Поля допусков и посадки

Размеры деталей при их изготовлении невозможно измерить с абсолютной точностью. Некоторая погрешность вносится обычно при их изготовлении, поэтому различают действительный, предельные и номинальный размеры.
В зависимости от необходимой степени точности изготовления деталей устанавливают предельные размеры. Различают наибольший и наименьший предельные размеры: dmax и dmin для вала и Dmax и Dmin для отверстия (рис. 1, а).
Действительным называют размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Действительный размер находится между предельными размерами или равен одному из них. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называют допуском на изготовление детали. Допуск на диаметр вала равен Td=dmax—dmin, допуск на диаметр отверстия TD=Dmax—Dmin.

Рис. 1. Схематическое изображение полей допусков отверстия и вала при посадке с зазором (а) и их упрощенная схема (б):
И — нулевая линия
Допуск в чертежах указывается в виде двух предельных отклонений от номинального размера D (общего для обеих деталей). Различают верхнее и нижнее предельные отклонения, которые указываются цифрой соответственно со знаком «+» или «—».
Верхним предельным отклонением называется алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами; нижним — алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. Для отверстия верхнее отклонение ES—max—D, нижнее—EI=Dmin —D; для вала верхнее отклонение es=dmax—D, нижнее — et=dmin—D.
Пространство, ограниченное линиями верхнего и нижнего отклонений (заштрихованные полоски), называется полем допуска. Оно определяется допуском и его положением относительно номинального размера.
Каждый из двух предельных размеров определяют по отклонению от номинального размера. Так, например, по проставленному на чертеже размеру вала 42  определяем:
наибольший предельный размер 42—0,013=41,987 мм, наименьший предельный размер 42—0,024 =41,976 мм.

Рис. 2. Схема полей допусков при посадках с натягом (а) и переходной (б)
В рассмотренном примере 42  верхним является отклонение  41,987—42=—0.013; нижним  41,976—42=—0,024. Являясь алгебраическими величинами, отклонения могут быть положительными и отрицательными. При записи верхнее отклонение располагают над нижним, например: 60. Предельные отклонения, равные нулю, не указывают: 60+0.2; 60-0,2. При равенстве абсолютных величин отклонений их указывают один раз со знаком ±: 60+0,2.
Допуски и размеры деталей можно показать схематически, в виде полей допусков без изображения самих деталей (рис. 1, б). Поле условно показывается в виде прямоугольника, верхняя и нижняя стороны которого соответствуют верхнему и нижнему предельным отклонениям. Положительные отклонения откладывают вверх от нулевой линии, а отрицательные—вниз. Такие упрощенные схемы можно вычерчивать в масштабе, они получаются более простыми и наглядными.
Поверхности, по которым происходит соединение деталей, называют сопрягаемыми, остальные поверхности являются несопрягаемыми (свободными).
В соединениях деталей, входящих одна в другую, различают охватываемые и охватывающие детали. Вал является охватываемой деталью, отверстие — охватывающей. В дальнейшем при рассмотрении допусков и посадок следует иметь в виду, что термины «вал» и «отверстие» относятся не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей другой формы, например, ограниченными двумя параллельными плоскостями.
При соединении двух деталей образуется посадка. В зависимости от расположения полей допусков различают посадки с зазором, натягом (рис. 2, а) и переходные (рис. 2, б); при переходных посадках возможно получение как зазора, так и натяга. Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей и степень сопротивления их взаимному перемещению.
Посадка с зазором получается, если размер вала меньше размера отверстия. Она характеризуется наименьшим Smin=Dmin—dmax и наибольшим Smax=Dmax—dmin зазорами и обеспечивает возможность взаимного перемещения деталей, поэтому ее называют также подвижной посадкой. При посадке с зазором поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала. Посадки с зазором часто применяются для подшипников скольжения. Зазор обеспечивает свободу вращения вала в подшипнике. К посадкам с зазором относятся также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала, т. е. <Smin=0.
Посадка с натягом (неподвижная) получается в том случае, когда до соединения деталей размер вала больше размера отверстия (поле допуска вала расположено над полем допуска отверстия). Натягом N называется разность размеров вала и отверстия до сборки. Он обеспечивает взаимную неподвижность деталей после сборки. Максимальный натяг посадки Nmax=dmax—Dm 1п, минимальный Nmln= —dmi„—Dmax. При переходной посадке заданные отклонения на вал и отверстие перекрывают друг друга. Что будет при сборке — зазор или натяг,— определяется действительными размерами соединяемых деталей.
Различные посадки можно получить, изменяя положение полей допусков обеих соединяемых деталей. Однако в производстве удобнее получать нужную посадку, изменяя положение поля допуска только вала или только отверстия, поэтому стандартом предусмотрены посадки в системе отверстия и в системе вала, и вводится понятие основной детали системы — детали, у которой положение поля допуска не зависит от вида посадки. В системе допусков и посадок основными деталями служат отверстия и валы, имеющие основное отклонение, равное нулю. В системе отверстия посадки с различными зазорами и натягами получаются соединением различных валов с основным отверстием, а в системе вала — соединением различных отверстий с основным валом.
Точные отверстия обрабатывают дорогостоящим режущим инструментом — зенкерами, развертками, протяжками и т.д.,— каждый из которых предназначен для получения отверстия только одного размера с определенным полем допуска. Точные отверстия во многих случаях также приходится измерять специальным измерительным инструментом — калибрами. Валы можно обрабатывать и измерять универсальными инструментами: резцами, шлифовальными кругами, микрометрами и т. д. Применение системы отверстия дает возможность уменьшить номенклатуру инструмента, поэтому она получила преимущественное распространение.