Взаємозамінюваність і поняття про допуски й квалітети

Один з важливих показників якості машини, що суттєво впливає на всі критерії її працездатності та надійності, а також на експлуатаційні параметри, є точність виготовлення та складання спряжених елементів. Принцип конструювання та виготовлення деталей, що забезпечує можливість вірного складання або зміни під час ремонтів незалежно виготовлених деталей і складальних одиниць без додаткової обробки та підгонки їх із збереженням відповідної якості та надійності з’єднання називається взаємозамінюваністю, що є характерною рисою сучасного машинобудування.

Розрізняють повну і неповну взаємозамінюваність. Повна – передбачає правильне з’єднання усіх спряжених деталей, що поступають на складальні операції. Вони забезпечуються високою точністю виготовлення деталей. При неповній взаємозамінюваності досягається вірне з’єднання тільки частини деталей, виготовлених з меншою точністю. У цих випадках для складання використовується груповий підбір деталей (селективне складання) або застосовуються різні компенсатори та інші додаткові технологічні засоби.

Взаємозамінюваність деталей машин забезпечується системою допусків і посадок. Загальні положення та основи побудови даної системи для гладких елементів машин (циліндричних або обмежених паралельними площинами) з номінальними розмірами до 3150 мм встановлені стандартами ГОСТ 25346-89 і 25347-82. Згідно з цими стандартами розглянемо деякі термінології, що стосуються понять про розміри, відхилення, допуски й квалітети.

Розмір – числове значення лінійної дійсної величини (діаметра, довжини та ін.) у вибраних одиницях. У машинобудуванні розміри задаються у міліметрах. Розміри бувають дійсні, граничні й номінальні.

Дійсний розмір – розмір елемента, який встановлюють шляхом вимірювання.

Граничні розміри – два гранично допустимі розміри елемента, між якими повинен знаходитися дійсний розмір. Найбільший (найменший) граничний розмір – найбільший (найменший) допустимий розмір елемента.

Номінальний розмір – розмір, відносно якого визначаються відхилення. Номінальні розміри вибирають у процесі конструювання на підставі розрахунків на міцність або за конструктивними міркуваннями і проставляють на кресленні деталі або з’єднанні деталей.

Відхилення – алгебраїчна різниця між розмірами дійсним (або граничним) і відповідним номінальним.

Граничне відхилення – алгебраїчна різниця між граничним і відповідним номінальним розмірами. Розрізнюють верхнє і нижнє відхилення. Верхнє (нижнє) відхилення – алгебраїчна різниця між найбільшим (найменшим) граничним і відповідним номінальним розмірами.

Нульова лінія – лінія, що відповідає номінальному розміру, від якої відкладають відхилення розмірів при графічному зображенні полів допусків і посадок. У разі горизонтального розміщення її додатні відхилення відкладають вгору від неї, а від’ємні – вниз.

Допуск – різниця між найбільшим і найменшим граничними розмірами або алгебраїчна різниця між верхнім і нижнім відхиленнями. Поле допуску – поле, обмежене найбільшим і найменшим граничними розмірами і визначається допуском та його положенням відносно номінального розміру.

Поля допусків для спряжених елементів встановлені різними для трьох діапазонів зміни номінальних розмірів: малих – до 1 мм, середніх – 1-500 мм і великих – 500-3150 мм. У машинобудуванні найуживанішим є середній діапазон номінальних розмірів.

Основне відхилення – одне з двох граничних відхилень (верхнє чи нижнє), що визначає положення поля допуску відносно нульової лінії. У стандартній системі допусків є відхилення, ближче до нульової лінії.

Для задовольняння вимог щодо різних деталей і їх посадок з певними номінальними розмірами стандартом передбачена гамма допусків та основних відхилень, які характеризують положення цих допусків відносно нульової лінії. Розміщення поля допуску по відношенню до нульової лінії, яке залежить від номінального розміру, позначається буквою (іноді двома) латинського алфавіту, при цьому для отворів – великою, а валів – малою.

Чим більший допуск на розмір, тим менші вимоги до точності деталі, простіше й дешевше її виготовлення. Але великі деталі важче виготовляти порівняно з меншими при однакових відхиленнях від номінальних розмірів. Тому допуск визначається від розмірів деталі. Крім того, деталь може бути виготовлена більш точніше (з меншим полем допуску) і менш точніше (з більшим полем допуску).

Для оцінки ступеня точності служать квалітети – це сукупність допусків, що відповідає одному рівню точності для усіх номінальних розмірів. Стандартом передбачено 20 квалітетів. У порядку зменшення точності квалітети позначаються так: 01,0,1,2,3…18. Квалітети 01,0,1,2,3 і 4 призначені для кінцевих мір довжини, калібрів і т.д.; в квалітетах 5…13 даються допуски для розмірів спряжених поверхонь деталей; в квалітетах 14…18 – для розмірів неспряжених поверхонь.

Оскільки поле допуску визначається квалітетом, а його положення відносно нульової лінії позначається буквою, граничні відхилення лінійних розмірів можуть бути вказані на кресленні деталі умовними позначеннями полів допусків. При цьому за числом, що вказує розмір, йде умовне позначення поля допуску з букви та цифри, наприклад, 20H7 або 42с8.

Поле допуску і граничні відхилення даються в таблицях стандарту і деколи проставляються в дужках після умовного позначення поля допуску 20H7 (+0,021), 42с8 . Відхилення, що дорівнюють нулю, у позначенні не проставляють. Два граничних відхилення можуть бути додатними (у випадку, коли два граничних розміри більші від номінального), від’ємними (два граничних розміри менші від номінального) і одне додатне, а друге від’ємне (один граничний розмір більший, а другий менший від номінального).