что такое система вала и система отверстия
Система вала. Система отверстия.
Совокупность разных точностей и различных отклонений для образования разнообразных посадок и их построение называется
Система допусков подразделяется на систему отверстия и систему вала.
Рис. 95. Посадки в системе отверстий (а) и в системе вала (б):
1 — ходовая; 2 — скольжения; 3 — прессовая
— это совокупность посадок, в которых при одном классе точности и одном номинальном размере предельные размеры отверстия остаются постоянными, а различные посадки достигаются путем изменения предельных отклонений валов (рис. 95, а). Во всех стандартных посадках системы отверстия нижнее отклонение отверстия равно нулю. Такое отверстие называется основным.
— это совокупность посадок, в которых предельные отклонения вала одинаковы (при одном номинальном размере и одном классе точности), а различные посадки достигаются путем изменения предельных отношений отверстия (рис. 95, б). Во всех стандартных посадках системы вала верхнее отклонение вала равно нулю. Такой вал называется основным.
Допускается пользоваться не только посадками, установленными стандартом, но и комбинациями стандартизованных полей допусков отверстий и валов одного или разных классов точности.
Для предпочтительного применения при номинальных размерах 1 + 500 мм установлены два ряда полей допусков отверстий и валов. В первую очередь должны применяться поля допусков 1-го ряда, затем поля допусков 2-го ряда. Только в особых случаях, при необходимости, могут применяться остальные поля допусков.
К первому ряду 2-го класса точности относятся поля допусков посадок Н, С, Х, а ко второму ряду — Пр, Г, П, Д и Л. Путем длительных наблюдений установлена зависимость изменения допуска от размеров обрабатываемых поверхностей. Эта зависимость выражается в виде кубической параболы 
. Сравнение допусков при разных размерах поверхности и одинаковой точности производят, используя единицу допуска. Число этих единиц, заключенных в величине допуска на обработку поверхности, характеризует степень точности обработки. Для каждого класса точности предусмотрено определенное число единиц допуска. Величина допуска равна ai, где а — число единиц допуска, i — величина единицы допуска.
По ГОСТу единица допуска i в мк выражается следующими зависимостями:
для отверстия диаметром 0,1—1 мм
для отверстий диаметром 1—500 мм
для отверстий диаметром 500—10 000 мм
где d c.a есть среднее арифметическое значение интервалов диаметров в мм. На чертежах отклонения указывают одним из двух способов:
Во всех случаях численные значения верхних отклонений указывают выше стрелки размера, а нижнее отклонение — ниже нее. Отклонения, равные нулю, на чертеже не указывают.
В машиностроении применяется в основном система отверстия, так как при этом необходимо меньше режущих инструментов с различными размерами, например, для всех посадок одного и того же класса точности при определенном номинальном размере потребуются развертки одного диаметра. При системе вала для обработки различных отверстий требуются развертки или протяжки разных диаметров в соответствии с разными размерами отверстий для различных посадок. Обработка валов обычно производится инструментами (резцами, шлифовальными кругами и т. д.), размеры которых не связаны с характером посадок.
Развертки, протяжки и другие калибрующие инструменты (размеры которых по диаметру определяют размеры обработанных ими поверхностей) относительно дороги. Таким образом, предпочитают систему отверстия из экономических соображений.
Однако в некоторых случаях оказывается более целесообразным применять систему вала. Это главным образом относится к тем случаям, когда на одном валу должно быть помещено несколько деталей с разными посадками. В этом случае при системе отверстия вал нужно было бы делать ступенчатым, а это не всегда позволит осуществить сборку.
Основные понятия о допусках и посадках
Основные понятия о допусках и посадках
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.
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.
Посадки
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 :
Посадки в системе отверстия и системе вала
Посадки, установленные ЕСДП СЭВ, могут быть осуществлены по системам отверстия или вала.
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.
Квалитеты
В системе СЭВ для обозначения допусков с указанием квалитетов применяются следующие условные обозначения:
Графическое изображение допусков и посадок
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.
На схемах указывают номинальный D и предельные ( Dmax, Dmin, dmax, dmin ) размеры, предельные отклонения ( ES, EI, es, ei ) поля допусков и другие параметры.
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.
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.
Допуски и посадки установлены для четырех диапазонов номинальных размеров:
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).
Система допусков и посадок в машиностроении
Система посадок.
Посадку деталей, т. е. получение нужного зазора или натяга между сопрягаемыми поверхностями, можно осуществить двумя способами: по системе отверстия и по системе вала.
Система допусков в машиностроении построена для сопряжений цилиндрических поверхностей, у которых сопрягаемым размером является диаметр. При этом охватывающей поверхностью служит отверстие, а охватываемой — сопрягаемый с ним вал. В дальнейшем изложении эта система допусков употребляется применительно к сопрягаемым поверхностям, получаемым при фрезеровании, т. е. стержням и пазам, и под словом «отверстие» подразумевается паз, а под словом «вал» — стержень.
Система отверстия.
Чтобы осуществить нужную посадку, т. е. получить нужный зазор или натяг между валом и отверстием, можно назначить больший или меньший размер вала, оставляя размер отверстия неизменным. Если диаметр вала будет больше диаметра отверстия, получим натяг (неподвижную посадку); если диаметр вала будет меньше, получим зазор (свободную посадку).
Следовательно, оставляя для данного номинального диаметра предельные размеры отверстия одинаковыми при всех посадках одного и того же класса точности, осуществляем необходимую посадку за счет увеличения или уменьшения размеров вала, т. е. осуществляем зазор или натяг. Такая система постоянного размера отверстия и изменяющегося размера вала называется системой отверстия. На рис. 5а схематически показано, при каких посадках получаются зазоры, а при каких — натяги по системе отверстия. 
При системе отверстия на чертежах возле номинального размера отверстия ставят букву А с цифрой, показывающей класс точности: А1 ; А ; А3 ; А4 и т. д., а возле номинального размера вала ставят букву, которая обозначает посадку, с цифрой, указывающей на класс точности. Например, Н2а ; Х3 ; Ш4 ; Л5 и т. д.
Система вала.
Можно осуществить нужную посадку, т. е. получить нужный зазор или натяг между валом и отверстием, оставляя размер вала неизменным и назначая больший или меньший размер отверстия. Если диаметр отверстия назначим меньше диаметра вала, получим натяг (неподвижную посадку); если диаметр отверстия назначим большим, получим зазор (свободную посадку).
Следовательно, оставляя для данного номинального диаметра предельные размеры вала одинаковыми при всех посадках одного и того же класса точности, можно осуществить зазор или натяг, т. е. необходимую посадку за счет увеличения или уменьшения предельных размеров отверстия. Такая система постоянного размера вала и изменяющегося размера отверстия называется системой вала. На рис. 5, б схематически показано, при каких посадках получаются зазоры и натяги по системе вала.
При системе вала на чертежах возле номинального размера вала ставят букву В с цифрой, показывающей класс точности, например: В1 ; В ; В2а ; В3 и т. д., а возле размеров отверстия — букву, обозначающую посадку, с цифрой, указывающей на класс точности. Например: Н1 ; С2а ; Х3 ; Л4 и т. д.
На большинстве отечественных машиностроительных заводов применяют систему отверстия. Это объясняется тем, что получение различных размеров отверстия в зависимости от посадки для одного и того же номинального диаметра сложнее, так как для каждой посадки нужен свой мерный режущий инструмент, и, следовательно, это обходится дороже, чем получение различных диаметров валов методом точения или шлифования без применения мерного инструмента.
Как уже указывалось, фрезеровщику редко приходится иметь дело с обработкой цилиндрических поверхностей (валов и отверстий). Чаще всего он занят обработкой пазов, канавок, выступов и т. п., при которой необходимо выдерживать размеры по длине, ширине, высоте, толщине и глубине. В этих случаях для чертежных обозначений размеров пазов, канавок, брусков, и т. п. пользуются теми же обозначениями, что и для валов и отверстий.
Система допусков.
Система допусков, принятая в СССР, обязательна для всех заводов и предприятий Советского Союза. Предельные отклонения в микронах (мк) для системы отверстия и системы вала всех классов точности и всех посадок приводятся в соответствующих таблицах, имеющихся в справочниках, в том числе и в «Справочнике молодого фрезеровщика», изданном Профтехиздатом в 1962 г
Обозначение допусков на чертежах.
Если фрезеровщик видит на чертеже номинальный размер и возле него букву и цифры, т. е. условные обозначения системы допусков, посадки и класса точности, он еще не знает, какие отклонения в размере детали допустимы. Рабочий должен посмотреть в таблицу допусков и найти в ней предельные отклонения от номинального размера для данной системы, класса точности и посадки. После этого, лишь определив предельные размеры детали, он может приступить к обработке детали.
Иногда вместо условного обозначения посадки и класса точности рядом с номинальным размером ставят числовое обозначение отклонения от номинального размера.
На рис. 6 показано, как проставляются условные и числовые обозначения на рабочих чертежах в том и другом случаях. 
В чертежах проставляют отклонения только на сопрягаемые размеры. Размеры, на которых не показаны отклонения, являются свободными и выполняются с допусками по 5-му или 7-му классам.
Кроме допусков на линейные размеры, на чертежах в случае необходимости проставляют допускаемые отклонения от геометрической формы — допускаемые неплоскостность, непараллельность или неперпендикулярность сопряженных поверхностей. Величина этих допусков выражается обычно в сотых долях миллиметра на 100 или 300 мм длины. Так, допускаемая при фрезеровании данной детали неплоскостность обработанной поверхности в 0,02 мм на длине 100 мм обозначается на чертеже в необходимом месте 0,02: 100; точно так же допускаемая при фрезеровании другой детали непараллельность двух обработанных плоскостей в 0,03 мм на длине 300 мм обозначается на чертеже 0,03 :300.
Система отверстия и система вала
При соединении вала с отверстием достигнуть получения разного характера этого соединения, т. е. достигнуть получения разных посадок, можно двумя способами:
1) предельный размер отверстия оставлять постоянным, а размер вала менять в зависимости от того, какого характера желают получить соединение— по какой посадке (фиг. 27);
2) предельный размер вала оставлять постоянным, а размер отверстия менять в зависимости от выбранной посадки (фиг. 28).
Соединение по первому способу называется системой отверстия, по второму — системой вала.
«Система отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесённых к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры отверстия остаются постоянными. Осуществление различных посадок достигается за счёт соответствующего изменения предельных размеров вала»
«Система вала характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесённых к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры вала остаются постоянными.
Осуществление различных посадок достигается за счёт соответствующего изменения предельных размеров отверстия»
Фиг. 27. Система отверстия.
Фиг. 28. Система вала.
Таким образом в системе отверстия предельный размер отверстия остаётся один и тот же для всех посадок данного класса, а предельный размер, вала принимается разным, в зависимости от посадки. Следовательно, в системе отверстия калибр для измерения отверстия данного размера остаётся один и тот же для всех посадок данного класса, а калибры для валов будут разные для разных посадок.
В системе вала, наоборот, предельный размер вала остаётся постоянным для всех посадок данного класса, а предельный размер отверстия принимается разным, в зависимости от посадки. В системе вала калибр для измерения вала данного размера остаётся один и тот же для всех посадок данного класса, а калибры для отверстий будут разные для различных посадок.
В системе отверстия основной деталью является отверстие; в системе вала основная деталь— вал.
В системе отверстия номинальный размер является наименьшим предельным размером отверстия, а в системе вала номинальный размер является наибольшим предельным размером вала. В системе отверстия допуск отверстия всегда направлен в сторону увеличения отверстия (в тело); в системе вала допуск вала направлен всегда в сторону уменьшения вала (в тело).
В промышленности применяются обе системы, но большее распространение имеет система отверстия; системой вала пользуются обычно наряду с системой отверстия — для некоторых соединений в изделии, где она иногда является более удобной; например; когда на одном гладком валике сидят две или три детали с разными посадками.
Система вала применяется в производстве трансмиссий, в сельскохозяйственном машиностроении и других отраслях машиностроения, где встречается много гладких валов, несущих на себе детали, имеющие разную посадку.
Системе отверстия отдают предпочтение по той причине, что при пользовании ею получается значительное сокращение количества режущего и мерительного инструмента для отверстия и упрощение и удешевление производственного процесса.
Экономия инструмента для изготовления и измерения отверстия особенно важна потому, что необходимый при этом инструмент (развёртки, калибры, пробки и др.) сравнительно дорог.
Преимущества в производственном процессе заключаются в следующем: большая точность при обработке валов на круглошлифовальных станках достигается без затруднений; изготовление валов с большим разнообразием размеров при том же самом номинальном диаметре не удорожает производства; в то же время для изготовления отверстий разных диаметров (из-за разных допусков) при том же номинальном диаметре приходится производить в процессе работы смену развёрток (которых к тому же необходимо иметь значительный набор для разных размеров), что, разумеется, усложняет и удорожает работу.
Вот эти обстоятельства и заставляют отдавать предпочтение системе отверстия.
22. Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений. Допуски, посадки и технические измерения.
Посадки в системе отверстия и в системе вала. Система допусков по образованию различных посадок подразделяется на систему отверстия и систему вала.
Система отверстия — это совокупность посадок, в которых при одном классе точности и одном номинальном размере предельные отклонения отверстий одинаковы, а различные посадки достигаются путем изменения предельных отклонений валов (рис. 43, а).
Во всех стандартных посадках системы отверстия нижнее отклонение отверстия равно нулю: в этом случае наименьший предельный размер отверстия равен номинальному. П-ле допуска такого отверстия называется основным.
Система вала — это совокупность посадок, в которых предельные отклонения ва-лов одинаковы (при одном номинальном размере и одном классе точности), а различные посадки достигаются путем измене¬ния предельных отклонений отверстий (рис. 43, б). Во всех стандартных посадках системы вала верхнее отклонение вала равно нулю. После допуска такого вала называется основным.
Общие сведении о системах допусков и посадок. С 1980 г. в странах — членах СЭВ введена единая система допусков и посадок (ЕСДП СЭВ) всех типовых соединений в маши-ностроении. Допуски и посадки системы регламентируются стандартами СЭВ (ОСТ СЭВ), которые составляются на основе стандартов международной системы (ИСО), и в СССР дей-ствуют в качестве государственных стандартов. Это приводит к возможности применения в разных странах единой технической доку¬ментации и стандартной технической оснастки, повышает уровень взаимозаменяемости в машино- и приборостроении и обеспечивает взаимовыгодную торговлю.
Система допусков и посадок СЭВ распространяется на размеры до 10000 мм (нижний предел — менее 1 мм — неограничен). Указанный диапазон размеров разбит на три группы: до 500 мм, свыше 500 до 3150 мм и свыше 3150 до 10000 мм. Перечисленные группы размеров подразделены на основные и промежуточные интервалы. Для размеров до 500 мм установлено 13 основных интервалов. Начиная с 10 мм основ¬ные интервалы дополнительно разбиты на промежуточные. Размеры свыше 500 до 3150 мм разбиты на 8 основных и 16 промежуточных интервалов, а свыше 3150 мм — на 5 основных и 10 промежуточных. Промежуточные интервалы введены для отклонений, образующих посадки с большими натягами и зазорами для получения более равномерных зазоров и натягов.