1. Визуальный контроль

Визуальным контролем называется контроль, который проводится путем осмотра объекта невооруженным глазом или с применением несложных оптических средств: зеркал и луп.
При визуальном контроле оператор должен обнаружить невооруженным глазом дефект типа трещины или точки коррозии размером 0,1 мм и более.
Зеркала применяются для осмотра труднодоступных мест. Их основная функция - изменение угла зрения. Очень удобны зеркала с переменным углом наклона.
Лупы применяются для увеличения разрешающей способности глаза, т.е. позволяют рассмотреть более мелкие детали объекта контроля.

2. Измерительный контроль

Задача измерительного контроля - установление соответствия требованиям нормативной документации численного значения контролируемых параметров.
Элементы измерительного контроля могут присутствовать в любом методе неразрушающего или разрушающего контроля.

2.1. Понятия и термины, используемые при измерительном контроле

Размер, указанный в чертеже, называется номинальный размер.

Поскольку никакое изделие не может быть изготовлено абсолютно точно, в чертежах указываются также предельные размеры изделия, при которых не будет нарушаться работоспособность конструкции: наибольший предельный размер и наименьший предельный размер.
Разность между предельным и номинальным размерами называется отклонением.
Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхнее предельное отклонение.
Разность между наименьшим предельным и номинальным размерами называется нижнее предельное отклонение.

Как правило, в чертеже указывается номинальный размер плюс-минус отклонение.

Интервал между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется полем допуска.

Если мы измерили величину диаметра готовой детали и получили значение, например, 19.8 мм, то мы говорим, что оно находится в поле допуска.

Измерительный контроль должен подтвердить или опровергнуть то, что истинный размер изделия не выходит за пределы поля допуска, а истинный размер дефекта не превышает наибольший предельный размер.

Это задача может быть решена двумя путями.

Первый путь - это определение истинного размера измерением, которое выполняется с применением измерительных приборов.

Второй путь - это оценка интервала, внутри которого лежит истинный размер. Это делается с применением измерительных инструментов - калибров (шаблонов и щупов).

Шаблон предназначен для контроля геометрических размеров и отклонений.

Щуп предназначен для контроля зазоров.

Измерением называется определение численного значения физической величины опытным путем с использованием специальных технических средств в установленных единицах измерения.

Измерительным прибором называется средство измерения, которое позволяет определить численное значение физической величины в установленных единицах измерения.

Измерительным инструментом (калибром) называется бесшкальное техническое средство, предназначенное для контроля размеров и отклонений геометрической формы.

2.2. Ошибки измерения

Чтобы подчеркнуть, что результат измерений и истинный размер - не одно и то же, принято численное значение величины, полученное как результат процедуры измерения, называть действительный размер .

Несовпадение истинного и действительного размеров или отклонение действительного размера от истинного называется ошибкой или погрешностью измерения . Слова ошибка и погрешность - синонимы.

Ошибка, обусловленная свойствами самого средства измерения, несовершенством его изготовления называется систематической ошибкой. Она постоянная при всех измерениях, проводимых данным прибором, или может изменяться по определенному закону при изменении условий измерения.

Чем точнее средство измерения, тем ближе действительное значение к истинному значению, тем выше класс точности средства измерения.

Класс точности измерительного прибора - это величина систематической ошибки, вносимой данным прибором при измерении, выраженная в процентах от шкалы прибора.

Рассмотри пример. Амперметр имеет предел измерений 100 А, цена деления шкалы 1 А, класс точности 2. Систематическая ошибка, вносимая при измерении, вычисляется так: 2 0,01 100 = 2 (А).

Представим, что мы провели измерение силы тока и получили результат (действительное значение) 58 А. Правильная запись результата измерения выглядит так:

58 2 (А) и означает, что истинное значение силы тока лежит в интервале от 56 до 60 А.. Ничего более точного мы не имеем права утверждать, поскольку точность в нашем случае ограничена классом точности использованного прибора.

Ошибки, вызванные воздействием разнообразных мешающих факторов, называются случайными. Т.е. сказываются различные случайные факторы. Пылинка села, на деталь масло попало, у микрометра имеется люфт и т.п. Это воздействие случайных причин приводит к тому, что мы получаем разброс значений.

2.3. Допустимая погрешность измерения

Выполняя измерение, т.е. стараясь определить истинный размер объекта контроля, мы на самом деле с большей или меньшей надежностью определяем интервал, в котором находится истинный размер. Ширина этого интервала, равная удвоенной суммарной ошибке измерения (систематической плюс случайной), зависит от точности средства измерения и количества выполняемых измерений.

Существует критерий, который ограничивает ширину этого интервала, и которым руководствуются при выборе средства измерения и необходимого количества измерений.

Этот критерий называется допустимая погрешность измерения. По ГОСТ 8.051 допустимая погрешность измерений не должна превышать 25-30% допуска.

2.4. Обеспечение единства измерений

Существует государственная поверка и калибровка (ведомственная поверка) средств измерений.

Процедура поверки состоит в сравнении показаний поверяемого средства измерения с показаниями образцового средства измерения более высокого класса точности и на основании этого установление пригодности прибора к использованию. Поверка проводится после изготовления, после ремонта и периодически. Срок периодической поверхности указывается в паспорте средства измерения.

По результатам поверки выдается Свидетельство о поверке установленного государственного образца, в котором отражается факт исправности и приводятся сведения о погрешности средства измерения.

2.5 Линейки

Цена деления линейки 1 мм. Практически погрешность (систематическая ошибка) принимается равной половине цены деления шкалы, т.е. о, 5 мм. В том случае, когда начало шкалы жестко совмещено с измеряемым объектом, например, при измерении глубины уступа, пример правильной записи действительного размера, полученного с использованием линейки: 18,5 0,5 (мм).

Если жесткого совмещения нет, возникает погрешность за счет совмещения начала и конца отсчета, в этом случае практическая погрешность принимается равной цене деления шкалы, т.е. 1 мм. Результат измерения мы должны при этом записать так: 18 1 (мм).

3. Параметры шероховатости поверхности

Параметры шероховатости поверхности регламентирует ГОСТ 2789-73. Следует различать понятия «шероховатость» и «волнистость». ГОСТ 2789-73 дает следующие определения:

Шероховатость поверхности - это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине.

Волнистость поверхности - это совокупность неровностей поверхности с относительно большими шагами на участке, превышающем базовую длину.

2 вариант

1. Размер, полученный конструктором при проектировании машины в результате расчетов, называется :
а) номинальным
б) действительным
в) предельным

2. Размер, полученный в результате обработки детали:
а) отличается от номинального
б) не отличается от номинального

3. Предельное отклонение – это:

б)

4. Предельный размер – это:

б)

5. Чем допуск больше, тем требования к точности обработки детали:
а) больше
б) меньше

6. Нулевой линией называют:
а) горизонтальную линию, соответствующую номинальному размеру, от которой откладывают предельные отклонения размеров
б) горизонтальную линию, соответствующую действительному размеру, от которой откладывают предельные отклонения размеров

б)

8. Если действительный размер равен наибольшему или наименьшему предельному размеру:
а) деталь годна
б) брак

9. Если действительный размер оказался меньше наименьшего предельного размера, для наружного элемента детали, то:
а) брак исправимый
б) брак неисправимый

а) брак исправимый
б) брак неисправимый

11. Чему равно нижнее отклонение: 75 +0,030 ?
а) +0,030
б) 0
в) -0,030

12. Поверхности, по которым детали соединяют в сборочные единицы, называют:
а) сборочными
б) сопрягаемыми
в) свободными

13. Разность действительного размера вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия называется:
а) зазором
б) натягом
в) посадкой

14. Способ образования посадок, образованных изменением только полей допуска отверстий при постоянном поле допуска валов, называется:
а) системой отверстий
б) системой вала
в) системой посадки

а) l
б) y
в) i

16. Поле допуска в ЕСДП образуется сочетанием:
а) основного отклонения и квалитета
б) номинального размера и квалитета
в) предельного отклонения и квалитета

17. В случае относительно больших зазоров и натягов применяются квалитеты:
а) 6-7
б) 8-10
в) 11-12

18. Система ОСТ – это:
а) основные схемы точности
б) общие системы
в) группа общесоюзных стандартов

19. Поверхность, полученная в результате обработки детали, это:
а) реальная поверхность
б) номинальная поверхность
в) профиль поверхности

20. Наибольшее допускаемое значение отклонения формы – это:

б) допуск формы поверхности

б) прилегающая поверхность
в) касательная поверхность

22. Требования к поверхности, одновременно предъявляемые ко всем видам отклонений формы поверхности – это:
а) частные требования
б) общие требования
в) комплексные требования

23. Главная характеристика шероховатости в машиностроении – это:
а) количество неровностей
б) геометрическая величина неровностей
в) отражающая способность

24. Сколько необходимо точек профиля, чтобы определить высоту неровностей?
а) 2
б) 5
в) 10

а) допуском расположения
б) предельным размером
в) линейным размером

26. Допуск расположения, числовое значение которого не зависит от действительного размера нормируемого элемента, называется:
а) свободным
б) нулевым
в) независимым

27. Укажите, что является измерительным прибором?
а) линейка
б) циркуль
в) индикатор часового типа

3 вариант

1. Линейные размеры делятся на:
а) мм, см и м
б) нормальные, максимальные и минимальные
в) номинальные, действительные и предельные

2. Размер, установленный измерением с допустимой погрешностью называется:
а) номинальным
б) действительным
в) предельным

3. Предельный размер – это:
а) размер детали с учетом отклонений от номинального размера
б) размер детали с учетом отклонений от действительного размера

4. Действительное отклонение – это:
а) алгебраическая разность между предельным и номинальным размером
б ) алгебраическая разность между действительным и номинальным размером
в) алгебраическая разность между предельным и действительным размером

5. Допуском называется:
а) разность между верхним и нижним предельными отклонениями
б) сумма верхнего и нижнего предельных отклонений
в) разность между номинальным и действительным размером

6. Зона, заключенная между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему предельным отклонениям, называется:
а) полем допуска
б) зоной допуска
в) расстоянием допуска

7. Условие годности действительного размера – это:
а) если действительный размер не больше наибольшего предельного размера и не меньше наименьшего предельного размера, и не равен им
б) если действительный размер не больше наибольшего предельного размера и не меньше наименьшего предельного размера, или равен им
в) если действительный размер не меньше наибольшего предельного размера и не больше наименьшего предельного размера

8. Если действительный размер не больше наибольшего предельного размера и не меньше наименьшего предельного размера:
а) деталь годна
б) брак

9. Если действительный размер оказался больше наибольшего предельного размера, для внутреннего элемента детали, то:
а) брак исправимый
б) брак неисправимый

10. Если действительный размер оказался больше наибольшего предельного размера, для наружного элемента детали, то:
а) брак исправимый
б) брак неисправимый

+0,3

11. Чему равно нижнее отклонение: 30 +0,2 ?
а) +0,3
б) 30
в) +0,2

-0,3

12. Чему равно верхнее отклонение: 30 -0,5 ?
а) -0,3
б) 30
в) -0,5

13. Сопряжение, образуемое в результате соединения отверстий и валов с одинаковыми номинальными размерами, называется:
а) зазором
б) натягом
в) посадкой

14. Способ образования посадок, образованных изменением только полей допуска валов при постоянном поле допуска отверстий, называется:
а) системой отверстий
б) системой вала
в) системой посадки

15. Как обозначается единица допуска?
а) l
б) y
в) i

16. Для образования посадок в ЕСДП наиболее широко используют квалитеты:
а) с 1 по5
б) с 5 по 12
в) с 12 по 19

17. Для ответственных сопряжений (посадок) применяются квалитеты:
а) 6-7
б) 8-10
в) 11-12

18. Что не относится к отклонениям поверхностей деталей:
а) отклонения по весу детали
б) отклонения формы поверхности
в) величина шероховатости

19. Линия пересечения поверхности с плоскостью, перпендикулярной ей, это:
а) реальная поверхность
б) номинальная поверхность
в) профиль поверхности

20. Отклонение реальной формы поверхности, полученной при обработке, от номинальной формы поверхности – это:
а) отклонение профиля поверхности
б) допуск формы поверхности
в) отклонение формы поверхности

21. Поверхность, имеющая форму номинальной поверхности и соприкасающаяся с реальной поверхностью, называется:
а) соприкасающаяся поверхность
б) прилегающая поверхность
в) касательная поверхность

22. Требования к отклонениям, имеющим конкретную геометрическую

форму – это:
а) частные требования
б) общие требования
в) комплексные требования

23. Шероховатость поверхности – это:
а) совокупность дефектов на поверхности детали
б) совокупность трещин на поверхности детали
в) совокупность микронеровностей на поверхности детали

24. Поверхность, от которой задается по чертежу, обрабатывается и измеряется расположение поверхности элемента детали, называется:
а) основой
б) базой
в) номиналом

25. Предел, ограничивающий допустимое отклонение расположения поверхности, называют:
а) допуском расположения
б) предельным размером
в) линейным размером

26. Для охватывающих и охватываемых поверхностей установлены два вида допусков расположения:
а) свободный и несвободный
б) зависимый и независимый
в) нулевой и размерный
27. Техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и хранящие единицу физической величины, размер которой принимается.
а) инструмент измерений
б) средство измерений
в) единица измерений

Ответы к тестовым заданиям

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

В1

б

в

а

б

б

б

б

б

а

а

б

в

а

б

в

б

в

в

б

а

б

б

в

б

а

в

а

В2

а

а

а

а

б

а

б

а

б

а

б

б

б

б

в

а

б

б

а

б

а

в

б

в

а

в

в

В3

в

б

а

б

а

а

б

а

б

а

в

а

в

а

в

б

а

а

в

в

б

а

в

б

а

б

б

Критерии оценок при тестировании

если даны верные ответы

Понятие о размерах, отклонениях, допусках и посадках

В машиностроении все детали условно подразделяют на две группы:

1. "валы " – наружные (охватываемые) элементы детали, номинальный размер вала принято обозначать d ;

2. "отверстия " – внутренние (охватывающие) элементы детали, номинальный размер отверстия обозначают D .

Термины "вал" и "отверстие" относят не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей любой другой формы.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров. Размер – это числовое значение линейной величины (диаметра, длины, высоты и т.п.) в выбранных единицах. В машиностроении размеры указываются в миллиметрах. Различают следующие размеры:

Номинальный размер (D, d, l ) – размер, который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяют предельные размеры. Для деталей, составляющих соединение, номинальный размер является общим. Номинальные размеры находят расчетом их на прочность и жесткость, а также исходя из совершенства геометрических форм и обеспечения технологичности конструкций изделий.

Для сокращения числа типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента, штампов, приспособлений, а также для облегчения типизации технологических процессов значения размеров, полученные расчетом, следует округлять (как правило, в большую сторону) в соответствии со значениями ряда нормальных линейных размеров.

Действительный размер - размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью. Этот термин введен потому, что невозможно изготовить деталь с абсолютно точными требуемыми размерами и измерить их без внесения погрешности. Действительный размер детали в работающей машине вследствие ее износа, упругой, остаточной, тепловой деформаций и других причин отличается от размера, определенного в статическом состоянии или при сборке. Это обстоятельство необходимо учитывать при точностном анализе механизма в целом.

Предельные размеры детали - два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Больший из них называют наибольшим предельным размером, меньший – наименьшим предельным размером. Принятые обозначения их D max и D min для отверстия, d max и d min – для вала. Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.

Выбраковочный размер – размер, при достижении которого деталь изымается из работы. Выбраковочный размер обычно задается в стандартах через границу износа или предел износа.

Отклонением называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером. Отклонения – это вектора, которые показывают насколько предельный размер отличается от номинального. Отклонения всегда задаются со знаком "+" или "–".

Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Одно из двух предельных отклонений называется верхним, а другое - нижним. Обозначения отклонений, их определения и формулы приведены в табл. 8.1.

Верхнее и нижнее отклонения могут быть положительными (расположены выше номинального размера или нулевой линии), отрицательными (расположены под нулевой линией), и равными нулю (совпадают с номинальным размером – нулевой линией).

Основные понятия о взаимозаменяемости по геометрическим параметрам удобнее рассматривать на примере валов и отверстий и их соединений.

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.

Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерений.

Размеры подразделяются на номинальные, действительные и предельные.

Определения даются по ГОСТ 25346-89 "Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений".

Номинальный размер - это размер, относительно которого определяются отклонения.

Номинальный размер получают в результате расчетов (прочностных, динамических, кинематических и т. п.) или выбирают из каких-либо других соображений (эстетических, конструктивных, технологических и т. п.). Полученный таким образом размер должен быть округлен к ближайшему значению из ряда нормальных размеров (см. раздел "Стандартизация"). Основную долю применяемых в технике числовых характеристик составляют линейные размеры. Из-за большого удельного веса линейных размеров и их роли в обеспечении взаимозаменяемости были установлены ряды нормальных линейных размеров. Ряды нормальных линейных размеров регламентируются во всем диапазоне, находящем широкое применение.

Базой для нормальных линейных размеров являются предпочтительные числа, а в отдельных случаях их округленные значения.

Действительный размер - размер элемента, установленный измерением. Данный термин относится к случаю, когда измерение производится для определения годности размеров детали установленным требованиям. Под измерением понимают процесс нахождения значений физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, а под погрешностью измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинный размер - размер, полученный в результате обработки детали. Значение истинного размера неизвестно, так как невозможно выполнить измерение без погрешности. В связи с этим понятие "истинный размер" заменяется понятием "действительный размер".

Предельные размеры - два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер. Для предельного размера, которому соответствует наибольший объем материала, т. е. наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия, предусмотрен термин предел максимума материала; для предельного размера, которому соответствует наименьший объем материала, т. е. наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия, - предел минимума материала.

Наибольший предельный размер - наибольший допустимый размер элемента (рис. 5.1)

Наименьший предельный размер - наименьший допустимый размер элемента.

Из этих определений следует, что когда необходимо изготовить деталь, то ее размер должен задаваться двумя допустимыми значениями - наибольшим и наименьшим. У годной детали размер должен находиться между этими предельными значениями.

Отклонение - алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и номинальным размером.

Действительное отклонение - это алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами.

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Отклонения разделяются на верхние и нижние. Верхнее отклонение Е8, еа (рис. 5.2) - это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. (ЕЯ- верхнее отклонение отверстия, ег- верхнее отклонение вала).

Нижнее отклонение Е1, е (рис. 5.2) - это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. (Е1 - нижнее отклонение отверстия, е - нижнее отклонение вала).

Допуск Т- разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями (рис. 5.2).

Стандартный допуск П - любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок.

Допуск характеризует точность размера.

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 (рис. 5.2).

Изобразить отклонения и допуски в одном масштабе с размерами детали практически невозможно.

Для указания номинального размера используется так называемая нулевая линия.

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 (рис. 5.2).

Используя приведенные выше определения, можно вычислить следующие характеристики валов и отверстий.

Схематичное обозначение полей допусков

Для наглядности все рассмотренные понятия удобно представить графически (рис. 5.3).

На чертежах вместо предельных размеров проставляют предельные отклонения от номинального размера. Учитывая, что отклонения мо-

Рис. 5.3.

гут быть положительными (+), отрицательными (-) и одно из них может равняться нулю, то возможны пять случаев положения поля допуска при графическом изображении:

• 1) верхнее и нижнее отклонения положительные;
• 2) верхнее отклонение положительное, а нижнее равно нулю;
• 3) верхнее отклонение положительное, а нижнее отклонение равно нулю;
• 4) верхнее отклонение равно нулю, а нижнее отклонение отрицательное;
• 5) верхнее и нижнее отклонения отрицательные.

На рис. 5.4, а приведены перечисленные случаи для отверстия, а на рис. 5.4, б - для вала.

Для удобства нормирования выделяют одно отклонение, которое характеризует положение поля допуска относительно номинального размера. Это отклонение получило название основного.

Основное отклонение - это 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.

Из формул (5.1) - (5.8) следует, что требования к точности размеров можно нормировать несколькими способами. Можно задать два предельных размера, между которыми должны находиться раз-

Рис. 5.4.

а - отверстия; б- вала

меры годных деталей; можно задать номинальный размер и два предельных отклонения от него (верхнее и нижнее); можно задать номинальный размер, одно из предельных отклонений (верхнее или нижнее) и допуск на размер.



Основные понятия о допусках и посадках

Механизмы машин и приборов состоят из деталей, совершающих в процессе работы определенные относительные движения или соединенных неподвижно. Детали, в той или иной степени взаимодействующие между собой в механизме, называют сопряженными .
Абсолютно точное изготовление любой детали невозможно, как невозможно и измерить ее абсолютный размер, поскольку точность любого измерения ограничена возможностями средств измерения на данном этапе научно-технического прогресса, при этом предела этой точности не существует. Впрочем, выполнение деталей механизмов с наибольшей точностью зачастую нецелесообразно, в первую очередь - с экономической точки зрения, поскольку высокоточные изделия значительно дороже в изготовлении, а для нормального функционирования в механизме вполне достаточно выполнить деталь с меньшей точностью, т. е. дешевле.

Производственный опыт показал, что задачу выбора оптимальной точности можно решить установлением для каждого размера детали (особенно для сопрягаемых ее размеров) пределов, в которых может колебаться ее действительный размер; при этом исходят из того, что узел, в который входит деталь, должен соответствовать своему назначению и не терять работоспособность в требуемых условиях функционирования с необходимым ресурсом.

Рекомендации по выбору предельных отклонений размеров деталей разработаны на основании многолетнего опыта изготовления и эксплуатации различных механизмов и приборов и научных исследований, и изложены в единой системе допусков и посадок (ЕСДП СЭВ) . Допуски и посадки, установленные ЕСДП СЭВ
Рассмотрим основные понятия из этой системы.

Номинальным называют основной размер, получаемый из расчета на прочность, жесткость или выбираемый конструктивно и проставляемый на чертеже. Проще говоря, номинальный размер детали получен конструкторами и разработчиками расчетным путем (исходя из требований прочности, жесткости и т. п.) и указывается на чертеже детали в виде основного размера.
Номинальный размер соединения является общим для отверстия и вала, составляющих соединение. По номинальным размерам выполняют в том или ином масштабе чертежи деталей, сборочных единиц и приборов.

Для унификации и стандартизации установлены ряды номинальных размеров (ГОСТ 8032-84 "Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел") . Полученный расчетом или выбранный размер следует округлять до ближайшего значения из стандартного ряда. Это особенно относится к размерам деталей, получаемым стандартным или нормализованным инструментом, или присоединительным по отношению к другим стандартным деталям или узлам.
Для сокращения номенклатуры применяемого в производстве режущего и измерительного инструмента в первую очередь рекомендуется применять размеры, оканчивающиеся на 0 и 5 , а затем - на 0; 2; 5 и 8 .

Размер, полученный в результате измерения детали с наибольшей возможной точностью, называют действительным .
Не следует путать действительный размер детали с ее абсолютным размером .
Абсолютный размер – реальный (фактический) размер детали; его невозможно измерить никакими сверхточными средствами измерения, поскольку всегда будет присутствовать погрешность, обусловленная, в первую очередь, уровнем развития науки, техники и технологий. Кроме того, любое материальное тело при температуре выше абсолютного нуля "дышит" - на его поверхности постоянно перемещаются микрочастицы, молекулы и атомы, отрываясь от тела и возвращаясь обратно. Поэтому, даже имея в распоряжении сверхточные средства измерений, абсолютный размер детали определить невозможно; можно лишь говорить о реальном размере в бесконечно малый отрезок (момент) времени.
Вывод очевиден - абсолютный размер детали (как и любого тела) - понятие абстрактное.

Размеры, между которыми может находиться действительный размер изготовленной детали, называют предельными , при этом различают наибольший и наименьший предельные размеры.
Выполненная в интервале между предельными размерами деталь считается годной. Если же ее размер выходит за предельные ограничения – она считается браком.
По предельным размерам устанавливают тип соединения деталей и допустимую неточность их изготовления.
Для удобства на чертежах указывают номинальный размер детали, а каждый из двух предельных размеров определяют по его отклонению от этого размера. Величину и знак отклонения получают в результате вычитания номинального размера из соответствующего предельного размера.

Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхним отклонением (обозначается es или ES ) , разность между наименьшим предельным и номинальным - нижним отклонением (обозначается ei или EI ) .
Верхнее отклонение соответствует наибольшему предельному размеру, а нижнее - наименьшему.

Все сопрягаемые (взаимодействующие) в механизме детали подразделяют на две группы – валы и отверстия .
Вал обозначает наружный (охватываемый) элемент детали. При этом вал не обязательно должен иметь круглую форму: в понятие «вал» входит, например, шпонка, а шпоночный паз в этом случае называют «отверстием». Основным называют вал, верхнее отклонение которого равно нулю.
Размеры вала на схемах и при расчетах обозначаются строчными (маленькими) буквами: d , dmax , dmin , es , ei и т. д.

Отверстие обозначает внутренний (охватывающий) элемент детали. Как и в случае с валом, отверстие не обязательно должно быть круглым – его форма может быть любой. Основным называют отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.
Размеры отверстия на схемах и при расчетах обозначаются прописными (заглавными) буквами: D , Dmax , Dmin , ES , EI и т. д.

Допуском (Т ) называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами детали. Т. е. допуск – это интервал между предельными размерами, в пределах которого деталь не считается браком.
Допуск на размер вала обозначают Тd , отверстия – TD . Очевидно, что чем больше допуск на размер, тем легче изготовить деталь.
Допуск на размер детали может быть определен, как разность между предельными размерами или как сумма предельных отклонений:

TD(d) = D(d)max – D(d)min = ES(es) + EI(ei) ,

при этом следует учитывать знаки предельных отклонений, поскольку допуск на размер детали всегда положителен (не может быть меньше нуля) .

Посадки

Характер соединения, определяемый разностью между охватывающим и охватываемым размером, называется посадкой .
Положительная разность между диаметрами отверстия и вала называется зазором (обозначается буквой S ) , а отрицательная – натягом (обозначается буквой N ) .
Иными словами, если диаметр вала меньше диаметра отверстия – имеет место зазор, если же диаметр вала превышает диаметр отверстия – в сопряжении присутствует натяг.
Зазор определяет характер взаимной подвижности сопряженных деталей, а натяг - характер их неподвижного соединения.

В зависимости от соотношения действительных размеров вала и отверстия различают подвижные посадки - с зазором, неподвижные посадки - с натягом и переходные посадки, т. е. посадки, в которых может присутствовать и зазор, и натяг (в зависимости от того, какие отклонения имеют действительные размеры сопрягаемых деталей от номинальных размеров) .
Посадки, в которых обязательно присутствует зазор, называют посадками с гарантированным зазором, а посадки, в которых обязателен натяг – с гарантированным натягом.
В первом случае так выбирают предельные размеры отверстия и вала, чтобы в сопряжении был гарантированный зазор.
Разность между наибольшим предельным размером отверстия (Dmax ) и наименьшим предельным размером вала (dmin ) определяет наибольший зазор (Smax ) :

Smax = Dmax – dmin .

Разность между наименьшим предельным размером отверстия (Dmin ) и наибольшим предельным размером вала (dmax ) - наименьший зазор (Smin ) :

Smin = Dmin – dmax .

Действительный зазор будет находиться между указанными пределами, т. е. между максимальным и минимальным зазором. Зазор необходим для обеспечения подвижности соединения и размещения смазки. Чем выше число оборотов и выше вязкость смазки, тем больше должен быть зазор.

В посадках с натягом так выбирают предельные размеры вала и отверстия, чтобы в сопряжении был гарантированный натяг, ограниченный минимальным и максимальным значениями – Nmax и Nmin :

Nmax = dmax – Dmin , Nmin = dmin – Dmax .

Переходные посадк и могут дать зазор или натяг небольшой величины. До изготовления деталей нельзя сказать, что будет в сопряжении. Это становится ясным только при сборке. Зазор не должен превышать величины наибольшего зазора, а натяг - величины наибольшего натяга. Переходные посадки применяются в том случае, если необходимо обеспечить точное центрирование отверстия и вала.
Всего в ЕСДП СЭВ предусмотрено 28 типов основных отклонений для валов и столько же для отверстий. Каждый из них обозначается строчной латинской буквой (ГОСТ 2.304 - 81) , если отклонение относится к валу, или прописной, если отклонение относится к отверстию.
Буквенные обозначения основных отклонений приняты в алфавитном порядке, начиная от отклонений, обеспечивающих самые большие зазоры в соединении. Сочетанием различных отклонений вала и отверстия можно получить посадки разного характера (зазор, натяг или переходная) .

Посадки в системе отверстия и системе вала

Посадки, установленные ЕСДП СЭВ , могут быть осуществлены по системам отверстия или вала.

Система отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок предельные размеры отверстия остаются постоянными, а посадки осуществляются соответствующим изменением предельных размеров вала (т. е. вал подгоняется по отверстию) . Размер отверстия называется основным, а размер вала - посадочным.

Система вала характеризуется тем, что в ней для всех посадок предельные размеры вала остаются постоянными, а посадки осуществляются изменением отверстия (т. е. отверстие подгоняется по размеру вала) . Размер вала называется основным, а отверстия - посадочным.

На промышленных предприятиях в основном применяют систему отверстия, так как она требует меньшего количества режущего и измерительного инструмента, т. е. более экономична. Кроме того, технологически удобнее подгонять вал под отверстие, а не наоборот, поскольку удобнее производить обработку и контрольные измерения внешней поверхности, а не внутренней.
Систему вала, как правило, применяют для наружных колец шарикоподшипников и в тех случаях, когда на гладкий вал насаживают несколько деталей с различными посадками.

В машиностроении наиболее распространены посадки, расположенные в порядке убывания натяга и возрастания зазора: прессовая (Пр) , легкопрессовая (Пл) , глухая (Г) , тугая (Т) , напряженная (Н) , плотная (П) , скольжения (С) , движения (Д) , ходовая (X) , легкоходовая (Л) , широкоходовая (Ш) .
Прессовые посадки дают гарантированный натяг. Глухая, тугая, напряженная и плотная посадки являются переходными, а остальные имеют гарантированный зазор.
Для скользящей посадки гарантированный зазор равен нулю.

Для оценки точности соединений (посадок) пользуются понятием допуска посадки, под которым понимается 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 наибольшего зазора.
Допуск посадки равен также сумме допусков отверстия и вала.



Квалитеты

Совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров, называется квалитетом (I ) . Иными словами, квалитет – степень точности, с которой выполнена деталь, при этом учитывается размер этой детали.
Очевидно, что если выполнить с одинаковым допуском очень большую и очень маленькую деталь, то относительная точность изготовления большой детали будет выше. Поэтому системой квалитетов принимается в расчет то, что (при одинаковых допусках) отношение величины допуска к номинальному размеру у большой детали будет меньше, чем отношение допуска к номинальному размеру маленькой детали (рис. 2 ), т. е. условно большая деталь изготовлена точнее относительно своих размеров. Если, например, для вала с номинальным диаметром 3 метра миллиметровое отклонение от размера можно считать незначительным, то для вала диаметром 10 мм такое отклонение будет очень ощутимым.
Введение системы квалитетов позволяет избежать такой путаницы, поскольку точность изготовления деталей привязывается к их размерам.

По ЕСДП СЭВ квалитеты стандартизованы в виде 19 рядов. Каждый квалитет обозначается порядковым номером 01; 0; 1; 2; 3;...; 17 , возрастающим с увеличением допуска.
Два самых точных квалитета - 01 и 0 .
Ссылка на допуски по квалитетам ЕСДП СЭВ может быть сделана сокращенно буквами IT «Международный допуск» с номером квалитета.
Например, IT7 означает допуск по 7 -му квалитету.

В системе СЭВ для обозначения допусков с указанием квалитетов применяются следующие условные обозначения:

• Используются буквы латинского алфавита, при этом отверстия определяются прописными буквами, а валы - строчными.
• Отверстие в системе отверстия (основное отверстие) обозначается буквой Н и цифрами - номером квалитета. Например, Н6, Н11 и т. д.
• Вал в системе отверстия обозначается символом посадки и цифрами - номером квалитета. Например, g6, d11 и т. д.
• Сопряжение отверстия и вала в системе отверстия обозначается дробно: в числителе - допуск отверстия, в знаменателе - допуск вала.

Графическое изображение допусков и посадок

Для наглядности часто используют графическое изображение допусков и посадок с помощью, так называемых, полей допусков (см. рис. 3) .

Построение выполняется следующим образом.
От горизонтальной линии, условно изображающей поверхность детали при ее номинальном размере, откладывают предельные отклонения в произвольно выбранном масштабе. Обычно на схемах величины отклонений указывают в микронах, но можно строить поля допусков и в миллиметрах, если отклонения достаточно большие.

Линия, которая при построении схем полей допусков соответствует номинальному размеру и служит началом отсчета отклонений размеров, называется нулевой (0-0) .
Поле допуска - поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями, т. е. при графическом изображении поля допусков показывают зоны, которые ограничены двумя линиями, проведенными на расстояниях, соответствующих верхнему и нижнему отклонению в избранном масштабе.
Очевидно, что поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера.
На схемах поля допусков имеют вид прямоугольников, верхние и нижние стороны которых параллельны нулевой линии и отображают предельные отклонения, а боковые стороны в избранном масштабе соответствует допуску размера.

На схемах указывают номинальный D и предельные (Dmax, Dmin, dmax, dmin ) размеры, предельные отклонения (ES, EI, es, ei ) поля допусков и другие параметры.

Предельное отклонение, которое ближе к нулевой линии, называют основным (верхним или нижним) . Оно определяет положение поля допусков относительно нулевой линии. Для полей допусков, расположенных ниже нулевой линии, основным является верхнее отклонение.
Для полей допусков, расположенных выше нулевой линии, основным является нижнее отклонение.

Принцип образования полей допусков, принятый в ЕСДП , допускает сочетание любых основных отклонений с любыми квалитетами. Например, можно образовать поля допусков а11, u14, с15 и другие, не установленные в стандарте. Исключение представляют основные отклонения J и j , которые заменяются основными отклонениями Js , и js .

Использование всех основных отклонений и квалитетов позволяет получить 490 полей допусков для валов и 489 для отверстий. Такие широкие возможности образования полей допусков позволяют применять ЕСДП в различных специальных случаях. Это является ее существенным достоинством. Однако на практике использование всех полей допусков неэкономично, так как вызовет чрезмерное разнообразие посадок и специальной технологической оснастки.

При разработке национальных систем допусков и посадок на базе систем ИСО из всего многообразия полей допусков отбирают только те поля, которые обеспечивают потребности промышленности страны и ее внешнеэкономические связи.

• h и H - верхнее и нижнее отклонения вала и отверстия, равные нулю (допуски с основными отклонениями h и H приняты для основных валов и отверстий) .
• а - h (А - H) - отклонения, образующие поля допусков при посадках с зазорами.
• js - n (Js - N) - отклонения, образующие поля допусков переходных посадок.
• p – zc (P - ZC) - отклонения, образующие поля допусков посадок с натягом.

Схематически основные отклонения показаны на Рис. 4 .

Поле допуска в ЕСДП СЭВ образуется сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. В соответствии с этим поле допуска обозначается буквой основного отклонения и номером квалитета, например 65f6; 65e11 - для вала; 65Р6; 65H7 - для отверстия.
Основные отклонения зависят от номинальных размеров деталей и остаются постоянными для всех квалитетов. Исключение составляют основные отклонения отверстий J, К, М, N и валов j и k , которые при одинаковых номинальных размерах, в разных квалитетах имеют различные значения. Поэтому на схемах поля допусков с отклонениями J, К, М, N, j, k , обычно разделены на части и показаны ступенчатыми.

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 (рисунок) . 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) .

При выборе квалитета соединения и вида посадки конструктору следует учитывать характер сопряжения, эксплуатационные условия, наличие вибрации, срок службы, колебания температуры и стоимость изготовления.
Квалитет и вид посадки рекомендуется выбирать по аналогии с теми деталями и узлами, работа которых хорошо известна, или руководствоваться рекомендациями справочной литературы и нормативных документов (ОСТов) .
В соответствии с квалитетом посадки выбирается чистота поверхности сопрягаемых деталей.

Допуски и посадки установлены для четырех диапазонов номинальных размеров:

• малый - до 1 мм;
• средний - от 1 до 500 мм;
• большой - от 500 до 3150 мм;
• очень большой - от 3150 до 10 000 мм.

Средний диапазон является наиболее важным, поскольку применяется значительно чаще.

Обозначение допусков на чертежах

Указания и обозначения на чертежах предельных отклонений формы и расположения поверхностей регламентируются ГОСТ 2.308-79, который предусматривает для этих целей специальные знаки и символы.
С основными положениями этого стандарта, используемыми знаками и символами для обозначения предельных отклонений, можно ознакомиться в этом документе (формат WORD, 400 кБ ).