Понятие о размерах, отклонениях, допусках и посадках

На рабочих чертежах проставляют номинальные размеры. Это размеры, рассчитанные при конструировании.

В современном машиностроении детали машин должны изготовлять так, чтобы сборка изделий и их составных частей производилась без подгонки одной детали к другой. Одинаковые детали должны быть взаимозаменяемыми. Только при этом условии возможно производить сборку машин поточным методом. Но идеально точно обработать деталь невозможно из-за неточности станков, на которых обрабатывают детали, неточность измерительных инструментов, несовершенства органов управления.

Размер, полученный в результате измерения готовой детали, называется действительным. Наибольшим и наименьшим предельными размерами называют установленные наибольшие и наименьшие допустимые значения размеров. Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Разность между результатом измерения и номинальным размером называется отклонением размера – положительным, если размер больше номинального, и отрицательным, если размер меньше номинального.

Разность между наибольшим предельным размером и номинальным называется верхним предельным отклонением, а разность между наименьшим предельным размером и номинальным – нижним предельным отклонением. Отклонения обозначают на чертеже знаком (+) или (-) соответственно. Отклонения пишут вслед за номинальным размером более мелкими цифрами одно под другим, например:

Где 100 – номинальный размер; +0,023 – верхнее, а -0,012 – нижнее отклонение.

Полем допуска называется зона между нижним и верхним предельными отклонениями. Оба отклонения могут быть отрицательными или положительными. Если одно отклонение равно нулю то оно на чертеже не проставляется. Если поле допуска расположено симметрично, то величину отклонения наносят со знаком “+-“ рядом с размерным числом цифрами такого же размера, например:

Отклонения размеров углов указывают в градусах, минутах и секундах, которые должны быть выражены целыми числами, например 38 град 43`+-24``

При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхность. Охватывающая поверхность носит общее название отверстие, а охватываемая – вал. Размер общий для одной и другой детали соединения, называется номинальным. Он служит началом отсчета отклонений. При установлении номинальных размеров для валов и отверстий необходимо расчетные размеры округлять, подбирая ближайшие размеры из ряда номинальных линейных размеров по ГОСТ 6636-60.

Различные соединения деталей машин имеют свое назначение. Все эти соединения можно себе представить как охватывание одной детали другой или как посадку одной детали в другую, причем одни соединения можно собрать и разъединить, а другие собираются и разъединяются с трудом.

Номинальным размером называется основной размер, определенный исходя из функционального назначения детали и служащий началом отсчета отклонений.

Действительным размером называется размер, полученный в результате непосредственного измерения с допустимой погрешностью.

Предельными размерами называют два предельных значения размера, между которыми должен находится действительный размер.

Допуском размера , называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Величина допуска обозначается в десятых, сотых долях миллиметра, микрометрах (0,001 мм). Допуск указывают в виде двух отклонений от номинального: верхнего и нижнего.

Верхним предельным отклонением называется разность между наибольшим предельным размером и номинальным, а нижним предельным отклонением – разность между наименьшим предельным размером и номинальным.

Чем меньше допуск, тем сложнее изготовить деталь.

При графическом изображении допусков пользуются нулевой линией.

Нулевой линией называется линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения.

Полем допуска называют интервал значений размеров, ограниченный предельными размерами. Зависит от класса точности.

На чертежах номинальный размер обозначается целыми числами, а отклонения в виде десятичной дроби проставляются от номинального размера одно над другим:

Верхнее – вверху, нижнее – внизу. Перед цифрой положительного отклонения ставится знак +, отрицательного -. Если отклонения одинаковы по значению, но различны по знаку ставится одна цифра перед знаками + .

Зазоры и натяги.

Зазором называется положительная разность между размерами отверстия и вала

Создающую свободу относительного перемещения сопрягаемых деталей.

Натягом называется положительная разность между диаметрами вала и отверстия до сборки деталей обеспечивающая неподвижность соединения сопрягаемых деталей.

Посадки.

Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров и натягов.

В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала посадки подразделяются на три группы:

С зазором (подвижные), при которых обеспечивается зазор в соединении.

С натягом (неподвижные), при которых обеспечивается натяг в соединении.

Переходные, при которых соединения могут осуществляться как с зазором, так и с натягом.

Кроме допусков размера вала и отверстия, существует также допуск посадки.

Допуском посадки - называется разность между наибольшим и наименьшим зазорами (в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим натягами (в посадках с натягом).

В переходных посадках допуск посадки равен разности между наибольшим и наименьшим натягами или сумме наибольшего натяга и наименьшего зазора.

НЕПОДВИЖНЫЕ ПОСАДКИ характеризуются наличием гарантированного натяга.

Легкопрессовая посадка Пл применяется в тех случаях, когда требуется возможно более прочное соединение, и в то же время недопустима сильная запрессовка из-за ненадежности материала или из-за опасения деформировать деталь. Такая посадка осуществляется под легким давлением пресса.

Прессовые посадки Пр3, Пр2, Пр1 как правило, являются неразъёмными, так как распрессовка и запрессовка вновь ведут к нарушению посадки.

Прессовая посадка Пр применяется для прочного соединения деталей. Эта посадка осуществляется под значительным усилием пресса.

Горячая посадка Гр применяется в соединениях которые никогда не должны разбираться, для получения такой посадки деталь нагревают до 400-500 градусов, после чего производится насадка на вал.

ПОДВИЖНЫЕ ПОСАДКИ характеризуются наличием гарантированного зазора.

Скользящая посадка С применяется для соединения деталей, которые при наличии смазки могут перемещаться относительно друг друга, но имеют точное направление.

Посадка движения является самая точная из подвижных посадок, она имеет малый гарантированный зазор, что создает хорошее центрирование деталей и отсутствие ударов при перемене нагрузки.

Посадка ходовая Хприменяется при соединении деталей, которые работают при умеренных и постоянных скоростях и при безударной нагрузке.

Легкоходовая посадка имеет относительно большие зазоры и применяется для подвижных соединений при тех же условиях, что и ходовые, но при большей длине втулки или большем количестве опор, а также при скоростях свыше 1000 об/ мин.

Широкоходовая посадка Ш является сомой свободной и имеет самый большой зазор,.применяется для соединения деталей, работающих с большими скоростями, при этом допускается неточное центрирование.

Посадки тепловые ходовые ТХ применяются для соединения деталей, работающих при высокой температуре.

ПЕРЕХОДНЫЕ ПОСАДКИ не гарантируют натяга или зазора. Чтобы повысить степень неподвижности деталей, применяются дополнительные крепления винтами штифтами.

Плотная посадка П применяется для соединения таких деталей, которые собирают и разбирают в ручную или при помощи деревянного молотка. Детали, требующие точной центровки.

Напряженная посадка применяется для соединения таких деталей, которое при работе должны сохранять свое положение и могут быть собраны и разобраны без значительных усилий с помощью молотка или съемника. Детали закрепляют шпонками или стопорными винтами.

Тугая посадка Т применяется аналогично глухой посадке, но при менее прочном материале деталей или более частой сборке узлов, а также при длине втулки более 1,5 диаметра или более тонких стенках втулки.

Глухая посадка Г применяется при соединении деталей, которые должны быть связаны прочно и могут быть разобраны при значительном давлении. При таком соединении детали дополнительно крепятся шпонками, стопорными винтами. Осуществляется эта посадка сильными ударами молотка.

Система допусков и посадок.

Совокупность допусков и посадок обеспечивающих замену деталей. Подразделяется на систему отверстия и систему вала.

В системе отверстия – нижнее отклонение равно 0.

В системе вала – верхнее. На чертежах: 25

П-плотная посадка 2а – класс точности;

В система вала, 3 – класс точности

А система отверстия

Трубопроводы.

Служат для транспортирования жидкостей и газов.

В зависимости от транспортируемых продуктов подразделяются на нефтепроводы, газопроводы, водопроводы, паропроводы, глинопроводы, воздухопроводы;

В зависимости от характера транспортируемой среды делятся на три основных группы: АБВ, а в зависимости от рабочих параметров среды (давления и температуры) на 5 категорий: I,II,III,IV,V.

А-продукты с токсическими свойствами

Б – горючие и активные газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости (бензин, нефть, газ);

В – перегретый водяной пар; негорючие газы, жидкости и пары, вода, воздух, инертные газы, рассол

Давление до16 ат, 16-25, 25-63, больше 63. (5-1гр.)

Температура минус 40 до плюс 120, 120 до 150, 250-350,350-400. (5-1гр.)

По рабочему давлению на трубопроводы высокого давления (6,4 мПа), среднего (1,6 мПа),и низкого (0,6 мПа).

По способу прокладки - на подземные, наземные и подводные.

По функции - напорные, межплощадочные, манифольды, раздаточные и сборные коллекторы, вводы, внутренние, сбросные, продувочные, дренажные.

Устройство трубопроводов.

Общими элементами для каждого трубопровода являются: трубы, соединения труб между собой, компенсаторы, запорная арматура, контрольно-измерительные приборы и предохранительные приспособления, переходы, отводы.

При сооружении нефтепромысловых трубопроводов применяют стальные трубы из малоуглеродистой и низколегированной стали, обладающие хорошей свариваемостью. Они бывают бесшовными, эл.сварными со швом и спирально-шовные.

Для токсических группы А – бесшовные, изготовленные из слитка.

Для сжиженных углеводородов бесшовные горяче- и холоднодеформированные.

Трубы должны быть испытаны на заводе пробным давлением.

Электросварные со спиральным швом можно для категории Б.

Из углеродистой стали - для категории В.

Фланцы . Согласно правилам уплотнительные поверхности:

Гладкая – до 25 ат.

Выступ-впадина больше 25 ат.

Под линзовую или овальную прокладку более 63 ат.

Для трубопроводов гр. А и Б первой категории не допускаются гладкие.

Шпильки. Твердость шпилек или болтов должна быть выше твердости гаек на 10-15 НВ. До16 ат и Тдо200гр. Можно без термообработки.

Соединения: на сварке (неразъёмные) и при помощи фитингов и фланцев (разъёмные).

ФИТИНГИ (отводы и переходы) применяют для соединения труб находящихся на одной оси, для изменения направления трубопроводов или разветвления их, а также при переходах с одного диаметра трубопровода на другой и для закрытия концов трубопроводов.

Отводы лучше изготовленные методом горячей штамповки или гнутые.

Заглушки приварные плоские и ребристые допускаются при давлении 25 ат.

На каждой съёмной заглушке должны быть выбиты номер, марка стали, Ру и Ду.

Все технологические трубопроводы должны иметь дренажи для слива воды после Г.И. и воздушники в верхних точках для удаления воздуха при заполнении водой. Газопроводы должны иметь продувочные свечи.

Монтаж трубопроводов.

СВАРОЧНЫЕ ШВЫ. Расстояние между швами не менее 5 см при толщине стенки до 8 мм и не менее 10см при толщине свыше 8 мм. Для обеспечения термообработки и контроля.

От края опоры не менее 5см при диаметре до 50 мм и 20см при большем диаметре.

До гиба трубы –5см при диаметре до 100 мм и 1осм при большем.

Смещение кромок по внутреннему диаметру в стыковых швах допускается в пределах 10 % от толщины стенки, но не более 1 мм. В случае превышения выполнить расточку по углом 12-15 о.

Смещение кромок по наружному диаметру не более 30 % толщины, но не более 5 мм. В случае превышения должен быть выполнен скос под углом 12-15 о.

ПРОКЛАДКА. В траншее при диаметре до 300 мм – не менее 0,4 м;

Более 300 мм – не менее 0,5 м.

Глубина укладки не менее 0,6 м. Газопроводы не менее 0,1 м ниже глубины промерзания с уклоном к конденсатосборникам.

Вварка штуцеров в сварочные стыки и гнутые и штампованные детали не разрешается.

Гайки болтов должны быть с одой стороны фланцевого соединения. Болты и шпильки должны быть смазаны.

Диаметр прокладки не должен быть меньше внутреннего диаметра трубы.

Не допускается выравнивание перекосов фланцевых соединений натяжением болтов или шпилек.

Расстояние от фланцев до опор или стен не менее 400 мм.

Подготовка труб под сварку.

Перед сборкой необходим визуальный контроль, обнаруженные дефекты должны быть исправлены. Не допускаются к монтажу изделия загрязненные, поврежденных коррозией, деформированных, с поврежденным защитным покрытием.

Подготовленные под сварку кромки труб и других элементов по внутренней и наружной поверхностям шириной не менее 20 мм должны быть очищены от ржавчины и загрязнгений до металлического блеска и обезжирены.

Забоины и задиры фасок глубиной до 5 мм ремонтируются с применением электродов с основным покрытием (УОНИ-1345, УОНИ-13/55), с подогревом, регламентируемым при сварке данных труб. Разделка кромок должна соответствовать технологической документации на сварку и зависит от толщины стенки. Смещение кромок не должно превышать 20 % нормативной толщины стенки, но не более 3 мм. При сварке корневого шва электродами с основным видом покрытия, при температуре воздуха + 5 и ниже, кромки труб необходимо нагреть до 50 градусов, но не более 200.

Компенсаторы.

КОМПЕНСАТОРЫ устройства, позволяющие трубопроводам свободно удлиняться или сокращаться при изменениях температуры.

Температурная деформация снимается поворотами и изгибами трассы. При невозможности ограничится само компенсацией, на трубопроводах устанавливают компенсаторы.

Применяют гнутые из труб, лирообразные, П-образные. Линзовые или волнистые компенсаторы только при давлении до 16 ат. Применение сальниковых компенсаторов на технологических трубопроводах не допускается. Устанавливают их на расстоянии 150-200 м, для паропровода 75-100 м. Для газопровода допускаются сильфонные, линзовые до 6 ат. П-образные.

Арматура.

В зависимости от назначения арматура разделяется на следующие группы.

На запорно-регулирующую, предохранительную и предохранительную обратного действия.

Запорно-регулирующая служит для разобщения примыкающих к ней трубопроводов или разобщения трубопровода с механизмом, для регулирования проходящей по трубопроводу жидкости.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА служат для открытия прохода при превышении максимального давления. Они предохраняют аппараты, трубопроводы от разрушения. Бывают:

А) рычажные предохранительные клапаны;

Б) пружинные предохранительные клапаны;

В) латунные или чугунные диафрагменные предохранители (диафрагмы).

Обратные устройства допускают движение среды в одном направлении и перекрывают проход в обратном.

По способу подсоединения арматура подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапфовую и приварную.

Чугунная арматура не разрешается, на трубопроводах категории А и Б

Точностью изготовления называют степень приближения действительных значений геометрических и других параметров деталей и изделий к их заданным значениям, указанным в чертежах или технических требованиях. Достичь заданной точности – значит изготовить детали и собрать механизм так, чтобы погрешности геометрических, электрических и других параметров находились в установленных пределах.

Точность размеров – это степень приближения действительных значений размеров деталей машин к размерам, заданным на чертеже.

На рабочих чертежах деталей проставляют в первую очередь номинальные размеры.

Номинальный размер – это основной размер, определенный исходя из функционального назначения детали и служащий началом отсчета отклонений. Общий для отверстия и вала, составляющих соединение, номинальный размер, называется номинальным размером соединения /1/.

Есть и другое определение номинального размера. Номинальный размер – это размер, относительно которого определяют предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений /2/.

D – обозначение номинального размера отверстия;

d – обозначение номинального размера вала.

Обработать деталь точно по номинальному размеру практически невозможно из-за многочисленных погрешностей, влияющих на процесс обработки. Размеры обработанной детали отличаются от заданного номинального размера, поэтому их ограничивают двумя предельно допустимыми размерами, один из которых (больший) называется наибольшим предельным размером , а другой (меньший) наименьшим предельным размером .

В расчетах используются следующие обозначения:

Dmax – наибольший предельный размер отверстия;

Dmin – наименьший предельный размер отверстия;

dmax – наибольший предельный размер вала;

dmin – наименьший предельный размер вала.

Действительный размер – размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью. Например:

Dд – действительный размер отверстия;

dд – действительный размер вала.

Деталь является годной, если ее действительный размер больше наименьшего предельного размера, но не превосходит наибольшего предельного размера , т.е.

Dmin ≤ Dд ≤ Dmax – условие годности деталей типа «отверстие»;

dmin ≤ dд ≤ dmax – условие годности деталей типа «вал».

На чертежах вместо предельных размеров рядом с номинальным размером указывают два предельных отклонения – верхнее и нижнее.

Верхнее отклонение размера – это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. Например:

ES = Dmax – D – верхнее отклонение отверстия;

es = dmax – d – верхнее отклонение вала.

Нижнее отклонение размера – это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. Например:

EI = Dmin – D – нижнее отклонение отверстия;

ei = dmin – d – нижнее отклонение вала.

Отклонения бывают положительными, отрицательными и равными нулю. Отклонения, равные нулю, в обозначении не указываются. На чертежах номинальные и предельные линейные размеры и их отклонения проставляют в миллиметрах без указания единицы физической величины /3/.

Пример

1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) ; 6) .

1) dmax = d + es = 24 + (+0,015) = 24,015 мм;

dmin = d + ei = 24 + (+0,002) = 24,002 мм;

2) dmax = d + es = 40 + (- 0,025) = 39,975 мм;

dmin = d + ei = 40 + (- 0,050) = 39,950 мм;

3) Dmax = D + ES = 32 + (+0,007) = 32,007 мм;

Dmin = D + EI = 32 + (- 0,018) = 31,982 мм;

4) Dmax = D + ES = 12 + (+0,027) = 12,027 мм;

Dmin = D + EI = 12 + 0 = 12 мм;

5) dmax = d + es = 78 + 0 = 78 мм;

dmin = d + ei = 78 + (- 0,046) = 77,954 мм;

6) dmax = d + es = 100 + (+0,5) = 100,5 мм;

d min = d + ei = 100 + (- 0,5) = 99,5 мм.

ЛЕКЦИЯ № 2

Методы нормирования параметров при проектировании.

Этапы нормирования:

–– выбор номинального значения;

–– установление предельных значений или предельных отклонений

Номинальные значения – выбирают, исходя из требований к прочности, жесткости, кинематической точности машины и др.

Предельные значения – назначают для обеспечения нормальной работы сопряжений из 2-х и более деталей (в размерных цепях).

Методы нормирования:

–– исследовательский: обеспечивает правильность и качество решения для новых задач; весьма затратен.

–– метод аналогов: используется для тривиальных задач. Обеспечивает экономию времени. На основе опыта – расчет посадок с зазором, натягом, подшипников качения и др.

На рабочем чертеже деталей машин конструктором проставляется номинальный размер - общий для всех соединяемых деталей размер, определяемый из расчета на прочность, жесткость или конструктивных соображений. Он служит началом отсчета отклонений.

Любой ли размер конструктор может сделать номинальным?

В соответствии ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры» его необходимо округлять до имеющихся в данном ГОСТе. Ряды нормальных линейных размеров – геометрические прогрессии. Их четыре, они обозначаются Ra5, Ra10, Ra20, Ra40.

Предпочтение отдается размерам из рядов с наиболее крупной градацией – 5-ый ряд наиболее предпочтителен.

Уменьшение числа размеров, ведет к уменьшению типоразмеров режущих и мерительных инструментов, штампов, приспособлений, обеспечивается типизация технологических процессов.

Действительный (истинный) размер – размер, который получается после изготовления и измерения детали, детали, размер с допустимой погрешностью.

d – номинальный размер;

d д – действительный размер, для годности детали он колеблется от d max до d min:

Это предельные размеры.

Проходной предел – предельный размер соответствующий максимальному количеству материала (d max и D min)

Непроходной предел – предельный размер соответствующий минимальному количеству материала (d min и D max)

Упростим задачу. Будем отсчитывать размеры от одной плоскости.

Предельные контуры имеют форму номинальной поверхности (контура) и соответствуют наибольшему d max и наименьшему d min размерам детали.

Линии предельного контура детали П.К

Этот чертеж можно еще упростить, т.к. основная задача – обеспечение точности номинального размера.

Из рисунка видно что наибольшее допустимое колебание размеров характеризуется допуском.

Допуск размера – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами(Т-Tolerance)

Допуск отверстия

Допуск вала

Допуск всегда Т>0. Он определяет допустимую велечину разброса размеров годных деталей в партии.(допуск на изготовление)

Отклонение размера – разность между размером и соответствующим номинальным размером (Е,е-ecart)

Нижние отклонение – разность между наименьшим предельным и номинальным размерами (I,i – inferieur):

Отверстие вал

Верхние отклонение – разность между наибольшим предельным и номинальным размером (S,s – superieur):

Отверстие вал

Нижние и верхнее – предельные отклонения.

Действительное отклонение – алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами:

Отверстие вал

Предельные размеры = номинальные размеры + отклонение.

Отверстие

Поле допуска – зона между наибольшим и наименьшим предельным размерами, изображенная графически.

Нулевая линия – линия на схеме поля допуска, соответствующая номинальному размеру или номинальному контуру.

Будем откладывать отклонения по оси у. Это будут координаты относительно нулевой линии предельных контуров. Отклонения могут иметь знак «+» и «-», поле допуска относительно нулевой линии расположится по-разному. (Пример для вала)

Величину допуска можно определить через отклонения.