Реферат

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОСНОВЫ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ 4
2. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ СПЕЦИАЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 23
3. ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ. 36
4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ 95
5. СЕРТИФИКАЦИЯ 107
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 119

Введение

Взаимозаменяемость, стандартизация, сертификация и метрология занимают значительное место в общей системе управления качеством.
Стандартизация практически проявляется в виде разработки, опубликования и применения стандартов, а сертификат продукции — документ, удостоверяющий ее соответствие требованиям стандартов.
Предполагается, что качественная продукция может быть получена только на тех предприятиях, где действуют жесткие правила обеспечения качества подготовки производства изделий. Таким образом, фактически сертифицируются все этапы производственного процесса на предприятии. Кроме сертификации промышленных предприятий в целом, удостоверяющей возможность выпуска на них качественной продукции, проводится сертификация самой продукции. Поэтому сертификация тоже может рассматриваться как один из важных инструментов управления качеством качества.
Метрология также играет важную роль в обеспечении качества продукции, потому что для того чтобы иметь возможность определить технические характеристики товаров, которые передаются от поставщиков потребителям, должна быть обеспечена возможность проведения их измерений и осуществление сопоставления полученных результатов.
Цель данного реферата — овладение теоретическими знаниями в области взаимозаменяемости, стандартизации, сертификации и метрологии.
1. Основы взаимозаменяемостиВзаимозаменяемостью называется свойство одних и тех же деталей, узлов или агрегатов машин и т. д., позволяющее устанавливать детали (узлы, агрегаты) в процессе сборки или заменять их без предварительной подгонки при сохранении всех требований, предъявляемых к работе узла, агрегата и конструкции в целом. Указанные свойства изделий возникают в результате осуществления научно-технических мероприятий, объединяемых понятием «принцип взаимозаменяемости».
Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригонной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних — в изделия при соблюдении предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических требований по всем параметрам качества. Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим исходным условием обеспечения взаимозаменяемости. Кроме этого, для обеспечения взаимозаменяемости необходимо выполнять и другие условия: устанавливать оптимальные номинальные значения параметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материалу деталей, технологии их изготовления и контроля и т. д. Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные единицы, от которых зависят надежность и другие эксплуатационные показатели изделий. Это требование, естественно, распространяется и на запасные части.
При полной взаимозаменяемости:
Упрощается процесс сборки — он сводится к простому соединению деталей рабочими преимущественно невысокой квалификации;
Появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливать необходимый темп работы и применять поточный метод;
Создаются условия для автоматизации процессов изготовления и сборки изделий, а также широкой специализации и кооперирования заводов (при которых завод-поставщик изготовляет унифицированные изделия, сборочные единицы и детали ограниченной номенклатуры и поставляет их заводу, выпускающему основные изделия);
Упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена новой (запасной).
Иногда для удовлетворения эксплуатационных требований необходимо изготовлять детали и сборочные единицы с малыми экономически неприемлемыми или технологически трудно выполнимыми допусками. В этих случаях для получения требуемой точности сборки применяют групповой подбор деталей (селективную сборку), компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц и изделий. Такую взаимозаменяемость называют неполной (ограниченной). Ее можно осуществлять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.
Внешняя взаимозаменяемость — это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных поверхностей. Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по размерам присоединительных поверхностей; в подшипниках качения — по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца.
Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изделие. Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца.
Уровень взаимозаменяемости производства можно характеризовать коэффициентом взаимозаменяемости Кв, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей и сборочных единиц к общей трудоемкости изготовления изделия. Значение этого коэффициента может быть различным, однако степень его приближения к единице является объективным показателем технического уровня производства.
Совместимость — это свойство объектов занимать свое место в сложном готовом изделии и выполнять требуемые функции при совместной или последовательной работе этих объектов и сложного изделия в заданных эксплуатационных условиях.
Функциональная взаимозаменяемость стандартных изделий — это свойство независимо изготовляемых деталей занимать свое место в изделии без дополнительной обработки. Функциональная взаимозаменяемость предполагает не только возможность нормальной сборки, но и нормальную работу изделия после установки в нем новой детали или другой составной части взамен вышедшей из строя.
Функциональными являются геометрические, электрические, механические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели машин и других изделий или служебные функции сборочных единиц. Например, зазор между поршнем и цилиндром (функциональный параметр) влияет на мощность двигателей (эксплуатационный показатель).
При конструировании определяются линейные и угловые размеры детали, характеризующие ее величину и форму. Они назначаются на основе результатов расчета деталей на прочность и жесткость, а также исходя из обеспечения технологичности конструкции и других показателей в соответствии с функциональным назначением детали. На чертеже должны быть проставлены все размеры, необходимые для изготовления детали и ее контроля.
Размеры, непосредственно или косвенно влияющие на эксплуатационные показатели машины или служебные функции узлов и деталей, называются функциональными. Они могут быть как у сопрягаемых (например, у вала и отверстия), так и у несопрягаемых поверхностей (например, размер пера лопатки турбины, размеры каналов жиклеров карбюраторов и т. п.).
Параметр — это независимая или взаимосвязанная величина, характеризующая какое-либо изделие или явление (процесс) в целом или их отдельные свойства. Параметры определяют техническую характеристику изделия или процесса преимущественно с точки зрения производительности, основных размеров, конструкции.
Размер — это числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерения. Размеры подразделяют на номинальные, действительные и предельные.
Номинальный — это размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений. Номинальный размер — это основной размер, полученный на основе кинематических, динамических и прочностных расчетов или выбранный из конструктивных, технологических, эксплуатационных, эстетических и других соображений и указанный на чертеже.
Действительный — это размер, установленный измерением с допустимой погрешностью.
Предельные — это два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер. Предельные размеры на предписанной длине должны быть истолкованы следующим образом:
- Для отверстий — диаметр наибольшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть вписан в отверстие так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к отверстию без зазора), не должен быть меньше, чем проходной предел размера. Дополнительно наибольший диаметр в любом месте отверстия не должен превышать непроходного предела размера;
- Для валов — диаметр наименьшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть описан вокруг вала так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к валу без зазора), не должен быть больше, чем проходной предел размера. Дополнительно минимальный диаметр в любом месте вала не должен быть меньше, чем непроходной предел размера.
Наибольший предельный размер — это больший из двух предельных, наименьший — это меньший из двух предельных размеров (рис. 1).
Установлены связанные с предельными размерами новые термины — «проходной» и «непроходной» пределы.
Термин «проходной предел» применяют к тому из двух предельных размеров, который соответствует максимальному количеству материала, а именно верхнему пределу для вала, нижнему — для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом проходным калибром.
Термин «непроходной предел» применяют к тому из двух предельных размеров, который соответствует минимальному количеству материала, а именно нижнему пределу для вала, верхнему — для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом непроходным калибром.
Отклонение — это алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером.
Действительное отклонение — это алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.
Предельное отклонение — это алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.
Классификацию отклонений по геометрическим параметрам целесообразно рассмотреть на примере соединения вала и отверстия. Термин «вал» применяют для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, термин «отверстие» — для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей. Термины «вал» и «отверстие» относятся не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей другой формы (например, ограниченным двумя параллельными плоскостями — шпоночное соединение).
Предельные отклонения подразделяют на верхнее и нижнее. Верхнее — это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами, нижнее отклонение — это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.
Приняты условные обозначения: верхнее отклонение отверстия —ES, вала — es, нижнее отклонение отверстия — EI, вала — ei. В таблицах стандартов верхнее и нижнее отклонения указаны в микрометрах (мкм), на чертежах — в миллиметрах (мм). Отклонения, равные нулю, не указываются.
Допуск — это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижнимотклонениями (рис. 1).
Допуск системы — это стандартный допуск (любой из допусков), устанавливаемый данной системой допусков и посадок.
Нулевая линия — это линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. При горизонтальном расположении нулевой линии положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные — вниз (рис. 1).
Поле допуска (интервал допуска) — это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии (рис. 1).
140970254000Рис. 1. Поля допусков отверстия и вала при посадке с зазором (отклонения отверстия положительны, отклонения вала отрицательны).
Для упрощения допуски можно изображать графически в виде полей допусков (рис. 1, б). При этом ось изделия (на рис. 1, б не показана) всегда располагают под схемой.
Достижение взаимозаменяемости в машиностроении и приборостроении определяется точностью изготовления составных частей и деталей машин.
Под точностью в машиностроении понимается степень соответствия действительных значений геометрических и других параметров изделий (или) деталей заданным значениям, указанным в чертежах или нормативно-технической документации.
При этом различают нормированную и действительную точность изделий и деталей.
Нормированная точность характеризуется совокупностью допустимых значений отклонений от расчетных значений параметров.
Действительная точность характеризуется совокупностью действительных отклонений, определенных с допустимой погрешностью в результате измерений.
Мерой точности является погрешность, характеризуемая разностью между действительными и расчетными значениями параметров:
Посадкой называют характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.
В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала посадка может быть: с зазором (рис. 1, а), натягом или переходной, при которой возможно получение как зазора, так и натяга. Схемы полей допусков для разных посадок даны на рис. 2.
Рис. 2. Схемы полей допусков посадок: а — с зазором;
б — натягом; в — переходной.
Зазор S — разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала. Наибольший, наименьший и средний зазоры определяют по формулам:
Smax = Dmax – dmin; Smin = Dmin – dmax; Sm = (Smax + Smin)/2
Натяг N — разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. Наибольший, наименьший и средний натяги определяют по формулам:
Nmax = dmax – Dmin; Nmin = dmin – Dmax; Nm = (Nmax – Nmin)/2
Посадка с зазором — посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении (поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала, рис. 2, а).
Посадка с натягом — посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении (поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала, рис. 2, б).
Переходная посадка — посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга (поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью, рис. 2, в).
Допуск посадки — разность между наибольшим и наименьшим допускаемыми зазорами (допуск зазора TS в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим допускаемыми натягами (допуск натяга TN в посадках с натягом):
TS = Smax – Smin; TN = Nmax – Nmin.
В переходных посадках допуск посадки — сумма наибольшего натяга и наибольшего зазора, взятых по абсолютному значению, TSN = Smax + Nmах. Для всех типов посадок допуск посадки численно равен сумме допусков отверстия и вала, то есть TS(TN) = TD +Td.
Основой построения системы допусков и посадок являются закономерности системы; числовые значения допусков и предельных отклонений; условные обозначения.
Исходными в системе являются элементы необходимые для построения полей допусков. Поле допуска является сочетанием двух независимых характеристик: числового значения допуска и его положения относительно нулевой линии (номинального размера).
В системе допусков и посадок разработаны независимые друг от друга ряды допусков и ряды основных предельных отклонений, что составляет главное содержание системы.
Поля допусков являются производными от допусков и основных предельных отклонений.
Построение любой системы предусматривает:
Выбор основания системы и расположения поля допуска основной детали.
Определение единицы допуска.
Назначение квалитетов и границы размеров.
Установление температурного режима контроля.
Для обеспечения точности размеров в России действует Единая система допусков и посадок (ЕСДП), которая создана на основе системы ИСО. В 1949 г. было решено в основу системы ИСО положить систему ИСА, опубликованную в бюллетене ISA25 (1940 г.) и отчете комитета ISA-3 об этой системе (декабрь 1935 г.). В настоящее время система ИСО принята большинством стран-членов ИСО. Советский Союз вошел в эту организацию в 1977 г.
В ЕСДП в первую очередь стандартизованы базовые элементы, необходимые для получения различных полей допусков, а не посадки и образующие их поля допусков отверстий и валов. Каждое поле допуска можно представить сочетанием двух характеристик, имеющих самостоятельное значение, — величины допуска и его положения относительно номинального размера.
Допуск зависит от квалитета, размера и рассчитывается по формуле:
T = a i ,
где а — число единиц допуска, зависящее от квалитета и не зависящее от номинального размера; i — единица допуска.
Для нормирования требуемых уровней точности установлены квалитеты изготовления деталей и изделий.
Квалитет - группа допусков на линейные размеры, характеризующаяся общим обозначением.
В системе допусков ИСО на линейные размеры обозначение квалитета состоит из номера, следующего за аббревиатурой IT (например, IT7).
Каждый конкретный квалитет соответствует одному уровню точности для любых номинальных размеров.
В ЕСДП предусмотрено 20 квалитетов: 01; 0; 1; 2; 3;...; 18. Точность убывает от IT01 к IT18. Квалитеты IT 01; IT0 и IT1 предназначены для оценки точности плоскопараллельных концевых мер длины, IT2, IT3 и IT4 – для гладких калибров пробок и скоб; IT5…IT7 – производственные квалитеты для металлических деталей. Для высокоточных деталей используются IT4...IT6; для деталей ответственных соединений в машиностроении и приборостроении применяются IT7, IT8, a IT9, IT10 – для деталей неответственных соединений. Квалитеты IT11, IT12 используются также для неответственных соединений, в которых требуются большие зазоры (при значительных температурных перепадах, при работе в запыленных условиях).
Квалитеты IT12... IT17 назначаются для размеров металлических деталей с неуказанными допусками (общими допусками), т.е. для размеров, не образующих соединения; IT18 используется для деталей из пластмасс.
Допуски в квалитетах IT5... IT17 вычисляются для каждого интервала номинальных размеров по зависимости:
IТп = аni,
где аn – безразмерный коэффициент (число единиц допуска), установленный для каждого n–го квалитета и являющийся постоянным числом для данного квалитета, возрастающий по геометрической прогрессии со знаменателем φ = 1,6;
i – единица допуска (мкм), являющаяся функцией номинального размера
В ЕСДП для размеров до 500 мм единица допуска определяется по формуле:
i =0,45+0,001D,
для размеров свыше 500 до 10 000 мм по формуле:
l =0,004D + 2,1.
В формулах D – среднегеометрическое значение интервала номинальных размеров в мм; а i и l – в мкм.
Основным отклонением является то из предельных отклонений, которое устанавливает предельный размер, ближайший к номинальному.
Основные отклонения (рисунок 3) обозначаются буквами латинского алфавита: прописными – отверстия (А, В, С, ..., ZC), строчными – валы (а, b, с,..., zc).
Значение основного отклонения определяется идентификатором основного отклонения (буквы или букв) и номинального размера элемента, в отношении которого устанавливают допуск.
Основное отклонение считают положительным [знак "+" (плюс)], если определяемый им предел допуска располагается выше номинального размера, и считают отрицательным [знак "-" (минус)], если соответствующий предел допуска располагается ниже номинального размера.
По основному отклонению и допуску определяется второе отклонение, ограничивающее поле допуска. Если основным является верхнее отклонение, то нижнее отклонение вычисляется по формулам:
- для вала ei = es – IT (основные отклонения a... h),
- для отверстия EI = ES – IT (основные отклонения J ... ZC).
Если основное отклонение – нижнее, то верхнее отклонение вычисляется по формулам:
- для вала es = ei + IT (основные отклонения j.. zc);
- для отверстия ES = EI + IT (основные отклонения А... Н).
В формулы основные отклонения валов (ГОСТ 25346) и отверстий (ГОСТ 25346) следует подставлять с их знаком.
Обозначение поля допуска в ЕСДП образуется сочетанием (буквы) основного отклонения и порядкового номера квалитета, например:
- для вала Ø50h7 – вал с номинальным размером диаметра 50 мм, полем допуска h7 (основным отклонением h (es = 0), квалитет – 7);
- для отверстия Ø40D8 – отверстие с номинальным размером диаметра 40 мм, полем допуска D8 (основное отклонение – D, квалитет – 8).
Указание полей допусков и предельных отклонений размеров на чертежах производится, согласно ЕСКД по ГОСТ 2.307, следующим образом:
- условным обозначением полей допусков (рекомендуется в массовом производстве): Ø100e8, Ø16H7, Ø7js6 и т.д.;
- числовыми значениями предельных отклонений (рекомендуется в единичном производстве): Ø100; Ø16; Ø7±0,0045
- смешанным способом (рекомендуется в серийном производстве и в учебных целях): Ø100e8, Ø16H7, Ø7js6(±0,0045).
Для построения рядов допусков каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на несколько интервалов. Для номинальных размеров от 1 до 500 мм установлено 13 интервалов: до 3 мм, свыше 3 до 6 мм, свыше 6 до 10 мм, ..., свыше 400 до 500 мм.
Для полей допусков, образующих посадки со значительными зазорами или натягами, введены дополнительные промежуточные интервалы, что уменьшает колебание зазоров и натягов и делает посадки более определенными. Для всех размеров, объединенных в один интервал, значения допусков приняты одинаковыми, поскольку назначать допуск для каждого номинального размера нецелесообразно, так как таблицы допусков в этом случае получились бы громоздкими, а сами допуски для смежных размеров отличались бы один от другого незначительно.
Рис. 3. Основные отклонения
Рис. 4. Схема определения основных отклонений отверстий по специальному правилу
Допуски и отклонения, устанавливаемые стандартами, относятся к деталям, размеры которых определены при нормальной температуре, которая во всех странах принята равной +20 °С. Такая температура принята как близкая к температуре рабочих помещений машиностроительных и приборостроительных заводов.
Сочетание любых основных отклонений с любым квалитетом ИСО дает свыше 1000 полей допусков для валов и отверстий. Поэтому применение системы ИСО происходит на базе отбора ограниченного числа полей допусков из этой системы.
Посадки в системе отверстия — это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием. У основного отверстия нижнее отклонение равно нулю, а основное отверстие обозначается Н. На чертеже такие посадки обозначаются следующим образом: 50H9/d9; 50H7/r6; 50H7k6.
Посадки в системе вала — это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом. У основного вала верхнее отклонение равно нулю, а основное отверстие обозначается h.
Допускается применение комбинированных посадок, в которых отверстие и вал выполнены в разных системах. Например, у посадки 50F8/f7 отверстие выполнено в системе вала, а вал — в системе отверстия.
Посадки, как правило, должны назначаться в системе отверстия или системе вала. Применение системы отверстия предпочтительнее. Систему вала следует применять только в тех случаях, когда это оправдано конструктивными или экономическими условиями, например, если необходимо получить разные посадки нескольких деталей с отверстиями на одном гладком валу или если валом является стандартная деталь, например, наружное кольцо подшипника. При посадке подшипников качения в корпус в первую очередь рекомендуется назначать предпочтительные посадки.
При номинальных размерах от 1 до 500 мм рекомендуется назначать предпочтительные посадки в системе отверстия: H7/е8; H7/f7; H7/g6; H7/h6; H7/js6; H7/k6; H7/n6; H7/p6; H7/r6; H7/s6; H8/е8; Н8/h7; H8/h8; H8/d9; H9/d9; H11/d11; H11/h1l; в системе вала: F8/h6; H7/h6;Js7/h6; K7/h6; N7/h6; P7/h6, H8/h7: E9/h8; H8/h8; H11/h11.
Кроме указанных посадок допускается применение других посадок, образованных полями допусков валов и отверстий. При этом рекомендуется, чтобы посадка относилась к системе отверстия или системе вала, и чтобы при неодинаковых допусках отверстия и вала больший допуск был у отверстия и допуски отверстия и вала отличались не более чем на два квалитета.
Обозначение посадки сопрягаемых элементов состоит из:
- общего номинального размера;
- класса допуска отверстия;
- класса допуска вала
Система отверстия – система допусков и посадок, при которой предельные размеры отверстия для всех посадок для данного номинального размера dн сопряжения и квалитета остаются постоянными, а требуемые посадки достигаются за счет изменения предельных размеров вала (рис. 5).
Рис.5. Посадки в системе отверстия
Деталь, размеры которой для всех посадок при неизменных номинальном размере и квалитете не меняются, принято называть основной деталью.
В системе отверстия основной деталью является отверстие, у которого нижнее отклонение EI, а допуск задается «в тело» детали, т. е. в плюс в сторону увеличения размера от номинального, поэтому верхнее отклонение ES = + TD (рис. 5).
В обозначении поля допуска основного отверстия должна быть указана буква H, т. к. основным отклонением является нижнее отклонение EI = 0.
Система отверстия имеет более широкое применение по сравнению с системой вала, что связано с ее преимуществами технико-экономического характера.
Для обработки отверстий с разными размерами необходимо иметь соответственно и разные комплекты дорогостоящих режущих инструментов (сверла, зенкера, развертки, протяжки и т.п.).
Значит, инструментальное хозяйство при системе отверстия компактнее и проще, чем при системе вала, что дешевле.
Система вала – система допусков и посадок, при которой предельные размеры вала для всех посадок для данного номинального размера dн сопряжения и квалитета остаются постоянными, а требуемые посадки достигаются за счет изменения предельных размеров отверстия (рис.6).
Рис.6. Посадки в системе вала
В системе вала основной деталью является вал, у которого верхнее отклонение es= 0, а допуск задается «в тело» детали, т. е. в минус – в сторону уменьшения размера от номинального, поэтому нижнее отклонение ei = − Td (рис.6)
В обозначении поля допуска основного вала должна быть указана буква h, т. к. основным отклонением является верхнее отклонение es = 0.
Для вала специализированного по размерам инструмента не нужно.
В ряде случаев более дешевым может оказаться выполнение соединения в системе вала. Например,
- для деталей типа тяг, осей и валиков (особенно в сельскохозяйственном и транспортном машиностроении), точность которых обеспечивается сортаментом холоднотянутой стали;
- соединение пальца, поршня и шатуна — классический пример обеспечения разных посадок при использовании системы вала в одной сборочной единице (посадка поршень — палец с натягом, палец — шатун с зазором);
- посадка подшипников и штифтов в корпус выполняется в системе вала, а посадка подшипника на вал — в системе отверстия (здесь основная причина использования системы вала — изготовление этих стандартных узлов и деталей на специализированных предприятиях);
- шпонки также устанавливаются в системе вала.
Система вала является предпочтительной по сравнению с системой отверстия , когда валы не требуют дополнительной размерной обработки, а могут пойти в сборку после так называемых заготовительных технологических процессов.
Система вала применяется также в случаях, когда система отверстия не позволяет осуществлять требуемые соединения при данных конструктивных решениях (один и тот же вал сопрягается с несколькими отверстиями с разным характером посадок, например, посадки шпонки по ее ширине с пазами вала и отверстия осуществляются в системе вала, т. к. шпонка с пазом вала должна иметь посадку с большей вероятностью натяга, а с пазом отверстия – с большей вероятностью зазора).
2. Допуски и посадки специальных соединенийПодшипники качения (рис.7) являются стандартными изделиями с полной внешней взаимозаменяемостью, но ограниченной внутренней между телами и дорожками качения наружного и внутреннего колец.
Применяются подшипники качения в машинах и механизмах, где требуется высокая скорость и точность вращения при КПД = 0,99.
а) б)
Рис. 7. Эскиз подшипника: а – подшипник в разрезе (d и D – номинальные размеры внутреннего и наружного диаметров колец подшипника соответственно, В – ширина колец); б – условное обозначение подшипника на сборочном чертеже
По ГОСТ 3395 обозначаются типы и конструктивные исполнения подшипников (таблица 1).
Технические требования на шариковые и роликовые подшипники качения должны соответствовать ГОСТ 520-2011. Стандарт устанавливает следующие классы точности подшипников, в зависимости от допустимых предельных отклонений размеров и допусков формы, взаимного положения поверхностей подшипников, точности вращения указанные в порядке повышения точности:
- нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 - для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников;
- 0, нормальный, 6Х, 6, 5, 4, 2 - для роликовых конических подшипников;
- нормальный, 6, 5, 4, 2 - для упорных и упорно-радиальных подшипников.
Классы точности подшипников характеризуются значениями предельных отклонений размеров, формы и расположения поверхностей подшипников.
Таблица 1. Подшипники качения. Типы и конструктивные исполнения по ГОСТ 3395 (ограничены с учетом заданий)
Подшипники Конструктивное исполнение подшипника
Тип Наименование Условное обозначение Наименование Обозначение стандарта
1 2 3 4 5
0
Радиальные шариковые 0000 Однорядные ГОСТ 8338
60000 Однорядные с одной защитной шайбой ГОСТ 7242
80000 Однорядные с двумя защитными шайбами 160000 Однорядные с односторонним уклонением уплотнением ГОСТ 8882
180000 Однорядные с двусторонним уплотнением 1
Радиальные шариковые сферические 981000 Однорядные с выступающим внутренним кольцом и двумя защитными шайбами ГОСТ 9592
2
Радиальные роликовые с короткими цилиндрическими роликами 2000 Однорядные без бортов на наружном кольце ГОСТ 8328
12000 Однорядные с однобортовым наружным кольцом 262000 Двухрядные с бортами на наружном кольце ГОСТ 7634
282000 Двухрядные с бортами на внутреннем кольце 3
Радиальные роликовые сферические 23000 Однорядные ГОСТ 8545
3000 Двухрядные с бортиками на внутреннем кольце ГОСТ 5721
53000 Двухрядные с безбортовым внутренним кольцом ГОСТ 4657
4
Радиальные
роликовые
игольчатые
или роликовые с длинными цилиндрическими роликами 24000 Радиальные однорядные без внутреннего кольца и сепаратора ГОСТ 4657
74000 Радиальные однорядные с наружным и внутренним кольцами без сепаратора 244000 Радиальные однорядные с наружным и внутренним кольцами с сепаратором 5
Радиальные роликовые с витыми роликами 5000 – –
6
Радиально-упорные шариковые 6000 Однорядные разъемные со съемным наружным кольцом углом контакта α α = 12° ГОСТ 831
Однорядные неразъемные со скосом на наружном кольце с углом контакта: 36000 α = 12° 46000 α = 26° 66000 α = 36° Сдвоенные. Наружные кольца обращены друг к другу узкими торцами с углом контакта: ГОСТ 832
336000 α = 12° 346000 α = 26° 366000 α = 36° 7
Радиально-упорные роликовые конические 7000 Однорядные ТУ 37.006.162-89
27000 Однорядные с углом контакта α > 20° 7000А Однорядные повышенной грузоподъемности ГОСТ 27365
77000 Четырехрядные ГОСТ 8419
97000 Двухрядные ГОСТ 6364
8
Упорные или упорно-радиальные шариковые 8000 Упорные однорядные -
38000 Упорные двойные ГОСТ 7872
168000 Упорно-радиальные однорядные –
9
Упорные и упорно-радиальные роликовые 9000 Упорные с цилиндрическими роликами одинарные однорядные ГОСТ 23526
19000 Упорные конические однорядные ГОСТ 27057
39000 Упорно-радиальные сферические одинарные с бочкообразными роликами ГОСТ 9942
889000 Упорные с цилиндрическими роликами одинарные двухрядные ГОСТ 23526
Для всех подшипников  качения верхнее отклонение присоединительных размеров принято равным 0. Для наружного диаметра наружного кольца подшипника (Dm) поле располагается аналогично основному валу и с es = 0. Для внутреннего диаметра внутреннего кольца (dm) с ES = 0. Поэтому посадку соединения наружного кольца подшипника с корпусом назначают в системе вала, а посадку соединения внутреннего кольца подшипника с валом – в системе отверстия.
Однако, поле допуска на внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника расположено в “-“ от номинального размера, а не в “+” как у основного отверстия “H”, т.е. не в тело кольца (рис.8).
В ГОСТ 3325-85 основным является нормирование отклонений на средние значения диаметров подшипника: Dm и dm, т.к. кольцо подшипников легко деформируются при запрессовке.
Рис.8. Схема расположения полей допуска на наружный и внутренний диаметры подшипников качения.
Посадку подшипника на вал и в корпусе выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значений и характера действующих нагрузок.
Различают три вида нагружения колец: местное, циркуляционное, колебательное.
При местном нагружении кольцо воспринимает постоянную по направлению радиальную нагрузку (например, вес P) и передает ее посадочной поверхности (ограниченному участку). (Рис.9 а)
Рис. 9.
Эпюра напряжений
а) при местном нагружении, кольцо не вращается (натяжение приводного ремня, сила тяжести конструкции) б) при циркуляционном нагружении (кольцо вращается) в) при колебательном нагружении (кольцо не вращается)
Такое нагружение возникает, когда кольцо не вращается относительно нагрузки.
При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей поверхностью (окружностью дорожки качения) и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение кольца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке Р, или при радиальной нагрузке, вращающейся относительно кольца Мкр (Fr) (Рис. 9б).
При колебательном нагружении не вращающееся кольцо воспринимает нагрузку определенным участком дорожки качения и передает ее ограниченному участку посадочной поверхности, т.е. нагрузка колеблется между некоторыми точками (Р >> Fr).
Выбор посадок: посадку следует выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности в процессе работы. Другое кольцо должно быть установлено с зазором. Посадку с зазором назначают для кольца, которое испытывает местное нагружение. Кольцо при такой посадке под действием толчков и вибрации постепенно проворачивается, благодаря чему износ беговой дорожки происходит более равномерно по все окружности кольца и срок службы подшипников увеличивается.
Посадку с натягом назначают для колец, ко