пробелы" при назначении норм или неправильный, нечетко определенный выбор их границ могут привести к нарушению взаимозаменяемости изготавливаемых изделий, следовательно, к несоблюдению заданного уровня качества изделий. Неправильный или неполный набор при нормировании номенклатуры параметров или их предельных значений приведет к нарушению взаимозаменяемости (вплоть до издевательства над заказчиком: "...за время пути собака могла подрасти"), при котором изготовитель формально не может быть обвинен в несоблюдении норм.

Итак, высшим достижением нормирования параметров изделия будет обеспечение полной взаимозаменяемости однотипных изделий в любой изготавливаемой партии. Полная взаимозаменяемость подразумевает взаимозаменяемость изделий по всем нормируемым параметрам. Параметры и свойства, не имеющие принципиального значения для функционирования изделий, не нормируются. Например, домохозяйку мало интересуют размеры частиц сахара-песка, который продается "на вес", в то время как для макаронных изделий форма и размеры могут быть достаточно значимыми свойствами, поскольку лапша и вермишель развариваются неодинаково. Взаимозаменяемость (полная взаимозаменяемость) подразумевает соблюдение в процессе изготовления изделия всех его нормируемых параметров в заданных пределах.

В число нормируемых параметров изделий могут входить:

- геометрические (размеры, форма, расположение и шероховатость поверхностей);

- физико-механические (твердость, масса, отражательная способность и т.д.);

- экономические (себестоимость, лимитная цена, производительность и др.);

- прочие (эргономические, эстетические, экологические и др.).

Можно "отказаться от взаимозаменяемости" еще в процессе проектирования, заложив в конструкцию компенсатор, который обеспечивает изменение в определенных пределах (регулирование) нормируемого параметра. Всем известны регулируемые опоры (ножки) приборов и мебели, которые позволяют компенсировать не только неточности изготовления самих изделий, но и несовершенство базовых поверхностей (стола, пола).

"Функциональная взаимозаменяемость" – аналог полной взаимозаменяемости, которая понимается не в буквальном смысле (одинаковость параметров), а ограничивается необходимым и достаточным набором требований к работе (выполнению функций) изделия. Например, функционально взаимозаменяемыми могут оказаться карандаш, шариковая или перьевая ручка, кусок мела, пишущая машинка, компьютер если необходимо записать краткое сообщение (перечень составлен без учета экономических затрат и квалификации). Наложение экономических ограничений может резко укоротить такой список. Особенностью, которую подчеркивает термин "функциональная взаимозаменяемость", является приоритет выполняемых изделием функций (карандашом, мелом, ручкой...пишут) при возможных существенных технических отличиях используемых объектов. Функционально взаимозаменяемыми при определенной постановке задачи (своевременная явка на работу) могут быть признаны такие транспортные средства, как трамвай, троллейбус, автобус, такси, велосипед или собственные ноги.

Функционально взаимозаменяемыми по содержанию зафиксированной информации для владельца компьютера могут быть файлы, записанные на жестком диске, гибких дисках, компакт-дисках (при наличии соответствующих дисководов), а также "твердая копия" соответствующего файла, хотя параметрические отличия между носителями информации весьма существенны. В частности, распечаткой можно воспользоваться и тогда, когда компьютер перестал работать из-за временного отсутствия электроэнергии, технической неисправности, завирусованности.

Из рассмотренных примеров вытекают две акцентированных особенности функциональной взаимозаменяемости: нацеленность на результат при практически безразличном отношении к процессу (целеобеспечивающая взаимозаменяемость), либо гарантирующая результат за счет воспроизведения функций (процессуальная взаимозаменяемость). В частности, нам бывает безразлично, откуда и как получить необходимую текстовую информацию, если обеспечена ее полнота и доступность. С другой стороны, если эта информация подлежит редактированию или другому видоизменению (частичному заимствованию, объединению с дополнительной информацией и т.д.), для нас становится весьма важными свойствами не только форма ее представления (распечатка или электронная копия на дискете), но и система ее кодирования. Электронная копия текста становится бесполезной, если у нас в компьютере нет соответствующей среды (так называемый текстовый процессор, версия которого совместима с использованной). В данном случае речь идет о процессуальной взаимозаменяемости, поскольку принципиально описанные операции можно реализовать с помощью машинописи, но без компьютера здесь происходит "скатывание к неполной взаимозаменяемости" из-за затруднений в использовании шрифтов, математических знаков и прочих символов. Нарисованную картину можно продолжить до возврата к индивидуальному переписыванию текстов гусиными перьями.

Детали для изделий машиностроения (в отличие от ряда радиоэлектронных, оптических и др.) держат первый экзамен на взаимозаменяемость в процессе сборки. Неточно изготовленные детали могут не собраться друг с другом или сломаться при попытке собрать их "силой", поэтому для механических деталей и узлов в первую очередь рассматривается такой аспект как геометрическая взаимозаменяемость.

Используемые для нормирования массивы значений геометрических параметров, как правило, оформлены в виде стандартов. Например, можно воспользоваться стандартами параметров макрогеометрии поверхностей (размеры, форма, расположение) и микрогеометрии (шероховатость). Стандарты пригодны для нормирования геометрических параметров любых типовых деталей и поверхностей в весьма широком диапазоне.

Годность изделия по данному параметру Q оценивают сравнением действительного значения параметра Qдств с его предельными допускаемыми значениями. Определение годности называется контролем параметра, и если при этом используются средства измерений, то контроль называют измерительным. Измерительный контроль обычно осуществляется в два этапа:

  •  определение действительного значения параметра;
  •  сравнение действительного значения параметра с нормированными значениями и определение годности объекта по контролируемому параметру.

Чтобы получить действительное значение контролируемого параметра заданного физической величиной, необходимо сравнить его реальное значение с единицей соответствующей физической величины – в этом и заключается суть любого измерения. Единицы физических величин стандартизованы, они воспроизводятся с помощью стандартных эталонов, а от них передаются стандартным и нестандартизованным рабочим средствам измерений.

Влияние геометрических параметров на качество изделий

Очевидно, что качество изделий обеспечивает изготовитель. Если изделие сделано плохо, оно плохо работает. Но если разработано морально устаревшее изделие, оно будет неконкурентоспособным на рынке даже при отличном качестве изготовления. Следовательно, за качество отвечает и разработчик. Но неправильное использование изделия приведет к его быстрой поломке, и в таком случае, разговор о качестве теряет всякий смысл. В настоящее время особое внимание уделяют также утилизации изделий, поскольку опыт работы с такими объектами как атомные электростанции и атомные подводные лодки заставляет обращать внимание не только на эффективность функционирования, но и на угрозу загрязнения окружающей среды. Значит, качество изделия следует рассматривать на протяжении всего “жизненного цикла” от проектирования, через изготовление и эксплуатацию – до физической или моральной его “смерти”. “Жизненный цикл” изделия строится с учетом не только прямых связей (качество сложного изделия закладывается при проектировании, обеспечивается в ходе производства, реализуется при эксплуатации), но и обратных связей, которые используются для корректирования требований, обеспечивающих приемлемый уровень качества объекта.

При проектировании изделия определенный уровень качества закладывается еще на этапе технического задания. Качество любого объекта (проекта, изделия, процесса) можно оценить, и на основе этой оценки сравнить объекты одинакового назначения.

Качество изделия является наиболее общим его свойством и складывается из таких свойств как надежность, мощность, коэффициент полезного действия, эргономичность и др. В свою очередь, эти свойства могут быть более или менее сложными. Например, надежность изделия включает в себя его безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. А такие свойства, как масса, отдельные габаритные размеры изделия являются простейшими и не разлагаются на составные элементы.

Простейшие свойства, которые могут быть выражены числовыми значениями физических величин: масса, длина, твердость и др. далее будут называться параметрами. Функциональные параметры элементов изделия — это параметры, определяющие уровень его эксплуатационных показателей. К ним могут быть отнесены геометрические, физико-механические, электрические, магнитные и другие.

Номенклатура функциональных параметров зависит от назначения изделия, его состава, конструкции и работы. Например, от площади зазоров в системе цилиндр-кольцо-поршень и объема камеры сгорания зависит вращающий момент двигателя внутреннего сгорания. От твердости рабочих поверхностей уплотнительных колец и стенок цилиндра зависит их износостойкость, следовательно и долговечность двигателя. Подобные примеры легко найти в любом техническом изделии.

Эксплуатационные показатели, определяющие качество изделий, зависят в значительной степени от геометрических параметров деталей. Для нормальной работы соединений деталей (сопряжений) и изделия в целом необходимо обеспечить требуемую точность размеров, формы и расположения поверхностей, а также параметры их микрогеометрии (шероховатости).

Для большинства деталей необходимо соблюдать требуемую точность не только по геометрическим параметрам. Например, наиболее важные детали оптико-механического прибора (микроскопа, фотоаппарата, бинокля) изготавливаются из стекла или пластмасс, и для них весьма существенны оптические свойства материала. Точность присоединительных размеров оптических деталей также будет влиять на качество собранного изделия. Кроме того, оптические свойства самих деталей в значительной мере зависят от точности таких геометрических параметров, как радиусы и толщина линз, углы и толщина призм, а также от правильности формы и микрогеометрии сферических и плоских поверхностей линз и зеркал, их расположения и т.д.

Поверхность шарика в пишущем узле стержня шариковой ручки должна быть достаточно правильной (сферической) для того, чтобы шарик свободно вращался, а размеры шарика и гнезда должны обеспечивать зазор для выхода красящей пасты. Причем, слишком маленький зазор приведет к заклиниванию при письме, а слишком большой – к свободному вытеканию пасты на бумагу, в карман или сумку, где лежит ручка.

Из рассмотренных примеров видно, что геометрические параметры в значительной степени влияют на качество любого изделия вне зависимости от сферы его применения и целевого назначения (от механической детской игрушки до космического корабля).

Множество современных технических изделий работает на автономном электрическом питании от батареек. Батарейки вставляют в часы, фотоаппараты, фонари, игрушки, причем вставить новую батарейку часто может сам пользователь. Замена наиболее часто употребляемых батарей возможна благодаря тому, что во всем мире изготовители и пользователи придерживаются одинаковых норм – стандартов – на их геометрические размеры и напряжение. Поэтому гнезда в приборах и игрушках позволяют легко установить туда подходящие батарейки в необходимом количестве.

Весь мир пользуется фотографической пленкой стандартных размеров, то же можно сказать о магнитных пленках для аудио- и видеоаппаратуры, дискетах и компакт-дисках.

Взаимозаменяемость однородных изделий означает “одинаковость” их основных параметров. Но единообразие подхода к нормированию параметров не исключает возможности разработки и выпуска различающихся изделий одного назначения. Необходимость применения разнообразных по видам и числовым значениям параметров требует разработки систем допусков, причем в первую очередь стандартизации подвергаются геометрические параметры деталей и сопряжений.

Для того чтобы запустить изделия в серийное и массовое производство, техническая документация на них должна содержать жестко нормированные значения основных функциональных параметров. Чтобы разбросы параметров, неизбежно возникающие при изготовлении элементов, не оказывали существенного влияния на работу изделия, их ограничивают определенными нормами. Параметры могут быть с одной стороны (сверху или снизу), но наиболее часто используют двухстороннее ограничение. Нормы допустимого рассеяния параметров при двухстороннем ограничении называют допусками.

Соблюдение единообразия номинальных значений параметров и норм их рассеяния обеспечивает взаимозаменяемость изделий. Нормы номинальных значений параметров могут быть зафиксированы в виде рядов предпочтительных чисел, а для геометрических параметров – в виде рядов нормальных линейных размеров, нормальных углов, уклонов и конусностей.

Виды взаимозаменяемости

Взаимозаменяемость изделий — сложное свойство. Различают функциональную, полную и геометрическую взаимозаменяемость. Иногда говорят о «неполной» или «частичной» взаимозаменяемости. Функционально взаимозаменяемыми могут быть матричный, струйный и лазерный принтеры, если основным требованием является получение «твердой копии» текстового материала. Но если требуется цветная иллюстрация, значительная часть принтеров перестает отвечать требованиям взаимозаменяемости.

Функциональная взаимозаменяемость изделий гарантирует равноценное выполнение ими заранее оговоренных функций. Полная взаимозаменяемость изделий предусматривает возможность их замены с обеспечением всех оговоренных параметров. Полностью взаимозаменяемы шарикоподшипники одного типоразмера, часы одинаковой модели, кнопки или скрепки из одной коробки. Полностью взаимозаменяемы жетоны для автоматов. Полная взаимозаменяемость изделий определяется по заранее установленным правилам (требованиям). Нужно оговорить все необходимые требования, и изделия сравнивать только исходя из них. В противном случае мы всегда найдем различия между, казалось бы одинаковыми изделиями.

 Полная взаимозаменяемость предполагает наличие “неполной” или “частичной” взаимозаменяемости. Неполную взаимозаменяемость можно получить из полной “методом урезания свойств”. Например, оптические детали фотоаппаратов делают из специального оптического стекла или из пластмасс. При этом фотоаппараты можно считать полностью взаимозаменяемыми, если речь идет о получении любительских снимков. Однако для профессиональных нужд специалисты никогда не пользуются фотоаппаратами с пластмассовой оптикой и автоматической установкой экспозиции. Однако одинаковые геометрические параметры используемой фотопленки позволяют нам говорить о геометрической взаимозаменяемости большинства фотоаппаратов.

 Геометрическая взаимозаменяемость выделяется особо, так как в машиностроительном производстве именно формообразование деталей является преимущественным видом работ. Геометрические параметры взаимозаменяемых изделий всегда получают с ограниченной точностью. Абсолютная точность на практике недостижима, да и необходимости в ней нет. Как правило, нормально работают детали, изготовленные в некотором диапазоне геометрических параметров. Чем уже назначенный диапазон рассеяния параметра (допуск), тем дороже обходится деталь. Стоимость деталей резко возрастает с повышением точности обработки. Поэтому избыточные требования к точности неоправданно удорожают изделие. Но с другой стороны, заниженные требования к точности делают изделие неработоспособным.

В дальнейшем будут рассматриваться вопросы обеспечения взаимозаменяемости изделий по геометрическим параметрам с использованием различных систем допусков и посадок.

Допуск параметра есть разность его наибольшего и наименьшего предельных значений. Допуск параметра есть норма, которая ограничивает его возможное рассеяние заданными пределами и тем гарантирует получение нужного эффекта (в бытовых условиях – встреча партнеров во времени, в пространстве; в производстве – годность изделия и т.д.).

Нормирование геометрических параметров достаточно сложно. Для поверхностей деталей принято нормировать допуски размеров, формы и расположения (макрогеометрия поверхностей) и параметры шероховатости (микрогеометрия поверхностей). Рассмотрим деталь простейшей геометрической формы – шар. Поверхность шара – сфера, характеризуется одним номинальным параметром (диаметром d). Для того чтобы шарики нормально работали в подшипнике, размеры их должны быть практически одинаковы, т.е.

d1 ≈ d2 ≈ d3 ≈ ... ≈ dn.

Разность размеров отдельных шариков зависит от требуемого качества подшипника и нормируется допуском размера Td:

Td = dmaxdmin.

Разброс размеров всех шариков — понятие скорее геометрическое, чем техническое. Оно основано на допущении, что каждый шарик характеризуется одним размером, т.е. имеет идеальную геометрическую форму. Реальный шарик имеет бесконечное множество размеров (толщин), которые хоть и незначительно, но отличаются друг от друга. Следовательно, в рассматриваемом случае допуск размера ограничивает допустимые разности размеров каждого шарика, а, тем самым, и всех шариков одного подшипника.

Назначив допуск размеров шарика, мы одновременно установили требования к его форме. Но часто возникают ситуации, когда требования к форме должны быть жестче, чем это установлено назначенным допуском размера. Например, прижимные ролики и натяжные шкивы в ряде конструкций могут существенно отличаться по размерам без нарушения взаимозаменяемости. Что же касается круглости их наружных поверхностей – это требование закономерно вытекает из назначения деталей и должно быть жестко нормировано.

Допуски формы и расположения поверхностей необходимо назначать и в тех случаях, когда они не ограничиваются допусками размеров. Часто нужны хорошие привалочные плоскости плит, кронштейнов и других деталей, прямолинейность направляющих, параллельность и перпендикулярность плоскостей. Требования к точности размеров могут при этом практически не устанавливаться или назначаться весьма свободно. Например, слесарный угольник должен обеспечивать прямолинейность и перпендикулярность рабочих граней, а колебания ширины и длины его сторон пользователю практически безразличны.

Микрогеометрия поверхностей настолько существенно влияет на качество подвижных и неподвижных сопряжений, что ее нормирование обязательно. В современном машиностроении и приборостроении принято нормировать высотные и шаговые параметры шероховатости поверхности, а также некоторые другие параметры и характеристики микрогеометрии поверхностей.

Неопределенность сопряжения двух и более деталей зависит от допусков всех деталей, входящих в сопряжение. Сопряжение двух деталей может быть оформлено как стандартная посадка. Допуск посадки (T) равен сумме допусков отверстия TD и вала Td:

T = TD + Td.

Сопряжение нескольких (более двух) деталей следует рассматривать как размерную цепь, более сложную, чем посадка. Допуск замыкающего звена цепи T равен сумме допусков составляющих звеньев:

      n-1

T  =  Ti ,

,      i=1

где Ti – допуск  i-того звена,

n – число звеньев цепи (включая замыкающее).

Сопряжение двух деталей (посадку) можно рассматривать как простейшую размерную цепь из трех звеньев: отверстия, вала и замыкающего звена (зазора или натяга в сопряжении).

Заказывая технически сложные изделия, потребитель должен убедиться в их удовлетворительном качестве. Контроль качества (технический контроль) осуществляется также и изготовителем, поскольку ему самому необходимо убедиться в соответствии изделий требованиям технической документации, чтобы гарантированно сдать изделие заказчику. Очевидно, представитель заказчика может потребовать доказательств годности изделия. Если в пищевой промышленности часто применяют органолептический (основанный на использовании органов чувств) контроль вкуса, цвета, запаха продуктов, в машиностроении и приборостроении для контроля изделий чаще применяют специальные технические средства. Объективную характеристику параметра позволяет получить измерительный контроль. Информацию для измерительного контроля обычно получают с помощью технических измерений. Контроль (контроль качества) позволяет убедиться в том, что при изготовлении были соблюдены установленные нормы.

Технический контроль есть один из видов контроля качества. Контроль точности геометрических параметров обычно проводят средствами измерений длин и углов. Контроль с применением любых средств измерений (калибров, штриховых мер, приборов) называется измерительным. Контроль калибрами применяют для сортировки деталей на годные и брак (неисправимый и исправимый). Такой контроль достаточен для потребителя, заказчика: брак не проходит. Однако информация о годности может оказаться недостаточной для наладчика и технолога. Им нужно знать числовые значения размеров каждой детали. По этим данным можно вовремя переналадить станок или поставить его на ремонт. Результаты измерений несут информацию о точности технологического процесса и оборудования. Информация о конкретном значении каждого контролируемого параметра может быть получена в процессе технического измерения с использованием специальных средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных установок и т.д.).

Терминология, применяемая в конкретной области науки или техники, для незнакомого с ней человека весьма напоминает иностранный язык. Если выражения "посадка с зазором" и "посадка с натягом" понятны непрофессионалу, то термины типа "поле допуска отверстия седьмого квалитета с основным отклонением Н", "переходная посадка" или "допуск посадки" для него не менее загадочны, чем "грот-бом-брам-стеньга" для глубоко сухопутного человека.

На незнании терминов строят розыгрыши новичков, посылая их с ведром "за люфтами" или "за компрессией", причем эти плоские шутки из разряда сравнительно безобидных.

К сожалению, среди специалистов довольно часто встречается пренебрежительное отношение к строгой терминологии, замена терминов такими профессиональными жаргонизмами, как "размер в допуске", "вал, обработанный по посадке с зазором", "отрицательный допуск на толщину ленты" и ряд других. Технически грамотный и культурный специалист не позволяет себе некорректного использования терминов, хотя бы для того, чтобы его всегда правильно понимали и не могли по-иному истолковать его высказывание.

Терминология единой системы допусков и посадок является базовой для всей области взаимозаменяемости. Ниже приведены основные стандартные термины и определения, а также комментарии, направленные на уточнение и корректировку не слишком удачных стандартных определений.

РАЗМЕР – числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения.

Комментарий: “линейная величина” и есть длина, которая охватывает диаметры, высоты, толщины, глубины и т.д. Кроме того, вместо термина “единицы измерения” следует использовать более корректный термин “единицы физической величины (длины)” или краткую форму “выбранные единицы”.

ВАЛ – термин, условно применяемый для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы.

ОТВЕРСТИЕ – термин, условно применяемый для обозначения внутренних элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы.

ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ РАЗМЕР – размер элемента, установленный измерением.

Комментарий: действительный размер элемента устанавливают измерением с пренебрежимо малой погрешностью. В противном случае (по стандарту) любое измеренное значение размера можно считать действительным, что при больших погрешностях измерений исключает возможность объективного заключения о годности контролируемого элемента. Допустимые погрешности измерений линейных размеров до 500 мм при измерительном приемочном контроле установлены ГОСТ 8.051-81.

ПРЕДЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ – два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер.

НАИБОЛЬШИЙ ПРЕДЕЛЬНЫЙ РАЗМЕР – наибольший допустимый размер элемента.

НАИМЕНЬШИЙ ПРЕДЕЛЬНЫЙ РАЗМЕР – наименьший допустимый размер элемента.

НОМИНАЛЬНЫЙ РАЗМЕР – размер, относительно которого определяются отклонения.

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

ОТКЛОНЕНИЕ – алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и соответствующим номинальным размером.

ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ – алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами.

ПРЕДЕЛЬНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ – алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения.

ВЕРХНЕЕ ОТКЛОНЕНИЕ ES, es – алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами.

НИЖНЕЕ ОТКЛОНЕНИЕ EI, ei – алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами.

ОСНОВНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ – одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии.

ДОПУСК Т – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.

СТАНДАРТНЫЙ ДОПУСК IT – любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок.

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

Комментарий: вместо выражения "величина допуска" следует использовать более корректное выражение, например "значение допуска", поскольку под величиной в метрологии понимают физическую величину (длину, угол и т.д.).

КВАЛИТЕТ (степень точности) – совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров.

ЕДИНИЦА ДОПУСКА i, I – множитель в формулах допусков, являющийся функцией номинального размера и служащий для определения числового значения допуска.

Комментарий: единица допуска используется для расчетов значений допусков квалитетов от 2 и грубее. Допуски квалитетов 01...1 рассчитывают непосредственно, с использованием зависимостей, не включающим единицу допуска.

ОСНОВНОЙ ВАЛ – вал, верхнее отклонение которого равно нулю.

ОСНОВНОЕ ОТВЕРСТИЕ – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

ПРЕДЕЛ МАКСИМУМА МАТЕРИАЛА – термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наибольший объем материала, т.е. наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия.

ПРЕДЕЛ МИНИМУМА МАТЕРИАЛА – термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наименьший объем материала, т.е. наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия.

ПОСАДКА – характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки.

НОМИНАЛЬНЫЙ РАЗМЕР ПОСАДКИ – номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение.

ЗАЗОР – разность между размерами отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше размера вала.

НАТЯГ – разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

Комментарий: в таком случае после сборки диаметры вала и отверстия одинаковы.

ПОСАДКА С ЗАЗОРОМ – посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала.

НАИМЕНЬШИЙ ЗАЗОР – разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала в посадке с зазором.

НАИБОЛЬШИЙ ЗАЗОР – разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала в посадке с зазором или в переходной посадке.

ПОСАДКА С НАТЯГОМ – посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала.

Комментарий: натяг можно рассматривать как отрицательный зазор.

НАИМЕНЬШИЙ НАТЯГ – разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия до сборки в посадке с натягом.

НАИБОЛЬШИЙ НАТЯГ – разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия до сборки в посадке с натягом или в переходной посадке.

ПЕРЕХОДНАЯ ПОСАДКА – посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично.

Комментарий: в конкретном сопряжении может быть либо зазор, либо натяг. Переходная посадка представляет собой характеристику партии сопряжений с большей или меньшей вероятностью зазоров и натягов.

ДОПУСК ПОСАДКИ – сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение.

Комментарий: допуск посадки численно равен разности наибольшего и наименьшего зазоров (натягов) в посадке.

ПОСАДКИ В СИСТЕМЕ ОТВЕРСТИЯ – посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия.

Комментарий: определение строго соответствует только посадкам в системе основного отверстия. Посадки в системе отверстия -- посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с одним полем допуска отверстия.

ПОСАДКИ В СИСТЕМЕ ВАЛА – посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала.

Комментарий: определение строго соответствует только посадкам в системе основного вала. Посадки в системе вала –  посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с одним полем допуска вала.

НОРМАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА. Допуски и предельные отклонения, установленные в настоящем стандарте, относятся к размерам деталей при температуре    20 оС.

Комментарий: определение не является достаточно строгим, поскольку приведено только номинальное значение температуры. Достаточно полно нормальные условия измерений, включая нормальную температуру, установлены стандартом ГОСТ 8.050-73.

Для отверстий – диаметр наибольшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть вписан в отверстие так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности на длине соединения (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к отверстию без зазора), не должен быть меньше, чем предел максимума материала. Дополнительно наибольший диаметр в любом месте отверстия, определенный путем двухточечного измерения, не должен быть больше, чем предел минимума материала.

Для валов – диаметр наименьшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть описан вокруг вала так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности на длине соединения (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к валу без зазора), не должен быть больше, чем предел максимума материала. Дополнительно наименьший диаметр в любом месте вала, определенный путем двухточечного измерения, не должен быть меньше, чем предел минимума материала.

Системы допусков и посадок

Систематизация и классификация используются как мощный инструмент познания. Изучение некоторой системы объектов всегда основано на выделении их наиболее существенных и общих свойств. Такое упорядочение информации позволяет установить ее необходимый минимум для грамотного использования в конкретной области. Кроме того, любая классификация проявляет “белые пятна” и способствует их заполнению, т.е. совершенствованию самой системы. Систематизация широко применяется в любой области науки и техники, а в стандартизации она является одним из важнейших рабочих инструментов.

Анализ любых технически сложных изделий позволяет выявить многократно повторяющиеся типовые сопряжения и поверхности деталей, которые должны быть стандартизованы. Стандартизованы точность геометрических параметров подшипников, зубчатых колес и передач, рабочих и контрольных калибров и т.д. Можно говорить о системах нормирования стандартных требований к точности таких объектов. При этом следует различать системы допусков и системы допусков и посадок.

Для несопрягаемых элементов и для отдельно рассматриваемых поверхностей разрабатывают системы допусков. Есть, например, системы допусков углов, системы допусков формы и расположения поверхностей и ряд других. Там где нужны стандартные сопряжения поверхностей, стандартизаторы разрабатывают системы допусков и посадок. Стандартные системы допусков и посадок включают системы для гладких цилиндрических и приравниваемых к ним поверхностей, системы для резьбовых, шпоночных и шлицевых сопряжений и ряд других.

Формы и содержание систем допусков, а также систем допусков и посадок весьма разнообразны и потому непосредственное их сопоставление затруднительно. Правильное использование норм точности различных поверхностей и сопряжений подразумевает знание каждой конкретной системы. Изучение всех систем порознь требует слишком большого времени из-за огромного количества фактического материала. Рационализация изучения систем допусков и посадок возможна за счет отсеивания маловажных подробностей и концентрации внимания на основном содержании. Понятно, что анализ каждой системы допусков и посадок должен привести к выделению аналогичных “скелетов”, если стандартизаторы правильно подошли к разработке систем. Анализ множества систем допусков и посадок подтверждает, что они построены единообразно, на некоторых общих принципах, которые рассмотрены ниже.

В системах допусков и посадок можно обнаружить следующие общие принципы построения:

принцип предпочтительности;

принцип измерений при нормальных условиях;

принцип ограничения предельных контуров;

принцип формализации допусков;

принцип увязки допусков с эффективными параметрами;

принцип группирования значений эффективных параметров;

принцип установления уровней относительной точности.

Рассмотрим представленные принципы более подробно.

Принцип предпочтительности – один из основных принципов, используемых в стандартизации. Назначение этого принципа состоит в создании необходимого разнообразия стандартных решений при ограничении использования их номенклатуры. Если вся номенклатура стандартных решений рассчитана на обеспечение всех, в том числе и сравнительно редко встречающихся задач, то типовые решения наиболее часто встречающихся задач рассматриваются как более предпочтительные для использования. В результате из множества возможных стандартных решений наиболее часто применяют их ограниченное число, что благоприятно сказывается на уменьшении номенклатуры назначаемых норм.

Различают качественный и количественный аспекты применения принципа предпочтительности. Качественная сторона этого принципа состоит в образовании предпочтительных рядов объектов стандартизации. Объектами могут быть конкретные изделия, детали, их конструктивные элементы, посадки, допуски и т.д.

Предпочтительных рядов может быть как минимум два, причем всегда устанавливаются уровни предпочтительности. В соответствии с этими уровнями следует выбирать стандартные объекты. Как правило, наиболее предпочтительный ряд включает наименьшее количество объектов стандартизации. Следующие, менее предпочтительные ряды, обычно отличаются расширенной номенклатурой и могут включать объекты предыдущих рядов. Соблюдение принципа предпочтительности позволяет добиться разумного сокращения применяемой номенклатуры стандартных объектов. В первую очередь следует применять номенклатуру наиболее предпочтительного ряда и переходить к выбору из менее предпочтительных только тогда, когда поставленная задача на более высоком уровне предпочтительности не имеет удовлетворительного решения.

В стандартных системах допусков и посадок обычно устанавливают ряды с несколькими уровнями предпочтения, например, предпочтительные посадки (первый уровень), рекомендуемые посадки (второй уровень), и, наконец, все стандартные посадки (третий, самый низкий уровень предпочтительности).

Количественная сторона принципа предпочтительности реализуется через использование рядов предпочтительных чисел. В машиностроении эти ряды построены на основе геометрической прогрессии, знаменателем которой является корень определенной степени из десяти (такие ряды называют рядами R или рядами Ренара). Ряды R5… R40 называют основными, ряд R80 – дополнительным.

Предназначение рядов предпочтительных чисел состоит в том, что их использование обеспечивает упорядочение и определенный экономический эффект при выборе числовых значений любых параметров, на которые нет конкретного нормативного документа (НД) по стандартизации. При стандартизации параметрических рядов и пересмотре действующих НД также необходимо использование предпочтительных чисел и их рядов. Стандартизуемые и нормируемые параметры могут иметь разный характер, но при выборе их номинальных значений из рядов предпочтительных чисел значительно легче согласуются между собой изделия, предназначенные для работы в одной технологической цепочке, или являющиеся объектами технологического процесса. Например, использование транспортных и грузоподъемных средств будет достаточно рациональным, если грузоподъемность и массы грузов будут построены по ряду R5, т.е. грузоподъемность железнодорожных вагонов будет составлять 25 т, 40 т, 63 т, и 100 т, вместимость (грузоподъемность) контейнеров – 250 кг, 400 кг, 630 кг, 1000 кг, масса ящиков – 25 кг, 40 кг, 63 кг и 100 кг, масса коробок или банок – 250 г, 400 г, 630 г и 1000 г.

Стандарт ГОСТ 8032-84 устанавливает порядок применения рядов предпочтительных чисел, включая образование производных рядов. Они могут образовываться отбором каждого n-ного члена основного ряда; можно также составлять ряды с неодинаковыми знаменателями в различных диапазонах. Таким образом регулируют номинальные значения членов рядов и их “густоту”.

Значение членов рядов рассчитывается с использованием приведенных выше знаменателей геометрических прогрессий. Значения знаменателей рядов предпочтительных чисел и самих чисел округлены по сравнению с точными значениями геометрических прогрессий. Свойства рядов предпочтительных чисел соответствуют свойствам геометрической прогрессии. Наиболее предпочтительным является ряд R5, за ним следует ряд R10, и т.д. Дополнительный ряд R80 можно применять только в технически и экономически обоснованных случаях.

Количество членов каждого ряда предпочтительных чисел в любом десятичном интервале соответствует числу в обозначении ряда. В стандарте приведены значения членов рядов от 1 до 10. Значения в других диапазонах рядов рассчитывают умножением приведенных членов на 10 в соответствующей положительной или отрицательной степени. Таким образом, можно считать, что ряды предпочтительных чисел практически бесконечны в обе стороны.

Стандартизаторы при необходимости используют не только геометрическую, но и арифметическую прогрессию. Применяют также и ступенчатые арифметические ряды с отличающимися разностями в различных поддиапазонах.

В электротехнике применяют также предпочтительные числа, построенные по рядам E – геометрические прогрессии со знаменателями в виде корней третьей, шестой, двенадцатой, двадцать четвертой, сорок восьмой, девяносто шестой и сто девяносто второй степеней из десяти. Примерные значения знаменателей первых четырех рядов: Е3 – 2,2; Е6 – 1,5; Е12 – 1,2 и Е24 – 1,1.

В системах стандартов допусков и посадок ряды допусков обычно строятся с использованием рядов предпочтительных чисел. Возможны и другие проявления количественной стороны принципа предпочтительности в системах стандартов. Например, в стандарте допусков углов границы интервалов длин короткой стороны угла построены по ряду R5.

Наиболее полно принцип предпочтительности использован в стандарте, устанавливающем нормальные линейные размеры (ГОСТ 6636-69). Этот стандарт не нормирует допуски размеров, но является одним из важнейших для унификации параметров. Унифицированными геометрическими параметрами являются те, у которых одинаковы не только поля допусков, но и номинальные значения. Для унификации параметров необходимо при проектировании изделий по возможности назначать нормальные линейные размеры деталей (диаметры, толщины, глубины уступов и т.д.), выбранные с учетом уровней предпочтительности.

Необходимо учитывать, что требования стандарта не распространяются на технологические межоперационные размеры, на размеры, зависящие от других принятых значений, а также на размеры, установленные в стандартах на конкретные изделия.

Ряды нормальных линейных размеров (обозначаются буквами Rа с соответствующим числом) построены на базе рядов предпочтительных чисел. Числовые значения нормальных линейных размеров начинаются с 0,01 мм и заканчиваются значением 20 000 мм. В дополнение к геометрическим рядам стандарт содержит также арифметический ряд размеров в диапазоне от 0,001 мм до 0,009 мм с разностью в 0,001 мм. Основные ряды нормальных линейных размеров (Rа5 – Rа40) построены в соответствии с рядами R5 – R40. Ряды Rа5 – Rа40 как геометрические прогрессии с округленными значениями членов ряда. Дополнительный ряд содержит ограниченное (неполное) число членов, рассчитанных на основе ряда R80.

Принципиальные отличия рядов нормальных линейных размеров от рядов предпочтительных чисел заключаются в том, что ряды Ra размеров конечны и содержат некоторые округленные по сравнению с рядами R значения, причем в стандарт включены все значения размеров в указанном диапазоне. Некоторые отличительные особенности дополнительного ряда уже упоминались.

Два следующих принципа (принципы измерений при нормальных условиях и ограничения предельных контуров) обеспечивают инвариантность требований, устанавливаемых в системе допусков и посадок (от латинского invariantis – неизменяющийся – свойство неизменности по отношению к какому-либо преобразованию, условию, или совокупности преобразований). Под обеспечением инвариантности элементов деталей понимают такое построение систем допусков (систем допусков и посадок), которое гарантирует геометрическую взаимозаменяемость (инвариантность) деталей, изготовленных по одним и тем же требованиям к номинальным значениям и к точности геометрических параметров.

Чтобы система обеспечивала инвариантность деталей, должны соблюдаться заложенные в ней условия годности деталей: единообразие трактовки годности и достоверность результатов контроля. Только при соблюдении этих условий результаты измерений можно сопоставить с моделью годной детали, которая задана чертежом, и дать объективное заключение о годности.

Единообразие трактовки годности детали обеспечивается установлением ее предельных контуров, в которые должна “вписываться” реальная деталь. Фактические значения геометрических параметров контролируемой детали определяются по результатам измерений, причем достоверную информацию о параметрах детали можно получить только при измерении в нормальных условиях.

Несоблюдение этих принципов исключает возможность применения систем допусков и посадок. Попытки произвольной трактовки годности могут привести к возникновению конфликтных ситуаций между изготовителем и контролером. Такие же последствия возможны при нарушениях нормальных условий измерений.

Принцип измерений при нормальных условиях обеспечивает единообразие информации, получаемой при неоднократных независимых измерениях одних и тех же параметров. Измерения в нормальных условиях означают, что измерения проводят при нормальных значениях влияющих физических величин. Под влияющими величинами понимают те физические величины, которые не являются измеряемыми, но могут вызвать искажение результатов измерений из-за воздействия на сам объект измерения и/или на применяемые средства измерений. Например, при измерении длины всегда существенное значение имеет температура контролируемой детали, от которой зависит фактическое значение размера. Понятно, что температурный фактор сказывается не только на измеряемом объекте, но и на применяемых средствах измерений.

Менее очевидно влияние таких величин, как относительная влажность или давление воздуха, параметры гравитационных и электромагнитных полей и т.д. С другой стороны, непосредственное влияние электромагнитных полей на электрические средства измерений сомнений не вызывает. Поддается анализу воздействие влажности или давления на пневматические приборы или на емкостные электрические преобразователи. Не столь существенным оказывается влияние относительной влажности, атмосферного давления или гравитации на контролируемые детали.

Можно представить себе пластмассовую деталь, размер которой зависит от относительной влажности воздуха (гидрофильные пластмассы впитывают влагу и увеличиваются в размерах). Нежесткие детали деформируются под действием силы тяжести и размеры их искажаются.

Нормальные условия измерений линейных размеров предполагают колебания влияющих величин в пределах областей их нормальных значений. Под областью нормальных значений влияющей физической величины понимают такую область ее изменений, при которых погрешности, вызванные воздействием этой величины, могут быть признаны пренебрежимо малыми. Кроме нормальных условий измерений возможно также измерение параметров в рабочих условиях – в таких условиях погрешности из-за воздействия влияющих величин не превышают заранее определенных допустимых значений.

Проблема установления номенклатуры влияющих величин и областей их нормальных значений настолько сложна, что для случая измерений линейных размеров ей посвящен специальный стандарт (ГОСТ 8.050-73). Указание в некоторых стандартах допусков и посадок значения нормальной температуры в виде номинального значения (20 оС) не дает необходимой информации и может служить только формальным ориентиром.

Принцип ограничения предельных контуров необходим для соблюдения единообразия при решении вопроса о годности детали по контролируемому параметру.

Ограничение предельных контуров фактически определяет поля допусков, что необходимо для получения однозначного заключения о годности детали по результатам ее измерительного контроля. Необходимо установить правила разбраковки деталей по результатам измерений размеров элемента в нескольких сечениях. Формальным основанием для разбраковки деталей по размерам является истолкование предельных контуров детали. Деталь признается годной в том случае, если ее реальные контуры, установленные по результатам измерений, не выходят за предельные. При этом экстремальные действительные значения могут быть равны предельным.

В разных стандартах систем допусков и посадок истолкование предельных значений параметров содержится в явном виде или оформлено косвенно, через установление полей допусков. Наиболее подробно установление предельных контуров реализовано в стандартах на допуски формы и расположения поверхностей. В этих стандартах приведены описания полей допусков и методики их построения для каждого рассматриваемого случая, а также методики оценки отклонений реальных элементов от идеальной формы и расположения.

Истолкование предельных контуров для определения годности сопрягаемых поверхностей по размерам можно проиллюстрировать на примере длинного изогнутого вала (рис А 4.1). Если даже его толщина в любом сечении не выходит за предельные размеры (dmin  di  dmax ), но реальный профиль не вписывается в максимальный предельный контур (hmax > dmax), то деталь должна быть признана бракованной. Для этого в стандарте ГОСТ 25346-89 установлены необходимые формальные основания, которые сформулированы в подразделе «Интерпретация предельных размеров».

В Приложении 2 (справочном) этого же стандарта говорится, что при использовании стандарта ИСО 8015 используется иная интерпретация предельных размеров (условием годности является dmin  di  dmax). Специфическим случаем установления предельных контуров деталей является установление только одного экстремального (наибольшего или наименьшего) предельного контура. В таком случае фактически не устанавливается допуск размера и поле допуска, поскольку отсутствует вторая граница.

Формирование рядов допусков в любой системе осуществляется на базе четырех остальных принципов. Один из них обеспечивает "отделение" допусков от конкретных деталей (их параметров, элементов), два следующих – возможность создавать из функционально обоснованных допусков ограниченную номенклатуру. Последний принцип направлен на обеспечение в системе необходимого разнообразия точностных требований.

Принцип формализации допусков позволяет «отделить» меру допустимого рассеяния (допуск) от поля допуска, определенным образом связанного с номинальным контуром конкретной поверхности. Абстрагирование от конкретных объектов широко используется в науке и технике. Этот прием применяется и при формализации допусков в системах.

Система допусков, в которой были бы установлены массивы предельных значений для любого номинала (все стандартные поля допусков) практически не реализуема. Значительно более удобно пользоваться рядами допусков с абстрактными значениями, “оторванными” от конкретных отклонений или предельных размеров. Такие допуски определяют только допустимые рассеяния нормируемых параметров, при этом можно задавать поле допуска имеющее любое выбранное расположение относительно номинала.

Формализованные значения допусков могут быть построены в соответствии с рядами предпочтительных чисел, и быть организованы в виде рядов с различными структурами. Например, в стандарте допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей ряды допусков построены в виде массива, где числовое значение допуска установлено в соответствии с интервалом номинальных размеров и уровнем точности.

В системе допусков формы и расположения поверхностей приведены несколько массивов значений допусков, в том числе допуски, связанные со значениями номинальных параметров и уровнями точности, а также абстрактный ряд допусков, построенный в порядке возрастания их числовых значений.

Одно и то же формализованное значение допуска можно использовать для интервала близких номинальных параметров, вне зависимости от расположения поля допуска по отношению к нулевой линии, которая на схеме расположения полей допусков размеров представляет номинальный размер.

Принцип увязки допусков с эффективными параметрами предназначен для расчета «теоретических значений» допусков. Формальное значение допуска не является достаточно определенной мерой точности нормируемого параметра. Представляется очевидным, что допуск в 100 мкм будет сравнительно грубым для размера 10 мм и существенно более жестким для размера 80 мм.

Чтобы обеспечить нормальную работу изделия необходимо назначить допуски требуемой точности с учетом масштабного фактора. При выборе допуска размера его значение следует связывать с номинальным размером. Выбор значения допуска угла осуществляется не в соответствии со значением углового размера, а в зависимости от длины его короткой стороны. Могут встретиться и более сложные взаимосвязи. Например, значения допусков геометрических параметров резьбовых поверхностей увязывается не только с диаметрами, но и с шагами резьбы, а для зубчатых колес допуски назначают с учетом модуля и делительного диаметра колеса. Те параметры, с которыми увязывают значения допусков, будем называть эффективными.

Увязка допуска с эффективными параметрами имеет принципиальное значение, как с конструкторских, так и с технологических позиций. Конструкторский подход к посадкам с зазором (натягом) базируется на возможности увеличивать зазор (натяг) и его допустимую неопределенность (допуск посадки) с увеличением номинального размера сопряжения. Технологический подход к возможным значениям допусков основывается на увязывании допусков с полем практического рассеяния размеров при обработке детали на определенном технологическом оборудовании. Поле рассеяния размеров при обработке каждой детали в партии зависит от множества факторов, которые будут сказываться на силовых и температурных деформациях в системе станок-приспособление-инструмент-деталь. Существенное влияние на разброс размеров в партии деталей может оказывать также износ режущего инструмента.

Из-за сложности комплексного воздействия на сопряжение, как правило, нельзя выделить один или несколько влияющих факторов и “привязать” к ним значение допуска. Поэтому эффективные параметры, с которыми увязывают значения допуска, должны отражать некоторое обобщенное влияние множества конструкторских и технологических факторов. Поэтому при построении систем допусков и посадок их разработчики вынуждены увязывать допуски с некоторыми эффективными параметрами, которые с позиций функционирования изделия (конструкторский подход) учитывают масштабный фактор при назначении норм точности размеров, а с позиций изготовления деталей (технологический подход) по возможности увязаны с точностью технологических процессов.

Функциональная зависимость допуска от эффективных параметров в общем виде может быть записана следующим образом:

Т = F(Q,V,...),

где Т – допуск параметра,

      F – знак функциональной зависимости,

     Q, V – эффективные параметры.

Из всего множества влияющих факторов отбирают те, которые характеризуют обобщенное влияние возмущений. Именно эти факторы (их может быть несколько или один) названы эффективными параметрами. Анализ систем допусков и посадок показывает, что в большинстве случаев можно обойтись одним или двумя эффективными параметрами.

Принцип группирования значений эффективных параметров используется для сокращения номенклатуры допусков в системе.

Если допуск любого параметра рассчитывать строго по функциональной зависимости, то расчетных (“теоретических”) допусков будет столько же, сколько и номинальных значений параметров. Унификация допусков и сокращение их общей номенклатуры вполне возможны за счет объединения близких значений и использования вместо них одного стандартного допуска. Различия между “теоретическими значениями” и выбранным стандартным не должны существенно искажать установленный системой допусков и посадок характер связи между значением допуска и эффективными параметрами.

Многолетняя апробация систем допусков и посадок позволила практически решить вопрос об интервалах эффективных параметров и их “представителях”. В любой системе допусков или допусков и посадок ряды допусков образованы с учетом эффективных параметров, которые сгруппированы в интервалы. Группирование осуществляется так, чтобы значения допусков на краях интервалов умеренно отличались от “теоретических”. Границы интервалов приведены в таблицах стандартов с указаниями “до” (приведенное номинальное значение включается в данный интервал) и “свыше” (приведенное значение не входит в данный интервал, и он начинается с любого большего значения).

Интервалы эффективных параметров являются одним из “входов” в таблицу рядов допусков любого стандарта.

Принцип установления уровней относительной точности обеспечивает необходимое разнообразие допусков с сохранением возможности единообразного решения типичных задач функционирования деталей и их изготовления с учетом масштабных факторов.

Для решения различных конструкторских задач необходимы допуски разной точности. Например, точность направляющих станка или измерительного прибора существенно выше точности дверного засова; подшипники шпинделя станка точнее подшипников автомобильных колес и т.д.

Понятие точности геометрических параметров не может рассматриваться как абсолютное. Известна связь допуска со значениями эффективных параметров. Следовательно, можно говорить об установлении в любой системе допусков и посадок уровней относительной точности, которые используются для назначения “одинаково точных” допусков однотипных параметров с разными номинальными значениями.

Уровни относительной точности в различных стандартных системах допусков и посадок называются по-разному. В системе допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей они называются квалитетами, в системах допусков формы и расположения поверхностей, допусков зубчатых колес – степенями точности. Для подшипников качения, допусков несопрягаемых поверхностей (“неуказанные допуски”) и некоторых других случаев используют понятие классов точности. Наименование уровней относительной точности зависит от конкретных объектов и сложившихся традиций.

Установленные стандартами уровни относительной точности используются как второй вход в таблицах допусков. Первым входом являются интервалы эффективных параметров, а значение допуска отыскивают на пересечении двух входов в таблицу по принципу “строка-столбец”.

Уровни относительной точности играют весьма важную роль в использовании аналогии для выбора норм точности при проектировании или технологического оборудования при разработке технологического процесса. Вне зависимости от конкретного значения нормируемого параметра можно, опираясь на уровень относительной точности, выбрать допуск (посадку) которые обеспечат удовлетворительное выполнение требуемых функций, а по уровню относительной точности параметра изготавливаемой детали – технологическое оборудование, обеспечивающее удовлетворительное поле практического рассеяния при обработке поверхности.

На использовании уровней относительной точности построены справочники конструкторов и технологов, а также значительная часть нормативно-технических документов. Уровни относительной точности фиксируются в обозначениях допусков и посадок, за исключением тех случаев, когда приводят только значения предельных отклонений.

Допуски и посадки гладких цилиндрических поверхностей

Расшифровка неизвестного сообщения требует знания использованного шифра или, как теперь чаще говорят, кода. Понятие кодирования применяется очень широко: кодовые замки, генетический код, кодирование и декодирование сообщений и т.д.

Машиностроительный чертеж тоже является кодированным сообщением о спроектированном изделии. Здесь используется несколько видов кодирования: графическое кодирование для перевода пространственных форм в плоское изображение; символьные коды технических требований (условные обозначения допусков формы и расположения поверхностей, шероховатости поверхностей и т.д.) и буквенно-цифровые коды допусков, посадок, параметров шероховатости и т.д.

Прочесть характер посадки по ее обозначению на чертеже общего вида или сборочном чертеже необходимо для того, чтобы разобраться в работе изделия, поэтому расшифровка таких обозначений должна осуществляться мгновенно, без обращения к стандартам или справочникам. Знание условных обозначений, используемых в чертежах так же необходимо, как знание алфавита при чтении текста.

Расшифровка обозначений допусков и посадок на чертежах не представляет никакой сложности для профессионально подготовленного специалиста, который все принятые условные обозначения читает "с листа". Например, технически грамотный механик сразу скажет, что Н7/е6 – посадка с зазором, а Н7/р6 – с натягом.

Расшифровка кодированных сообщений существенно упрощается при использовании опорных признаков кода. В системах допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей используются общие опорные признаки, на которые необходимо опираться при расшифровке обозначений назначенных норм точности. Более того, эти признаки единообразны для большинства систем допусков и посадок.

Основные отклонения отверстий обозначают прописными литерами латинского алфавита (А, В, С, D и т.д.), а валов – строчными (а, b, с, d и т.д.). Разные основные отклонения обозначают разными буквами. Обозначения основных отклонений говорят о расположении полей допусков относительно нулевой линии. Одинаковые отклонения обозначаются одними и теми же буквами, при этом в одном интервале эффективных параметров поля допусков одинаковы, а в разных – отличаются вторым (не основным) отклонением, из-за различных значений допусков.

Рис. Схемы основных отклонений отверстий (а) и валов (б)

Допуски (значения допусков, ширина полей допусков) обозначаются числами соответствующих квалитетов, например, Н6, Н7, Н11, Н12 означают поля допусков шестого, седьмого, одиннадцатого и двенадцатого квалитетов.

Основные отклонения, обозначаемые буквами, и допуски, обозначаемые числами, – два независимых составляющих элемента обозначения. У каждого из этих элементов своя роль: буквенное обозначение определяет положение поля допуска, а числовое – ширину поля (они определяют значения допусков указанных квалитетов).

Необходимое разнообразие полей допусков обеспечено возможностью сочетания любых основных отклонений и квалитетов.

Специфичны поля допусков типа js6, Js8, Js9 и т.д. Они фактически не имеют основного отклонения, поскольку расположены симметрично относительно нулевой линии. По определению основное отклонение – это отклонение ближайшее к нулевой линии. Значит, оба отклонения таких специфических полей допусков могут быть признаны основными, что недопустимо. Особое значение имеют основные отклонения H и h, которые равны нулю. Поля допусков с такими основными отклонениями расположены от номинала "в тело" детали; их называют полями допусков основного отверстия и основного вала.

Обозначения посадок строятся как дроби, причем в числителе всегда находится обозначение поля допуска охватывающей поверхности (отверстия), а в знаменателе – поля допуска охватываемой (вала).

Системы посадок деталей, образуемые соединением охватывающих и охватываемых поверхностей одного номинального размера с полями допусков в различных сочетаниях, обеспечивают весьма широкие возможности для конструкторов. С другой стороны совершенно необходимо наложение разумных ограничений на применяемую номенклатуру посадок, чтобы проектировщики не устроили калейдоскоп из нескольких тысяч возможных вариантов посадок.

В единой системе допусков и посадок все рекомендуемые посадки построены либо в системе основного отверстия, либо в системе основного вала.

Посадка в системе основного отверстия образуется сопряжением вала, имеющего любое поле допуска, с отверстием, поле допуска которого имеет основное отклонение Н (EI = 0). Например, Н7/е6, Н7/k6 Н7/s6.

Посадки в системе основного вала получают при сопряжении отверстия (размер с любым полем допуска) и вала с полем допуска, имеющим основное отклонение  h (es = 0). Примеры посадок: G7/h6, K7/h6, P7/h6.

Определить характер стандартной посадки в системе основного отверстия или основного  вала по ее буквенно-цифровому обозначению достаточно легко при условии знания расположения основных отклонений. Так поля допусков валов с основными отклонениями a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h в сочетании с полем допуска основного отверстия (основное отклонение Н) всегда дают посадки с зазором.

Посадки с основными отклонениями валов h и отверстий H обеспечивают наименьший зазор, равный нулю; их иногда называют посадками с нулевым гарантированным зазором. Особое значение этой посадки обусловлено еще и тем оригинальным обстоятельством, что она с одинаковыми основаниями относится как к посадкам в системе основного вала, так и к посадкам в системе основного отверстия (одновременно использованы основные отклонения h и H).

Посадки в системе основного отверстия, образованные с использованием основных отклонений валов js, j, k, m, n, будут переходными.

Валы с основными отклонениями p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc в сочетании с основным отверстием, как правило (при рекомендуемых сочетаниях квалитетов отверстия и вала), дают посадки с натягом.

Для расшифровки посадок в системе основного вала (его основное отклонение h) необходимо запомнить расположение основных отклонений отверстий. Стандартные посадки с зазором обеспечивают отверстия с основными отклонениями A, B, C, CD, D, E, EF, F, G, H, переходные посадки – отверстия с основными отклонениями Js, J, K, M, N. Посадки с натягом, как правило, могут быть получены при использовании отверстий с основными отклонениями P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC.

Особенностью систем основного отверстия и основного вала является безусловная определенность характера посадок с зазором и переходных, в отличие от "посадок с натягом", характер которых зависит от значений допусков основных поверхностей (основных отверстий и валов). Например, посадка Н9/р6 – переходная, хотя формальное применение приведенных выше правил позволяет оценить ее как посадку с натягом. Причины подобных противоречий будут рассмотрены далее, вместе с анализом дополнительных принципов построения систем допусков и посадок.

Возможно образование посадок с использованием сочетания любых полей допусков отверстий и валов (с любыми основными отклонениями и допусками любых квалитетов). Практические ограничения на применяемую номенклатуру посадок накладывает стандарт, который в качестве рекомендуемых устанавливает только посадки в системах основного отверстия и основного вала, но применение не рекомендуемых стандартом посадок, построенных вне систем основного отверстия или вала, не запрещено. Такие посадки могут потребоваться в некоторых конструкциях. В ряде случаев расшифровка характера таких посадок не представляет сложности, например, посадки типа G7/f6 или А11/d11 дают гарантированный зазор, а Р7/n6 и P7/р7 – натяг. А для того чтобы определить характер посадок Е7/р6 или G8/n7 придется строить схемы расположения полей допусков.

Чтобы выбирать посадки по аналогии, недостаточно знать только характер рекомендуемых стандартом посадок. Общетехнические стандарты редко включают рекомендации по выбору посадок. Конкретные рекомендации приведены в таких областях стандартизации норм точности, как посадки подшипников качения, резьбовые посадки с натягом и переходные. Поэтому для выбора посадок по аналогии приходится использовать дополнительную информацию (собственный опыт проектирования, документация изделий-аналогов, учебная и справочная литература). Наиболее широкие возможности для выбора посадок обеспечивает использование справочников, которые содержат множество рекомендаций по выбору посадок для решения типовых конструкторских задач.

Ниже представлены наиболее общие рекомендации для выбора посадок гладких цилиндрических и приравниваемых к ним сопряжений, разработанные на базе обобщения данных разных информационных источников. Условные названия посадок заимствованы из системы допусков и посадок ОСТ в которой были стандартизованы посадки и их наименования. В Единой системе допусков и посадок стандартизованы только поля допусков. Любые посадки образованные с применением стандартных полей допусков являются стандартными, но рекомендуемые посадки образуются только в системах основного отверстия или основного вала. Однако стандартных наименований эти посадки не имеют.

Посадки с нулевым гарантированным зазором типа Н/h («скольжения») применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить относительное продольное перемещение деталей или поворот их относительно друг друга с небольшой скоростью, например при установочных или регулировочных перемещениях. При сравнительно низких требованиях к точности можно использовать посадку Н11/h11, при высоких – Н8/h7 или Н7/h6.

Посадки с наименьшим гарантированным зазором («движения») используют для обеспечения точного вращения деталей с небольшой скоростью – это посадки типа Н/g или G/h. В опорах скольжения, работающих при средних скоростях применяют посадки с несколько большим гарантированным зазором, например, Н7/f7 или H8/f8.

При сравнительно невысоких требованиях к точности вращения в сопряжении; для разъемных неподвижных соединений низкой точности при наличии требования легкой сборки и разборки, а также для направляющих скольжения, обеспечивающих свободное перемещение деталей («ходовые» и «широкоходовые»), можно использовать посадки типа Н7/е8, Н8/е8, а также более грубые, такие как Е9/h8, Н8/d9, Н9/d9 и даже Н11/d11.

Все посадки с гарантированными натягами используют для передачи крутящих моментов или осевых сил, либо для неразъемных соединений деталей, которые должны препятствовать относительному перемещению соединяемых деталей под действием моментов или осевых сил.

В справочных материалах по выбору посадок с натягом обычно рекомендуемые посадки подразделяют на "легкопрессовые", "среднепрессовые", "тяжелые прессовые" и "усиленные прессовые". К посадкам с минимальным гарантированным натягом ("легкопрессовым") относят посадки типа Н7/р6, Н7/r6, P7/h6 и ряд других. Их используют в соединениях, передающих без дополнительного крепления крутящий момент, который не превышает 1/4 предельного крутящего момента (наибольшего момента, передаваемого соответствующим валом).

Посадки с умеренным гарантированным натягом ("среднепрессовые") обеспечивают наименьшее значение относительного натяга (отношение натяга в сопряжении к номинальному диаметру сопряжения) до 0,5 мкм/мм. Такие посадки применяют в соединениях, передающих без дополнительного крепления крутящий момент до 1/2 предельного значения. К среднепрессовым посадкам относят Н7/s6, Н7/s7, S7/h6 и ряд других.

Посадки с большим гарантированным натягом ("тяжелые прессовые") дают наименьший относительный гарантированный натяг до 1 мкм/мм и при достаточной площади сопрягаемых поверхностей образуют соединения, равнопрочные валу. К посадкам с большими гарантированными натягами относят сопряжения типа Н7/t6, Н7/u7, Т7/h6 и т.д.

Посадки с наибольшими гарантированными натягами ("усиленные прессовые", обеспечивающие относительные натяги более 1 мкм/мм) дают равнопрочные валу соединения. Для таких посадок используют сочетания полей допусков типа Н8/x8 и Н8/z8.

Переходные посадки как правило применяют для центрирования сопрягаемых деталей. Иногда для этих целей применяют посадки с нулевым гарантированным зазором (типа Н/h), однако в таких сопряжениях максимальный зазор может оказаться слишком большим. Уменьшить максимальные зазоры можно за счет ужесточения допусков (вариант экономически невыгодный), или за счет сближения дальних отклонений при сохранении значений допусков. В этом случае поля допусков начинают перекрываться, появляется вероятность получения при сборке посадок с натягом. Вероятность появления натягов тем больше, чем выше по отношению к полю допуска отверстия расположено поле допуска вала. Одновременно растут предельные значения максимальных натягов, повышается точность центрирования деталей, но утяжеляются условия их сборки.

Переходные посадки можно распределить на три группы: посадки с преимущественными зазорами ("плотные"), посадки с примерно равной вероятностью зазоров и натягов ("напряженные"), а также посадки с преимущественными натягами ("глухие").

"Плотные" посадки обеспечивают довольно высокую точность центрирования на валах зубчатых колес, шкивов, полумуфт и т.д. Типы посадок с преимущественными зазорами: Н7/js6, Н8/js7, Js7/h6 и др. Как правило детали таких сопряжений собираются без применения слесарного инструмента.

"Напряженные" посадки образуются при использовании сочетаний полей допусков с большей степенью перекрытия, например Н7/k6, Н8/k7, К7/h6 и т.д. Они обеспечивают высокую точность центрирования деталей и могут использоваться в условиях вибрационных или динамических нагрузок. Для сборки и разборки таких соединений необходимо применение слесарного инструмента.

"Глухие" посадки практически всегда обеспечивают натяги в сопряжениях и для их сборки может использоваться пресс. Это посадки Н7/n6, N6/h5, N7/h6 и т.д. Область применения таких посадок – соединения, в которых не допускаются зазоры как возможные причины мертвых ходов, а также ударов и других нежелательных динамических явлений.

Общие принципы построения систем допусков и посадок в разных системах используются неодинаково. Рассмотрим реализацию этих принципов в системе допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей.

Принцип измерения при нормальных условиях нашел частичное отражение в пункте "Нормальная температура" ГОСТ 25346-89, где сказано: "Допуски и предельные отклонения, установленные в настоящем стандарте, относятся к размерам деталей при температуре 20 оC". Недостатки сформулированного требования очевидны, они были проанализированы в ходе рассмотрения общих принципов построения систем допусков и посадок.

Принцип ограничения предельных контуров нормируемого элемента детали реализуется в стандарте через интерпретацию предельных размеров. В соответствии со стандартной интерпретацией предельных размеров гладкого цилиндрического вала, наибольший размер реальной поверхности dimax определяют как диаметр описанного цилиндра наименьшего радиуса. Этот размер у годного вала не должен быть больше наибольшего предельного размера (предела максимума материала) вала (dmax).

Поскольку дать заключение о годности только по наибольшему размеру реальной поверхности нельзя, необходимо определить еще и наименьшую толщину контролируемого вала. Для этого применяют "двухточечное" измерение накладными приборами типа штангенциркуля, микрометра и т.д. Применение такого прибора в принципе позволяет обнаружить наименьшую толщину вала и сравнить ее значение с пределом минимума материала. Если при этом

dimin...dmin.,

то деталь признается годной, так как соблюдаются формальные условия

dmin di dmax,

где di – действительные размеры контролируемого вала.

Истолкование предельных размеров отверстия обратно интерпретации предельных размеров вала. Предел максимума материала сравнивают с размером вписанного цилиндра наибольшего диаметра. С пределом минимума материала (наибольший предельный размер отверстия) сравнивают максимальный размер, полученный в результате двухточечного измерения реальной поверхности (например, индикаторным нутромером).

Условие годности детали можно представить в виде

Dmin Di Dmax,

где Di – размеры реального вала.

Стандартная интерпретация предельных размеров вала и отверстия по сравнению с идеализированными концентрически расположенными предельными контурами имеет существенную особенность. Контур, привязанный к максимуму материала, жестко фиксируются относительно реальной поверхности с помощью прилегающего цилиндра. Второй предельный контур "плавает" относительно прилегающей поверхности. Он может занимать любое положение, начиная от симметричного (равные расстояния между предельными контурами), до предельно смещенного в одну сторону (линии предельных контуров совпадают с одной стороны). Такое расположение поля допуска рассчитано на валы и отверстия с "кривыми" осями или асимметричными поперечными сечениями.

В приложении к стандарту содержится дополнительная информация к интерпретации предельных размеров для случаев, когда допускается отклонение от установленных стандартом норм.

Принцип формализации допусков в стандарте решен однозначно и нашел отражение в таблице допусков. Головка таблицы содержит 20 квалитетов, а боковик – значения номинальных размеров, сгруппированные в интервалы (до размера 3150 мм).

Принцип увязки допусков с эффективными параметрами в системе допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей обнаруживается легко. Допуски одного квалитета возрастают с увеличением номинального размера нормируемого параметра. Такой характер связи объясняется влиянием масштабного фактора. Есть основания полагать, что в единообразных конструкциях можно допустить тем большие колебания размеров сопрягаемых деталей, чем больше сам сопрягаемый размер. Следовательно, в данной системе эффективным параметром является размер, на который устанавливают допуск.

Если рассматривать технологию, то множество факторов, влияющих на точность процессов обработки поверхностей, оказывают тем большее возмущающее действие, чем больше обрабатываемый размер. Действительно, при токарной обработке или шлифовании с увеличением диаметра увеличивается и путь резания, следовательно можно ожидать большего рассеяния температурных и силовых деформаций системы "станок-приспособление-инструмент-деталь" из-за неодинаковости толщины и механических свойств удаляемого слоя, колебания температуры смазывающе-охлаждающей жидкости, износа режущего инструмента и других факторов.

Полную (строгую) аналитическую модель процесса обработки детали построить невозможно ввиду неопределенности множества влияющих факторов, поэтому довольствуются приближенной эмпирической зависимостью, описывающей рассеяние получаемых размеров. Вместо всех воздействующих на конечные результаты аргументов в эту зависимость входит только эффективный параметр, который позволяет учесть интегральное влияние множества аргументов.

Для гладких цилиндрических поверхностей экспериментально выявленная связь допуска (T) с диаметром (d) поверхности может быть представлена в виде

T = ai,

где a – неименованный коэффициент;

      i – единица допуска в микрометрах, которую в диапазоне размеров до 500 мм, рассчитывают как

              3__

i = 0,45 D    + 0,001D,

где D – среднее геометрическое крайних значений интервала номинальных размеров (кроме первого), которое подставляется в миллиметрах.

Принцип группирования значений эффективных параметров в таблице рядов допусков зафиксирован интервалами номинальных размеров. Первый интервал замкнут только с большей стороны (до 3 мм). Последующие интервалы имеют обе границы: «свыше 3 мм до 6 мм», «свыше 6 мм до 10 мм», «свыше 10 мм до 18 мм» и т.д. Номинальные размеры, равные верхним границам, входят в интервал с меньшими значениями. Допуски следующего интервала относятся только к номинальным размерам большим, чем установленные стандартом нижние граничные значения. Например, допуски размера 6 мм берут из значений, установленных для интервала свыше 3 мм до 6 мм, а допуск размера 10,01 – из допусков интервала свыше 10 мм до 18 мм. Интервалы, установленные для основных отклонений, могут несколько отличаться от принятых для рядов допусков. В справочном приложении к стандарту такие интервалы названы промежуточными.

Принцип установления уровней относительной точности реализован в стандарте введением квалитетов. Установлено 20 квалитетов, начиная с самого точного 01 и до самого грубого – 18. Квалитеты высокой точности (в основном до третьего-четвертого) для образования посадок, как правило, не используются. Допуски этих квалитетов назначают на прецизионные несопрягаемые элементы деталей, элементы средств измерений (размеры между рабочими гранями концевых мер длины, рабочие размеры калибров и т.д.). Допуски квалитетов следующей группы (от 5 до 12) используют для образования рекомендуемых посадок. Грубые допуски (начиная с 12 квалитета и грубее) в основном применяют для назначения требований к точности несопрягаемых размеров.

Принцип предпочтительности в единой системе допусков и посадок реализован установлением рядов посадок и полей допусков разных уровней предпочтения, а также использованием предпочтительных чисел для формирования рядов допусков.

Стандартом ГОСТ 25347-82 в диапазоне размеров от 1 до 500 мм предусмотрено 10 предпочтительных полей допусков отверстий: E9, F8, H11; H9, H8: H7, Js7, K7, N7, P7 и 16 предпочтительных полей допусков валов: d11, d9, e8, f7, g6, h11, h9, h8, h7, h6, js6, k6, n6, p6, r6, s6.

Эти поля допусков составляют первый уровень предпочтения. Второй уровень предпочтения включает поля допусков ограничительного отбора (более 70 полей допусков отверстий и более 80 – валов, включая предпочтительные поля допусков). Для этих полей в ГОСТ 25347-82 приведены значения верхних и нижних предельных отклонений.

Третий уровень предпочтения включает все поля допусков отверстий и валов (поля допусков системы). Ориентировочное число этих полей допусков N можно рассчитать, исходя из числа основных отклонений (28) и квалитетов (20), поскольку не во всех квалитетах предусмотрены полные наборы отклонений:

N  28 20 = 560.

Итак, максимально возможная номенклатура включает около 560 полей допусков отверстий и примерно столько же полей допусков валов.

Если рассмотреть ряд полей допусков для одного и того же интервала размеров свыше 30 мм до 50 мм от пятого квалитета, видно, что допуски (11, 16, 25, 39, 62, 100, 160, 250 ... мкм) представляют собой значения, примерно соответствующие ряду R5 предпочтительных чисел. Такое построение ряда допусков основано на их расчете по уже приведенной формуле T = ai, где a – безразмерный коэффициент, зависящий от номера квалитета, который определяет число единиц допуска в соответствующем квалитете.

Приведенные основные принципы образуют набор, минимально необходимый для построения систем допусков, но для системы допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей использован также ряд дополнительных принципов.

Для построения системы допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей (особенно в части, относящейся к посадкам) потребовало введения дополнительных принципов. Это принципы:

  •  оптимального расположения поля допуска основной детали;
  •  обеспечения физически обоснованных зазоров (натягов) в посадках;
  •  использование в посадках неравноточных допусков отверстий и валов.

Рассмотрим более подробно каждый из этих принципов.

Принцип оптимального расположения поля допуска основной детали в любой системе допусков и посадок связан с применением посадок в системе отверстия или в системе вала.

Если возникает необходимость образования нескольких разных по характеру посадок в сопряжениях одного отверстия с несколькими валами, то логичным решением является назначение на всю длину отверстия одинаковых предельных размеров. В таком случае деталь с отверстием считается основной, отверстие имеет одно поле допуска, а посадки с зазором, переходные или с натягом получают за счет использования валов с разными полями допусков. При этом поле допуска отверстия основной детали вовсе не обязательно должно быть "полем допуска основного отверстия с основным отклонением Н" в привычном стандартном понимании этого термина.

а

б

Рис. Схемы расположения полей допусков для посадок всех видов в системе отверстия (а) и в системе вала (б)

В сопряжении валы с полями допусков, расположенными ниже поля допуска отверстия, дадут посадки с зазором, перекрытие (частичное или полное) полей допусков вала и отверстия соответствует переходным посадкам. Посадки с натягом получаются при расположении поля допуска вала над полем допуска отверстия.

Посадки в системе вала образуются при использовании единого поля допуска для всей сопрягаемой поверхности основного вала и охватывающих деталей с разными полями допусков отверстий.

Нулевая линия на схемах расположения полей допусков не показана и может располагаться в любом месте. Любое расположение поля допуска основной детали относительно нулевой линии имеет определенные достоинства и недостатки. В единой системе допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей принято располагать поля допуска основного отверстия и основного вала от нулевой линии "в тело" детали. Это соответствует полям отверстия с основным отклонением Н и вала с основным отклонением h (значения основных отклонений соответственно EI = 0 и es = 0).

Такое расположение полей допусков основных деталей гарантирует характер посадок с зазором при любых значениях допусков. Практически всегда сохраняется характер переходных посадок при разумном сочетании полей допусков разных квалитетов.

Что же касается "посадок с натягом", то фактический вид этих посадок в значительной мере зависит от допуска основной детали. При больших значениях допусков (грубых квалитетах) основных отверстий или основных валов такие посадки в системе основного отверстия или вала могут становиться переходными, т.к. "рост" поля допуска основной детали приводит к перекрытию ими поля допуска сопрягаемой поверхности.

Выбранное расположение полей допусков основных отверстий и валов объясняется необходимостью сравнительно большего разнообразия посадок с зазором (сопряжения неподвижные разъемные, посадки для направляющих разной точности, подшипников скольжения и пр.). Назначение посадок с натягом требует несколько меньшей номенклатуры, так как цель сопряжения с натягом всегда одна и та же – сопротивление сопряжения взаимному перемещению деталей под действием осевой силы или вращающего момента. Для таких целей большого разнообразия номенклатуры посадок не требуется.

Принцип обеспечения физически обоснованных зазоров (натягов) в посадках гладких цилиндрических поверхностей основан на расчете основных отклонений валов и отверстий, которые должны гарантировать необходимый характер рекомендуемых посадок в системах основного отверстия и основного вала. Формулы расчета основных отклонений приведены в приложении к стандарту. Зависимости получены с использованием теоретических положений и практического опыта эксплуатации сопряжений.

Принцип использования неравноточных валов и отверстий реализован в большинстве рекомендуемых посадок. Причины такого положения обусловлены в первую очередь особенностями технологии получения отверстий и валов одинаковой относительной точности. Обработка отверстий всегда производится в худших условиях, т.к. в отверстие можно ввести инструмент ограниченной жесткости, при обработке отверстий хуже условия отвода стружки, теплоотвода, подачи смазывающе-охлаждающей жидкости и т.д. Поэтому при выборе посадок предпочтение обычно отдают таким сочетаниям полей допусков валов и отверстий, в которых поле допуска отверстия на квалитет грубее поля допуска вала.

В рассматриваемой конструкции втулки 6, запрессованные в корпус 1 и крышку 5, должны оставаться неподвижными при вращении вала 2 и удерживать вал от осевого смещения. Осевые силы могут возникнуть например из-за воздействия веса вала 2 при вертикальном положении его оси. Не исключается также возможность применения косозубой передачи, в которой всегда возникает осевая сила.

Пример расшифровки обозначений допусков и посадок. Рассмотрим посадки в конструкции, где вал с зубчатым колесом, которое крепится к нему штифтом, установлен в опорах скольжения (втулках) 6, которые посажены в стенках корпуса и крышки. Гладкая втулка на валу предотвращает его осевое перемещение. Взаимное расположение корпуса и крышки определяется двумя установочными штифтами. Рассмотрим посадки, обозначенные на чертеже.

Рис. Эскиз изделия с указанием посадок

Посадка шейки вала во втулку 20 Н7/g6. Предпочтительная посадка в системе основного отверстия, обеспечивающая зазор в сопряжении в системе вал-опора (подшипник скольжения). Номинальный диаметр отверстия и вала 20 мм. Посадка с неравноточными допусками, Поле допуска отверстия – Н7, основное отклонение H = 0, квалитет седьмой. Поле допуска вала – g6, основное отклонение (верхнее) g отрицательное, квалитет шестой.

Посадки такого типа называют посадками с минимальным гарантированным зазором. Они применяются для опор скольжения при нормальных требованиях к точности и средних скоростях скольжения. Конкретные числовые значения допусков и отклонений можно найти в стандартах. В данном случае значения допусков TD = 21мкм и Td = 13 мкм. Предельные отклонения отверстия: EI=0, ES = +21 мкм; вала: es = – 7 мкм; ei = – 20 мкм.

Варианты обозначения этой посадки на чертежах: 20 Н7/g6

         +0,021           H7 (+0,021)

 20 ----- ;         20 -------------- .

         -0,007         g7 (-0,007)

         -0,020             (-0,020)

В первом варианте поля допусков обозначены буквенно-цифровыми символами, во втором – числовыми значениями предельных отклонений в миллиметрах (отклонение, равное нулю не проставляют, но оставляют свободное место, верхнее отклонение пишут сверху, нижнее – снизу). Третий вариант включает в себя оба предыдущих, значения отклонений при этом указывают в скобках. Последнее обозначение включает наиболее полную информацию о сопряжении.

Посадка втулки в корпус (крышку) 25 Н7/р6 – предпочтительная посадка с натягом в системе основного отверстия. Поля допусков отверстия и вала неравноточные (отверстие 7 квалитета, вал – шестого). Предельные отклонения отверстия EI = 0; ES = 21 мкм, вала – ei = 22 мкм, es = 35 мкм, варианты обозначений посадки: 25 Н7/p6;

  +0,021          H7 (+0,021)

     25 -----;         25 -------------- .

  +0,022         p6 (+0,022)

  +0,035             (+0,035)

Посадка зубчатого колеса на вал 20P7/g6 обусловлена необходимостью сохранения одного поля допуска на всей правой части вала и в значительной мере определяется уже выбранной посадкой вала в подшипниковую втулку (20 Н7/g6), запрессованную в крышку. В результате она не относится к посадкам в системе основного отверстия или основного вала, а поэтому и не является рекомендуемой посадкой, хотя образована с использованием предпочтительных полей допусков отверстия и вала. Поле допуска отверстия Р7 (верхнее отклонение – 0, 014, нижнее отклонение – 0, 035) и поле допуска вала (верхнее отклонение – 0, 007, нижнее отклонение – 0, 020) частично перекрывают друг друга, в результате образуется переходная посадка. Для более наглядной оценки посадки полезно построить схему расположения полей допусков.

В соответствии со схемой мы имеем переходную посадку с преимущественными натягами в соединении. Вероятность зазоров можно рассчитать обычным путем, основываясь на традиционно принимаемых допущениях о нормальном случайном распределении размеров реальных валов и отверстий, а также зазоров (натягов) в сопряжении. Среднее значение натяга в партии сопряжений, исходя из допущения о совпадении центров группирования размеров с координатами середин полей допусков, составляет 11 мкм.

Поскольку переходная посадка даже с преимущественными натягами в соединении не может обеспечить передачу крутящего момента в соединении вала с зубчатым колесом, для этого использован дополнительный конструктивный элемент – штифт, фиксирующий колесо на валу в осевом и тангенциальном направлениях.

Посадки штифта в отверстие вала и в 2 отверстия ступицы зубчатого колеса 4N7/h8. Посадки переходные, приняты одинаковыми, что позволяет выполнить окончательную обработку отверстий вала и ступицы колеса в собранном виде. Посадка N7/h8 образована с использованием предпочтительных полей допусков отверстия и вала, относится к системе основного вала, рекомендуемой не является. Поля допусков отверстия и вала неравноточные, причем допуск отверстия на один квалитет точнее допуска вала (стандартного штифта). Посадка переходная и при значительной длине сопряжения практически всегда дает натяги, поскольку на характере конкретного сопряжения будут сказываться погрешности формы и расположения сопрягаемых поверхностей. Хотя формально отверстие в ступице зубчатого колеса можно рассматривать как одно, фактически образуются две однотипных посадки штифта в два номинально соосных штифтовых отверстия в ступице.

Для посадки втулки на вал (20A11/g6) выбрано наиболее удаленное от нулевой линии грубое поле допуска отверстия, которое обеспечивает значительные зазоры в сопряжении и не требует высокой точности обработки внутренней поверхности втулки.

В штифтовых соединениях, обеспечивающих точность взаимного расположения корпуса и крышки, использованы посадки установочных штифтов в системе неосновного вала. Посадка штифта в корпус 4 K7/m6 обеспечивает гарантированный натяг (отклонения отверстия + 0,003 и – 0,009, отклонения вала + 0,012 и + 0,004), а посадка штифта в корпус 4 F8/m6 – переходная (отклонения отверстия + 0,020 и + 0,006) с преимущественными зазорами.

Проставленные посадки не являются единственно возможными и могут быть заменены другими, обеспечивающими аналогичное функционирование сопряжений. (Желающие могут самостоятельно проанализировать несколько иной вариант назначения посадок, представленный в конце файла). Однако при данной конструкции посадки правой части вала, а также штифтовые посадки могут быть решены только в системе вала, хотя в двух случаях из трех они не являются посадками в системе основного вала.

В нормальные условия измерений кроме температуры 20 оС включена еще относительная влажность 65 %.

Используются допуски в квалитетах с 8 по 18. Предусмотрены поля допусков с основными отклонениями aу, az, aе и AУ, AZ, AE, которых нет в системе допусков для металлических деталей.

Не выделены предпочтительные поля допусков и посадки. Для металлических деталей в соединениях с пластмассовыми рекомендуется назначать поля допусков основного отверстия (основного вала) квалитетов 7...12.

Анализ отличительных признаков системы допусков и посадок деталей из пластмасс, а также самого стандарта позволяет выявить отражение принципов построения в этом стандарте. Принцип предпочтительности в качественном аспекте: есть рекомендуемые посадки, предпочтительно применение основных валов и отверстий для металлических поверхностей в сопряжениях с пластмассовыми. В количественном аспекте использование принципа не отличается от реализации его в уже рассмотренной системе допусков и посадок.

Принцип измерения геометрических параметров при нормальных условиях получил частичное отражение в установлении номинальных значений нормальной температуры и относительной влажности.

Принципы ограничения предельных контуров, формализации допусков, увязки допусков с эффективными параметрами, группирования этих параметров и установления уровней относительной точности – все они по проявлению в данной системе допусков и посадок полностью соответствуют предыдущей системе. Дополнительные принципы построения систем обнаруживаются в полном объеме и тоже практически не отличаются по проявлению.

Принцип обеспечения физически обоснованных зазоров (натягов) в этом стандарте находит еще одно подтверждение в виде появления новых основных отклонений aу, az, aе и AУ, AZ, AE, а также в использовании отклонений типа za и ZA. Эти отклонения расположены дальше от нулевой линии, чем крайние отклонения a, A и z, Z, и предназначены для образования посадок с очень большими зазорами (отклонения aу, az, aе, AУ, AZ, AE) или натягами (отклонения za, zb, zc, ZA, ZB, ZC). Эти основные отклонения позволяют учитывать такие физические свойства некоторых пластмасс, как увеличенные по сравнению с металлами температурные коэффициенты линейного расширения, склонность к старению и деформациям, податливость, пониженные упругие свойства и т.д.

Требования стандарта распространяются на гладкие элементы металлических деталей, обработанные резанием. Нормы можно использовать для деталей из других материалов, полученных иными способами обработки (формообразования), если на эти случаи не распространяются требования других стандартов.

Уровни относительной точности, установленные стандартом – не только квалитеты, но и классы точности с условными наименованиями "точный", "средний", "грубый" и "очень грубый" (классы образованы соответственно на базе квалитетов 12, 14, 16 и 17). Допускается назначение норм и по квалитетам, и по классам точности. Для номинальных размеров менее 1 мм допуски назначают по квалитетам от 11 до 13.

Предпочтительный уровень точности – класс "средний" или 14 квалитет (для обработанных резанием металлических деталей).

Расположение полей допусков либо предельное одностороннее "в тело" детали (как у основного отверстия и у основного вала), либо симметричное.

Выбранный уровень точности линейных размеров одновременно определяет уровень точности допусков радиусов закругления и фасок (на эти элементы не распространяются общие допуски размеров, а установлены собственные 2 ряда допусков), а также уровень точности неуказанных допусков углов (тоже 2 ряда допусков). Допуски второго (более грубого) ряда применяют при назначении "неуказанных" допусков по 17 квалитету или классу точности "очень грубый", первого – при назначении любого более высокого уровня точности. В связи с этим для обеспечения однозначности соответствия стандарт обязывает применять в одной записи только один уровень точности.

Измерительный контроль калибрами

Калибры – средства измерительного контроля, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей деталей заданным.

Калибры применяют для контроля деталей в массовом и серийном производствах. Калибры бывают нормальные и предельные.

Нормальный калибр – однозначная мера, которая воспроизводит среднее значение (значение середины поля допуска) контролируемого параметра. При использовании нормального калибра о годности детали судят по зазорам между контурами детали и калибра. Оценка зазора и, следовательно, результаты контроля в значительной мере зависят от квалификации контролера и имеют субъективный характер.

Предельные калибры обеспечивают контроль по наибольшему и наименьшему предельным значениям параметров. Предельные калибры применяют для проверки размеров гладких цилиндрических и конических поверхностей, глубины и высоты уступов, параметров резьбовых и шлицевых поверхностей деталей. Изготавливают также калибры для контроля расположения поверхностей деталей, в том числе – нормированных зависимыми допусками.

При контроле предельными калибрами деталь считается годной, если проходной калибр под действием силы тяжести проходит, а непроходной калибр не проходит через контролируемый элемент детали. Результаты контроля практически не зависят от квалификации оператора.

Калибры для контроля гладких цилиндрических деталей нормированы следующими стандартами:

  •  ГОСТ 2015-84 «Калибры гладкие нерегулируемые. Технические требования»;
  •  ГОСТ 5939-51 «Калибры предельные гладкие для отверстия менее 1 мм. Допуски»;
  •  ГОСТ 14807-69 – ГОСТ 14826-69 «Калибры-пробки гладкие диаметром от 1 до 360 мм. Конструкция и размеры»;
  •  ГОСТ 18358-93 – ГОСТ 18369-93 «Калибры-скобы для диаметров от 1 до 360 мм. Конструкция и размеры»;
  •  ГОСТ 24852-81 «Калибры гладкие для размеров свыше 500 мм до 3150 мм. Допуски»;
  •  ГОСТ 24853-81 «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски».

По конструкции калибры для контроля сопрягаемых поверхностей (гладких, шлицевых, резьбовых) делятся на пробки и скобы (вместо скоб могут применяться кольца или втулки). Для контроля отверстий используют калибры-пробки, для контроля валов – калибры-скобы.

По назначению калибры делятся на рабочие и контрольные.

Рабочие калибры предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления. Такими калибрами пользуются рабочие и контролеры ОТК на предприятиях.

Комплект рабочих предельных калибров для контроля гладких цилиндрических поверхностей деталей включает:

  •  проходной калибр (ПР), номинальный размер которого равен наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия;
  •  непроходной калибр (НЕ), номинальный размер которого равен наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия.

Для всех калибров устанавливают допуски на изготовление, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашивается более интенсивно, дополнительно устанавливают границу износа.

Контрольные калибры предназначены для контроля рабочих калибров-скоб. В комплект контрольных калибров входят три калибра, выполненные в виде шайб:

  •  контрольный проходной калибр (К-ПР);
  •  контрольный непроходной калибр (К-НЕ);
  •  калибр для контроля износа проходного калибра (К-И).

Необходимым условием конструирования калибров является соблюдение «принципа подобия», или принципа Тейлора. Согласно данному принципу проходной калибр должен быть прототипом сопрягаемой детали с длиной, равной длине соединения, и обеспечивать комплексный контроль (размера, формы и при необходимости расположения поверхностей детали). Непроходной калибр должен обеспечивать контроль собственно размеров детали, значит, должен иметь малую длину контактных поверхностей, чтобы контакт приближался к точечному.

Для построения схем расположения полей допусков необходимы номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой калибром поверхности отверстия или вала.

Рис. Схема определения номинальных размеров проходных

и непроходных калибров

Расположение полей допусков калибров по ГОСТ 24853 зависит от номинального размера детали (до 180 мм и свыше 180 мм) и квалитета (6,7,8 и от 9 до 17).

Стандартом установлены следующие допуски на изготовление калибров:

  •  Н – допуск на изготовление калибров для отверстия;
  •  Нs – допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями (для отверстия);
  •  Н1 – допуск на изготовление калибров для вала;
  •  Нр – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы.

Износ проходных калибров ограничивают значениями:

  •  Y – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;
  •  Y1 – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.

Для всех проходных калибров поля допусков сдвинуты внутрь поля допуска детали на величину Z для калибров-пробок и Z1 для калибров-скоб. Такое расположение поля допуска проходного калибра, подверженного износу, позволяет повысить его долговечность, хотя увеличивает риск выбракования годных деталей новым калибром.

Исполнительным называется размер калибра, по которому изготавливается новый калибр. При определении исполнительного размера пользуются правилом: за «новый» номинальный размер принимают предел максимума материала с расположением поля допуска «в тело» калибра. На чертежах рабочих калибров-пробок и контрольных калибров обозначают наибольший размер с отрицательным отклонением, равным ширине поля допуска, для калибров-скоб – наименьший размер с положительным отклонением.

При подсчете исполнительных размеров калибров (размеры, проставляемые на чертеже) необходимо пользоваться следующими правилами округления:

а) округление размеров рабочих калибров для изделий квалитетов IT15 – IT17 следует производить до целых микрометров;

б) для изделий квалитетов IT6 – IT14 и всех контрольных калибров размеры следует округлять до значений, кратных 0,5 мкм, при этом допуск на калибры сохраняется;

в) размеры, оканчивающиеся на 0,25 и 0,75 мкм, следует округлять до значений, кратных 0,5 мкм, в сторону уменьшения допуска изделия.

На эскизах рабочих калибров следует указывать:

  •  исполнительные размеры;
  •  допуски формы, а при необходимости и расположения калибров. Числовые значения допусков формы выбирают из ГОСТ 24853 в зависимости от квалитета допусков изделий;
  •  шероховатость поверхности. Числовое значение высотного параметра шероховатости следует согласовать с минимальным допуском макрогеометрии; оно не должно превышать регламентируемое ГОСТ 2015;
  •  другие размеры, необходимые для изготовления;
  •  твердость рабочих поверхностей в соответствии с требованиями ГОСТ 2015;
  •  маркировку калибров.

При маркировке на поверхность калибра или его ручку (для калибра-пробки) наносят:

  •  номинальный размер поверхности, для контроля которой предназначен калибр;
  •  буквенное обозначение поля допуска контролируемой поверхности;
  •  тип калибра (ПР, НЕ, К-ПР и т. д.);
  •  числовые значения предельных отклонений (в миллиметрах) в соответствии с полем допуска контролируемой поверхности;
  •  товарный знак завода-изготовителя.
  •  

Эскизы рабочих калибров:

а) калибр-пробка для контроля отверстия;

б) калибр-скоба для контроля вала

Допуски формы и расположения поверхностей

Реальные поверхности деталей, получаемые с помощью любых технологических процессов, всегда характеризуются отклонениями от номинальной (геометрически правильной) формы. Можно предполагать, что для удовлетворительного выполнения определенных функций в готовом изделии вполне пригодны детали, реальные поверхности которых только приближаются к заданному идеалу в большей или меньшей мере.

Если рассматривать номинально цилиндрическую поверхность или призматический элемент детали, можно проследить взаимосвязь между текущими размерами в разных сечениях и формой поверхности, а также расположением поверхностей, если их несколько. Максимальные отклонения формы и расположения поверхностей годной детали не могут быть больше тех, что допускают предельные контуры детали. Значит, если взять за основу концентрическое расположение предельных контуров, ограничивающих цилиндрическую поверхность, то максимально допустимое отклонение формы не превысит половины значения допуска размера (Тформы = IТ/2). Аналогичные рассуждения можно провести и для отклонений от прямолинейности и плоскостности, в этом случае Tформы = IТ.

Анализ отклонений формы типовых поверхностей позволяет сделать два вывода:

1. Поскольку отклонения формы автоматически ограничиваются заданными полями допусков размеров, отклонения формы следует специально нормировать только в тех случаях, если их необходимо ужесточить по сравнению с теми значениями, которые уже фактически установлены при назначении допуска размера.

2. В систему допусков формы обязательно следует включить допуски для наиболее часто встречающихся типовых случаев. В первую очередь следует нормировать допуски формы номинально плоских поверхностей и поверхностей типа тел вращения.

Стандартная номенклатура допусков формы (допуски прямолинейности, плоскостности, круглости, профиля продольного сечения и допуск цилиндричности номинально цилиндрической поверхности) позволяет нормировать не только плоские и цилиндрические поверхности, но и элементы любых поверхностей вращения (сферы, конуса, тора, эллипсоида, гиперболического параболоида и т.д.). При этом можно нормировать прямолинейные профили плоских поверхностей и линейчатых поверхностей вращения, задавать допуски прямолинейности не только образующих цилиндра и конуса, но и осей поверхностей вращения.

Следует различать допуски формы – нормативные ограничения отклонений формы назначенными полями допусков и отклонения формы – характеристики любой реальной поверхности.

Для оценки отклонений формы реальной поверхности от геометрически правильной (номинальной или идеальной) необходимо задавать системы координат (направления осей или плоскостей) и начало отсчета отклонений. Отклонения формы принято отсчитывать от геометрически правильного элемента, в направлении нормальном к нему (по перпендикуляру к прямой или плоскости, или по радиусу круга либо цилиндра). Такой "базовый" элемент строят как геометрически правильный касательный элемент или элемент, пересекающий реальный.

Стандарт ГОСТ 24642-81 устанавливает в качестве "базы" для отсчета отклонений формы прилегающий элемент. Прилегающий элемент имеет номинальную (геометрически правильную) форму и проходит вне материала детали. Принцип построения прилегающего элемента (прямой, плоскости, пары параллельных прямых для профиля продольного сечения) – минимаксный. Прилегающий элемент располагается относительно реального таким образом, чтобы наибольшее отклонение приобрело наименьшее из всех возможных значений. Прилегающая окружность, прилегающий цилиндр должны иметь экстремальные размеры: для внутренних элементов это вписанная окружность или цилиндр наибольшего диаметра, для наружных – описанная окружность (цилиндр) наименьшего возможного диаметра.

Прилегающий элемент выполняет еще одну функцию – от него "в тело" детали строится поле допуска формы.

В стандартах ряда промышленно развитых стран "база" для отсчета отклонений формы установлена в виде среднего элемента. Средний элемент проще реализуется аналитически (с помощью вычислительной техники), обладает более высокой воспроизводимостью при повторном контроле деталей, а также большей стабильностью при износе и незначительных деформациях поверхностей. С другой стороны, он хуже приспособлен для аналитической оценки положения сопрягаемой поверхности в подвижном соединении, и его нельзя материализовать с помощью оправок, лекальных линеек, поверочных плит и других инструментов.

Относительные достоинства и недостатки "базовых" элементов могут существенно изменяться в зависимости от конкретного назначения деталей и сопряжений. Поэтому отечественный стандарт допускает использование среднего элемента для определения значений отклонений формы, хотя за основную "базу" при отсчете отклонений принят прилегающий элемент. В случае использования среднего элемента возникает дополнительная погрешность метода измерения отклонений, значение которой при необходимости учитывают.

Волнистость, которая представляет собой гармоническое искажение профиля со сравнительно малыми амплитудами, включается в погрешности формы и учитывается вместе с ними, если она не оговаривается особо.

Шероховатость поверхностей, которая является характеристикой микрогеометрии поверхностей, при оценке погрешностей формы обычно не рассматривается. Исключение составляют ситуации, в которых высотные параметры шероховатости становятся соизмеримыми с погрешностями формы и могут существенно повлиять на результаты их оценки. В подобных случаях стандарт допускает совместное рассмотрение макро- и микрогеометрии. Необходимость их совместной оценки возникает только тогда, когда применяемые технологические процессы обеспечивают очень высокую точность формы, и амплитудные характеристики отклонений формы приближаются к высотным параметрам шероховатости поверхностей.

При назначении допусков формы поверхностей задают комплексное ограничение любых закономерных и случайных отклонений формы. Отклонения формы подразделяют на комплексные и элементарные. К элементарным видам погрешностей формы номинально плоских и номинально прямолинейных поверхностей относят выпуклость и вогнутость. Выпуклость номинально плоской поверхности (или номинально прямолинейного элемента) характеризуется тем, что удаление точек реальной поверхности (или реальной прямой) от прилегающей плоскости (прямой) увеличивается от середины к краям; при обратном характере удаления точек имеет место вогнутость.

К погрешностям формы номинально круглых сечений деталей типа тел вращения относится отклонение от круглости. Для номинально цилиндрических поверхностей принято рассматривать отклонения от цилиндричности, от круглости и от правильной формы продольного сечения.

К элементарным погрешностям формы номинально круглых сечений деталей типа тел вращения относятся овальность и огранка, а для номинально цилиндрических поверхностей – конусообразность, бочкообразность, седлообразность, а также отклонение от прямолинейности (изогнутость) оси.

Овальность представляет отклонение от круглости, при котором наибольший и наименьший диаметры реального профиля находятся во взаимно перпендикулярных направлениях. Огранка является специфичным отклонением от круглости, при котором поперечное сечение имеет форму псевдомногоугольника. Наиболее неблагоприятны огранка с тремя и пятью "гранями". Обнаружить и измерить четную огранку можно любым двухконтактным средством измерений, а нечетную огранку – при трехточечной схеме измерений, например при контроле детали в призме.

Для измерения отклонений от круглости применяют специальные приборы (кругломеры), некоторые из них обеспечивают не только высокую точность не только вращения, но и осевых перемещений, что позволяет осуществлять контроль цилиндричности.

Конусообразность цилиндрической поверхности характеризуется тем, что реальный профиль продольного сечения имеет практически прямолинейные, но не параллельные образующие, диаметры уменьшаются или увеличиваются от одного крайнего сечения к другому. Бочкообразность характеризуется наличием выпуклых образующих (диаметры увеличиваются от краев к середине); при седлообразности образующие вогнутые, а диаметры от краев к середине уменьшаются.

Количественную оценку всех видов отклонений цилиндрических поверхностей производят в радиусном выражении.

Отклонение от прямолинейности (изогнутость) оси поверхности вращения характеризуется эквидистантным изгибом образующих и оси. Это отклонение оценивается наименьшим значением диаметра цилиндра, внутри которого располагается реальная ось в пределах нормируемого участка.

Специальные допуски формы для ограничения элементарных погрешностей стандартом не установлены. При необходимости наложения конкретных ограничений можно либо назначить более общее требование с использованием стандартных допусков формы, либо оговорить особые требования в текстовой (вербальной) форме. Можно использовать смешанный вариант: назначить стандартный допуск формы и текстом оговорить дополнительные или особые требования, например: "Вогнутость не допускается".

Сравнительный анализ стандартных допусков формы позволяет прийти к выводу о том, что и сами допуски могут рассматриваться как элементарные и комплексные. Так допуск прямолинейности, назначенный на номинально плоскую поверхность, является элементарным по отношению к комплексному допуску плоскостности. Допуски профиля продольного сечения и круглости, если их рассматривать как элементарные допуски формы цилиндрической поверхности, могут быть заменены комплексным допуском цилиндричности при условии равенства нормируемых значений допусков.

Расположение поверхностей деталей относительно друг друга определяются так называемыми «координирующими» размерами. Нормы точности расположения как и нормы точности формы появились для более рационального их выбора и обозначения на чертежах. Одновременно с этими нормами появилась и необходимость соответствующего контроля отклонений расположения деталей.
Для оценки точности расположения реальных поверхностей прежде всего необходимо договориться, что считать рассматриваемой поверхностью (саму реальную поверхность со всеми присущими ей неопределенностями или некоторую заменяющую ее геометрически правильную поверхность), а также в какой системе координат оценивать значения отклонений расположения.

Поскольку реальная поверхность достаточно неудобна для оценки отклонений расположения из-за присущих ей погрешностей формы, часто контролируют не расположение реального элемента, а положение его геометрически правильного аналога (прилегающего элемента). Такой подход позволяет выделить "в чистом виде" погрешности расположения, отделив их от погрешностей формы реальных элементов.

Использование прилегающего элемента в качестве заменяющего полностью соответствует требованиям стандарта при определении отклонений формы и хорошо согласуется с рядом типовых методик контроля расположения поверхностей.

Выбор системы координат (одномерной, плоской или пространственной) зависит от того, как задан допуск расположения. Можно задать допуск расположения рассматриваемого элемента по отношению к базе или комплекту баз. Каждая база задает ось или плоскость координат, причем сама база воспроизводится как прилегающий профиль или прилегающая поверхность соответствующего базового элемента. Другой вариант предусматривает возможность назначения допуска взаимного расположения элементов. В таком случае за базовый принимают любой из равноправных элементов, взаимное расположение которых нормируется.

Прилегающие элементы могут быть реализованы с помощью специальных мер или аттестованных деталей (лекальные линейки, угольники, проверочные плиты, плоскопараллельные пластины, специальные оправки и т.д.), либо аналитически (с помощью математического расчета прилегающего или среднего элемента). Последний способ требует измерений реальных элементов в избыточном (по сравнению с геометрически необходимым минимумом) числе точек или сечений и последующей математической обработки результатов.

Рассмотрим типичные отклонения расположения. Отклонение расположения – отклонение реального расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения. Отклонения расположения реальных поверхностей и профилей всегда сочетаются с отклонениями формы. Поэтому в стандарте установлены отклонения и допуски собственно расположения, а также суммарные допуски и отклонения формы и расположения (когда разделить их затруднительно или нецелесообразно).

При эксплуатации изделия (и при измерениях) отклонения формы и расположения поверхностей могут проявляться раздельно или совместно. При оценке отклонений расположения поверхностей возникает задача исключения отклонений формы и их влияния на результаты измерений отклонений расположения.

Отклонения расположения и суммарные отклонения формы и расположения отсчитывают от базы или комплекта из двух-трех баз, образующих пространственную систему координат. В качестве базы может быть принята прилегающая плоскость или профиль, плоскость симметрии, ось базовой поверхности вращения либо общая ось двух поверхностей вращения и др. Отклонения формы рассматриваемых и базовых элементов при этом исключают путем замены реальных поверхностей или профилей прилегающими элементами.

Рассмотрим типичные отклонения расположения, сгруппированные по видам.

Отклонения от параллельности плоскостей (прямых граней, осей поверхностей вращения или прямой и плоскости) оценивают на заданной длине, определяя с использованием длин рассматриваемых и базовых элементов L1 и L2 размеры нормируемого участка. Отклонения от параллельности осей или прямых в пространстве нормируют во многих изделиях машино- и приборостроения, например в корпусах редукторов.

Отклонения от перпендикулярности плоскостей, прямых, осей или плоскостей симметрии, оси и плоскости можно рассматривать по аналогии с отклонениями от параллельности, с тем отличием что угол между элементами равен 90о.

Отклонение угла наклона от номинального значения по смыслу, вариантам проявления и способам оценки подобно отклонению от перпендикулярности, но его применяют при номинальных углах наклона, отличных от 0о, 90о и 180о. Допускается нормирование наклона в угловых единицах.

Отклонение от соосности представляет собой смещение номинально совпадающих осей, измеренное на длине нормируемого участка. При измерении за базу может быть принята либо ось одной из поверхностей, либо общая ось номинально соосных поверхностей вращения.

Отклонение от симметричности рассматривают либо относительно оси или плоскости симметрии базового элементалибо относительно общей плоскости симметрии. Оно определяется наибольшим расстоянием Δ между принятой базой и плоскостью (осью) симметрии рассматриваемого элемента в пределах нормируемого участка.

Позиционное отклонение – наибольшее расстояние Δ между реальным расположением элемента (центра, оси или плоскости симметрии) и его номинальным расположением в пределах нормируемого участка.

Отклонение от пересечения осей – наименьшее расстояние между осями, номинально пересекающимися.

Для нормативного ограничения отклонений стандартом установлены такие виды допусков расположения, как допуски параллельности (угол между элементами равен 0о или 180о), перпендикулярности (угол 90о), наклона (угол не равен 0о, 180о или 90о). Кроме того, в стандарт включены допуски для нормирования других типовых случаев: допуски симметричности, соосности, пересечения осей и позиционный допуск. Поскольку последние четыре допуска распределяются симметрично по отношению к базовой плоскости или оси, приходится учитывать, в каком виде заданы числовые значения. Различают две формы назначения допусков: "допуск в диаметральном выражении" (задано числовое значение, равное целому допуску, что видно из включенного в обозначение знака Т или ) и "допуск в радиусном выражении" (обозначается Т/2 или R).

Понятно, что поле допуска симметричности представляет собой полосу между двумя линиями или плоскостями, отстоящими на расстояния Т/2 от оси или плоскости симметрии. Поле позиционного допуска на плоскости может быть представлено квадратом или кругом, а в пространстве – прямоугольным параллелепипедом или цилиндром. Поля допусков соосности и пересечения осей имеют форму цилиндров, с образующими, удаленными от базовой оси на расстояние Т/2.

В некоторых случаях нет необходимости выделять по отдельности требования к точности размеров, формы и расположения поверхностей, а в других – рационально объединить требования к точности формы и расположения, исходя из соображений функционирования деталей и их контроля.

К суммарным отклонениям формы и расположения относятся в первую очередь торцовое и радиальное биения.

Торцовое биение является следствием одновременного проявления отклонения от перпендикулярности торцевой поверхности по отношению к базовой оси вращения и отклонений от плоскостности части торцовой поверхности (ее узкой кольцевой зоны, лежащей вдоль окружности заданного диаметра). При контроле полного торцевого биения рассматривают отклонения от плоскостности всей торцевой поверхности. Для нахождения экстремально расположенных точек при измерении необходимо не только вращать деталь, но и обеспечить относительное перемещение наконечника измерительного прибора по радиусу от центра к периферии (или наоборот) в плоскости, перпендикулярной к базовой оси, сохраняя координату первоначально настроенного нуля (нельзя просто переустанавливать прибор для измерения торцового биения в выбранных сечениях). Разность наибольшего и наименьшего показаний даст искомое полное биение.

Радиальное биение – следствие одновременного проявления отклонения от соосности рассматриваемой поверхности вращения по отношению к базовой оси, а также отклонений от круглости профиля поперечного сечения измеряемой поверхности. При контроле полного радиального биения учитывают отклонения формы на всей цилиндрической поверхности (отклонения от цилиндричности), для чего при измерении, следует вращать деталь и дополнительно перемещать ее или наконечник прибора вдоль образующей параллельно базовой оси, сохраняя первоначальную настройку нуля.

Контроль полного радиального и полного торцового биений имеет ту отличительную особенность, что в отличие от контроля биений в нескольких сечениях с произвольной переустановкой измерительного наконечника прибора, полное биение определяют как разность экстремальных показаний прибора, найденных в любых контрольных сечениях. Именно этим обусловлена необходимость перемещать измерительный прибор строго параллельно или перпендикулярно базовой оси, чтобы получить сопоставимые (координированные) отклонения радиусов-векторов или положения реальных точек торца детали.

Кроме радиального и торцового биений стандарт позволяет нормировать еще и биение в заданном направлении, которое отличается от радиального и осевого направлений, например, биение по нормали к образующей конической поверхности.

Стандартом предусмотрена возможность ограничивать суммарные отклонения формы и расположения в ряде других сочетаний, например, отклонения от плоскостности и параллельности (плоскопараллельности), плоскостности и перпендикулярности, плоскостности и наклона.

Отклонения формы заданного профиля и отклонения формы заданной поверхности являются результатом совместного проявления отклонений размеров и формы профиля (поверхности), а также отклонений их расположения относительно заданных баз. Отклонения Δ формы и расположения заданного чертежом криволинейного профиля (поверхности) отсчитывают от номинального расположения идеального профиля (поверхности).

Стандартами установлены такие объединенные виды допусков формы и расположения поверхностей, как допуски радиального биения, торцового биения и биения в заданном направлении. Кроме того, предусмотрены допуски полного радиального и полного торцового биений. К суммарным допускам формы и расположения поверхностей стандарт относит также допуски формы заданного профиля и формы заданной поверхности. Несколько неудачные термины, принятые для этих видов допусков, не должны вводить в заблуждение, поскольку определения не оставляют сомнений в том, что фактически это не допуски формы, а суммарные допуски формы и расположения.

Поле допуска формы профиля – область на заданной плоскости сечения, ограниченная двумя линиями, эквидистантными номинальному профилю, расстояние между которыми равно допуску формы заданного профиля Т в диаметральном выражении. Указание допуска в диаметральном выражении предпочтительно, хотя он может быть задан и в радиусном выражении Т/2.

Все названные суммарные допуски формы и расположения подкрепляются наличием специальных знаков. Кроме того, при нормировании суммарных допусков формы и расположения можно использовать определенные сочетания автономных допусков формы и расположения, которые оформляются с помощью ранее приведенных конкретных терминов и комбинации соответствующих знаков. Примерами таких допусков являются допуски плоскопараллельности, плоскоперпендикулярности и т.д.

Суммарные допуски формы и расположения поверхностей предусматривают обязательное наличие базы, которая используется для отсчета отклонений и построения полей допусков. Базами являются прилегающие элементы, их оси или геометрические центры.

Метрологической (измерительной) базой для контроля радиальных и торцовых биений, а также биения в заданном направлении служит определенная (заданная конструктором) ось, вокруг которой вращается контролируемая поверхность. Один и тот же базовый элемент ("базовая ось") может одновременно быть базой для контроля биений в разных направлениях. По нормали к оси контролируют радиальное биение, в параллельном ей направлении – торцовое, и в любом другом назначенном – биение в заданном направлении. Аналогом такой базы в допусках расположения является базовая плоскость, относительно которой заданы допуски параллельности, перпендикулярности и наклона элементов сложной детали.

Распространенной ошибкой при назначении и оформлении допусков торцового биения является попытка назначить в качестве базы некоторую поверхность, параллельную нормируемой. Такой "базовый торец" добавляют к основной базе, а в худшем случае – обозначают вместо нее. Чтобы избежать подобных ошибок, достаточно вспомнить, что биение происходит только при вращении поверхности, значит для его измерения абсолютно необходима базовая ось вращения. Понятно, что при контроле торцовых биений и биения в заданном направлении, необходимо зафиксировать деталь от осевых смещений, которые могут существенно исказить результаты измерения. Именно из этой правильной посылки в некоторых случаях делается неправильный вывод о необходимости дополнительной конструкторской базы.

Допуски формы заданного профиля и заданной поверхности требуют базы типа точки или оси, линии или плоскости или соответствующего комплекта баз.

Построение полей суммарных допусков формы и расположения отличается той особенностью, что расположение поля допуска фиксированное и зависит от координирующих размеров, связывающих базу и нормируемый элемент. В отличие от них поля допусков формы или расположения поверхностей "привязываются" только к рассматриваемому или к базовому элементу, и поэтому могут занимать произвольное положение внутри поля допуска размера.

Система допусков формы и расположения поверхностей построена в строгом соответствии с основными принципами построения систем допусков и посадок. В отношении принципа измерения отклонений формы и расположения при нормальных условиях необходимо иметь в виду, что условия измерений, хотя они никак не оговорены в стандартах допусков формы и расположения, должны соответствовать ГОСТ 8.050-73.

Принцип ограничения предельных контуров детали реализуется через систему построения полей допусков формы и расположения поверхностей. Особенности построения полей допусков были рассмотрены выше и сводятся, в основном, к следующему: поля допусков формы строятся от прилегающих элементов "в тело" детали; поля допусков расположения строятся с учетом базовых элементов и координирующих размеров. При построении симметричных полей допусков числовые значения допусков могут быть заданы в "радиусном" или "диаметральном" выражении, что в одинаковой степени распространяется на поля допусков круглого и прямоугольного (квадратного) сечения. Для последних реальные отклонения могут быть несколько больше, поскольку диагональ прямоугольника всегда длиннее стороны.

Система допусков формы и расположения поверхностей отличается высоким уровнем формализации значений допусков. В частности, начальная часть стандарта ГОСТ 24643-81 содержит следующий ряд числовых значений допусков в микрометрах, построенный на основе ряда предпочтительных чисел R10.

Качественный аспект принципа предпочтительности в системе допусков формы и расположения не столь ярок, как во многих других. В частности, здесь не выделены предпочтительные поля допусков. При выборе числовых значений допусков соосности, симметричности и пересечения осей стандарт выделяет для предпочтительного применения допуски в диаметральном выражении, т.е. те значения, которые приведены в таблицах.

Однако, чисто формальный подход существенно затрудняет назначение допусков формы и расположения по аналогии. Для обеспечения этой возможности в системе стандартов допусков формы и расположения реализованы и все остальные принципы построения систем.

Принципы увязки допусков с эффективными параметрами, группирования значений эффективных параметров, установления относительной точности отражены в таблицах допусков конкретных видов, где явно выступают два входа: во-первых – сгруппированные в интервалы значения эффективных параметров, во-вторых – 16 степеней точности, объединяющих ряды допусков одинаковой относительной точности, соответствующих разным интервалам эффективных параметров. Особенности выбора эффективных параметров для разных видов допусков нашли отражение в соответствующих таблицах, причем в ряде случаев связи между ними представляются искусственными. Например, допуск профиля продольного сечения увязывают с диаметром, а не с длиной цилиндра.

Значение эффективного параметра может не совпадать с размерами соответствующего параметра нормируемого элемента. Допускается назначать допуски на участке (длине, диаметре, площади и т.д.) меньшем, чем соответствующий элемент, либо на участке, превышающем его ("выступающее" поле допуска).

В системе стандартов допусков формы и расположения поверхностей дополнительно введено специальное понятие уровней относительной геометрической точности, которые характеризуются соотношением между допуском формы или расположения и ограничивающим тот же элемент допуском размера. Стандарт предусматривает следующие соотношения между допусками формы и расположения и допусками размеров, ограниченных плоскими элементами: допуски формы и расположения составляют не более 60 % допуска размера (уровень A, или нормальная относительная геометрическая точность допусков формы и расположения поверхностей), 40 % (уровень В, или повышенная относительная геометрическая точность формы и расположения) и 25 % (уровень С, или высокая относительная геометрическая точность).

Поскольку допуски формы цилиндрических поверхностей назначаются не на диаметр, а на радиус, их значения, соответствующие уровням A, В и С относительной геометрической точности, составляют соответственно не более 30 %, 20 % и 12 % допусков диаметральных размеров.

Иногда говорят еще и о "грубой" относительной геометрической точности, если допуски формы или расположения специально не оговорены, то есть фактически ограничиваются всем полем допуска размера.

В рассматриваемой системе допусков под относительной геометрической точностью подразумевают не одинаковую относительную точность допусков при различных значениях эффективных параметров, а соотношение взаимоувязанных допусков формы (расположения) и допусков размеров. Термин был бы более строгим, если бы в дополнение к "относительной геометрической точности" было бы сказано, к какому базовому значению берется отношение допуска формы (расположения), например, "относительная геометрическая точность допуска формы (расположения) и допуска размера".

Допуски формы и расположения поверхностей указывают на чертежах одним из двух способов:

  •  условными обозначениями (предпочтительный вариант);
  •  текстом в технических требованиях.

Знак, числовое значение допуска и обозначение базы вписывают в рамку, используемую для условного обозначения допуска. Рамку делят на два или три поля в следующем порядке (слева направо): в первой части рамки приводят условный знак допуска, во второй – числовое значение допуска в миллиметрах и дополнительную информацию (при необходимости), в третьей (и последующих) – обозначение базы или комплекта баз.

Перед числовым значением допуска могут стоять символы Т или Ø – значение допуска приведено в диаметральном выражении, либо Т/2 или R – допуск приведен в радиусном выражении. Предпочтительно указывать допуск в диаметральном выражении.

Размеры нормируемого участка в миллиметрах, если он не совпадает с размерами всего элемента указывают во второй части рамки после значения допуска через косую черту.

0,02/100

0,08/200300

Рамку предпочтительно располагать горизонтально. Пересечение рамки какими-либо линиями не допускается.

Если допуск относится к оси или к плоскости симметрии определенного элемента, то конец соединительной линии, снабженный стрелкой, должен совпадать с продолжением размерной линии соответствующего элемента. Аналогично поступают при обозначении базовых элементов.

Если допуск относится к профилю, а не к оси или плоскости симметрии элемента, то стрелку располагают на достаточном расстоянии от конца размерной линии.

Условные знаки допусков формы и расположения поверхностей представлены в таблице. Для некоторых случаев в той же таблице представлены условные обозначения отклонений, принятые в ранее действующем стандарте, который нормировал не допуски, а предельные отклонения формы и расположения поверхностей.

Условные знаки допусков формы и расположения поверхностей

Наименование допуска

Условное обозначение допуска

Условное

обозначение отклонения (устаревшее)

Допуски формы поверхностей

Допуск прямолинейности

Допуск плоскостности

Допуск круглости

Допуск профиля продольного сечения

Допуск цилиндричности

Допуски расположения поверхностей

Допуск параллельности

Допуск перпендикулярности

Допуск наклона

Допуск соосности

Допуск симметричности

Допуск позиционный

Допуск пересечения осей

Суммарные допуски формы и расположения поверхностей

Допуск радиального биения

Допуск торцового биения

Допуск биения в заданном направлении

Допуск полного радиального биения

Допуск полного торцового биения

Допуск формы заданного профиля

Допуск формы заданной поверхности

Структура условных обозначений допусков формы и расположения поверхностей

При назначении допусков формы и расположения поверхностей можно пользоваться следующими рекомендациями.

При нормировании точности формы плоских и прямолинейных поверхностей деталей степени точности 1 и 2 применяются для измерительных и рабочих поверхностей особо точных средств измерений (плоскопараллельных концевых мер длины, лекальных линеек и т.д.), направляющих прецизионных измерительных приборов и технологического оборудования. Степени точности формы 3 и 4 – для измерительных и рабочих поверхностей средств измерений нормальной точности (поверочных линеек и плит, микрометров, опорных поверхностей рамных и брусковых уровней и др.); направляющих приборов и технологического оборудования повышенной точности, а также для базовых, установочных и измерительных поверхностей контрольных приспособлений повышенной точности. Степени точности 5 и 6 – для поверхностей направляющих и столов приборов и станков нормальной точности, базовых и установочных поверхностей технологических приспособлений повышенной точности, плоских рабочих поверхностей упорных подшипников. Степени 7 и 8 – для разметочных плит, рабочих поверхностей ползунов, опорных поверхностей рам, корпусов подшипниковых опор, разъемов корпусов редукторов, опорных и привалочных поверхностей станин. 9 и 10 степени точности формы – для неподвижных поверхностей стыков и опорных поверхностей машин пониженной точности, работающих в легких режимах нагружения, для поверхностей присоединения арматуры. Степени точности 11 и грубее – для неответственных рабочих поверхностей машин пониженной точности.

При назначении норм точности формы цилиндрических поверхностей степени точности формы 1 и 2 используют для роликов подшипников класса точности 2, деталей плунжерных и золотниковых пар, подшипниковых шеек прецизионных шпинделей. Степени 3 и 4 – для посадочных поверхностей подшипников 4 и 5 классов точности и сопрягаемых с ними поверхностей валов и корпусов, поверхностей поршневых пальцев, плунжеров, цапф осей гироприборов. 5 и 6 степени могут использоваться для назначения норм точности посадочных поверхностей подшипников 6 и 0 классов точности и сопрягаемых с ними поверхностей, для посадочных поверхностей валов редукторов и поршневых пальцев дизельных двигателей, золотников, гильз, цилиндров и других деталей гидравлической и пневматической аппаратуры средних и низких давлений (без уплотнения) и высоких давлений (с уплотнениями). Степени точности 7 и 8 – для подшипников скольжения гидротурбин, двигателей и редукторов, для отверстий под втулки в шатунах двигателей внутреннего сгорания. 9 и 10 степени можно использовать для подшипников скольжения, работающих при низких частотах вращения, для поршней и цилиндров гидроаппаратуры низкого давления (с мягким уплотнением). Степени точности от 11 и грубее – для несопрягаемых поверхностей и поверхностей с неуказанными допусками.

Если отклонения формы и (или) расположения непосредственно ограничиваются допуском размера соответствующего элемента детали, они могут не нормироваться. В таком случае предельные значения допусков формы и расположения ограничиваются допусками размера. Можно ужесточить допуски формы и расположения подобных элементов, ограничив их значения определенной долей допуска размера.

Допуски формы и расположения грубой относительной геометрической точности (отклонения формы и расположения допустимы в пределах всего поля допуска размера) назначают для несопрягаемых поверхностей; для поверхностей, к которым не предъявляются особые конструктивные требования по точности центрирования и прочности; для поверхностей в сопряжениях с зазором, если он предназначен для обеспечения собираемости, а относительные перемещения деталей не нужны, либо носят эпизодический характер. Такие допуски устанавливают для сопрягаемых с небольшими натягами поверхностей, которые не подвергаются при эксплуатации тяжелым нагрузкам с ударами и вибрацией и, как правило, не подлежат повторной сборке.

Допуски формы и расположения нормальной относительной геометрической точности (A) назначают на поверхности подвижных сопряжений при небольших скоростях относительных перемещений и легких нагрузках, если не предъявляются повышенные требования к плавности хода или стабильности трения. Они также могут применяться для поверхностей соединений с небольшими натягами (включая сопряжения с переходными посадками) при необходимости обеспечения повышенных требований к точности центрирования и стабильности натяга, если сопряжения подлежат разборке и повторной сборке. Такой же уровень относительной геометрической точности обычно используют для допусков формы и расположения рабочих поверхностей калибров, а также для назначения технологических допусков формы и расположения, обеспечивающих точность технологических и измерительных баз при установленных допусках размеров 4...12 квалитетов.

Допуски формы и расположения повышенной относительной точности (Б) назначают на поверхности подвижных соединений, работающих при средних относительных скоростях перемещения и умеренных нагрузках, если к сопряжению предъявляют повышенные требования по плавности хода и герметичности уплотнений. Аналогичные требования предъявляют к поверхностям сопряжений с натягом (включая сопряжения с переходными посадками) для обеспечения повышенных требований к точности и прочности изделия, работающего в условиях больших скоростей и нагрузок с ударами и вибрациями. Такой же уровень точности используют для назначения технологических допусков формы и расположения, обеспечивающих требуемую точность обработки и упрощенного контроля параметров деталей, в том числе и активного контроля размеров.

Допуски, соответствующие высокой относительной геометрической точности формы и расположения (С), назначают на параметры поверхностей подвижных соединений, работающих при высоких скоростях и нагрузках, если предъявляются высокие требования к точности хода, стабильности трения и герметичности уплотнений. Такие же требования предъявляют к поверхностям сопряжений с натягом (включая сопряжения с переходными посадками) при высоких требованиях к точности и прочности сопряжений, работающих в условиях воздействия больших скоростей и нагрузок с ударами и вибрациями.

Обозначение всех геометрических параметров деталей на чертеже должно быть полным и пониматься однозначно: не должно быть разночтений и произвольного истолкования требований при изготовлении и контроле.

Если для нормального функционирования нет необходимости в назначении специальных точностных требований (например, на несопрягаемые поверхности), все равно обозначения необходимы для наладки технологического оборудования и предотвращения конфликтных ситуаций при контроле точности параметров. Заданные нормы предотвращают возможные споры о правильности разбраковки изделий между изготовителем и контролером, споры о годности изделий между поставщиком и потребителем и т. п. Для решения таких задач используют общие допуски размеров, формы и расположения.

Общие допуски размеров, формы и расположения оговаривают записью в технических требованиях для тех случаев, когда требования к точности соответствующего элемента детали не указаны индивидуально. Их устанавливают два новых стандарта, введенные с 01.10.2004 г.:

  •  ГОСТ 30893.1-2002 (ИСО 2768-1-89) «Основные нормы взаимозаменяемости. Общие допуски. Предельные отклонения линейных и угловых размеров с неуказанными допусками»;
  •  ГОСТ 30893.2-2002 (ИСО 2768-2-89) «Основные нормы взаимозаменяемости. Общие допуски. Допуски формы и расположения поверхностей, не указанные индивидуально».

Общий допуск размера – допуск линейного или углового размера, указываемый на чертеже или в других технических документах общей записью и применяемый в тех случаях, когда предельные отклонения (допуски) не указаны индивидуально у соответствующих номинальных размеров.

Общий допуск формы или расположения – допуск, указываемый на чертеже или в других технических документах общей записью и применяемый в тех случаях, когда допуск формы или расположения не указан индивидуально для соответствующего элемента детали.

Общие допуски по ГОСТ 30893.1 и ГОСТ 30893.2 применяются, если на чертеже или в другой технической документации имеются ссылки на эти стандарты, оформленные соответствующим образом.

Требования стандартов распространяются на металлические детали, изготовленные резанием (в части допусков размеров и на детали, изготовленные формообразованием из листового металла), и при соответствующих указаниях устанавливаются общие допуски для тех элементов, для которых на чертеже эти допуски не указаны индивидуально. Общие допуски могут применяться также для неметаллических деталей и деталей, обрабатываемых способами, не относящимися к обработке резанием, если они не предусмотрены другими стандартами и пригодны для этих деталей. Например, нет стандартов, регламентирующих допуски размеров заготовок, вырезаемых из листа технологическим лазером (допуски толщины заготовки нормированы стандартами на прокат).

Принципы назначения общих допусков размеров формы и расположения поверхностей содержатся в рекомендуемых приложениях к соответствующим стандартам. Там сказано, что преимущества применения общих допусков будут проявляться в полной мере, если обычная точность данного производства обеспечивает соблюдение общих допусков, указанных на чертежах. Поэтому для конкретного производства рекомендуется определять с помощью измерений, какова обычная производственная точность, и назначать такие общие допуски, которые соответствуют этой точности. В ситуации когда точность производства неизвестна, рекомендуется назначение общих допусков среднего или более грубого класса точности.

Общие допуски размеров установлены по четырем классам точности:

  •  точный  f;
  •  средний  m;
  •  грубый  c;
  •  очень грубый  v.

Общие допуски формы и расположения установлены по трем классам точности, обозначаемым в порядке убывания точности прописными буквами латинского алфавита Н, K, L.

Общие допуски формы и расположения поверхностей являются независимыми (их значения не зависят от действительных размеров рассматриваемых и базовых элементов).

ГОСТ 30893.2 не устанавливает общие допуски следующих видов:

  •  цилиндричности, профиля продольного сечения;
  •  наклона, перекоса осей, позиционные;
  •  полного радиального и полного торцового биения, формы заданного профиля и формы заданной поверхности.

Отклонения, нормируемые такими допусками, непосредственно ограничиваются допусками линейных и угловых размеров или другими видами допусков формы и расположения, если они назначены. Если этого ограничения недостаточно, то допуски формы и расположения соответствующих элементов следует указывать непосредственно на чертеже.

Общий допуск круглости для элементов с не указанными на чертеже предельными отклонениями размеров практически равен половине допуска диаметра, но не должен превышать общего допуска на радиальное биение. Общий допуск параллельности равен допуску размера между рассматриваемыми элементами.

Выбор требований к шероховатости поверхности

Требования к шероховатости поверхности устанавливают путем выбора параметров шероховатости (одного или нескольких), назначения числовых значений выбранных параметров и базовых длин, на которых происходит определение этих параметров. ГОСТ 2789-73 «Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики» не предусматривает обязательной связи между базовой длиной и определенными числовыми значениями параметров шероховатости, хотя устанавливает их рекомендуемые соотношения.

Выбор вида параметров и характеристик для нормирования шероховатости должен производиться с учетом назначения и требуемых эксплуатационных свойств поверхности. Из высотных параметров шероховатости предпочтительным является параметр Ra, как наиболее информативный.

Таблица Эксплуатационные свойства поверхности и обеспечивающая

их номенклатура параметров шероховатости

Эксплуатационное

свойство поверхности

Параметры и характеристики

шероховатости, определяющие

эксплуатационное свойство

Износоустойчивость при всех видах трения

Ra (Rz), , направление неровностей

Виброустойчивость

Ra (Rz), Sm, S, направление неровностей

Контактная жесткость

Ra (Rz),

Прочность соединения

Ra (Rz)

Прочность конструкций при циклических нагрузках

Rmax, Sm, S, направление неровностей

Герметичность соединений

Ra (Rz), Rmax,

Сопротивление в волноводах

Ra, Sm, S

Параметры Rz, Rmax можно нормировать по функциональным соображениям или когда прямой контроль параметра Ra затруднителен по техническим причинам (например, для поверхностей, имеющих малые размеры или сложную конфигурацию). В таких случаях принимают во внимание примерное соотношение Rz ≈ (4…5) Ra.

Если к элементам деталей кроме допусков размеров предъявляются дополнительные требования точности, ограничивающие отклонения формы и/или расположения поверхностей, то высотные параметры шероховатости соответствующих поверхностей должны быть назначены с учетом этих дополнительных требований.

Связь между высотными параметрами шероховатости поверхностей и допусками макрогеометрии формально отсутствует, поскольку в ГОСТ 24642-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения» сказано, что шероховатость не входит в погрешности формы. Однако в том же стандарте отмечено, что при высотных параметрах шероховатости, соизмеримых с отклонениями формы, их необходимо учитывать. Если расстояния между впадинами и выступами микрорельефа (параметры Rz и Rmax) окажутся большими, чем значения допусков формы, то годные по макрогеометрии детали могут быть забракованы при контроле отклонений формы. Для повышения достоверности контроля следует ограничить высотные параметры шероховатости, увязав их с лимитирующими допусками макрогеометрии поверхностей.

Максимальные значения высотных параметров шероховатости, ограничиваемые такими лимитирующими допусками макрогеометрии, как допуск размера, расположения или формы, должны быть меньше лимитирующего допуска в 2…3 раза. Лимитирующий допуск, как правило, ограничивает шероховатость двух поверхностей или двух противоположных элементов одной поверхности, высотные параметры которых дополнительно накладываются на отклонения формы, расположения и размера. Если лимитирующим является допуск формы номинально цилиндрической поверхности, представленное соотношение сохраняется. Как исключение можно рассматривать ситуацию, когда шероховатость однократно накладывается на реальные отклонения формы и/или расположения, а параметры шероховатости могут превышать половину лимитирующего допуска (например, если лимитирующими высотные параметры шероховатости являются допуски формы плоской поверхности, торцового или полного торцового биения).

В качестве соотношений, приемлемых для нормирования высотных параметров шероховатости поверхностей по лимитирующим значениям допусков макрогеометрии, можно пред-ложить для тривиальных случаев

Ra ≤ 0,10 Tlim 

или исходя из того, что для традиционных технологических процессов Rz примерно в 4 раза превышает Ra:

Rz ≤ 0,40 Tlim ,

а для случаев с особо жесткими лимитирующими допусками

Ra ≤ 0,15 Tlim

или

Rz ≤ 0,60 Tlim .

Обозначения шероховатости поверхности на чертеже нормированы ГОСТ 2.309-73 «Единая система конструкторской документации. Обозначения шероховатости поверхностей» (стандарт полностью соответствует международному стандарту ИСО 1302).

Условные знаки, применяемые для обозначения шероховатости поверхностей, и пояснения к ним приведены в таблице ниже.

Таблица Условные знаки для обозначения шероховатости поверхностей

Графическое

изображение

Пояснение к знаку

Знак, соответствующий условию нормирования шероховатости, когда метод образования поверх-ности чертежом не регламентируется; применение предпочтительно

Знак, соответствующий требованию, чтобы поверхность была образована полным удалением поверхностного слоя материала (например, точением, шлифованием, полированием и т.п., конкретный вид обработки может не указываться). Следы необработанной поверхности ("черновины") не допускается

Знак, соответствующий конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована без удаления поверхностного слоя материала (напри-мер, литьем, штамповкой, прессованием, конкрет-ный вид образования поверхности может не указываться). Следы зачистки поверхности не допускаются

Стандартом определены размеры знака: H = (1,5…5) h.

Рис. Размеры знака шероховатости

При применении знака без указания параметра и способа обработки его изображают без полки. Структура обозначения шероховатости поверхностей представлена ниже. При указании значений параметров зону 3 используют обязательно, остальные – при необходимости указания характеристик микрогеометрии.

                           

Рис. Структура обозначения шероховатости поверхностей.

Зоны для указания:

1 – способа  обработки и (или) других дополнительных указаний;

2 – условного  обозначения направления неровностей;

3 – базовой длины / параметров шероховатости

Способ обработки поверхности или последовательность нескольких видов обработки указывают только в тех случаях, когда этим определяется единственный способ обеспечения требуемого качества поверхности. При этом обязательно используют знак, соответствующий виду окончательной обработки (либо знак обязательного удаления слоя материала, либо знак обязательного сохранения его поверхностного слоя).

 

                а          б

Рис. Примеры обозначений шероховатости поверхностей

Значение базовой длины в миллиметрах (без обозначения l) указывают в тех случаях, когда значение параметра шероховатости нормировано на базовой длине, отличающейся от рекомендуемой стандартом. Рекомендуемые соотношения базовой длины l и высотных параметров Ra, Rz, Rmax, которые получены на основе анализа их взаимосвязи для традиционных технологических процессов получения (обработки) поверхностей, приведены ниже.

Таблица Соотношения базовой длины l и высотных параметров Ra, Rz, Rmax

Диапазон Ra, мкм

Диапазон Rz, Rmax, мкм

Базовая длина l, мм

До 0,025

Св. 0,025 до 0,4

Св. 0,4 до 3,2

Св. 3,2 до 12,5

Св. 12,5 до 100

До 0,10

Св. 0,10 до 1,6

Св. 1,6 до 12,5

Св. 12,5 до 50

Св. 50 до 400

0,08

0,25

0,8

2,5

8

К нетрадиционным технологическим процессам можно отнести такие, как тонкое пластическое деформирование (например, обкатывание или раскатывание шарами, роликами, виброобкатывание, алмазное выглаживание), а также обработку технологическими лазерами, электроэрозионную обработку, химическое фрезерование и др.

При обозначении на чертежах значения параметров Ra, Rz и Rmax указывают в микрометрах, параметров Sm и S – в миллиметрах, параметров – в процентах от базовой длины l, уровня сечения профиля р для параметра – в процентах от Rmax. Все параметры (Ra, Rz, Rmax, S, Sm и) указывают с буквенными обозначениями перед их числовыми значениями.

Рис. Пример обозначения комплекса параметров шероховатости

При нормировании параметров шероховатости поверхности можно назначать:

  •  одно предельное значение, соответствующее наиболее грубому допускаемому значению параметра (наибольшее значение для параметров Ra, Rz, Rmax, S, Sm и наименьшее значение параметра );
  •  два предельных значения (наибольшее и наименьшее значения нормируемого параметра);
  •  номинальное значение параметра с предельными отклонениями от него (в процентах от указанного номинального значения параметра).

В последнем случае предельные отклонения выбирают из ряда 10, 20, 40 % и назначают как односторонние (в плюс или минус) или симметричные, например ± 20 %.

При указании двух значений сверху указывают значения параметра или отклонения, относящиеся к более грубой шероховатости.

При нормировании двух и более параметров шероховатости для одной и той же поверхности их указывают в следующем порядке (сверху вниз): параметр высоты неровностей, параметр шага неровностей, параметр .

В дополнение к количественным параметрам шероховатости стандарт допускает нормирование качественной характеристики – направления неровностей. Типы направления неровностей, их схематические изображения и условные знаки для обозначения направления неровностей представлены ниже.

Таблица Типы направлений неровностей и их обозначения

Тип

направления неровностей

Схематическое изображение

Обозначение направления неровностей

Направление следов обработки по отношению к линии, отображающей

поверхность на чертеже

Параллельное

Следы параллельны линии, на которую указывает знак

Перпендику-лярное

Следы перпендикулярны ли-нии, на которую указывает знак

Перекрещивающееся

Следы перекрещиваются под наклоном к линии, на которую указывает знак

Произвольное

M

Следы хаотичные, без определенного направления

Кругообразное

C

Следы примерно кругообразные по отношению к центру поверхности

Радиальное

R

Следы идут примерно по ра-диусу к центру поверхности

Точечное

P

Следы в виде отдельных точек

Направление неровностей указывается соответствующим условным знаком в тех случаях, когда разработчик считает его нормирование необходимым для эффективной работы поверхности

Рис. Пример обозначения параметра и характеристики шероховатости

Знак шероховатости можно располагать на линиях контура, выносных линиях, полках линий-выносок, а также на рамках допусков формы и расположения поверхностей. При указании одинаковой шероховатости для всех поверхностей детали знак помещают в правом верхнем углу чертежа. Размер знака в углу в 1,5 раза больше знаков, нанесенных на изображении детали. При указании одинаковой шероховатости для части поверхностей детали в правом верхнем углу в обозначении добавляется знак в скобках.

       

Рис.  Примеры простановки знаков для обозначений требований

к шероховатости

а

б

Рис. Примеры обозначений параметров одинаковой шероховатости

Если шероховатость поверхностей, образующих контур, должна быть одинаковой, обозначение шероховатости наносится один раз с использованием специального знака с кружком перед полкой.

Рис. Пример обозначения одного параметра шероховатости на контур

Подшипники качения

Подшипники качения – это наиболее распространенные стандартные изделия (сборочные единицы) множества конструкций и модификаций, которые изготавливаются на специализированных заводах и встраиваются в более сложные изделия (редукторы, коробки подач и скоростей, шпиндели металлорежущих станков и др.).

Основные функциональные элементы подшипника качения – тела качения (шарики или ролики), которые катятся по дорожкам качения. Дорожки качения, как правило, располагаются на специально изготовляемых наружном и внутреннем кольцах подшипника. Тела качения, как правило, разделены сепаратором, который обеспечивает равномерное распределение тел качения по окружности.

Подшипники классифицируют по следующим признакам:

1) по направлению действия воспринимаемой нагрузки:

а) радиальные – воспринимают нагрузку, действующую перпендикулярно оси вращения подшипника,

б) упорные – воспринимают осевую нагрузку,

в) радиально-упорные – воспринимают комбинированную (радиальную и осевую) нагрузку;

2) по форме тел качения:

а) шариковые – со сферическими телами качения,

б) роликовые – с цилиндрическими, коническими и бочкообразными телами качения;

3) по количеству рядов тел качения:

а) однорядные,

б) двухрядные,

в) многорядные;

4) по наличию уплотнений и защитных шайб:

а) открытыебез уплотнений и защитных шайб,

б) закрытые – с одним или двумя уплотнениями, с одной или двумя защитными шайбами или одним уплотнением и одной защитной шайбой.

Стандарты устанавливают следующие серии подшипников: сверхлегкая, особо легкая, легкая, легкая широкая, средняя, средняя широкая, тяжелая. Подшипники различных серий отличаются друг от друга размерами, предельным числом оборотов в минуту, статической и динамической грузоподъемностью и другими параметрами.

В ГОСТ 3189-89 «Подшипники шариковые и роликовые. Система условных обозначений» установлены типы подшипников, приведенные с указанием установленных стандартом условных обозначений.

Таблица Типы подшипников

Типы подшипников

Обозначения

Шариковый радиальный

0

Шариковый радиальный сферический

1

Роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами

2

Роликовый радиальный со сферическими роликами

3

Роликовый радиальный с длинными цилиндрическими или игольчатыми роликами

4

Роликовый радиальный с витыми роликами

5

Шариковый радиально-упорный

6

Роликовый конический

7

Шариковый упорный, шариковый упорно-радиальный

8

Роликовый упорный, роликовый упорно-радиальный

9

В условное обозначение подшипника входят кодовые обозначения серии, типа, конструктивных особенностей, категории и диаметра присоединительного отверстия подшипника (диаметр вала, сопрягаемого с данным подшипником). Полное обозначение стандартного подшипника включает девять позиций, в которых, считая справа налево, закодированы:

  •  диаметр присоединительного отверстия подшипника (позиции первая и вторая);
  •  серия диаметров подшипника (третья позиция);
  •  тип подшипника (четвертая позиция);
  •  конструктивные особенности (пятая и шестая позиции);
  •  серия ширин подшипника (седьмая позиция);
  •  класс точности подшипника (восьмая позиция – отделяется от седьмой знаком тире);
  •  категория подшипника (девятая позиция).

Диаметр отверстия подшипника для подшипников с диаметром присоединительного отверстия от 20 до 495 мм обозначается числом, которое представляет собой частное от деления диаметра на 5, для подшипников с диаметрами отверстия от 10 до 17 мм обозначения соответствуют приведенным ниже.

Таблица Обозначение диаметра присоединительного отверстия подшипников с диаметрами отверстия от 10 до 17 мм

d

10

12

15

17

Обозначение

00

01

02

03

Для подшипников с диаметром до 9 мм первая позиция указывает фактический внутренний диаметр в миллиметрах. В этом случае на третьем месте справа в обозначении стоит "0".

Для наиболее часто используемых серий, типов и конструктивных особенностей подшипника в качестве кодовых цифр использованы нули, которые не указывают в условных обозначениях при отсутствии слева других цифр. Например, "Подшипник 205 ГОСТ 8338" – радиальный однорядный, нормального класса точности, легкой серии, с диаметром отверстия 25 мм. В обозначении использованы только три позиции справа, поскольку остальные четыре позиции формально заняты нулями.

Класс точности подшипника качения указывают перед условным обозначением номера подшипника, отделяя его знаком тире, например: "Подшипник 6-205 ГОСТ 8338" (такой же подшипник шестого класса точности). Самые распространенные классы точности подшипников (классы «нормальный» и 0) при условном обозначении их нулем в обозначении подшипника категории С не указывают.

Для шариковых радиальных и радиально-упорных подшипников и для роликовых радиальных подшипников ГОСТ 520 «Подшипники качения. Общие технические условия» устанавливает следующие классы точности: 8, 7, нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 (обозначения указаны в порядке возрастания точности).

Для роликовых конических подшипников установлены классы точности 8, 7, 0, нормальный, 6Х, 6, 5, 4, 2.

Класс точности «нормальный» для всех подшипников, кроме конических, обозначают знаком 0. Для конических подшипников нулевой класс точности обозначают знаком 0, а нормальный – буквой N. Для обозначения класса точности 6Х используют знак Х.

Подшипники классов точности 7 и 8 изготавливают по заказу при пониженных требованиях к точности вращения деталей. Нормы точности для таких подшипников устанавливаются в отдельных технических нормативных правовых актах.

В зависимости от наличия требований по уровню вибрации, допускаемых значений уровня вибрации или уровня других дополнительных технических требований в ГОСТ 520-2002 установлены три категории подшипников – А, В, С.

К категории А относят подшипники классов точности 5, 4, Т, 2, отвечающие повышенным дополнительным требованиям, регламентирующим нормы уровня вибрации, волнистости и отклонения от круглости поверхностей качения, значения осевого и радиального биений, соответствующие следующему более высокому классу точности, моменту трения и угла контакта.

К категории В относят подшипники классов точности 0, нормального, 6Х, 6, 5, отвечающие повышенным дополнительным требованиям, регламентирующим нормы уровня вибрации, волнистости и отклонения от круглости поверхностей качения, значения осевого и радиального биений, соответствующие следующему более высокому классу точности, моменту трения и угла контакта, высоте, монтажной высоте и ширине подшипников.

К категории С относят подшипники классов точности 8, 7, 0, нормального, 6, к которым не предъявляют дополнительные требования, установленные для подшипников категорий А и В.

Конкретные значения дополнительных технических требований устанавливают в нормативных документах на подшипники категорий А, В, С или в конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.

Категорию подшипника А или В указывают перед обозначением класса точности. Категорию С перед условным обозначением подшипника не указывают.

Примеры обозначений (без указания слова «подшипник» и номера стандарта или ТУ) с указаниями классов точности:

А5-307; 205; Х-307; N-97510.

Знак 0 включают в обозначение, только если слева от него тоже есть знак маркировки, например В0-205.

Основными показателями точности подшипников и их деталей являются:

  •  точность размеров присоединительных поверхностей (d, dm, D, Dm). Нормируют средние диаметры (dm, Dm) наружной или внутренней номинально цилиндрической присоединительной поверхности, чтобы ограничить такие отклонения формы, как овальность и конусообразность, наиболее неблагоприятные для подшипника. Сред-ний диаметр определяют расчетом как среднее арифметическое наибольшего и наименьшего значений диаметра, измеренных в нескольких сечениях кольца;
  •  точность формы и расположения поверхностей колец (радиальное и торцовое биение, непостоянство ширины колец) и шероховатость их поверхностей;
  •  точность формы и размеров тел качения;
  •  боковое биение по дорожкам качения внутреннего и наружного колец.

Эти показатели определяют равномерность распределения нагрузки на тела качения, точность вращения, следовательно (вместе с физико-механическими свойствами), и срок службы подшипника.

Стандартное сопряжение подшипника с ответными деталями образуется как сочетание полей допусков присоединительных размеров подшипниковых колец со стандартными полями допусков валов и отверстий.

 

а

 

б

Схемы расположения  полей допусков:

а) поля допусков для посадок валов во внутреннее кольцо подшипника;

б) поля допусков для посадок наружного кольца подшипника в корпус

Расположение полей допусков присоединительных размеров подшипниковых колец стандартизовано таким образом, чтобы получить необходимые их сочетания со стандартными полями допусков, которые наиболее часто используются в общем машиностроении. Поле допуска отверстия внутреннего кольца подшипника расположено односторонне от номинала в «воздух», а не в «тело детали» (как принято для основного отверстия). В результате сочетание такого поля допуска отверстия подшипника с полями допусков сопрягаемых валов типа k6, m6 или n6 дает посадки с натягом, в то время как с основным отверстием такие поля допусков дают переходные посадки.

Выбор полей допусков поверхностей валов и корпусов, сопряженных с кольцами подшипников, регламентируется ГОСТ 3325-85 «Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки». Этот стандарт распространяется на посадочные поверхности валов и отверстий корпусов под подшипники качения, отвечающие следующим требованиям:

1. Валы стальные, сплошные или полые толстостенные, т. е. с отношением d/db ≥ 1,25, где d – диаметр вала, db – диаметр отверстия в нем.

2. Материал корпусов – сталь или чугун.

3. Температура нагрева подшипников при работе – не выше 100 °С.

Выбор посадки кольца подшипника (выбор полей допусков валов и отверстий корпусов, сопрягаемых с кольцами подшипников) осуществляют с учетом:

  •  вида нагружения кольца подшипника;
  •  режима работы подшипника;
  •  соотношения эквивалентной нагрузки Р и каталожной динамической грузоподъемности С;
  •  типа, размера и класса точности подшипника.

Различают три основных вида нагружения колец подшипника: местное (М), циркуляционное (Ц) и колебательное (К).

При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную по направлению радиальную силу ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид нагружения имеет место, например, когда неподвижное кольцо нагружено постоянной по направлению радиальной силой (наружные кольца подшипниковых опор валов в редукторе и т. п.).

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает радиальную силу последовательно всеми элементарными участками окружности дорожки качения и соответственно передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение возникает, когда кольцо вращается относительно действующей на него неподвижной радиальной силы (например, внутреннее кольцо подшипника на вращающемся валу редуктора) или циркулирует сила, а кольцо неподвижно (например, внутреннее кольцо подшипника неподвижного солнечного колеса дифференциальной зубчатой передачи).

При колебательном нагружении на неподвижное кольцо интегрально действуют две радиальные силы (одна постоянна по направлению, а другая, меньшая по значению, циркулирует). Равнодействующая нагрузка не совершает полного оборота, а колеблется между крайними точками дуги окружности.

Для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение, назначают посадку с натягом. Наличие зазора между циркуляционно нагруженным кольцом и посадочной поверхностью детали может привести к проворачиванию кольца с проскальзыванием поверхностей, а следовательно, к развальцовыванию и истиранию металла детали, что недопустимо.

Основная опасность для кольца, которое испытывает местное нагружение, – износ дорожки качения в месте действия нагрузки. Если для этого кольца назначают посадку с зазором и если оно не зафиксировано в осевом направлении, то под действием вибрации и толчков оно постепенно проворачивается по посадочной поверхности. В результате износ дорожки качения происходит более равномерно по всей окружности кольца.

Можно предложить выбирать посадки так, чтобы циркуляционно или колебательно нагруженное (как правило, вращающееся) кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность проскальзывания этого коль-ца по сопрягаемой поверхности вала или отверстия в корпусе. Другое кольцо того же подшипника, если оно нагружено местно, может быть посажено с зазором. При таком сочетании посадок колец одного подшипника устраняется опасность заклинивания тел качения из-за чрезмерного уменьшения радиального зазора.

Режим работы подшипника качения по ГОСТ 3325 характеризуется расчетной долговечностью и отношением Р/С, где Р – эквивалентная нагрузка (условная постоянная нагрузка, обеспечивающая тот же срок службы подшипника, какой должен быть в действительных условиях); С – динамическая грузоподъемность (постоянная радиальная нагрузка, соответствующая расчетному сроку службы):

  •  легкий режим работы – Р/С ≤ 0,07;
  •  нормальный режим работы – 0,07 < Р/С ≤ 0,15;
  •  тяжелый режим работы – Р/С > 0,15.

Расчетная долговечность, соответствующая режимам работы:

  •  тяжелый – от 2500 до 5000 ч;
  •  нормальный – от 5000 до 10000 ч;
  •  легкий – более 10000 ч.

Выбор квалитетов, определяющих точность изготовления цапфы вала и отверстия в корпусе под посадку подшипника качения, осуществляется в зависимости от класса точности подшипника. Например, если класс точности подшипника 0, нормальный или 6-й, отверстие в корпусе выполняется по 7-му (реже 6-му) квалитету, а вал – по 6-му (реже 5-му) квалитету и т.д.

При деформации колец подшипников происходит уменьшение радиального зазора, что в итоге может привести к заклиниванию тел качения. После выбора посадок и определения натягов (зазоров) по присоединительным размерам следует выполнить проверку наличия радиального зазора в подшипнике качения после посадки его в корпус или на вал с натягом:

   или    ,

где Gnoc – зазор в подшипнике качения после посадки с натягом;

Gr – начальный радиальный зазор;

Δd1 – диаметральная деформация беговой дорожки внутреннего кольца при посадке его с натягом;

ΔD1 – диаметральная деформация беговой дорожки наружного кольца при посадке его с натягом.

;

,

где Nэф – эффективный натяг, рассчитываемый как

;

d0 – приведенный внутренний диаметр подшипника, рассчитываемый как

;

D0 – приведенный наружный диаметр подшипника, рассчитываемый как

;

Nизм – измеренный натяг до сборки (в теоретических расчетах за Nизм принимают средний натяг как наиболее вероятный);

Ncp = (Nmax + Nmin)/2.

ГОСТ 24810-81 «Подшипники качения. Зазоры» определяет группы зазоров и их обозначения для подшипников различных типов. Так, для подшипников шариковых радиальных однорядных с цилиндрическим отверстием стандарт устанавливает следующие группы зазоров: 6, нормальная, 7, 8, 9. Условное обозначение группы радиального зазора, кроме группы «нормальная», должно быть нанесено на подшипник слева от обозначения класса точности.

Если путем расчета будет определено, что зазор в подшипнике после посадки переходит в натяг, следует изменить группу в сторону увеличения зазора или выбрать другую посадку с уменьшенным натягом.

При контроле линейных размеров колец подшипников измеряют единичные диаметры отверстий внутренних колец и единичные диаметры наружных колец. В результате получают значения единичных диаметров и среднего диаметра, значения непостоянства диаметров.

Единичные диаметры отверстий внутренних колец измеряют по схемам, приведенным ниже. Для контроля в двух поперечных сечениях подшипник кладут на торец, затем переворачивают и кладут на противоположный торец.

 

Рис. Схемы измерения единичных диаметров отверстия

внутреннего кольца подшипника

Единичные диаметры наружных колец подшипников измеряют подобным образом по схемам, приведенным ниже.

    

Схемы измерения единичных наружных диаметров

наружного кольца подшипника

Контроль единичной ширины колец подшипников проводят по схемам, приведенным ниже.

 

Рис. Схемы измерения единичных ширин колец подшипника

Шпоночные соединения

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой, в котором использован дополнительный конструктивный элемент (шпонка), предназначенный для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединении вала с зубчатым колесом или со шкивом, неподвижных по отношению друг к другу.

Однако возможны и другие соединения (подвижные), например, такие, в которых зубчатое колесо (блок зубчатых колес), полумуфта или другая деталь могут перемещаться в осевом направлении, а шпонка вместе с валом служит направляющей продольного перемещения и передает крутящий момент. Длинные направляющие шпонки обычно крепят к валу винтами.

Шпонки в подвижных соединениях могут быть закреплены на втулке и служат для передачи крутящего момента или для предотвращения поворота втулки в процессе ее перемещения вдоль неподвижного вала, как это сделано у кронштейна тяжелой стойки для измерительных головок типа микрокаторов. В этом случае направляющей является вал со шпоночным пазом.

В отличие от соединений «вал – втулка» с натягом, которые обеспечивают взаимную неподвижность деталей без дополнительных конструктивных элементов, шпоночные соединения являются разъемными. Они позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке. Поперечное сечение шпоночного соединения с призматической шпонкой представлено ниже.

Рис. Сечение шпоночного соединения с призматической шпонкой

Для размещения шпонки необходимы соответствующие конструктивные элементы (в данном случае – пазы) на валу и во втулке. На поперечном сечении шпоночного соединения показаны три посадки: центрирующее соединение вал – втулка (Ø20 Н7/js6) и два соединения по ширине шпонки: шпонка – паз вала (6 N9/h9) и шпонка – паз втулки (6 Js9/h9).

В размерной цепи по высоте шпонки специально предусмотрен зазор по номиналу (суммарная глубина пазов втулки и вала больше высоты шпонки). Если призматическую шпонку с закругленными торцами закладывают в глухой паз на валу, по длине шпонки образуется соединение с нулевым гарантированным зазором Н15/h14 (на рисунке не показано).

Точность центрирования деталей в шпоночном соединении обеспечивается посадкой втулки на вал. Это гладкое цилиндрическое соединение, которое можно назначить с очень малыми зазорами или с небольшими натягами, следовательно, предпочтительно использование переходных посадок.

По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клиновые и тангенциальные. Сегментные и клиновые шпонки обычно используют в неподвижных соединениях. Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные, так и неподвижные соединения. Основные размеры, характеризующие призматическое шпоночное соединение, показаны ниже.

Размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбираются по соответствующим стандартам в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения определяется условиями его работы. В стандартах на шпонки некоторых видов предусмотрены разные исполнения, например, призматические шпонки с двумя закругленными торцами, с одним закругленным торцом и с незакругленными торцами, сегментные шпонки «полные» и со срезанным краем сегмента.

Рис. Основные размеры соединения  c призматической шпонкой, где

h – высота шпонки; t1 – глубина паза вала; t2 – глубина паза втулки;

 b – ширина шпонки и пазов втулки; d – диаметр сопряжения;

l – длина шпонки и паза вала

Длины призматических шпонок l по ГОСТ 23360-78 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки» выбирают из ряда: 6, 8, 10, 12, 14, 16,

18 и далее до 500 мм с полем допуска h14. Для длины L шпоночного паза установлено поле допуска Н15.

Стандарт устанавливает следующие поля допусков размеров шпонок:

  •   ширины b  h9;
  •   высоты h  h9, а при высоте h свыше 6 мм  h11.

Стандартом установлены три вида шпоночных соединений (нормальное, свободное и плотное) и соответствующие поля допусков ширины шпоночных пазов.

Таблица Поля допусков ширины пазов в шпоночных соединениях

с призматическими шпонками

Вид шпоночного соединения

Поле допуска ширины паза

на валу

во втулке

Свободное

Нормальное

Плотное

Н9

N9

Р9

D10

Js9

Р9

Свободное соединение используют для обеспечения неответственных конструкций, а также для подвижных соединений со шпоночными соединениями, работающими как направляющие продольного перемещения. Нормальные шпоночные соединения применяют в большинстве изделий, если к ним не предъявляются особые функциональные требования. Плотное соединение назначают для предотвращения больших динамических нагрузок при выборке зазоров в соединениях по ширине шпонки с ударами. Такие условия работы встречаются в изделиях со старт-стопными режимами или с частым реверсированием направления вращения валов.

Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое зависит от точности расположения пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности плоскости симметрии паза относительно плоскости, проходящей через ось посадочной цилиндрической поверхности. Допуски указывают в соответствии с ГОСТ 2.308-79 «Единая система конструкторской документации. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей».

Числовые значения допусков расположения определяют из соотношений:

Тпарал = 0,6 Тшп;

Тсим = 4,0 Тшп,

где Тшп – допуск ширины шпоночного паза b;

Тпарал – допуск параллельности;

Тсим – допуск симметричности в диаметральном выражении.

Полученные расчетные значения допусков расположения округляют до стандартных по ГОСТ 24643.

Сегментные шпонки применяют, как правило, для передачи небольших крутящих моментов. Поля допусков ширины паза сегментного шпоночного соединения в зависимости от характера шпоночного соединения представлены ниже.

Таблица Поля допусков ширины пазов в шпоночных соединениях с сегментными шпонками.

Характер шпоночного

соединения

Поле допуска ширины паза

на валу

во втулке

Нормальное

N9

Js9

Плотное

Р9

Р9

Для термообработанных деталей допускаются предельные отклонения ширины паза вала по Н11, ширины паза втулки по D10.

Стандарт устанавливает поля допусков размеров шпонки по ширине b  h9, по высоте h  h11 и по диаметру D  h12.

Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения. Рекомендуемые значения параметров шероховатости поверхностей шпоночных пазов (Ra 3,2 или 6,3 мкм, не более) представлены ниже.

Таблица Параметры шероховатости поверхности элементов шпоночного соединения

Допуск  размера по квалитетам

Номинальные размеры (мм)

до 18

св. 18 до 50

св. 50 до 120

св. 120 до 500

, мкм, не более

IT 9

3,2

3,2

6,3

6,3

IT 10

3,2

6,3

6,3

6,3

При назначении высотных параметров шероховатости поверхностей следует обратить внимание на согласованность их с наиболее жесткими допусками макрогеометрии.
Шлицевые соединения

Шлицевое соединение – вид соединения валов со втулками по поверхностям сложного профиля с продольными выступами (шлицами) и впадинами. Обычно шлицевые соединения используют для передачи крутящих моментов в соединениях вала с зубчатым колесом (блоком зубчатых колес), со шкивом, полумуфтой или другой деталью. Как правило, это подвижные соединения, в которых втулка может перемещаться в осевом направлении, а шлицевые поверхности используют как направляющие для продольного перемещения деталей. Однако возможно и применение неподвижных шлицевых соединений.

Технологически шлицевые соединения сложнее шпоночных, но обеспечивают хорошее центрирование втулки на валу и позволяют передавать значительные вращающие моменты, поскольку большое число шлиц обеспечивает меньшую концентрацию напряжений.

На уровне межгосударственных стандартов стандартизованы элементы деталей и соединений с прямобочной (ГОСТ 1139-80 «Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски») и эвольвентной (ГОСТ 6033-80 «Соединения шлицевые эвольвентные с углом профиля 30. Размеры, допуски и измеряемые величины») формой профиля зубьев. Наиболее широко распространены прямобочные шлицевые соединения с четным числом шлиц.

Выбор типа шлицевых соединений связан с конструктивными и технологическими особенностями соединений. Шлицевые валы обычно обрабатывают инструментом, имеющим форму впадины или ее части (фасонная фреза, шлифовальный круг), а шлицевые отверстия чаще всего получают с помощью обработки протяжками – специальным многолезвийным режущим инструментом, образующим полный профиль отверстия за один проход инструмента.

Шлицы с эвольвентным профилем зуба имеют повышенную прочность благодаря утолщению зуба к основанию, но сложность получения эвольвентных зубьев вала и впадин втулки выше.

Шлицевые соединения должны обеспечить соосность функционально важных поверхностей втулки и вала. В шлицевых соединениях посадки могут осуществляться по трем поверхностям: по наружной цилиндрической поверхности (размер D), внутренней цилиндрической поверхности (размер d) и по боковым поверхностям впадин втулки и шлиц вала (размер b). При одновременном сопряжении по трем поверхностям нужны очень высокие требования к точности всех элементов по размерам, форме и расположению, которые могут рассматриваться как функционально неоправданные. Поэтому для любого шлицевого соединения введены «центрирующие» и «нецентрирующие» поверхности (понятия отражают степень участия поверхностей в обеспечении взаимного расположения сопрягаемых деталей). По нецентрирующим элементам назначают грубые посадки с большими зазорами или обеспечивают зазор по номиналу, что существенно удешевляет соединение без потерь функциональной точности.

Существуют три способа центрирования сопрягаемых прямобочных шлицевых втулки и вала: по наружному диаметру D; по внутреннему диаметру d; по боковым сторонам зубьев b.

Рис. Центрирование в прямобочных шлицевых соединениях

Если в изделии не требуется повышенная износостойкость шлицевой поверхности втулки (конструктора устраивает средняя твердость поверхности шлицевого отверстия), применяют центрирование по наружному диаметру D. Такое центрирование применяют для неподвижных шлицевых соединений, а также для подвижных, воспринимающих небольшие нагрузки.

В этом случае поверхность шлицевого отверстия может быть окончательно обработана высокопроизводительными и точными методами протягивания или калибрования. Шлицевый вал можно получить фрезерованием с последующей термообработкой (например, закалкой) и шлифованием по диаметру D.

Если необходима повышенная износоустойчивость шлицевой поверхности втулки, она должна иметь высокую твердость, значит, обработка чистовой протяжкой неприменима. В таком случае прибегают к центрированию по d и отверстие во втулке шлифуют на внутришлифовальном станке.

Центрирование по ширине b, при котором точность центрирования ниже, чем по другим элементам, целесообразно применять при передаче больших крутящих моментов в условиях переменных нагрузок, например, при частом реверсировании направления вращения или старт-стопных режимах работы. Минимальные зазоры между зубьями и впадинами служат для предотвращения больших динамических нагрузок с ударами.

В зависимости от нагруженности шлицевого соединения с прямобочным профилем выбирают его серию (легкая, средняя, тяжелая), чем определяют размеры и число зубьев (шлиц) z. При одном и том же внутреннем диаметре более тяжелая серия отличается увеличенной высотой зуба (шлица) и соответственно наружного диаметра. Тяжелая серия имеет большее число шлиц по сравнению со средней.

Выбор посадок в шлицевых соединениях зависит от требований к точности центрирования и принятого способа центрирования. Посадки в прямобочных шлицевых соединениях нормированы ГОСТ 1139, а эвольвентных – ГОСТ 6033.

Для эвольвентных шлицевых соединений предусмотрены возможности центрирования по боковым поверхностям зубьев и по наружному диаметру.

Поля допусков боковых поверхностей зубьев для эвольвентных шлицевых соединений нормируют не квалитетами, а степенями точности (7...11). Обозначение полей допусков раз-меров ширины эвольвентной впадины втулки и толщины эвольвентного зуба вала включает число (степень точности), за которым следует буква (основное отклонение). Поля допусков по боковым поверхностям зубьев элементов эвольвентных шлицевых соединений приведены в ГОСТ 6033.

Особенностью полей допусков боковых поверхностей зубь-ев эвольвентных шлицевых соединений является то, что устанавливаются два вида допусков ширины впадины втулки и толщины зуба вала:

Т – суммарный допуск, включающий отклонение собственно ширины впадины (толщины зуба) и отклонение формы и расположения элементов профиля впадины (зуба), контролируемый комплексным калибром;

Te (Ts) – допуск собственно ширины впадины втулки (тол-щины зуба вала), контролируемый отдельно в случаях когда не применяется комплексный калибр.

Допуски и основные отклонения для диаметров окружности впадины втулки D и окружности вершин зубьев вала d заимствованы из ГОСТ 25346.

При назначении допусков формы и расположения элементов шлицевых соединений можно руководствоваться следующими рекомендациями:

1) для прямобочных шлицевых соединений:

  •  допуски параллельности плоскости симметрии зубьев вала и пазов втулки относительно оси центрирующей поверхности не должны превышать на длине 100 мм: 0,03 мм – в соединениях повышенной точности, определяемой допусками размеров b от 6 до IT8; 0,05 мм – в соединениях нормальной точности при допусках размеров b от IT9 до IT10. При центрировании по боковым сторонам шлиц выбирают дополнительную базу – ось одной из нецентрирующих поверхностей шлицевого вала (обычно с более жестким допуском),
  •  допуски радиального биения центрирующих поверхностей шлицев относительно общей оси посадочных поверхностей под подшипники следует назначать по 7-й степени точности ГОСТ 24643 при допусках центрирующих поверхностей 6...8 квалитетов и по 8-й степени точности при допусках центрирующих поверхностей 9...10 квалитетов;

2) для эвольвентных шлицевых соединений предельные значения радиального биения Fr  и допуска направления зуба Fβ следует принимать по ГОСТ 6033.

Параметры Ra шероховатости (ГОСТ 2789) для поверхностей элементов прямобочных и эвольвентных шлицевых соединений должны быть согласованы с самыми жесткими допусками макрогеометрии и не превышать по параметру Ra значений 1,25 мкм для центрирующих поверхностей, 2,5 мкм для нецентрирующих боковых поверхностей шлиц подвижных соединений; 4,0 мкм для нецентрирующих боковых поверхностей шлиц неподвижных соединений и 10 мкм для нецентрирующих цилиндрических поверхностей шлиц.

Рис. Обозначения допусков параллельности и радиального биения

элементов наружной шлицевой поверхности:

а – при центрировании по внутреннему диаметру;

б – при центрировании по наружному диаметру;

в – при центрировании по боковым сторонам шлиц.

База БВ – общая ось посадочных поверхностей вала (посадочных

поверхностей под подшипники).

База Д – ось выбранной нецентрирующей поверхности шлицевого вала при центрировании по боковым сторонам шлиц

Условные обозначения шлицевых соединений и их элементов различаются в зависимости от профиля зубьев.

Обозначения прямобочных шлицевых соединений валов и втулок содержат букву, обозначающую поверхность центрирования, число зубьев и номинальные размеры d, D и b, за которыми следуют обозначения посадок. Пример условного обозначения шлицевого соединения с числом зубьев z = 6, внутренним диаметром d = 28 мм, наружным диаметром D = 34 мм, шириной зуба b = 7 мм, с центрированием по внутреннему диаметру, с посадкой по диаметру центрирования H7/f7 и по размеру b – D9/f8:

d  6×28 H7/ f7×34 H12/a11×7 D9/f8.

При центрировании по наружному диаметру с посадкой по диаметру центрирования H8/h7 и по размеру b – F10/h9:

D 6×28×34 H8/h7×7 F10/h9.

При центрировании по боковым сторонам профиля:

b – 6×28×34 H12/a11×7 D9/h8.

Условные обозначения требований к точности эвольвентных шлицевых соединений содержат: номинальный диаметр соединения D; обозначение посадки соединения (указывают обозначения полей допусков), помещаемое после размеров центрирующих элементов, обозначение стандарта.

Пример условного обозначения эвольвентного шлицевого соединения D = 50 мм; m = 2 мм, с центрированием по боковым поверхностям зубьев:

50×2×9H/9g ГОСТ 6033-80.

То же с центрированием по наружному диаметру, с посадкой по центрирующему диаметру Н7/g6 и посадкой по нецентрирующим поверхностям зубьев 9H/9h:

50×H7/g6×2 ГОСТ 6033-80.

То же с центрированием по внутреннему диаметру, с посадкой Н7/g6 и посадкой по нецентрирующим боковым поверхностям зубьев 9H/9h:

i 50×2×H7/g6 ГОСТ 6033-80.
Резьбовые соединения

Резьбовым соединением по ГОСТ 11708-82 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Термины и определения» называется соединение двух деталей с помощью резьбы, в которой одна из деталей имеет наружную резьбу, а другая – внутреннюю.

Резьбовые соединения являются одним из самых распространенных видов соединений. В машиностроении около 80 % деталей либо имеют резьбовые поверхности, либо их крепление осуществляется с помощью резьбовых изделий.

Основными достоинствами резьбовых соединений являются сравнительно легкая сборка-разборка и высокий уровень взаимозаменяемости изделий.

К недостаткам резьбовых соединений можно отнести усложнение конструкции и технологии (обработка резьбовых поверхностей требует применения специального оборудования и инструмента, усложняется контроль деталей).

В зависимости от формы профиля резьбы делятся на:

  •  метрические (с треугольным профилем, исходным для которого является равносторонний треугольник с углом при вершине 60);
  •  дюймовые (с симметричным треугольным профилем и углом при вершине 55), применяемые обычно для труб, трубные;
  •  прямоугольные (с прямоугольным профилем);
  •  трапецеидальные (с симметричным трапецеидальным профилем);
  •  упорные (с несимметричным трапецеидальным профилем);
  •  круглые (с профилем, образованным дугами).

Кроме того, разработаны резьбы, предназначенные для деталей из определенных материалов, например, для деталей из пластмасс, для керамических деталей, специальные резьбы для конкретных видов изделий, например, окулярные резьбы и др.

По функциональному назначению следует различать резьбовые соединения делительные («отсчетные») и силовые. Первые предназначены для обеспечения высокой точности линейных и угловых перемещений в измерительных приборах и технологическом оборудовании. Так, в микрометрических приборах основной измерительный преобразователь – микрометрическая пара винт – гайка, в делительных машинах также основным механизмом является пара винт – гайка.

Силовые резьбовые соединения предназначены для создания значительных сил при перемещении деталей (винтовые прессы, домкраты) или для предотвращения взаимного перемещения соединенных деталей (соединения крышка – корпус, резьбовые соединения деталей трубопроводов, крепление втулки на валу и др.). Деление резьбовых соединений на «отсчетные» и силовые условно и осуществляется исходя из основной функции механизма.

В зависимости от характера функционирования различают неподвижные (крепежные) и подвижные (кинематические) резьбовые соединения. Подвижные резьбовые соединения образуются благодаря применению посадок с зазором. В неподвижных соединениях можно использовать все виды посадок – с натягом, переходные и с зазором. Для того чтобы обеспечить неподвижность резьбового соединения при посадке с зазором, используют искусственные методы его выборки (вплоть до создания натягов в соединении) либо применяют дополнительные конструктивные элементы, предохраняющие детали от самоотвинчивания (стопорные шайбы, контргайки, проволочные замки, герметики и др.). Из этого следует, что в неподвижных резьбовых соединениях, полученных применением посадки с зазором, после окончательной сборки возможны натяги по рабочим сторонам профиля резьбы при сохранении зазоров по противоположным сторонам профиля. В тех резьбовых соединениях, где применяют переходные посадки, натяги создают с использованием специальных «элементов заклинивания» (плоский бурт или цилиндрическая цапфа на шпильке либо заклинивание по не полностью нарезанному профилю резьбы).

В практической деятельности набольшее распространение получили метрические резьбы.

Для метрических резьб стандартизованы:

  •  профиль резьбы;
  •  номинальные диаметры и шаги;
  •  нормы точности.

Профиль метрической резьбы регламентирован ГОСТ 9150-2002 (ИСО 68-1-98) «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль».

В основу профиля резьбы положен исходный треугольник резьбы с углом профиля 60, высотой исходного треугольника Н и заданным шагом Р.

Рис. Номинальный профиль метрической резьбы и основные размеры его элементов

К основным размерам элементов метрической резьбы относятся:

d, Dнаружный диаметр наружной резьбы (болта), наружный диаметр внутренней резьбы (гайки);

d2, D2средний диаметр наружной резьбы (болта), средний диаметр внутренний резьбы (гайки);

d1, D1внутренний диаметр наружной резьбы (болта), внутренний диаметр внутренней резьбы (гайки);

d3внутренний диаметр болта по дну впадины;

Р – шаг резьбы;

Н – высота исходного треугольника;

α – угол профиля резьбы;

Rноминальный радиус закругления впадины болта;

Н1 = 5/8 Н – рабочая высота профиля.

ГОСТ 8724-2002 (ИСО 261-98) «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги» устанавливает диаметры метрической резьбы от 0,25 до 600 мм и шаги от 0,075 до 6 мм.

Стандартом установлены 3 ряда диаметров резьбы (при выборе диаметра предпочтение отдается первому ряду). Для каждого номинального диаметра резьбы определены соответствующие шаги, которые могут включать крупный шаг и один или несколько мелких шагов.

Номинальные значения диаметров метрической резьбы регламентированы ГОСТ 24705-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры».

Стандартизованы резьбовые посадки с зазором, с натягом и переходные, которые определяют характер соединения по боковым сторонам резьбового профиля.

Система допусков и посадок метрической резьбы нормирована следующими стандартами:

  •  ГОСТ 16093-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором»;
  •  ГОСТ 4608-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Посадки с натягом»;
  •  ГОСТ 24834-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Переходные посадки».

Для получения резьбовых посадок с зазором нормируют допуски диаметров резьбы по степеням точности от 3 до 10. Для нормирования положения полей допусков внутренней резьбы (гайки) предусмотрены четыре основных отклонения – Н, G, F, E, а для наружной резьбы (болта) пять основных отклонений – h, g, f, e, d.

Рис.Схемы полей допусков внутренней резьбы:

а – с основными отклонениями E, F, G; б – с основным отклонением Н

а            б

Рис. Схемы полей допусков наружной резьбы:

а – с основными отклонениями d, e, f, g, б – с основным отклонением h

Для наружной и внутренней резьбы кроме степеней точности установлены также три класса точности, условно названные точный, средний и грубый, в которые входят допуски определенных стандартом степеней точности.

Резьбы точного класса рекомендуется применять для ответственных статически нагруженных резьбовых соединений и при необходимости малых колебаний характера посадки. Средний класс точности рекомендуется для резьб общего назначения. Для резьб, нарезаемых на горячекатаных заготовках, в длинных глухих отверстиях и т.д., предпочтение отдается грубому классу точности.

ГОСТ 16093 устанавливает также три группы длин свинчивания: короткие S, нормальные N и длинные L.

При одном и том же классе точности допуск на средний диаметр резьбы при длине свинчивания L рекомендуется увеличивать, а при длине свинчивания S – уменьшать на одну степень точности по сравнению с допусками, установленными для длины свинчивания N. Данные рекомендации позволяют выбирать точность резьбы в зависимости от конструктивных и технологических требований.

Соответствие полей допусков наружной и внутренней резьбы классам точности и длинам свинчивания приведено ниже.

Таблица Kлассы точности резьбовых поверхностей

Класс

точности

Длина свинчивания наружной резьбы

Длина свинчивания внутренней резьбы

S

N

L

S

N

L

Точный

(3h4h)

4g; 4h

(5h4h)

4Н

4Н5Н; 5Н

6Н

Средний

5g6g

(5h6h)

6d; 6e; 6f; 6g; 6h

(7е6е); 7g6g; (7h6h)

(5G); 5Н

6G;

(7G); 7Н

Грубый

8g (8h)*

(9g8g)

7G; 7Н

8G; 8Н

П р и м е ч а н и я:

  1.  Выделенные подчеркиванием поля допусков предпочтительны.
  2.  Применение полей допусков, заключенных в скобки, следует по возможности ограничить.
  3.  При длинах свинчивания S и L допускаются поля допусков, установленные при длинах свинчивания N.

* Только для резьбы с шагом Р ≥ 0,8 мм.

Резьбовые посадки с гарантированным зазором применяют для крепежных резьб в следующих случаях:

  •  для соединений деталей, работающих при высокой температуре (для компенсации температурных деформаций, предохранения соединений от заедания и обеспечения возможности разборки деталей без повреждения, размещения смазки);
  •  при необходимости быстрой и легкой свинчиваемости деталей (даже при наличии небольшого загрязнения или повреждения резьбы);
  •  при нанесении на резьбовые детали антикоррозионного покрытия значительной толщины.

Обозначение поля допуска резьбы состоит из цифры, обозначающей степень точности, и буквы, обозначающей основное отклонение (например, 5Н, 6e), и следует за обозначением размера резьбы.

Для внутренней резьбы (гайки) поля допусков задаются на средний D2 и внутренний D1 диаметры; для наружной резьбы (болта) – на средний d2 и наружный d диаметры. Например, в обозначении 5Н6Н указаны поле допуска внутренней резьбы по диаметру D2 (5Н) и поле допуска внутренней резьбы по диаметру D1 (6Н).

Если обозначения полей допусков двух диаметров совпадают, то в общем обозначении они не повторяются. Например, 6e – поля допусков наружной резьбы (болта) по диаметрам d2 и d.

Посадка в резьбовом соединении обозначается дробью, в числителе которой указывается обозначение поля допуска внут-ренней резьбы, в знаменателе – наружной резьбы. Например: М12-6Н/6g, где М – резьба метрическая; 12 мм – номинальный диаметр резьбы; шаг резьбы – крупный (Р = 1,75 мм – в обозначе-нии не указывается); 6Н – поле допуска внутренней резьбы (гайки) по среднему и внутреннему диаметрам; 6g – поле допуска наружной резьбы (болта) по среднему и наружному диаметрам.

Обозначение левой метрической резьбы с мелким шагом и длиной свинчивания, отличающейся от нормальной, имеет следующий вид: M12×1LH-6H/6g – 30, где шаг резьбы – мелкий
(
Р = 1 мм); LH – левая резьба; длина свинчивания 30 мм. Нормальная длина свинчивания (N) в обозначении не указывается.

При обозначении многозаходной метрической резьбы указываются буква М, номинальный диаметр резьбы, буквы Ph и значение хода резьбы, буква Р и значение шага. Например, условное обозначение двухзаходной резьбы с номинальным диаметром 16 мм, ходом 3 мм и шагом 1,5 мм: М16×Ph3 Р1,5.

Резьбовые посадки с натягом (ГОСТ 4608) предусмотрены для метрических резьб с диаметрами от 5 до 45 мм и шагами от 0,8 до 3 мм. Эти посадки предназначены для наружных резьбовых деталей из стали, сопрягаемых с внутренними резь-бами в деталях из стали, высокопрочных и титановых сплавов, чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов.

Для получения резьбовых посадок с натягом по среднему диаметру предусмотрены следующие поля допусков: для внутренней резьбы (гайки) – 2Н, для наружной резьбы (болта) – 3n, 3p, 2r, для диаметров выступов внутренней резьбы – 4D, 5D, 4С, 5С, а для диаметров выступов наружной резьбы – 6e, 6с.

Рис. Поля допусков резьб для соединений с натягом

Посадки с натягом по среднему диаметру резьбы предусмотрены только в системе основного отверстия.

Резьбовые посадки с натягом по среднему диаметру используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить герметичность или предотвратить самоотвинчивание шпилек под действием вибраций, переменных нагрузок и изменения рабочей температуры. Примером может служить посадка резьбы шпилек в корпуса двигателей, в ступицы колёс автомобилей и т. п.

При необходимости обеспечения более однородного натяга и повышения прочности соединений резьбовые детали сортируют на группы, а затем собирают из одноименных групп (селективная сборка). Предусмотрена сортировка резьбовых деталей по среднему диаметру на две или три группы.

Для устранения заклинивания при свинчивании тугой резьбы по наружному и внутреннему диаметрам предусмотрены гарантированные зазоры.

Для резьб с натягом стандартом нормированы предельные отклонения шага и угла наклона боковой стороны профиля. Кроме того, на качество резьбовых соединений с натягом влияют отклонения формы наружной и внутренней резьбы. В данном случае отклонение формы, определяемое разностью между наибольшим и наименьшим действительными средними диаметрами, не должно превышать 25 % допуска среднего диаметра. «Обратная конусность» не допускается.

Виды посадок с натягом в зависимости от материала детали с внутренней резьбой и шага резьбы приведены в таблицижее .

Пример условного обозначения резьбовой посадки с натягом резьбы: М16-2Н4С(3)/3п(3), где М – резьба метрическая; 16 мм – номинальный диаметр резьбы; шаг резьбы – крупный (Р = 2 мм, в обозначении не указывается); 2Н – поле допуска внутренней резьбы по среднему диаметру, 4С – поле допуска внутренней резьбы по внутреннему диаметру; 3п – поле допуска наружной резьбы по среднему диаметру; в скобках указано число сортировочных групп (3). Поля допусков наружной резьбы по наружному диаметру – 6е (Р до 1,25 мм) или 6с (Р свыше 1,25 мм) в обозначении не указываются. Данная резьба применяется, если материал детали с внутренней резьбой – сталь или высокопрочные и титановые сплавы.

Таблица Резьбовые посадки с натягом

Материал

детали с внутренней резьбой

Посадка при Р, мм

Дополнительные условия сборки

до 1,25

св. 1,25

Чугун и алюминиевые сплавы

2H5D/2r

2H5C/2r

Чугун, алюминиевые

и магниевые сплавы

2H5D(2)/3p(2)

2H5C(2)/3p(2)

Сортировка на две группы

Сталь, высокопрочные

и титановые сплавы

2H4D(3)/3n(3)

2H4C(3)/3n(3)

Сортировка на три группы

Для образования переходных резьбовых посадок ГОСТ 24834 предусматривает следующие поля допусков: для внутренней резьбы (гайки) – 3Н, 4Н, 5Н, 6Н, для наружной резьбы (болта) – 2m, 4jh, 4j, 4jk, 6g.

В переходных посадках дополнительно применяются элементы заклинивания шпилек: конический сбег резьбы, плоский бурт и цилиндрическая цапфа.

Варианты переходных резьбовых посадок в зависимости от номинального диаметра резьбы и материала детали с внутренней резьбой приведены в таблице ниже.

Для деталей в переходных резьбовых посадках требования к точности шага, углов, отклонениям формы наружной и внутренней резьбы аналогичны требованиям к деталям для резьбовых соединений с натягом.

Пример условного обозначения резьбовой переходной посадки: М16-4Н6Н/4jk, где М – резьба метрическая; 16 мм – номинальный диаметр резьбы; шаг резьбы – крупный и Р = 2 мм (в обозначении не указывается); 4Н – поле допуска внутренней резьбы (гайки) по среднему диаметру, 6Н – поле допуска внутренней резьбы (гайки) по внутреннему диаметру; 4jk – поле допуска наружной резьбы (болта) по среднему диаметру. Поле допуска наружной резьбы (болта) по наружному диаметру 6g (в обозначении не указывается).

Рис. Поля допусков резьб для соединений

с переходными посадками

Таблица Переходные резьбовые посадки

Номинальный диаметр резьбы, мм

Материал детали

с внутренней резьбой

Посадки

От 5 до 16

Сталь

4H6H/4jk; 3H6H/2m

Чугун, алюминиевые и магниевые сплавы

5H6H/4jk; 3H6H/2m

От 18 до 30

Сталь

4H6H/4j; 3H6H/2m

Чугун, алюминиевые и магниевые сплавы

5H6H/4j; 3H6H/2m

От 30 до 45

Сталь, чугун, алюминиевые и магниевые сплавы

5H6H/4jh

Методы и средства контроля зубчатых колес и передач

Зубчатые колеса и передачи классифицируют по различным признакам, например по виду поверхностей, на которых располагаются зубцы (цилиндрические и конические, внутренние и внешние), по направлению зубцов (прямозубые, косозубые, винтовые, шевронные), по профилю зубцов (эвольвентные, циклоидальные, часовые, цевочные, Новикова), по направлению осей вращения (цилиндрические – с параллельными осями, конические – с пересекающимися, винтовые и червячные – со скрещивающимися). Среди множества классификаций важнейшими для определения точностных параметров являются те, которые определяют функциональное назначение передачи.

Требования, предъявляемые к точности зубчатых передач, зависят от назначения передач и условий их эксплуатации. В приборах, делительных машинах и технологическом оборудовании для нарезания резьбы и зубчатых колес применяют так называемые "отсчетные передачи", в которых главное внимание уделяют пропорциональности углов поворота зубчатых колес или кинематической точности. Кинематическая точность передачи определяет постоянство передаточного отношения за полный оборот зубчатого колеса. Колеса этих передач в большинстве случаев имеют малый модуль и работают при малых нагрузках и низких скоростях.

Достаточно часто встречаются в технике и "силовые" или тяжело нагруженные зубчатые передачи, к которым не предъявляют высоких требований точности вращения (передачи в домкратах, лебедках, прессах и т.д.). При передаче больших крутящих моментов требуется хороший контакт боковых поверхностей зубьев в передаче и максимальное использование площади рабочих поверхностей зубьев.

Деление зубчатых передач на "отсчетные" и "силовые" достаточно условно, поскольку все они передают крутящие моменты и все должны обеспечить пропорциональность углов поворота. Например, передачи в механических или электронно-механических часах вполне могут оказаться "силовыми", если малые по абсолютному значению крутящие моменты передаются узкими зубцами с мелким модулем.

Если у зубчатых передач нет явно выраженного эксплуатационного характера, их относят к передачам общего назначения. К таким передачам не предъявляют повышенных требований по точности.

В редукторах турбин и высокооборотных двигателей, в других изделиях с высокой круговой частотой вращения применяют "скоростные передачи" (высокоскоростные, быстроходные), для которых основными являются требования к плавности работы, что необходимо для снижения уровня вибраций и шума при работе изделия. Плавность работы передачи зависит от колебания мгновенных передаточных отношений, то есть от разностей передаточных отношений в каждый момент зацепления, которые многократно воспроизводятся за один оборот зубчатого колеса. Основными источниками неплавности работы являются такие погрешности зубчатых колес, как неправильное взаимное расположение зубьев (погрешности шага) и неточность формы рабочих поверхностей (погрешности формы профиля зубьев).

Колеса скоростных передач, как правило, имеют средние модули и передают не слишком большие моменты, однако их зубья могут подвергаться значительным динамическим воздействиям.

В зависимости от условий работы меняются требования и к боковому зазору между нерабочими профилями зубьев. Эвольвентное зацепление теоретически способно работать при нулевых боковых зазорах (толщина зуба, находящегося в зацеплении, равна ширине впадины ответного колеса). Однако неточности изготовления зубчатого венца приводят к искажению формы и взаимному смещению реальных профилей зубьев, что может вызвать их деформацию или поломку. Видоизменяют профиль зубьев и его расположение также температурные и силовые деформации. Смещение реальных профилей зубьев может также быть следствием неточностей монтажа зубчатых колес.

Для компенсации неточностей изготовления и монтажа, силовых и температурных деформаций используют зазор между нерабочими сторонами профилей зубьев находящихся в зацеплении колес. Ширина впадины, превышающая толщину зуба, обеспечивает не только компенсацию технологических погрешностей и деформаций, но и служит также для размещения между зубьями слоя смазки, которая при отсутствии зазоров выдавливалась в процессе работы.

В реверсивных передачах и передачах, работающих в старт-стопном режиме, назначают минимальный боковой зазор, что позволяет предупреждать удары при перемене направления вращения или начале движения после остановки. Значительные зазоры назначают в передачах, работающих при высоких температурах, и т.д.

ГОСТ 1643-81 позволяет установить двенадцать степеней точности цилиндрических зубчатых колес и передач – с 1 по 12 в порядке убывания точности. В настоящее время допуски и предельные отклонения параметров зубчатых колес и передач нормированы для степеней точности 3...12, а степени 1 и 2 предусмотрены как перспективные. Для каждой передачи (и зубчатого колеса) установлены нормы точности (степени точности) трех видов, определяющие степени кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев.

Независимо от степеней точности устанавливают виды сопряжений, которые определяют требования к боковому зазору. ГОСТ 1643-81 устанавливает для зубчатых колес и передач с модулем больше 1 шесть видов сопряжений (A, B, C, D, E, H) и восемь видов допуска (a, b, c, d, h, x, y, z) гарантированного бокового зазора jn min. С увеличением в сопряжении гарантированного бокового зазора jn min обычно предусматривается возрастание вида допуска зазора обозначаемого одноименной виду сопряжения строчной буквой (кроме вида допуска e). В большинстве случаев для зубчатых колес и передач рекомендуется поддерживать определенное соответствие между видом сопряжения, допуском бокового зазора и классом отклонения межосевого расстояния.

Таблица

Степень точности

Вид сопряжения

Допуск бокового зазора

Класс отклонений межосевого расстояния

3-7

3-7

3-8

3-9

3-11

3-12

H

E

D

C

B

A

h

h

d

c

b

a

II

II

III

IV

V

VI

Реальный боковой зазор в передаче зависит от вида сопряжения, устанавливающего минимальное значение зазора, от допуска зазора, ограничивающего рассеяние зазора между минимально гарантированным и максимально допустимым значениями, а также от соблюдения межосевого расстояния в передаче, рассеяние которого нормируется выбранным классом точности. Для отдельно взятого зубчатого колеса боковой зазор рассматривают как зазор между нерабочими профилями зубьев в воображаемом сопряжении рассматриваемого колеса с идеальным при выдержанном номинальном межосевом расстоянии.

Обозначение точности зубчатой передачи или колеса включает обозначения всех назначенных норм точности, то есть степеней точности по показателям кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев и норм бокового зазора в передаче. При установлении неодинаковых степеней точности по разным нормам, а также при несоответствии между видом сопряжения, допуска бокового зазора и классом точности межосевого расстояния, в обозначении пишутся три цифры (степени точности) и две буквы (вид сопряжения и допуск бокового зазора), а через косую черту указывается класс отклонения межосевого расстояния. Например, обозначение 7-8-7-Вс/IV ГОСТ 1643-81 расшифровывается следующим образом: степень точности по нормам кинематической точности 7, по нормам плавности работы 8, по нормам контакта зубьев 7, вид сопряжения В, вид допуска бокового зазора с, класс точности межосевого расстояния IV. При одинаковых степенях точности и соблюдении соответствия вида сопряжения, допуска бокового зазора и класса межосевого расстояния обозначение существенно сокращается, например 9-В ГОСТ 1643-81 (степени точности по нормам кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев 9, вид сопряжения В, вид допуска бокового зазора b, класс точности межосевого расстояния V).

Стандарт допускает определенное комбинирование норм кинематической точности, плавности работы и контакта по разным степеням точности. Поскольку между элементами зубчатых колес существует взаимосвязь, нормы плавности работы колес и передач могут быть не более чем на две степени точнее или на одну степень грубее норм кинематической точности. Нормы контакта зубьев можно назначать по любым степеням, более точным, чем нормы плавности, а также на одну степень грубее норм плавности.

По разным профилям зубьев (левым и правым) одного и того же зубчатого колеса могут быть заданы разные нормы точности. Это может дать определенную экономию при обработке зубчатых колес, предназначенных для нереверсивной работы и имеющих асимметричную ступицу (во избежание неправильной сборки с переменой "левого" профиля зубьев на "правый"). Допускается не назначать, а значит и не контролировать степень точности на норму, не имеющую принципиального значения для конкретной конструкции зубчатого колеса. Если на одну из норм не задана степень точности, то на соответствующем месте обозначения точности зубчатого колеса вместо цифры ставят букву N (7-N-6-Ba ГОСТ 1643-81).

Для полной оценки геометрических параметров зубчатых колес необходимо обеспечить их контроль по всем нормам точности (показателям кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев и по боковому зазору в передаче). С этой целью разработаны и регламентированы стандартом так называемые контрольные комплексы показателей, обеспечивающие проверку соответствия зубчатого колеса всем установленным нормам.

Каждый из контрольных комплексов устанавливает показатели, необходимые для контроля зубчатого колеса по всем назначенным нормам точности, причем все стандартные комплексы равноправны. Для контроля каждой из норм точности может быть выбран либо комплексный показатель, либо частный комплекс, характеризующий именно эту норму точности. Например, в контрольный комплекс может входить комплексный показатель кинематической точности F′ir, либо частные комплексы из элементарных показателей кинематической точности Fpr и Fpkr, либо Frr и FvWr. Показатели точности зубчатых колес и передач есть реальные значения, получаемые в ходе измерительного контроля (об этом свидетельствует буква r в конце подстрочного индекса). Установленные стандартом нормы (предельно допустимые значения или допуски) для зубчатых колес или передач с соответствующими номинальными параметрами и определенной степени точности обозначаются такими же литерами с индексами, но без последней в индексе буквы r, например, F′i, Fp, Fpk, Fr, FvW.

Таблица

№ комплекса

1

2

3

4

5

6

7

Виды норм точности

Показатели, включенные в комплекс для степеней точности

3-8

3-8

3-8

3-8

7-12

5-12

5-12

кинематической

F′i

Fp и Fpk

Fr и FvW

Fr и Fc

Fr

F″i и FvW

F″i и Fc

плавности работы

fi

fzk или fzz или fpb и ff или fpb и fpt

fi

контакта зубьев

Fβ или Fk или пятно контакта

бокового зазора

EHc или TH или EWms и TWm или EWs и TW

Выбор метода контроля зависит от технологии производства зубчатых колес и состояния зубообрабатывающего оборудования. Согласно положению стандарта если изготовитель существующей системой контроля технологического процесса обеспечивает требуемую точность изготовления и сборки зубчатых колес, непосредственный их контроль, а также контроль передач по всем показателям установленного контрольного комплекса не являются обязательными.

Если зубчатые колеса по точности соответствуют требованиям установленных норм, контроль зубчатой передачи в сборе необязателен; если собранная передача по точности отвечает требованиям назначенных норм, контроль точности зубчатых колес не является необходимым.

Выбор контрольного комплекса зависит от масштабов производства, требуемой точности и типоразмеров изготовляемых зубчатых колес, наличия зубоизмерительных средств, а также от назначения проверяемых зубчатых колес. Следует учитывать и двоякую цель измерений: во-первых, контроль изготовленных колес предназначен для выявления и изъятия бракованных деталей (приемочный контроль), а во-вторых, результаты измерений зубчатых колес могут быть использованы для оперативного вмешательства в управление производством и корректировки технологических процессов.

При приемочном контроле зубчатых колес в соответствии с основным следствием из принципа инверсии (необходимость соблюдения единства баз) рекомендуется использовать в качестве измерительной базы конструкторскую (монтажную), т.е. поверхность, определяющую положение зубчатого колеса в собранном узле или механизме. Для соблюдения этих условий при приемочном контроле в качестве измерительной базы желательно воспроизвести рабочую ось колеса – его основную конструкторскую базу, а сам контроль осуществлять в однопрофильном зацеплении с ответным или с контрольным зубчатым колесом. Понятно, что такие условия не всегда реализуемы и пригодны для измерения ограниченной номенклатуры показателей.

В стандарте указано, что все контрольные комплексы являются равнозначными, однако при установлении контрольного комплекса для готовых зубчатых колес следует отдавать предпочтение не частным комплексам, а комплексным показателям.

Поэлементный контроль геометрических показателей зубчатых колес имеет определенные достоинства. Выбор поэлементных показателей точности вместо комплексных может быть обусловлен относительной простотой и дешевизной средств измерений по сравнению с приборами для измерения комплексных показателей. Кроме того, средства измерений поэлементных показателей в ряде случаев значительно удобнее при выявлении конкретных технологических погрешностей (с целью подналадки технологического процесса). Поэлементные измерения показателей точности зубчатых колес можно осуществлять непосредственно на технологическом оборудовании или на рабочем месте около него. Поэтому при контроле точности технологических процессов чаще выбирают поэлементные показатели (параметры), непосредственно связанные с технологическими источниками погрешностей. Некоторые параметры зубчатого колеса измеряют непосредственно на зуборезном станке, не снимая колеса со станка.

Основные показатели кинематической точности. Наиболее полно кинематическая точность колес выявляется при измерении кинематической погрешности F′ir или накопленной погрешности шага зубчатого колеса Fpr, которые являются комплексными показателями.

Вместо этих параметров могут быть использованы частные контрольные комплексы, (например Frr и FvWr), содержащие требования к двум параметрам колеса, связанным с радиальной и тангенциальной составляющими кинематической погрешности. В приведенном частном комплексе Frr – радиальное биение зубчатого венца, а FvWr – колебание длины общей нормали (тангенциальная составляющая).

Биение рабочей оси зубообрабатывающего станка и неточность установки заготовки колеса относительно этой оси вызывают появление радиальной составляющей кинематической погрешности. Тангенциальная составляющая кинематической погрешности связана с погрешностями угловых ("делительных") кинематических перемещений элементов зуборезного станка.

В частных контрольных комплексах, определяющих нормы кинематической точности, используют такие показатели, как колебания измерительного межосевого расстояния за оборот колеса F″ir или уже упоминавшееся радиальное биение зубчатого венца Frr (характеризуют радиальную составляющую кинематической погрешности), дополненные погрешностью обката Fcr или колебанием длины общей нормали FvWr (они характеризуют тангенциальную составляющую кинематической погрешности). Стандарт предусматривает возможности применения других частных комплексов, определяющих степень кинематической точности колес.

Основные показатели плавности. К ним можно отнести такие, как местная кинематическая погрешность fir. и циклическая погрешность колеса fzkr, равная удвоенной амплитуде гармонической составляющей кинематической погрешности зубчатого колеса.

Под циклической погрешностью зубцовой частоты fzzr понимают составляющую кинематической погрешности колеса, периодически повторяющуюся за один его оборот с частотой повторений, равной частоте входа зубьев в зацепление.

Наиболее совершенным способом выделения циклических погрешностей является гармонический анализ результатов измерения кинематической погрешности, но поскольку измерения на кинематометрах сравнительно редки и дороги, чаще используют другие показатели плавности.

Показателями плавности являются отклонения шага зубьев зубчатого колеса fptr и отклонения шага зацепления fpbr от номинальных значений, погрешности профиля зубьев ffr и др.

Под отклонением (торцового) шага зубьев зубчатого колеса fptr  понимают разность действительного шага и расчетного торцового шага зубчатого колеса

Под действительным шагом зацепления понимают расстояние между параллельными плоскостями, касательными к двум одноименным активным боковым поверхностям соседних зубьев зубчатого колеса.

Погрешность профиля зуба ffr – расстояние по нормали между двумя ближайшими друг к другу номинальными торцовыми профилями, между которыми находится действительный торцовый профиль на активном участке зуба зубчатого колеса. Под действительным торцовым профилем зуба понимается линия пересечения действительной боковой поверхности зубчатого колеса с плоскостью, перпендикулярной к его рабочей оси, а под активным участком зуба – та часть поверхности, которая выполнена по эвольвенте и контактирует с ответным колесом.

Полноту контакта поверхностей зубьев оценивают по пятну контакта (интегральный показатель контакта) или по частным показателям. Пятно контакта можно определять непосредственно в собранной передаче, а также на контрольно-обкатных станках, специальных стендах или на межосемерах при зацеплении контролируемого колеса с измерительным и соблюдении номинального межосевого расстояния. Для контроля пятна контакта боковую поверхность меньшего или измерительного колеса покрывают слоем краски (свинцовый сурик, берлинская лазурь) толщиной не более 4...6 мкм и производят обкатку колес при легком притормаживании. Размеры пятна контакта определяют в относительных единицах – процентах от длины и от высоты активной поверхности зуба. При оценке абсолютной длины пятна контакта из общей длины (в миллиметрах) вычитают разрывы пятна, если они превышают значение модуля зубчатого колеса.

Оценка точности контакта боковой поверхности зубьев в передаче может быть выполнена раздельным контролем элементов, влияющих на продольный и высотный контакты зубьев колес.

В качестве показателей зазора между нерабочими боковыми поверхностями зубьев колес могут быть использованы:

  •  межосевое расстояние, определяемое размерами зуба при комплексном контроле в беззазорном зацеплении с измерительным колесом;
  •  толщина зуба по хорде на заданном расстоянии от окружности выступов;
  •  длина общей нормали, значение которой зависит от толщины зуба;
  •  размер по роликам М, определяемый смещением исходного контура;
  •  др.

Для контроля параметров зубчатых колес применяют множество специально разработанных приборов. К ним относятся уже упоминавшиеся кинематомеры и межосемеры, а также приборы для контроля шага (шагомеры), отклонений и колебаний длины общей нормали (нормалемеры) и множество других. Некоторые приборы предназначены для контроля только одного параметра (эвольвентомер – для контроля профиля зуба, шагомер для контроля шага зацепления), другие позволяют контролировать несколько параметров, в том числе и относящиеся к разным нормам точности. Так межосемер можно использовать для контроля колебания межосевого расстояния за оборот колеса F″ir (показатель из норм кинематической точности), колебания межосевого расстояния на одном зубе fir (показатель из норм плавности), отклонения межосевого расстояния от номинального Ea"s и Ea"i (показатели из норм бокового зазора). На этом же приборе можно проконтролировать и пятно контакта.

При оформлении чертежей зубчатых колес в соответствии с требованиями ЕСКД в правой верхней части чертежа помещают таблицу параметров, которая состоит из трех частей, разделяемых основными линиями. В первой (верхней) части таблицы помещают основные данные, которые включают модуль, число зубьев, нормальный исходный контур (для нестандартного указывают необходимые для воспроизведения параметры, стандартный задают ссылкой на стандарт), обозначение норм точности по типу 9-8-7 F ГОСТ 9178-81 или 8-B ГОСТ 1643-81 и другие данные.

Во второй части таблицы помещают данные для контроля норм точности, которые для колес с нестандартным исходным контуром включают полный контрольный комплекс для проверки по нормам кинематической точности, плавности, контакта и бокового зазора. Для колес со стандартным исходным контуром данные для контроля включают только данные для проверки по нормам бокового зазора, например:

        _             _

  •  постоянная хорда sc и высота до постоянной хорды hc (при этом указывают номинальное значение постоянной хорды до третьего знака после запятой (например 3,803) а высоту до постоянной хорды приводят в виде номинального значения и двух отрицательных отклонений, например  – 0,099

3,174 – 0,178 

   _      _

  •  толщина по хорде sy и высота до постоянной хорды hay (в этом случае указывают номинальное значение высоты до хорды и контролируемое значение толщины с двумя отрицательными отклонениями);
  •  размер по роликам M и диаметр ролика D (диаметр ролика указывают как номинальное значение, а контролируемый размер M – с двумя отрицательными отклонениями);
  •  длину общей нормали W (номинальное значение с двумя отрицательными отклонениями).

В третьей части таблицы помещают справочные данные, в которые могут включаться делительный диаметр колеса, данные о сопрягаемом зубчатом колесе и прочие.

Цепи размерные

Размерная цепь – совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующая в решении поставленной задачи. На чертежах размерная цепь оформляется незамкнутой, без обозначения размеров и отклонений одного из звеньев, поскольку последний размер правильно составленной цепи является функцией остальных размеров. В реальном объекте размерная цепь всегда замкнута, все ее размеры функционально взаимосвязаны и изменение любого из звеньев влечет за собой необходимость изменения как минимум еще одного звена.

В соответствии с определением состав размерной цепи определяется решаемой задачей. Из этого положения следует, что в одном изделии могут быть разные размерные цепи, причем некоторые из них могут включать одни и те же звенья. Звенья размерной цепи – размеры (элементы), образующие размерную цепь. Все звенья, входящие в цепь, называют составляющими звеньями размерной цепи. Звено, которое технологически получается последним в размерной цепи, называют замыкающим звеном.

Исходное звено размерной цепи – звено, номинальное значение и отклонения которого определяют функционирование изделия и должны быть обеспечены в ходе создания размерной цепи. В процессе сборки изделия исходный размер, как правило, становится замыкающим. Замыкающее звено может быть положительным, отрицательным или равным нулю.

В зависимости от влияния на замыкающее звено элементы размерной цепи делят на увеличивающие и уменьшающие звенья. Размерная цепь обозначается прописной буквой (например Б), ее звенья – той же буквой с индексами (Б1, Б2, Б3…). Увеличивающие и уменьшающие звенья обозначаются с использованием либо соответствующих индексов (Б1 ув, Б2 ум), либо со стрелками над буквой (увеличивающие со стрелкой вправо, уменьшающие – влево).

Исходным материалом для линейной или угловой размерной цепи является чертеж, но для решения могут применяться специально составленные схемы.

Размерные цепи классифицируют по разным признакам:

- трехзвенные (сопряжения двух деталей), многозвенные (более трех звеньев);

- линейные и угловые (возможны также электрические, пневматические и др.);

- пространственные, плоские, плоские с параллельными звеньями;

- подетальные и сборочные;

- независимые и взаимосвязанные (в том числе – производные, в которых исходным звеном является одно из составляющих звеньев основной размерной цепи);

- конструкторские, технологические и измерительные.

Размерная цепь обеспечивает функционирование объекта, поэтому задачи на составление и расчет размерных цепей являются основными в процессе проектирования. Расчет размерной цепи фактически представляет собой расчет изделия на точность. Размерные цепи рассчитывают одним из двух методов: расчет на максимум-минимум (по предельным размерам) и вероятностный расчет. Расчеты направлены на решение одной из двух задач:

  •  распределение предельных размеров и допуска исходного звена на остальные составляющие звенья цепи ("проектный расчет", называемый иногда "прямая задача");
  •  определение предельных размеров и допуска замыкающего звена по предельным размерам и допускам составляющих звеньев размерной цепи ("проверочный расчет", "обратная задача").

В производстве используют два пути достижения требуемой точности исходного (замыкающего) звена: метод полной взаимозаменяемости и метод "неполной" или "ограниченной взаимозаменяемости". К разновидностям последнего метода можно отнести селективную сборку (или "групповую взаимозаменяемость"), индивидуальный подбор деталей или специальных прокладок, компенсацию с помощью пригонки или с использованием специальных регулировочных устройств.

Селективная сборка имеет ограниченное применение, поскольку такие недостатки "групповой взаимозаменяемости", как удорожание производства за счет сортировки деталей и наличие незавершенной продукции (из-за некомплектности деталей) компенсируются только в серийном или массовом производстве. Индивидуальный подбор деталей является фактическим отказом от взаимозаменяемости, значительно повышает трудоемкость, но позволяет использование взаимозаменяемых деталей с расширенными допусками, особенно при включении в конструкцию цепи специальных прокладок, играющих роль индивидуально подбираемых компенсаторов.

Компенсация недостатков размерной цепи с помощью пригонки (технологическая компенсация с доработкой отдельных деталей, которые выполняются с заранее предусмотренным припуском) требует достаточно высокой трудоемкости (сборка, определение необходимого размера для доработки, пригонка и повторная сборка). Достоинством этого решения является простота конструкции, в которую либо включают специально для этого введенные в цепь дорабатываемые детали простейшей формы, технологичные в сборке и пригонке, либо дополнительные детали вообще не включают в цепь, обходясь пригонкой наиболее технологичных деталей, включенных в исходную конструкцию изделия.

Использование в размерной цепи специальных регулировочных устройств существенно сокращает трудоемкость и время получения сложного изделия по сравнению с применением технологической компенсации. К недостаткам такого решения следует отнести усложнение конструкции, как правило, сопровождающееся повышением ее трудоемкости, увеличением габаритов и массы. Дополнительными достоинствами регулировок в конструкции обычно является возможность компенсации износа деталей, например, широко применяемые в микрометрических приборах устройства компенсации зазоров в микропаре винт-гайка используют не только при изготовлении, но и для компенсации износа деталей в процессе эксплуатации микрометров, а устройство настройки на ноль – после их ремонта (притирки) изношенных пяток.

Для любого из методов обеспечения точности замыкающего звена может быть использован либо вероятностный расчет цепи, либо расчет на максимум-минимум. Расчет на максимум-минимум технически проще (что при современном уровне вычислительной техники не принципиально).

При расчете на максимум-минимум

Номинальный размер замыкающего звена:

                                                                                                n                 m

АΔ = ΣАi ув – ΣАj ум;

  i=1                j=1

Предельные размеры замыкающего звена:

                      n                          m

АΔ max = ΣАi ув max – ΣАj ум min; 

                     i=1                       j=1

n                        m

         АΔ min = ΣАi ув min – ΣАj ум max;

i=1                    j=1

Допуск замыкающего звена:

                                                                                               n                     m

ТАΔ = ΣТАi ув + ΣТАj ум;

i=1                  j=1

или допуск замыкающего звена размерной цепи равен сумме допусков остальных составляющих звеньев.

При расчете цепей с непараллельными звеньями допуск замыкающего звена приходится рассчитывать с учетом коэффициентов влияния (ξ) изменения каждого из звеньев на изменение замыкающего звена:

                                                                                                           m

ТАΔ = Σξ iТАi;

 i=1

При решении проектной задачи применяют разные методы распределения допуска замыкающего звена на допуски составляющих элементов: метод одинаковых квалитетов, метод равных допусков, метод равного влияния допусков непараллельных звеньев, "метод попыток" (метод проб и ошибок). После решения проектной задачи обычно следует проверочный расчет, корректировка допусков и опять проверочный расчет. Вот почему все эти методы следует рассматривать как пригодные только для предварительного решения, тем более что окончательные значения допусков звеньев согласовывают со стандартными значениями.

Простейшей размерной цепью является посадка, которая содержит только три звена: увеличивающее (размер отверстия), уменьшающее (размер вала) и замыкающее (зазор). Очевидно, что размер замыкающего звена может быть положительным (посадка с зазором), нулевым и отрицательным (посадка с натягом). На формальных расчетах размерных цепей знак и значение замыкающего звена никак не сказываются.

Расчеты размерных цепей на максимум-минимум как правило не соответствуют сути большинства технологических процессов, поскольку эти расчеты фактически рассматривают случаи наихудшего сочетания наихудших звеньев. Вероятность подобных сочетаний настолько мала, что для цепей с большим числом звеньев ее можно считать практически не встречающейся. Возможность учета вероятностных (стохастических) проявлений производства привела к появлению вероятностных расчетов размерных цепей.

Вероятностно рассчитывают только допуски, поскольку номинальные и предельные размеры получают по тем же формулам, что и для расчета на максимум-минимум. С учетом определенного риска получения бракованного изделия, коэффициентов влияния (ξ) изменения каждого из звеньев на изменение замыкающего звена и вида случайного распределения размеров звеньев:

            ____________

ТАΔ = t Σξ i2ki2(ТАi) 2  ,

где t – коэффициент, определяющий вероятность получения бракованной цепи из годных звеньев,

ki – коэффициент, характеризующий отличие распределения i-того звена от нормального распределения (коэффициент относительного рассеяния).

В зависимости от закона распределения параметров i-того звена принимают разные значения коэффициентов ki. Для нормального распределения размеров (отклонений) i-того звена принимают k = 1/3. Распределение полагают равновероятным, если ничего не известно о характере распределения размеров звена, рассматривая этот вариант распределения как наихудший. Для равновероятного распределения принимают k = 1/3  .

Значение коэффициента t зависит от принимаемого процента риска Р. Вероятностные расчеты можно проводить на основании определенных допущений о видах распределения случайных размеров каждого из звеньев цепи, принимая в качестве границ рассеяния предельные размеры звена. Можно также проводить уточненные расчеты на основании использования информации о технологических процессах получения звеньев, для чего необходимо получить данные о виде и параметрах распределения размеров каждого звена. В таком расчете вместо допуска используют поле практического рассеяния параметра, вместо координаты середины поля допуска – центр группирования размеров звена. Такие расчеты требуют не только исследований результатов изготовления изделия, что очень трудоемко, но и начала производства, после чего расчет размерных цепей можно использовать для корректирования конструкции изделия и рационализации технологии его получения.

Метрологические основы технических измерений

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств (ГОСТ 16263 -70).

Рассмотрим некоторые свойства измерений и средств измерений, характеризующие их основные качества.

По ГОСТ 16263-70 точность измерений – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Примечания: 1. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям всех видов, как систематических, так и случайных.

2. Количественно точность может быть выражена обратной величиной модуля относительной погрешности. Например, при значении относительной погрешности 0,1 % точность измерений будет равна

Т = 0,1/100 = 1000.

Поскольку любой результат измерений получают с некоторой погрешностью, возникает необходимость оценки ее характера и значения. Обобщенные характеристики погрешности используют для оценки точности измерения. Точность многократных измерений можно характеризовать такими их свойствами, как правильность, сходимость и воспроизводимость измерений (ГОСТ 16263-70).

Правильность измерений – качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах.

Сходимость измерений – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях.

Здесь под условиями понимается весь комплекс обстоятельств, определяющий проведение измерений. Одинаковыми должны быть не только условия в узком смысле слова (влияющие величины, оказывающие нежелательное воздействие на измеряемый объект и средства измерений), но и средства измерений, и операторы, должно также соблюдаться единообразие измерительной процедуры.

Воспроизводимость измерений – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в разных местах, разными методами и средствами).

Для обеспечения сопоставимости результатов измерений в рамках страны или в международном масштабе необходимо обеспечить единство измерений. Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью.

Одним из необходимых условий обеспечения единства измерений является единообразие средств измерений – состояние средств измерений, характеризующееся тем, что они проградуированы в узаконенных единицах и их метрологические свойства соответствуют нормам.

Высокий уровень сходимости измерений соответствует малым значениям случайных погрешностей многократных измерений одной и той же физической величины с использованием одной методики выполнения измерений. В качестве упрощенной оценки сходимости может быть использован такой параметр, как размах результатов измерений

R = XmaxXmin.

Геометрическое представление о размахе R результатов измерений можно получить на точечной диаграмме результатов многократных измерений одной и той же физической величины, которая строится в координатной системе "измеренные значения X – номер измерения N". Точечная диаграмма в определенных случаях позволяет высказать некоторые суждения и о правильности измерений. Например, устойчивая тенденция изменения результатов измерений свидетельствует о наличии в серии переменных систематических погрешностей. Выполнение нескольких серий многократных измерений одной и той же физической величины с использованием разных методик выполнения измерений позволяет оценить воспроизводимость измерений и получить предварительную оценку систематических постоянных погрешностей, присущих заведомо менее точным МВИ.

Для систематизации подхода к измерению, для выявления и оценки погрешностей необходимо классифицировать сами измерения.

В соответствии со стандартным определением, метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Излишняя широта этого определения приводит к описаниям методов измерений с классификацией по разным признакам. В результате научно-техническая и учебная литература содержит множество наименований методов, не включенных в стандартную терминологию (например, абсолютный метод, косвенный метод, бесконтактный метод, интерференционный метод и ряд других).

Стандарт определяет значительное число методов измерений, но всех разновидностей измерений эти методы не покрывают. Для того, чтобы избавиться от путаницы предлагается укрупненное деление измерений на виды (с различными основаниями классификации), а также классификация методов измерений в зависимости от приемов использования мер в явном или опосредованном виде.

К видам измерений (если не разделять их по видам измеряемых физических величин на линейные, оптические, электрические и др.) можно отнести измерения:

- прямые и косвенные,

- совокупные и совместные,

- абсолютные и относительные,

- однократные и  многократные,

- технические и метрологические,

- равноточные и неравноточные,

- равнорассеянные и неравнорассеянные,

- статические и динамические.

Прямые и косвенные измерения различают в зависимости от способа получения результата измерений.

Прямые измерения отличаются той особенностью, что искомое значение величины определяют непосредственно по устройству отображения измерительной информации применяемого средства измерений. Формально без учета погрешности измерения они могут быть описаны выражением

Q = X,

где Q – измеряемая величина,

X – результат измерения.

Косвенные измерения – измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Формальная запись такого измерения

Q = F (X, Y, Z,..),

где X, Y, Z,... – результаты прямых измерений.

Принципиальной особенностью косвенных измерений является необходимость обработки (преобразования) результатов вне прибора (на бумаге, с помощью калькулятора или компьютера), в противоположность прямым измерениям, при которых прибор выдает готовый результат. Классическими примерами косвенных измерений можно считать нахождение значения угла треугольника по измеренным длинам сторон, определение площади треугольника или другой геометрической фигуры и т.п.

Прямые и косвенные измерения характеризуют измерения некоторой конкретной одиночной физической величины. Измерение любого множества физических величин классифицируется в соответствии с однородностью (или неоднородностью) измеряемых величин.

При совокупных измерениях осуществляется измерение нескольких одноименных величин, например, длин L1, L2, L3 и т.д. Подобные измерения выполняют на специальных устройствах для одновременного измерения ряда геометрических параметров валов.

Совместные измерения подразумевают измерение нескольких неодноименных величин (X, Y, Z и т.д.). Примерами таких измерений могут быть комплексные измерения электрических, силовых и термодинамических параметров электродвигателя или одновременные измерения длин и температур для нахождения температурного коэффициента линейного расширения.

Для отображения результатов, получаемых при измерениях, могут быть использованы разные шкалы, в том числе градуированные в единицах измеряемой физической величины, либо в некоторых относительных единицах, включая неименованные. В соответствии с этим принято различать абсолютные и относительные измерения.

По числу повторных измерений одной и той же величины различают однократные и многократные измерения, причем многократные измерения проводят или для страховки от грубых погрешностей или для математической обработки результатов (расчет средних значений, статистическая обработка и др.). В зависимости от поставленной цели число повторных измерений может колебаться в широких пределах (от двух измерений до нескольких десятков и даже сотен).

В зависимости от планируемой точности измерения делят на технические и метрологические, а от реализованной точности и от степени рассеяния результатов при многократном повторении измерений одной и той же величины – на равноточные и неравноточные, а также на равнорассеянные и неравнорассеянные.

Технические измерения выполняют с заранее установленной точностью, иными словами, при таких измерениях погрешность не должна превышать заранее заданного значения.

Метрологические измерения выполняют с максимально достижимой точностью, добиваясь минимальной (при имеющихся ограничениях) погрешности измерения.

В тех случаях, когда точность результата измерений не имеет принципиального значения, а цель измерений состоит в приблизительной оценке неизвестной физической величины прибегают к ориентировочным измерениям, погрешность которых может колебаться в достаточно широких пределах, поскольку любая реализуемая в процессе измерений погрешность принимается за допустимую.

Общность метрологического подхода ко всем этим видам измерений состоит в том, что при любых измерениях определяют значения реализуемых погрешностей, без чего невозможна достоверная оценка результатов.

Оценка равноточности и неравноточности, а также равнорассеянности и неравнорассеянности результатов измерений зависит от выбранных значений предельных мер расхождения точности или оценок рассеяния. Допустимые расхождения оценок устанавливают в зависимости от задачи измерения.

Равноточными называют серии измерений для которых оценки погрешностей можно считать практически одинаковыми, а к неравноточным относят измерения с различающимися погрешностями. Измерения считают равнорассеянными или неравнорассеянными в зависимости от совпадения или различия оценок случайных составляющих погрешностей измерений сравниваемых серий.

Статические и динамические измерения наиболее логично рассматривать в зависимости от режима получения средством измерения входного сигнала измерительной информации. При измерении в статическом (квазистатическом) режиме скорость изменения входного сигнала несоизмеримо ниже скорости его преобразования в измерительной цепи и результаты фиксируются без динамических искажений.

При измерении в динамическом режиме появляются дополнительные динамические погрешности, связанные со слишком быстрым изменением либо самой измеряемой физической величины, либо входного сигнала измерительной информации, поступающего от постоянной измеряемой величины. Например, в подшипниковой промышленности при измерении диаметров тел качения (постоянных физических величин) с использованием контрольно-сортировочных автоматов скорость изменения измерительной информации на входе может оказаться соизмеримой со скоростью измерительных преобразований в цепи прибора.

Различают два основных метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

При использовании метода непосредственной оценки значение измеряемой физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора прямого действия. Суть метода непосредственной оценки как и любого измерения состоит в сравнении измеряемой величины с мерой, принятой за единицу, но в этом случае мера "заложена" в измерительный прибор опосредовано. Прибор осуществляет преобразование входного сигнала измерительной информации, соответствующего всей измеряемой величине, после чего и происходит оценка ее значения.

Метод сравнения с мерой характеризуется тем, что измеряемая величина сравнивается с известной аналогичной величиной, которая воспроизводится мерой.

Принципиальные различия между двумя основными методами измерений заключаются в том, что метод непосредственной оценки реализуется с помощью приборов без применения мер в явном виде, а метод сравнения с мерой связан с обязательным использованием овеществленной меры. Меры воспроизводят с выбранной точностью физическую величину определенного (близкого к измеряемой) размера. Примерами мер являются гири, концевые меры длины или угла, резисторы и т.д.

Метод сравнения с мерой реализуется в нескольких разновидностях, среди которых различают:

- дифференциальный и нулевой методы,

- метод совпадений,

- методы замещения и противопоставления.

Дифференциальный и нулевой методы отличаются друг от друга в зависимости от степени приближения размера, воспроизводимого мерой, к измеряемой величине.

Дифференциальный метод измерений – метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой.

Нулевой метод измерений – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля.

Метод совпадений – метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины оценивают, используя совпадение ее с величиной, воспроизводимой мерой (т.е. с фиксированной отметкой на шкале физической величины). Для оценки совпадения используют прибор сравнения или органолептику, фиксируя появление определенного физического эффекта (стробоскопический эффект, совпадение резонансных частот, плавление или застывание индикаторного вещества при достижении определенной температуры и другие физические эффекты).

В зависимости от одновременности или неодновременности воздействия на прибор сравнения измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, различают методы замещения и противопоставления.

Метод замещения – метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, то есть эти величины воздействуют на прибор последовательно.

Метод противопоставления – метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами.

Примеры:

- измерение диаметра цилиндрической поверхности детали штангенциркулем в одном сечении – прямое абсолютное однократное (при повторении многократное) статическое измерение, выполняемое методом непосредственной оценки;

- нахождение значения угла прямоугольного треугольника по результатам измерений его сторон – косвенное измерение плоского угла, при котором осуществляются прямые абсолютные статические измерения линейных величин. Методы прямых измерений зависят от конкретной выбранной реализации;

- определение плотности материала по результатам измерений размеров (длин) образца и его массы – косвенное измерение искомой величины, требующее совместных измерений разноименных величин (длины и массы) и совокупных измерений нескольких одноименных физических величин (длин). Вычисляемый объем в этом случае также можно рассматривать как результат косвенного измерения.

Для оценки метода измерений предлагается ответить на следующие вопросы:

а) применяется ли мера для воспроизведения физической величины в явном виде?

б) измеряются или сводятся к нулю значения отклонений физической величины от известного значения меры?

Отрицательный ответ на первый вопрос означает, что мы имеем дело с методом непосредственной оценки. Положительный ответ на этот вопрос позволяет утверждать, что применяется метод сравнения с мерой. Если при этом значение разности измеряемой величины и меры доводится до нуля, реализуется нулевой метод измерений (иногда его называют методом полного уравновешивания), а если разность этих значений алгебраически суммируется со значением меры – дифференциальный метод.

Если в ходе измерения мера и измеряемый объект последовательно воздействуют на вход средства измерений (СИ), "замещая" друг друга, реализуется метод замещения. Например, измерительная головка на стойке настраивается по плоскопараллельной концевой мере длины, после чего мера убирается и замещается контролируемой деталью.

Некоторые приборы (весы, измерительные мосты и др.) обеспечивают возможность одновременного воздействия на них меры и измеряемой физической величины. С помощью таких приборов реализуется метод противопоставления.

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Для оценки метрологических характеристик (МХ) следует, прежде всего, определить вид конкретного средства измерений (СИ), поскольку для разных СИ используют различные характеристики и их комплексы.

В зависимости от конструктивного исполнения различают такие виды средств измерений:

меры, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера (однозначные меры) или ряда размеров (многозначные меры). В качестве примеров однозначных мер можно назвать щуп (мера длины), угольник (мера прямого угла). К многозначным мерам следует отнести измерительную линейку, транспортир, измерительный сосуд, угловую концевую меру с несколькими рабочими углами;

измерительные преобразователи, предназначенные для преобразования сигнала измерительной информации и выдачи его в любой форме, удобной для дальнейшего преобразования, передачи и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию оператором. Примеры измерительных преобразователей — пружина динамометра, рычажно-зубчатая система прибора, микрометрическая пара винт-гайка;

измерительные приборы, предназначенные для получения измерительной информации от измеряемой физической величины, преобразования ее и выдачи в форме, поддающейся непосредственному восприятию оператором. Прибор включает в себя один или несколько измерительных преобразователей и присоединенное к ним устройство отображения измерительной информации типа шкала-указатель, указатель-диаграммная бумага (показывающие или записывающие аналоговые приборы), либо типа числового табло, цифропечатающего устройства (“цифровые” или дискретные приборы);

индикаторы — особый вид средств измерений (техническое устройство или вещество), предназначенных для установления наличия какой-либо физической величины или определения ее порогового значения (индикатор фазового провода электропроводки, индикатор контакта измерительного наконечника, лакмусовая бумага). В некоторых случаях в качестве индикаторов могут использоваться измерительные приборы (омметр при проверке обрыва в электрической цепи, часы-будильник, электроконтактный измерительный преобразователь с визуальной сигнализацией, называемый иногда “реле геометрических размеров”).

Основные и вспомогательные средства измерений и дополнительные устройства могут быть объединены в измерительные установки или измерительные системы.

Метрологические характеристики различных средств измерений (МХ СИ) могут не совпадать, а их комплексы могут существенно различаться. В соответствии с ГОСТ 8.009-84 нормируемые метрологические характеристики средств измерений делятся на следующие группы:

1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправки). Такие МХ можно назвать номинальными.

2. Характеристики погрешностей СИ. Сюда же можно отнести характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам.

3. Динамические характеристики СИ.

4. Неинформативные параметры выходного сигнала СИ.

Номинальные метрологические характеристики однозначной и многозначной мер включают значения мер, представляемые именованными числами (одно номинальное значение Y для однозначной меры или N значений многозначной меры Yi). Для штриховых многозначных мер обязательны также характеристики, связанные со шкалой, которые рассматриваются ниже. Для любых мер кроме номинальных значений обязательно нормируются характеристики погрешностей.

Для измерительного преобразователя интегральной МХ является функция преобразования СИ. Она может быть задана в виде формулы, таблицы или графика, которые представляют номинальную функцию преобразования СИ. Функция преобразования отдельного экземпляра СИ может быть представлена конкретной реализацией, которую называют статической или градуировочной характеристикой СИ. Она также оформляется в виде таблицы или графика.

Набор частных МХ измерительного преобразователя может включать такие номинальные характеристики, как диапазон измерений, пределы измерений или диапазон и пределы преобразования, чувствительность СИ, вид выходного кода и число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода, номинальная ступень квантования. Остальные МХ выбирают из той же номенклатуры, что и для измерительных приборов.

Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений. Для измерительных преобразователей диапазон измерений может вообще не устанавливаться, если он зависит не от самого преобразователя, а от устройств, с которыми он используется. Например, для таких измерительных преобразователей деформаций как тензопреобразователи, диапазон измеряемых величин зависит от свойств применяемого упругого элемента, а не самого тензопреобразователя. Для предельных электроконтактных преобразователей диапазон измерений полностью зависит от конструкции стойки или скобы, в которую преобразователь установлен.

Для некоторых измерительных преобразователей диапазон измерений может ограничиваться их физическими свойствами. Это касается термопар, фотоприемников лучистой энергии, емкостных и других преобразователей.

Пределы измерений (нижний и верхний) соответствуют наименьшему и наибольшему значениям диапазона измерений.

Для измерительных преобразователей могут использоваться и такие МХ как диапазон и пределы преобразований, которыми ограничена функция преобразования.

Чувствительность СИ характеризует отношение сигнала на выходе измерительного преобразователя, отображающего измеряемую величину, к вызывающему его сигналу на входе преобразователя.

Для преобразователей с дискретным (цифровым, числовым) устройством выдачи измерительной информации вместо диапазона и пределов измерений или преобразований приходится использовать такие МХ, как вид выходного кода и число разрядов кода. Эти МХ ограничивают сверху и снизу возможности выдачи сигнала измерительной информации.

Цена единицы наименьшего разряда кода или номинальная ступень квантования (если она больше цены единицы наименьшего разряда кода) для устройств с дискретной выдачей измерительной информации ограничивает снизу фиксируемый уровень изменения входного сигнала.

Поскольку измерительные преобразователи выдают измерительную информацию в форме, не поддающейся непосредственному восприятию оператором, реальные значения их МХ обычно определяют с подключением к этим СИ устройств отображения информации, после чего они превращаются в измерительные приборы. Поэтому будем рассматривать оставшиеся метрологические характеристики этих СИ совместно с МХ измерительных приборов.

Для измерительных приборов с неименованными устройствами отображения информации или выходными устройствами, градуированными не в единицах измеряемой физической величины, интегральной МХ является его функция преобразования. Она может быть задана в виде формулы, таблицы или графика. Для конкретного прибора может также использоваться и градуировочная характеристика.

Частные номинальные метрологические характеристики измерительного прибора включают:

диапазон измерений;

пределы измерений (нижний и верхний);

диапазон показаний — область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы. Иногда используют также термины “диапазон шкалы” и “пределы шкалы”, которые особенно удобны для характеристики приборов с несколькими парами шкала-указатель. Для приборов с дискретным (цифровым, числовым) устройством отображения измерительной информации диапазон показаний определяется видом выходного кода и числом разрядов кода;

цена деления шкалы или для приборов с дискретным (цифровым) устройством отображения измерительной информации — цена единицы наименьшего разряда кода или номинальная ступень квантования, если она больше цены единицы наименьшего разряда кода.

В характеристики погрешностей измерительного прибора или преобразователя могут входить:

значение погрешности СИ (если доминирующей составляющей является случайная составляющая погрешности, а неисключенной систематической погрешностью СИ можно пренебречь);

значение случайной составляющей погрешности СИ;

значение среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности СИ;

значение случайной составляющей погрешности СИ от гистерезиса (от вариации выходного сигнала);

значение систематической составляющей погрешности СИ;

значение систематической составляющей погрешности СИ.

При определении оценок систематической составляющей погрешности СИ необходимо учитывать, что систематические составляющие конкретного экземпляра СИ рассматриваются как случайные величины на множестве СИ данного типоразмера.

Характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам:

функции влияния ФВ — зависимость изменения МХ СИ от изменения влияющей величины или от изменения совокупности влияющих величин;

изменения значений МХ СИ, вызванные изменениями влияющих величин в установленных пределах.

Имеются также характеристики средств измерений, отражающие способность влиять на инструментальную составляющую погрешности измерений вследствие взаимодействия СИ с любым подключенным к их входу или выходу компонентов (таких, как объект измерений, дополнительное средство измерений и т.п.).

Динамические характеристики, входящие в МХ конкретного средства измерений, делятся на полную динамическую характеристику и частные динамические характеристики. Примерами частных динамических характеристик аналоговых СИ, являются:

время реакции tr (для измерительного преобразователя – время установления выходного сигнала, для показывающего измерительного прибора – время установления показаний);

максимальная частота (скорость) измерений fmax.

Дополнительными метрологическими характеристиками СИ могут быть неинформативные параметры выходного сигнала средства измерений. Например, для устройств с электрическим преобразованием измерительной информации в выходном каскаде принципиально важными являются сила или напряжение опорного электрического тока, который модулируется для получения соответствующего сигнала.

Для разработчиков СИ могут понадобиться такие МХ СИ, которые обычно не входят в нормируемый комплекс, но должны быть учтены при проектировании, например:

Длина деления шкалы – расстояние между осями или центрами двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль базовой линии.

Порог чувствительности СИ, который характеризуется наименьшим изменением измеряемой величины, вызывающей заметное изменение выходного сигнала средства измерений. Порогом чувствительности определяется зона нечувствительности СИ.

Вариация показаний измерительного прибора – разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе “справа” и “слева” к этой точке.


di
1

di2

di3

hmax

dmax

Рисунок А 4.1. К интерпретации предельных размеров

D

   +

0

   _

+

 0

_

A

B

H

P

d

   +

0

   _

+

 0

_

e

feP

g

h

s

а

б

Н11

D

   +

0

   _

+

 0

_

Н12

H6

Н7

Рис. Поля допусков с одинаковыми основными отклонениями и разными уровнями относительной точности (разных квалитетов)

d(D)

   +

0

   _

+

    0

_

F6

G6

H6

h6

h7

h8

Js6,

js6

Js8,

js8

Рис. Поля допусков с разными основными отклонениями и уровнями относительной точности

H8

H7

+

   0

_

   +

0

   _

h8

h7

h6

d(D)

Рис. Поля допусков основных отверстий и основных валов разной относительной точности с основными отклонениями (отверстий Н; валов h)

d(D)

   +

0

   _

+

    0

_

H7

s6

k6

e6

d(D)

   +

0

   _

+

     0

_

h6

G7

K7

P7

 а        б

Рис. Схемы посадок в системе основного отверстия (а) и основного вала (б)

Nmax

Smax

Nmax

Nmin

Smax           Smin

Td3

Td1

TD

Td2

Nmin

Nmax

Smax

Smax

Smin

TD3

TD1

Td

TD2

Nmax

4K7/m6

4F8/m6

20A11/g6

25H7/p6

20H7/g6

4N7/h8

20H7/g6

25H7/p6

4N7/h8

20P7/g6

4 K7/m6

4 F8/m6

+

    0

_

   +

0

   _

– 7

– 20

– 14

– 35

g6

Р7

20

Рис. Схема расположения полей допусков для посадки 20P7/g6

34,000+0,004

34,0125+0,004

 ПР 0     Ø 34Н7     НЕ +0,025

    0,0012

=   0,0012

    0,0012

=   0,0012

ø34,0055-0,004

Ø34,027-0,004

а)

       

//       0,002

        0,002

А

Ra 0,16

Ra 0,16

б)

А

+0,002

+0,018

        0,002

  Ra 0,16

    Ra 0,16

Th

Tф

Td /2

dmin

dmax

hmax

Tф=Th

hmin

  а       б

Рис. Схемы предельных контуров для цилиндрической поверхности (а) и для плоской поверхности призматического элемента детали (б)

еф

а       б

Рис. Прилегающие элементы: прямая (а) и окружность (б)

г   д

а  б  в

е   ж

Рис. Элементарные погрешности формы номинально цилиндрических поверхностей в поперечном сечении: овальность (а), трехгранная огранка (б) и четырехгранная огранка (в); и в продольном сечении: – конусообразность (г), бочкообразность (д), седлообразность (е), а также отклонение от прямолинейности (изогнутость) оси (ж)

A

Б

В

БВ

 Д

Д

10

        

         R 0,01

Ж

Е

Е

Ж

10

М

0,02/100    Г

Г

Н

60

h

1

2

3

Ra 0,025

Полировать

0,25/ Ra3,2

Ra 1,6

    1,0

Sm 0,04

t50 60±10%

М   Rа 0,025

     0,1

Rz20  (      )

Rа 6,3

n

m

k

Тd

js

h

  dmin

  dmax

g

f

d

G

E

H

Тd

Js

K

M

N

Dmin

D

 Dmax

6 Js9/h9

6 N9/h9

Ø20 Н7/js6

0

0

+

-

0

+

-

+

-

Наружная резьба

Внутренняя резьба

6е

6с

d

d2

3n

3р

r

D2

2Н

D1

4D

5D

4С

5С

 0

+

-

0

+

-

0

+

-

Наружная резьба

Внутренняя резьба

6g

d

d2

4jh

 4j

2m

D2

3Н

D1

 6Н

4jk

4Н

5Н

  Б1

Б2     БΔ         Б3  Б4

 А1

 А2     АΔ

Рис. Схемы размерных цепей А и Б

Сборка с подбором звеньев

Групповой подбор звеньев

(селективная сборка)

Индивидуальный подбор звеньев

Сборка с компенсацией

Технологическая компенсация (пригонка)

Конструкторская компенсация (регулировка)

Методы обеспечения точности замыкающего звена

Метод полной взаимо-

заменяемости

Методы "неполной взаимозаменяемости"

Рис. Методы достижения требуемой точности замыкающего звена размерной цепи


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20576. Первісний лад на території України 61 KB
  Основними заняттями людини були збиральництво і полювання. Соціальною формою існування за раннього палеоліту виступало людське стадо, оскільки лише колективне буття давало можливість вижити у складних кліматичних і природних умовах. Жили люди того часу в печерах або хижах із дерева та кісток мамонта.
20577. Зовнішня політика УНР. Берестейській договір та його наслідки. У зовнішній політиці 26.5 KB
  Зовнішня політика УНР. У зовнішній політиці Директорії вдалося розширити міжнародні зв'язки УНР її визнали Угорщина Чехословаччина Голландія Італія. Не визнали УНР країни Антанти й відроджена Польща яка претендувала на Правобережну Україну. Не визнавши гетьманської адміністрації дипломати країн Антанти не збиралися визнавати й поновлену УНР.
20578. Гетьманський переворот. Павло Скоропадський. Гетьманський уряд та його політика 39 KB
  після того як держави Антанти навіть не відповіли на пропозицію про мирні переговори Раднарком Росії розпочав їх з Німеччиною та її союзниками. був прийнятий закон Про посольства 1 місії Української Держави. Основний акцент робився на професійній підготовці фаховому рівні принциповості та патріотизмі працівників зовнішньополітичного відомства Української Держави. Міністрами закордонних справ Української Держави гетьмана П.
20579. Доба Директорії УНР: її внутрішня і зовнішня політика 39 KB
  Доба Директорії УНР: її внутрішня і зовнішня політика Політичні помилки тяжке становище трудящих залежність від окупаційної влади поразка Німеччини та її союзників у війні стали причинами падіння гетьманської влади в листопаді 1918 року. Коновальця Директорія повела наступ на Київ і захопила його 14 грудня 1918 року Прийшовши до влади вона обіцяла знищити поміщицьке землеволодіння встановити трудову владу провести вибори до Конгресу трудового народу якому й належатиме влада. Винниченко на черговому з'їзді Української...
20580. Зх. Укр. землі в 1918 р. Утворення ЗУНР. Петрушевич 32 KB
  Утворення ЗУНР. Левицьким і виданий тимчасовий закон про державну самостійність українських земель колишньої АвстроУгорської імперії за яким усі вони входили до складу Західноукраїнської Народної Республіки ЗУНР. Уряд ЗУНР переїхав до Тернополя а пізніше до Станіславова. перша сесія Української Національної Ради у Станіславові проголосила об'єднання ЗУНР з УНР в єдину державу.
20581. Відновлення радянської влади в Україні в 1919р. Селянсько-повстанський рух. 1919 р 27.5 KB
  Згідно з декретом Тимчасового робітничоселянського уряду вона дістала назву Українська Соціалістична Радянська Республіка УСРР а сам уряд з переїздом до Харкова зазнав значних змін на чолі уряду за рекомендацією В. Юридичне оформлення радянської державності на теренах України відбулося 10 березня 1919 р коли III Всеукраїнський з'їзд рад Харків прийняв першу Конституцію УСРР. Центральним завданням цієї диктатури Основний Закон УСРР визначив здійснення переходу від буржуазного ладу до соціалізму після чого диктатура а слідом за...
20582. Утворення СРСР. Статус України в складі Радянського союзу 29.5 KB
  Утворення СРСР. Повернімося однак до періоду що передував створенню СРСР. 10 грудня на VII Всеукраїнському з'їзді Рад було схвалено Декларацію про утворення СРСР і проект основ Конституції СРСР. З'їзд звернувся до з'їздів Рад інших радянських республік з пропозицією невідкладно оформити створення СРСР.
20583. Перехід до нової економічної політики та її здійснення в Україні 38 KB
  Сюди на цей раз надовго повернулася радянськобільшовицька влада. Радянська влада жорстоко розправлялася з незадоволеними більшовицькою політикою. Але більшовицька влада не була б такою коли б вона дала змогу реалізувати цю політику в усіх її вимірах. Радянськобільшовицька влада поверталася до традиційно тоталітарних методів керівництва й управління.
20584. Політика українізації та коренізації: суть, причини, наслідки 28.5 KB
  Політика українізації та коренізації: суть причини наслідки. складовою частиною національнокультурних процесів в Україні була політика українізації що проводилася в роки НЕПу. Політика українізації була складовою частиною політики коренізацїі яку запровадило партійне керівництво на підставі рішень XII з'їзду РКПб квітень 1923 р. Для проведення українізації було створено комісію на чолі з секретарем ЦК КПбУ В.