Поняття про допуск, поле допуску, основний вал і отвір, посадка, зазор (мінімальний, максимальний), натяг (мінімальний, максимальний), допуск посадки.

Дійсні розміри придатних деталей повинні знаходитися в допустимих межах, які у кожному конкретному випадку визначаються граничними розмірами або граничними відхиленнями. Звідси й походить таке поняття як допуск розміру.

Допуск ( – загальне позначення, – для отвору, – для валу) дорівнює різниці найбільшого і найменшого граничних розмірів

Для отвору:
Для валу:

або абсолютній величині алгебраїчної різниці верхнього і нижнього відхилень

Для отвору:
Для валу:

З даних формул найбільший і найменший граничні розміри дорівнюють сумам номінального розміру і відповідного граничного відхилення:

Допуск завжди є додатною величиною незалежно від способу його обчислення. На кресленнях допуск указують тільки через граничні відхилення, наприклад .

Графічне зображення допусків і відхилень дає змогу швидко визначити характер з’єднання деталей і полегшує виконання різних розрахунків, пов’язаних з точністю деталей і з’єднань. Розглянемо принцип графічного зображення допусків окремих деталей.

На рис. а показано сполучення осі з корпусом. У всіх придатних деталей, що поступають на збірку, розміри поверхонь (рис. б), що сполучаються, знаходяться в межах від до для отвору і від до для валу. На графічному зображенні допусків деталі, для яких будуються схеми допусків, не викреслюють, замість деталей на схемах позначають умовні зображення отворів і валів без дотримання масштабу (рис. б, в і г).

а	б
	в
	г

Сумістимо контури отворів і валів (окремо), виготовлених за граничними розмірами, так, щоб співпали їх осьові лінії (рис. в). Тоді дійсні розміри всіх придатних деталей опиняться в зонах, обмежених граничними розмірами. Сума цих зон, розташованих симетрично щодо осі, виражає допуски отвору і валу ( ). Проте таке зображення допусків незручне. Для спрощення і підвищення наочності ескізів зручніше зображати зони допусків отворів і валів цілком (рис. г). Для цього граничні контури отворів і валів сумістимо нижніми твірними. Тоді при тих же розмірах допуски можна зобразити зонами, розташованими між верхніми твірними суміщених контурів.

Типові приклади графічного зображення допусків, відхилень, номінальних і граничних розмірів та інших параметрів точності отворів і валу показані на рис. д.

д

Ці схеми побудовані на основі викладеного принципу. Масштаб при побудові таких схем витримати не можна, оскільки допуски на обробку деталей в сотні і тисячі разів менше номінальних розмірів. Тому горизонтальні лінії, що визначають граничні розміри , , , проводять на довільних відстанях від нижньої лінії, що є нижньою твірною суміщених контурів отворів або валів.

Крім того, проводять горизонтальну лінію , так звану нульову лінію.

Нульова лінія – лінія, положення якої відповідає номінальному розміру.

Від неї відкладають відхилення при графічному зображенні допусків і посадок; додатні – в одну сторону (наприклад, вгору), а від’ємні – в іншу (вниз).

На схемах зазначають номінальний і граничні ( , , , ) розміри, граничні відхилення ( , , , ) поля допусків і інші параметри.

Поле допуску – поле, обмежене верхнім і нижнім відхиленнями.

Поле допуску визначається величиною допуску і його положенням щодо номінального розміру. При графічному зображенні поля допусків показують зонами, які обмежені двома лініями, проведеними на відстанях, відповідних верхньому і нижньому відхиленням (рис. д).

Положення поля допуску щодо номінального розміру або нульової лінії визначається одним з двох відхилень – верхнім або нижнім, яке називають основним.

У системі допусків і посадок за основне відхилення прийняте менше з двох відхилень за абсолютним значенням, тобто найближче до нульової лінії. Для схеми, показаної на рис. д, основними відхиленнями є: для поля допуску – отвору – нижнє відхилення ; для поля допуску валу – верхнє відхилення .

Граничні відхилення відкладають від нульової лінії, а їх чисельні значення цілком визначають величину і положення поля допуску щодо цієї ж лінії. Ця обставина дозволяє застосувати більш простий спосіб графічного зображення полів допусків – через одні відхилення (рис. є). На таких спрощених схемах не зазначають номінальні і граничні розміри. Положення нульової лінії завжди відповідає кінцю вектора номінального розміру, який умовно направляють знизу вверх. Завдяки цьому спрощені схеми можна викреслювати в масштабі; вони є простішими і компактнішими, ніж схеми на рис. д.

є

Механізми всіх машин і приладів складаються з деталей, що сполучаються, і складальних одиниць. Характер з’єднань повинен забезпечувати точність положення або переміщення деталей і складальних одиниць, надійність експлуатації, простоту ремонту машин і приладів, тому конструкції з’єднань можуть бути різними і до їх характеру можуть висуватися різні вимоги.

У одних випадках необхідно отримати рухоме з’єднання із зазором, в інших – нерухоме з’єднання з натягом.

Зазором називають різницю розмірів отвору і валу, якщо розмір отвору більше розміру валу, тобто (рис. а).

а

б

Натягом називають різницю розмірів валу і отвору до збірки, якщо розмір валу більше розміру отвору (рис. б).

При подібному співвідношенні діаметрів і натяг можна вважати від’ємним зазором, тобто .

Зазори і натяг забезпечуються головним чином співвідношенням розмірів поверхонь, що сполучаються, – посадкою.

Посадка – це характер з’єднання деталей, що визначається величиною зазорів або натягів.

Посадки із зазором характеризуються граничними зазорами – найбільшим і найменшим.

Найбільший зазор дорівнює різниці найбільшого граничного розміру отвору і найменшого граничного розміру валу:

Найменший зазор дорівнює різниці найменшого граничного розміру отвору і найбільшого граничного розміру валу:

Середній зазор – напівсума найбільшого і найменшого зазорів:

До посадок із зазором відносяться також посадки, в яких нижня границя поля допуску отвору співпадає з верхньою границею поля допуску валу. У цих посадок, як у всіх посадок із зазором поле допуску отвору розташовується над полем допуску валу, але .

Посадки з натягом. Посадки з натягом характеризуються граничним натягом.

Для утворення натягу діаметр валу до збірки обов’язково повинен бути більше діаметру отвору. У зібраному стані діаметри обох деталей в зоні сполучення зрівнюються. Це означає, що збірка здійснюється в результаті пружних деформацій матеріалу, і деталі з’єднуються нерухомо.

Найбільший натяг дорівнює різниці найбільшого граничного розміру валу і найменшого граничного розміру отвору:

Найменший натяг дорівнює різниці найменшого граничного розміру валу і найбільшого граничного розміру отвору:

Середній натяг – напівсума найбільшого і найменшого натягів:

Перехідні посадки характеризуються найбільшими зазорами і найбільшими натягами. У даній групі посадок поля допусків отвору і валу повністю або частково перекриваються.

Найбільший зазор перехідних посадок дорівнює різниці найбільшого граничного розміру отвору і найменшого граничного розміру валу:

Найбільший натяг перехідних посадок дорівнює різниці найбільшого граничного розміру валу і найменшого граничного розміру отвору:

Від’ємні зазори дорівнюють додатнім натягам і навпаки, тому для визначення в перехідній посадці значень і достатньо обчислити обидва граничні зазори або обидва граничні натяги. За умов правильного обчислення або обов’язково будуть від’ємними і за абсолютними значеннями дорівнюватимуть відповідно або .

Допуск посадки дорівнює сумі допусків отвору і валу, що утворюють з’єднання:

Зі схеми полів допусків посадки із зазором видно, що . Зазори змінюються в межах від до . Відомо, що різниця граничних значень розміру дорівнює його ж допуску. Таким чином, різниця граничних зазорів дорівнює допуску зазора , тобто .

Допуск посадки із зазором – різниця найбільшого і найменшого зазорів:

Зі схеми полів допусків посадки з натягом аналогічно можна довести, що .

Допуск посадки з натягом – різниця найбільшого і найменшого натягів:

Допуск перехідної посадки:

Принципи побудови систем допусків і посадок для типових з’єднань деталей машин (система допусків і посадок, посадка в системі отвору, посадка в системі валу, одиниця допуску, квалітет, допуск для будь-якого квалітету).

Посадки всіх трьох груп із різними зазорами і натягами можна отримати, змінюючи положення полів допусків обох деталей, що сполучаються. Проте для зручності стандартизації посадок вибирають одну з деталей пари (отвір або вал) як основну. Розташування поля допуску цієї деталі залишається постійним, а характер посадки забезпечується зміною розташування поля допуску деталі, що сполучається з основною.

Основна деталь системи – деталь, у якої положення поля допуску не залежить від виду посадки.

Основний отвір – отвір, нижнє відхилення якого дорівнює нулю .

У основного отвору верхнє відхилення завжди додатне і дорівнює допуску ; поле допуску розташоване вище за нульову лінію і напрямлене у бік збільшення номінального розміру.

Основний вал – вал, верхнє відхилення якого дорівнює нулю .

У основного валу , поле допуску розташоване нижче за нульову лінію і напрямлене у бік зменшення номінального розміру.

Залежно від того, яка з двох деталей, що сполучаються, є основною, системи допусків і посадок включають два ряди посадок:

• посадки в системі отвору – різні зазори і натяги отримують з’єднанням різних валів з основним отвором;

• посадки в системі валу – різні зазори і натяги отримують з’єднанням різних отворів з основним валом.

У машинобудуванні переважне застосування мають різноманітні посадки в системі отвору. Це пояснюється тим, що вали різної точності (навіть високої) можна обробляти і вимірювати універсальними інструментами – різцями, шліфувальними кругами, мікрометрами і т.д. Для обробки і вимірювання точних отворів застосовують спеціальні, дорогі інструменти (зенкери, розгортки, протяжки, калібри-пробки). Число комплектів таких інструментів, необхідних для обробки отворів з однаковим номінальним розміром, залежить від різноманітності граничних відхилень, які можуть бути призначені.

Припустимо, потрібно виготовити три комплекти деталей однакових номінальних розмірів і однакової точності для отримання посадок із зазором, натягом і перехідної.

У системі отвору граничні розміри отворів однакові для всіх трьох посадок і для обробки буде потрібно тільки один комплект спеціальних інструментів.

У системі валу граничні розміри отворів для кожної посадки різні і для обробки буде потрібно три комплекти спеціальних інструментів.

Завдяки тому, що для отримання різноманітних посадок в системі отвору потрібно значно менше спеціальних інструментів для обробки отворів, ця система в машинобудуванні має переважне застосування.

Система допусків і посадок поширюється на розміри до 10000 мм. Даний діапазон розмірів поділяється на три групи: до 500 мм, понад 500 до 3150 мм, понад 3150 до 10000 мм.

Перераховані групи розмірів поділяються на основні та проміжні інтервали.

Для розмірів до 500 мм встановлено 13 основних інтервалів: до 3 мм, понад 3 до 6, понад 6 до 10, понад 10 до 18 мм і т.д. Починаючи з 10 мм основні інтервали додатково поділяються на проміжні.

Наприклад, в основному інтервалі понад 10 до 18 мм є два проміжних – понад 10 до 14 мм, понад 14 до 18 мм.

Розміри понад 500 до 3150 мм поділяються на 8 основних і 16 проміжних інтервалів, а розміри понад 3150 до 10000 мм – на 5 основних і 10 проміжних.

Точність розмірів визначається допуском – із зменшенням допуску точність підвищується, і навпаки.

Одиниця допуску виражає залежність допуску від номінального розміру і служить базою для визначення стандартних допусків. У системі допусків і посадок одиницю допуску, , обчислюють за формулами:

для розмірів до 500 мм:

(3.1)

для розмірів понад 500 до 10 000 мм:

(3.2)

де – середній діаметр інтервалу в .

У даних формулах перший доданок враховує вплив похибок обробки, а другий – вплив похибок вимірювання і температурних погрішностей.

,

де і – більший і менший розміри інтервалу.