В. А. Слесарчук
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ
И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Допущено Министерством образования
Республики Беларусь в качестве учебного пособия
для учащихся учреждений образования,
реализующих образовательные программы
среднего специального образования
по профилю «Техника и технологии»
2-е издание, исправленное
Минск
РИПО
2016
УДК [621.713+621:53.08](075.32)
ББК 34.41я723
С47
Рецензенты:
цикловая комиссия машиностроительных дисциплин
УО «Борисовский государственный политехнический колледж» (Л. А. Пилипенко)',
заведующий кафедрой «Стандартизация, метрология и информационные
системы» Белорусского национального технического университета,
доктор технических наук, доцент П С. Серенков.
Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее
части не может быть осуществлено без разрешения издательства.
Слесарчук, В. А.
С47	Нормирование точности и технические измерения: учеб, пособие / В. А. Сле-
сарчук. - 2-е изд., испр. - Минск: РИПО, 2016. - 225 с.
ISBN 978-985-503-551-1.
В учебном пособии кратко изложены основы науки об измерениях, из-
мерительных инструментах и приспособлениях, используемых при техниче-
ских измерениях. Приведены примеры расчета допусков и посадок. Уделено
внимание вопросам метрологического обеспечения измерений геометриче-
ских величин, рассмотрены современные средства измерений и перспективы
их развития на ближайший период. Приведены сведения о технических из-
мерениях с применением прогрессивных средств контроля и описаны мето-
ды измерений.
Предназначено для учащихся учреждений среднего специального обра-
УДК [621.713+621:53.08](075.32)
ББК 34.41я723
ISBN 978-985-503-551-1
© Слесарчук В. А., 2012
© Слесарчук В. А., 2016, с изменениями
© Оформление. Республиканский институт
профессионального образования, 2016
ПРЕДИСЛОВИЕ
Дисциплина «Нормирование точности и технические измерения» рас-
сматривает вопросы нормирования точности различных поверхностей де-
талей и типовых соединений, включая поверхности деталей и соединений
специального назначения, а также их технический контроль, позволяющий
приобрести необходимые навыки специалистам в их профессиональной
деятельности.
В машино- и приборостроении 70-80 % всех измерений составляют из-
мерения геометрических величин. Различные физические принципы пре-
образования размеров используются как в универсальных приборах для
измерения линейных и угловых размеров, так и в средствах измерений и
контроля параметров резьбовых деталей и соединений, отклонений формы
и расположения поверхностей, шероховатости, гладких цилиндрических
изделий больших и малых размеров, зубчатых колес и передач, шпоночных
и шлицевых соединений, конических соединений.
Повышение точностных характеристик средств измерений геометричес-
ких величин диктуется потребностями промышленности. Необходимость
создания приборов высокой точности обусловливается требованиями,
предъявляемыми к точности изготовляемых деталей. Так, шпиндельные
узлы современных металлорежущих станков на гидростатических опорах
изготавливаются с комплексным биением 0,03- 0,05 мкм, а образцовые на-
правляющие приборы из гранита - с отклонением от прямолинейности до
десятых долей микрометра на метр.
Решение важнейшей задачи повышения качества выпускаемой продук-
ции невозможно без обеспечения единства измерений. Единство измере-
ний включает совершенствование методов воспроизведения единиц физи-
ческих величин и системы передачи их значений от государственных эта-
лонов до рабочих мер и приборов, применяемых в производстве.
В области совершенствования традиционных универсальных средств
измерений наблюдается тенденция перехода от нониусного и шкального
отсчетов, основанных на механическом и оптическом принципах, к инфор-
мативному - электрическому и оптоэлектронному цифровому отсчету с
выдачей информации на периферийные устройства (микропроцессоры) с
расчетом на последних основных статистических характеристик.
Появились новые универсальные средства измерений геометрических
величин с практически неограниченными возможностями измерения раз-
нообразных изделий - координатно-измерительные машины (КИМ) с про-
граммным управлением.
Материал курса «Нормирование точности и технические измерения»
является базой для дальнейшего успешного изучения таких дисциплин, как
«Детали машин», «Обработка конструкционных материалов», «Основы ре-
монта оборудования».
Материал учебного пособия изложен в соответствии с программой, ут-
вержденной Министерством образования Республики Беларусь, и полно-
стью отвечает ей.
Внедрение в промышленность, строительство и сельское хозяйство но-
вой техники, эксплуатация современных машин, механизмов, приборов и
аппаратов требуют подготовки высококвалифицированных специалистов,
владеющих теорией точности и измерений, способные производить необ-
ходимые расчеты и выполнять измерения параметров и величин.
Подготовка квалифицированных рабочих в Беларуси для всех отраслей
народного хозяйства осуществляется в плановом порядке путем обучения
молодых специалистов в профессионально-технических училищах, коллед-
жах, университетах, а также на производстве.
Профессия техника-механика на современном предприятии является
одной из наиболее востребованных профессий, и ее значение с ростом ме-
ханизации и автоматизации производственных процессов возрастает, так
как в значительной мере бесперебойная работа оборудования зависит от
техников-механиков. Учебное пособие призвано способствовать изучению
материала по программе курса «Нормирование точности и технические
измерения» для специальностей 36 01 «Машиностроительное оборудова-
ние и технологии», 36 09 «Производство продуктов питания», 37 01 «Ав-
томобили, тракторы, электрифицированный наземный городской транс-
порт», 36 01 01 «Технология машиностроения» в средних специальных
учебных заведениях.
ГЛАВА 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О
ДОПУСКАХ И ПОСАДКАХ
1.1.	Основные сведения о взаимозамениемости
Для обеспечения заданного уровня качества серийно выпускаемых из-
делий необходимо, чтобы все обработанные детали в партии одного на-
значения (номенклатуры, типоразмера) соответствовали заданным требо-
ваниям точности. Различия между такими деталями должны быть в преде-
лах требуемой точности, т. е. такого допуска на размер, что любая из них
собирается с сопрягаемыми деталями, а собранные вместе они составляют
изделие, соответствующее заданному уровню точности и обеспечивающее
необходимые эксплуатационные характеристики. Детали, их соединения,
т. е. сборочные единицы, отвечающие поставленным требованиям, назы-
ваются взаимозаменяемыми.
Взаимозаменяемость - это пригодность одного изделия, процесса или
услути для использования вместо другого изделия, процесса или услути в
целях выполнения одних и тех же требований.
Взаимозаменяемость можно рассматривать как одинаковость изделий,
но, поскольку абсолютно одинаковых иаделий не существует, очевидно, что
при изготовлении следует всего лишь не допустить таких различий, кото-
рые выходят за оговоренные нормы. Эти нормы зафиксированы в докумен-
тации (конструкторская документация, технические описания, паспорта
и др.).
В современном производстве детали разных типов и конструкций из-
готавливают строго по чертежам наразных рабочих местах, часто в разных
цехах и на разных предприятиях. Детали в процессе обработки проходят
много технологических операций, что означает их независимое изготовле-
В результате детали должны занимать свое место в сборочной единице
без дополнительной обработки. Сборочная единица - это часть машины
или прибора, состоящая из нескольких деталей, соединенных между собой.
После установки сборочных единиц в корпусе получаем, например, короб-
ку передач, которая является частью более сложной сборочной единицы
какой-либо машины.
Таким образом, сборка заключается в последовательном соединении де-
талей в сборочные единицы, а сборочных единиц в общую систему - меха-
низм, машину, прибор.
В технике взаимозаменяемость изделий подразумевает возможность
равноценной (с точки зрения оговоренных условий) замены одного другим
в процессе изготовления или ремонта. Чем более подробно и жестко нор-
мированы параметры изделий, тем проще реализуется замена, но тем слож-
нее обеспечить взаимозаменяемость.
Взаимозаменяемость изделий и их составных частей (узлов, деталей, эле-
ментов) следует рассматривать как единственную возможность обеспече-
ния серийного и массового производств. Одинаковый и заданный уровень
качества конечных изделий конкретного производства обеспечивается вы-
полнением определенного набора требований. Требования предъявляются
ко всем элементам деталей, которые обеспечивают нормальную работу, т.
е. эксплуатационные характеристики (показатели) и функциональное на-
значение изделия. Обеспечение взаимозаменяемости, а значит, и заданного
уровня качества изделий подразумевает:
*	установление комплекса требований ко всем параметрам, оказываю-
щим влияние на взаимозаменяемость и качество изделий (нормирование
параметров и их точности);
♦	соблюдение при изготовлении установленных норм, единых для оди-
наковых объектов, и эффективный контроль нормируемых параметров.
При этом «пробелы» при назначении норм или неправильный, нечетко
определенный выбор их границ могут вызвать нарушение взаимозаменяе-
мости изготавливаемых изделий, а следовательно, и несоблюдение задан-
ного уровня к требованиям точности и качеству изделий. Неправильный
или неполный набор при нормировании номенклатуры параметров может
привести к нарушению взаимозаменяемости, при этом изготовителя фор-
мально нельзя обвинить в несоблюдении норм.
Таким образом, изготовление деталей с необходимой точностью и при-
менение соединений, отвечающих условиям работы и сборки, обеспечива-
ют работоспособность изделий при сборке без подгонки, т. е. взаимозаме-
няемость.
Взаимозаменяемость не обеспечивается одной только точностью гео-
метрических параметров. Пусть, например, зубчатые колеса, поступившие
на сборку, изготовлены по заданным размерам, но у части из них не обе-
спечена необходимая твердость зубьев при термической обработке. Такие
зубчатые колеса менее долговечны, и фактически взаимозаменяемость со-
бранных узлов в данной партии будет нарушена. С учетом этого современ-
ным направлением взаимозаменяемости является функциональная взаи-
мозаменяемость, при которой точность и другие эксплуатационные ха-
рактеристики (показатели) деталей, сборочных единиц и комплектующих
изделий должны быть согласованы с назначением и условиями работы ко-
нечной продукции. Например, функционально взаимозаменяемыми могут
оказаться карандаш, шариковая или перьевая ручка, кусок мела, пишущая
машинка, компьютер, если необходимо записать краткое сообщение (пере-
чень составлен без учета экономических затрат и квалификации). Нало-
жение экономических ограничений может резко сократить такой список.
Термин «функциональная взаимозаменяемость» имеет свою особенность:
приоритет выполняемых изделием функций (карандашом, мелом, руч-
кой и т. д. - пишут) при возможных существенных технических различи-
ях используемых объектов. Функционально взаимозаменяемыми при оп-
ределенной постановке задачи (своевременная явка на учебу) могут быть
признаны такие транспортные средства, как трамвай, троллейбус, автобус,
такси, велосипед или ноги человека. Взаимозаменяемость по геометриче-
ским параметрам является частным видом функциональной взаимозаме-
няемости.
Взаимозаменяемость бывает полной и неполной, внешней и внутренней.
Полная взаимозаменяемость позволяет получать заданные показатели ка-
чества без дополнительных операций в процессе сборки и подразумевает
взаимозаменяемость изделий по всем нормируемым параметрам. Параме-
тры и свойства, не имеющие принципиального значения для функциони-
рования изделий, не нормируются.
В число нормируемых параметров изделий могут входить:
♦	геометрические (размеры, форма, расположение и шероховатость по-
верхностей);
♦	физико-механические (твердость, масса, отражательная способность
и т. д.);
♦	экономические (себестоимость, лимитная цена, производительность
и др.);
♦	эргономические, эстетические, экологические и др.
При неполной взаимозаменяемости при сборке сборочных единиц и ко-
нечных изделий допускаются операции, связанные с подбором и регули-
ровкой некоторых деталей и сборочных единиц. Она позволяет получать
заданные технические и эксплуатационные показатели готовой продук-
ции при меньшей точности деталей. Функциональная взаимозаменяе-
мость может быть только полной, а геометрическая - полной и неполной.
Внешняя взаимозаменяемость — это взаимозаменяемость узлов и ком-
плектующих изделий (электродвигателей, подшипников качения и пр.)
по эксплуатационным параметрам и присоединительным размерам. На-
пример, эксплуатационными параметрами для электродвигателей явля-
ются мощность, частота вращения, напряжение, ток; для подшипников
качения - коэффициент работоспособности, предельная частота враще-
ния, воспринимаемая нагрузка. К присоединительным размерам относят-
ся диаметры, число и расположение отверстий в лапах электродвигателей,
внутренний и наружный диаметры и ширина колец подшипников каче-
Внутренняя взаимозаменяемость обеспечивается точностью параме-
тров, которые необходимы для сборки деталей в узлы, а узлов - в механиз-
мы. Например, взаимозаменяемость шариков или роликов подшипников
качения, узлов ведущего и ведомого валов коробок передач.
Принципы взаимозаменяемости распространяются на детали, сбороч-
ные единицы и комплектующие изделия.
1.2.	Основные понвтив о допусках и посадках
Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и
т. п.) в выбранных единицах измерения. К линейным величинам относятся
диаметр, высота, толщина, глубина и др. Кроме того, вместо термина «еди-
ницы измерения» следует использовать более корректный термин «едини-
цы физической величины» или краткую форму «выбранные единицы».
Вал - термин, условно применяемый для обозначения наружных элемен-
тов деталей, включая и нецилиндрические элементы (рис. 1.1, а - д').
Отверстие - термин, условно применяемый для обозначения внутренних
элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы (рис. 1.1, е - и).
Действительный размер - размер элемента, установленный измерением.
Любое измеренное значение размера можно считать действительным, что
при не точных измерениях исключает возможность объективного заклю-
чения о годности контролируемого элемента.
Предельные размеры - два предельно допустимых размера элемента,
между которыми должен находиться (или которым может быть равен) дей-
ствительный размер (рис. 1.2).
Размеры валов
Размеры, не относящиеся к валам и отверстиям
Наибольший предельный размер - наибольший допустимый размер эле-
мента: Dmax = D + ES; dmax = d + es.
Наименьший предельный размер - наименьший допустимый размер эле-
мента: Dmln = D + El; dmln = d + ei.
Номинальный размер d(D) - размер, относительно которого определя-
ются отклонения (рис. 1.3).
Нулевая линия - линия, соответствующая номинальному размеру, от ко-
торой откладываются отклонения размеров при графическом изображе-
нии полей допусков и посадок. Положительные отклонения откладывают-
ся вверх от нулевой линии, а отрицательные - вниз (рис. 1.3).
Отклонение - алгебраическая разность между размером (действитель-
ным или предельным размером) и соответствующим номинальным раз-
мером (рис. 1.3).
Рис. т.2. Условные обозначения размеров, отклонений
И допусков Отверстий И валов
Рис. 1.3. пример обозначения отклонения
Действительное отклонение - алгебраическая разность между действи-
тельным и соответствующим номинальным размерами.
Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и
соответствующим номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее
предельные отклонения.
Верхнее предельное отклонение ES, es fDmax - D = ES; dmax - d = es) - алге-
браическая разность между наибольшим предельным и соответствующим
номинальным размерами.
Нижнее предельное отклонение El, ei (DalB - D = EI; d -d = ei) - алге-
браическая разность между наименьшим предельным и соответствующим
номинальным размерами.
Основное отклонение - одно из двух предельных отклонений (верхнее
или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нуле-
вой линии. В данной системе допусков и посадок основным является от-
клонение, ближайшее к нулевой линии.
11
Допуск TD, Td - разность между наибольшим и наименьшим предельными
размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклоне-
ниями: TD = Dmaj - Dmln; TD = ES - El; Td = dmai - dmln; Td = es - ei.
Стандартный допуск IT - любой из допусков, устанавливаемых задан-
ной системой допусков и посадок.
Поле допуска - поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предель-
ными размерами и определяемое величиной допуска и его положением от-
носительно номинального размера. При графическом изображении поле
допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и
нижнему отклонениям относительно нулевой линии (рис. 1.4). Вместо вы-
ражения «величина допуска» следует использовать более корректное, на-
пример «значение допуска», поскольку под величиной в метрологии по-
нимают физическую величину (двину, утол и т. д.).
Квалитет (степень точности) - совокупность допусков, рассматри-
ваемых как соответствующие одному уровню точности двя всех номиналь-
ных размеров.
Рис. 1.4. Поле допуска
Основной вал h - вал, верхнее отклонение которого равно нулю (es = 0)
(рис. 1.5, а).
Основное отверстие Н - отверстие, нижнее отклонение которого равно
нулю (EI = 0) (рис. 1.5, б).
Рис. 1.5. Основной вал (а) и основное отверстие (б)
12
Посадка - характер соединения двух деталей, определяемый разностью
их размеров до сборки.
Номинальный размер посадки - номинальный размер, общий двя отвер-
стия и вала, составляющих соединение (нулевая линия на схеме полей до-
пусков).
Зазор - разность между размерами отверстия и вала до сборки, если
размер отверстия больше размера вала.
Наименьший зазор - разность между наименьшим предельным разме-
ром отверстия и наибольшим предельным размером вала в посадке с за-
»»Р»М: S„,. = D„„ -
Наибольший зазор - разность между наибольшим предельным размером
отверстия и наименьшим предельным размером вала в посадке с зазором
или в переходной посадке: Smax = Dmai - dmln.
Посадка с зазором - посадка, при которой всегда образуется зазор в соеди-
нении, т. е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего
предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении
поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис. 1.6).
Натяг - разность между размерами вала и отверстия до сборки, если
размер вала больше размера отверстия. В таком случае после сборки диа-
метры вала и отверстия одинаковы.
Наименьший натяг - разность между наименьшим предельным разме-
ром вала и наибольшим предельным размером отверстия до сборки в по-
Наиболъший натяг - разность между наибольшим предельным разме-
ром вала и наименьшим предельным размером отверстия до сборки в по-
садке с натягом или в переходной посадке: W = dmax - D .
Рис. 1.7. Схема образования посадки с натягом
Переходная посадка - посадка, при которой возможно получение как за-
зора, так и натяга в соединении в зависимости от действительных размеров
отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия
и вала перекрываются полностью или частично (рис. 1.8). В конкретном
сопряжении может быть либо зазор, либо натяг. Переходная посадка пред-
ставляет собой характеристику партии сопряжений с большей или меньшей
вероятностью зазоров и натягов.
Допуск посадки ТП - сумма допусков отверстия и вала, составляю-
щих соединение: ТП = TD + Td = TS = TN. Допуск посадки численно ра-
вен разности наибольшего и наименьшего зазоров (натягов) в посадке:
TS = 5ти - 5тш - допуск зазора; TN = Nmax - Nmin - допуск натяга. Допуск
переходной посадки равен сумме Smax и Nmai, т. е. ТП = Smax + Nmax-
Рис. 1.8. Схема образования переходной посадки
Нормальная температура. Установленные допуски и предельные откло-
нения относятся к размерам деталей при температуре 20 °C согласно ГОСТ
9249-59. Достаточно полно нормальные условия измерений, включая нор-
мальную температуру, установлены стандартом ГОСТ 8.050-73.
Глава 2
ЕДИНАЯ СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК
ДЛЯ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ И
ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
2.1.	Общие сведения о системах
допусков и посадок
Системой допусков и посадок называется закономерно построенная со-
вокупность допусков и посадок. Комплекс рядов допусков и посадок создан
на основе теоретических исследований и обобщения опыта проектирова-
ния, изготовления и эксплуатации изделий. Стандартные системы допус-
ков и посадок разработаны для различных типовых соединений деталей
машин и приборов. Они обеспечивают взаимозаменяемость в машино- и
приборостроении; создают условия для стандартизации конечной продук-
ции, комплектующих изделий, режущего инструмента и калибров; способ-
ствуют повышению качества продукции.
Современные системы допусков и посадок:
1)	охватывают определенные диапазоны размеров, которые для упроще-
ния таблиц допусков разбивают на интервалы размеров;
2)	содержат единицы допусков, выражающие зависимость допуска от раз-
мера;
3)	включают необходимое число квалитетов, классов или степеней точ-
ности, в которых установлены допуски разной величины для одинаковых
номинальных размеров;
4)	содержат необходимое разнообразие посадок двух рядов - в системе
отверстия и в системе вала;
S)	задают точность размеров двумя предельными размерами, а поля до-
пусков основного отверстия и основного вала - симметрично относительно
нулевой линии;
6)	имеют определенную температуру для проведения измерений t = 20 °C.
Системы допусков и посадок оформлены в виде таблиц, содержащих
значения допусков и отклонений для всех интервалов, размеров, квалите-
15
тов, степеней и классов точности. Стандартные современные системы до-
пусков и посадок являются обязательными, но на их основе можно состав-
лять отраслевые, ведомственные и заводские стандарты, ограничивающие
выбор допусков и посадок теми значениями, которые удовлетворяют за-
просы отдельных отраслей промышленности и предприятий.
2.2.	Диапазоны размеров, единицы
допусков и квапитеты
Диапазоны и интервалы размеров. Единая система допусков и посадок
(ЕСДП) распространяется на размеры до 10 000 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 10 000 мм. Перечисленные
группы размеров подразделены на основные и промежуточные интервалы.
Для размеров до 500 мм установлено 13 основных интервалов: до 3 мм; свы-
ше 3 до б, свыше 6 до 10, свыше 10 до 18 мм и т. д. Начиная с 10 мм основные
интервалы дополнительно разбиты на промежуточные. Например, в основ-
ном интервале свыше 10 до 18 мм имеются двапромежуточных-свыше 10 до
14 и свыше 14 до 18 мм. Размеры свыше 500 до 3150 мм разбиты на 8 основных
и 16 промежуточных интервалов, а свыше 3150 мм на 5 основных и 10 про-
межуточных. Промежуточные интервалы введены для отклонений, обра-
зующих посадки с большими натягами и зазорами для получения более рав-
номерных зазоров и натягов.
Единица допуска i (I). Это условная величина, устанавливающая взаи-
мосвязь между экономически достижимой точностью и размерами изде-
лия. Она выражает зависимость допуска от номинального размера и слу-
жит базой для определения стандартных допусков. В системе допусков и
посадок единицу допуска (в микрометрах) вычисляют по формулам:
♦	для размеров до 500 мм -
1 = 0,453/Оп1+ 0.001D*;
♦	для размеров свыше 500 до 10000 мм -
1=0,004 О„ + 2,1,
где Dm - среднее геометрическое значение крайних значений интервала
номинальных размеров (кроме первого), мм.
В системе допусков и посадок для гладких цилиндрических соединений
допуски отверстий и валов обозначают IT.
16
Принцип установления уровней относительной точности реализован в
стандарте путем введения квалитетов. Установлено 20 квалитетов, начи-
ная с самого точного 01 идо самого грубого - 18-го (01, 0,1,2, 3,4,5,6, 7,8,
9,10,11,12,13,14,15,16,17,18). Квалитеты высокой точности (в основном
до третьего-четвертого), как правило, не используются для образования
посадок. Допуски этих квалитетов применяют для прецизионных несопря-
гаемых элементов деталей и элементов средств измерений (размеры между
рабочими гранями концевых мер длины, рабочие размеры калибров и т. д.).
Допуски квалитетов средней точности (как правило, от 5 до 12) могут ис-
пользоваться для посадок, образованных предпочтительными полями до-
пусков. Допуски, начиная с 12-го квалитета и выше, в основном применяют
для назначения требований к точности несопрягаемых размеров.
Принцип предпочтительности в ЕСДП реализован установлением рядов
посадок и полей допусков разных уровней предпочтения и использованием
предпочтительных чисел для формирования рядов допусков.
Стандарт ГОСТ 25347-82 в диапазоне размеров от 1 до 500 мм предусма-
тривает 10 предпочтительных полей допусков отверстий:
Е9, F8, Hl 1, Н9, Н8, Н7, Js7, К7, N7, Р7
и 16 предпочтительных полей допусков валов:
dll, d9, e8,f7, g6, hll, h9, h8, h7, h7,js6, k6, пб, рб, r6, s6.
Эти поля допусков составляют первый уровень предпочтения. Второй
уровень предпочтения включает поля допусков ограничительного отбора
(более 70 полей допусков отверстий и более 80 валов, включая предпочти-
тельные поля допусков). Для этих полей в стандарте приведены значения
верхних и нижних предельных отклонений.
Третий уровень предпочтения включает все возможные поля допусков от-
верстий и валов. Ориентировочное число этих полей допусков N можно рас-
считать исходя из числа основных отклонений (28) и квалитетов (20), посколь-
ку не во всех квалитетах предусмотрены полные наборы отклонений:
N== 28-20= 560.
Итак, максимально возможная номенклатура включает около 560 полей
допусков отверстий и столько же полей допусков валов.
Если рассмотреть ряд полей допусков для одного и того же интерва-
ла размеров свыше 30 до 50 мм от пятого квалитета, видно, что допуски
(11, 16, 25, 39, 62, 100, 160, 250... мкм) представляют собой значения, при-
мерно соответствующие ряду Я5 предпочтительных чисел. Такое построе-
ние ряда допусков основано на их расчете по приведенной формуле:
Т = at,
где а - безразмерный коэффициент, зависящий от номера квалитета и оп-
ределяющий число единиц допуска в соответствующем квалитете.
Значения этого коэффициента отвечают округленным членам ряда R5 и
в диапазоне от пятого до восемнадцатого квалитета представлены в табл. 2.1
(коэффициенты квалитетов 2, 3 и 4 не являются членами того же ряда).
Таблица 2.1. Значения коэффициента а (число единиц
I Квалитет I 5 I б I 7 I 8 I 9 I 10 I 11 I 12 I 13 I 14 I 15 I 16 I 17 I 18 I
| а | 7 | 10 | 16 | 25 | 40 | 64 | 100 | 160 | 250 | 400 | 600 | 1000 | 1600 | 2500 |
Основные принципы построения систем допусков и посадок образуют
минимально необходимый набор, но для системы допусков и посадок глад-
ких цилиндрических поверхностей возникает необходимость в использо-
вании ряда дополнительных принципов.
Таким образом, единица допуска зависит только от размера и не зависит
от назначения, условий работы и способов обработки деталей, т. е. единица
допуска позволяет оценивать точность различных размеров и является об-
щей мерой точности или масштабом допусков разных квалитетов.
Допуски одинаковых размеров в разных квалитетах различны, так как
зависят от числа единиц допуска я, т. е. квалитеты определяют точность
одинаковых номинальных размеров.
Различные способы обработки деталей обладают определенной эконо-
мически достижимой точностью: черновое точение позволяет обрабаты-
вать детали с допусками по 12-18 квалитету; для обработки с допусками по
5-7 квалитету применяют тонкое шлифование и т. д., поэтому квалитеты
практически предопределяют технологию обработки деталей.
2.3.	Система допусков и посадок
Системы посадок деталей, образуемые сочетанием охватывающих и ох-
ватываемых поверхностей с различными полями допусков, обеспечивают
весьма широкие возможности для конструкторов. Вместе с тем совершен-
но необходимо наложение разумных ограничений на применяемую номен-
клатуру посадок.
В ЕСДП все рекомендуемые посадки построены в системе отверстия
либо в системе вала. Посадка в системе отверстия образуется сопряжением
вала, имеющего любое поле допуска, с отверстием, поле допуска которого
18
имеет основное отклонение Н (EI = 0). Например, Н7!е6, Hll/all, Н7/кб.
Посадки в системе вала получают при сопряжении отверстия (с любым
полем допуска) и вала с полем допуска, имеющим основное отклонение h
(as = 0), например: G7/h6, K7fh6, P7/h6.
Определить характер посадки в системе отверстия или в системе вала по ее
буквенно-цифровому обозначению достаточно легко при условии знания рас-
положения основных отклонений (рис. 2.1). Так поля допусков валов с основ-
ными отклонениями a, b, с, cd, d, е, ef,f,jg, g,he сочетании с полем допуска от-
верстия (основное отклонение Н) всегда образуют посадки с зазором.
Посадка с основными отклонениями Н и h обеспечивают наименьший
зазор, равный нулю; их иногда называют посадками с нулевым гарантиро-
ванным зазором. Особое значение этой посадки обусловлено еще и тем
обстоятельством, что она с одинаковыми основаниями относится как к
посадкам в системе вала, так и к посадкам в системе отверстия (одновре-
менно использованы основные отклонения h и Н).
Посадки в системе отверстия, образованные с использованием основ-
ных отклонений валов js, j,k,m,n, будут переходными. Валы с основными
19
отклонениями р, г, s, t, и, v, х, у, z, za, zb, zc в сочетании с основным отвер-
стием образуют посадки с натягом.
Для создания посадок в системе вала (его поле допуска имеет основное
отклонение h) необходимо запомнить расположение основных отклонений
отверстий на схеме полей допусков. Стандартные посадки с зазором обе-
спечивают отверстия с основными отклонениями А, В, С, CD, D, Е, EF, F, FG,
G, Н, переходные - отверстия с основными отклонениями Js, J, К, М, N. По-
садки с натягом, как правило, могут быть получены при использовании от-
верстий с основными отклонениями: Р, R, S, Т, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC.
Особенностью систем основного отверстия и вала является безуслов-
ная определенность характера посадок с зазором и переходных в отличие
от посадок с натягом, характер которых зависит от значений допусков ос-
новных поверхностей (основных отверстий и валов). Например, посадка
Н9/р8 переходная, формальное применение приведенных выше правил по-
зволяет оценить ее как посадку с натягом. Причины подобных противо-
речий будут рассмотрены далее, наряду с анализом принципов построения
систем допусков и посадок.
Применение не рекомендуемых стандартом посадок, построенных вне
систем отверстия или вала, не запрещено. Такие посадки могут потребо-
ваться в некоторых конкретных конструкциях. В ряде случаев расшифров-
ка характера таких посадок не представляет сложности, например посадки
типа G7/f6 иди All/dll дают гарантированный зазор, а Р7/п6и Р7/р7- на-
тяг. А для того чтобы определить характер посадок Е7!р6 или G8/n7, при-
дется строить схемы расположения полей допусков.
Принципиально возможно образование посадок с использованием со-
четания любых полей допусков отверстий и валов (с любыми основными
отклонениями и допусками любых квалитетов). Практические ограниче-
ния на применяемую номенклатуру посадок накладывает стандарт, кото-
рый в качестве рекомендуемых посадок устанавливает только посадки в
системах отверстия и вала.
2.А. Образование посадок в системе
отверстия и в системе вала
Посадки всех трех групп с различными зазорами и натягами можно
получить, изменяя положения полей допусков обеих сопрягаемых дета-
лей (рис. 2.2, й). Однако в технологическом и эксплуатационном отноше-
нии удобнее получать разнообразные посадки, изменяя положения поля
20
допуска только вала (рис. 2.2, б) или только отверстия (рис. 2.2, в). Деталь,
у которой положение поля допуска не зависит от вида посадки, называют
основной деталью системы. Это может быть отверстие или вал с любым
основным отклоненим. В системе допусков и посадок основными деталями
служат отверстия или валы, имеющие основное отклонение, равное нулю.
Таким образом, основная деталь - это деталь, поле допуска которой яв-
ляется базовым для образования посадок, установленных в данной системе
21
допусков и посадок. У основного отверстия (Н) верхнее отклонение всегда
положительное и равно допуску ES - 0 = TD-, поле допуска расположено
выше нулевой линии и направлено в сторону увеличения номинального
размера (см. рис. 1.5, б и 2.2, б). У основного вала (h) Td = O- (-ei) = |ei| поле
допуска расположено ниже нулевой линии и направлено в сторону умень-
шения номинального размера (см. рис. 1.5, а и 2.2, в).
В зависимости от того, какая из двух сопрягаемых деталей является ос-
новной, системы допусков и посадок включают два ряда посадок: посадки
в системе отверстия - различные зазоры и натяги получают соединением
основного отверстия и любого вала из ряда основных отклонений валов
(см. рис. 2.2, б); посадки в системе вала - различные зазоры и натяги по-
лучают соединением любого отверстия из ряда основных отклонений от-
верстий и основного вала (см. рис. 2.2, в).
Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых требуемые за-
зоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с
полем допуска основного отверстия (рис. 2.3, а). Определение строго соот-
ветствует только посадкам в системе отверстия с основным отклонением Н.
Посадки в системе отверстия - посадки, в которых требуемые зазоры и
натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с одним
полем допуска отверстия (рис. 2.3, б).
«	и
Рис. 2.3. Посадки в системе отверстия:
a - посадки в системе отверстия с основным отклонением Н;
б - посадки в системе отверстия
22
Посадки в системе вала - посадки, в которых требуемые зазоры и на-
тяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с по-
лем допуска основного вала (рис. 2.4, а). Определение строго соответствует
только посадкам в системе вала с основным отклонением h. Посадки в си-
стеме вала - посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются
сочетанием различных полей допусков отверстий с одним полем допуска
вала (рис. 2.4, б).
- ы
I________________I
и
Рис. 2.4. Посадки в системе вала:
а - посадки в системе вала с основным отклонением h;
б - посадки в системе вала
Нужные зазоры и натяги получают путем изменения основных отклоне-
ний неосновных деталей: валов в системе отверстия и отверстий в системе
вала. Основные отклонения неосновных деталей системы изменяются по
абсолютной величине и могут быть положительными, отрицательными и
равными нулю. В последнем случае получается посадка с зазором, образо-
ванная основными отверстием и валом.
Валы различной точности по 6-11 квалитетам можно обрабатывать рез-
цами, шлифовальными кругами и т. д„ измерять универсальными инст-
рументами - штангенциркулями, микрометрами и др., специальными -
калибрами-скобами. Для обработки и измерения точных отверстий по
4-6 квалитетам применяют специальные, дорогостоящие режущие инст-
рументы - развертки, протяжки и измерительные - цифровые нутромеры
23
с ценой деления 0,001мм. Число комплектов таких инструментов, необхо-
димых для обработки отверстий с одинаковым номинальным размером,
зависит от разнообразия предельных отклонений, которые могут быть на-
значены. Допустим, требуется изготовить три комплекта деталей одинако-
вых номинальных размеров и одинаковой точности для получения посадок
с зазором, натягом и переходной. В системе отверстия предельные размеры
отверстий одинаковы для всех трех посадок (рис. 2.2, б) и для обработки
потребуется только один комплект специальных инструментов. В систе-
ме вала предельные размеры отверстий для каждой посадки различны
(рис. 2.2, в) и для обработки потребуется три комплекта специальных ин-
струментов.
Благодаря тому, что для получения разнообразных посадок в системе от-
верстия необходимо значительно меньше специальных инструментов для
обработки отверстий, эта система в машиностроении имеет преимуще-
ственное применение перед системой вала.
2.5.	Принципы построении систем
допусков и посвдок
Построение системы допусков и посадок гладких цилиндрических по-
верхностей основаны наряде принципов:
♦	предпочтительности;
♦	измерений при нормальных условиях;
♦	ограничения предельных контуров;
♦	инвариантности деталей;
♦	формализации допусков;
♦	группирования значений эффективных параметров;
♦	увязки допусков с эффективными параметрами;
♦	установления уровней относительной точности;
♦	оптимального расположения поля допуска основной детали;
♦	обеспечения физически обоснованных зазоров (натягов) в посадках;
♦	использования в посадках неравноточных допусков валов и отвер-
Принцип предпочтительности. В стандартах на системы допусков и по-
садок обычно устанавливают ряды с несколькими уровнями предпочтения,
например предпочтительные посадки (первый уровень), рекомендуемые
посадки (второй уровень) и, наконец, все стандартные посадки (третий,
самый низкий уровень предпочтительности).
24
В ЕСДП может быть образовано и назначено около 560 полей допусков
валов (отверстий), но фактически установлено только около 70 полей до-
пусков системы (так называемый основной отбор), а к предпочтительным
отнесены всего 17 полей допусков валов и 10 полей допусков отверстий.
Именно за счет механизма предпочтительного применения и происходит
рациональное и единообразное сокращение номенклатуры применяемых
полей допусков.
В системах стандартов допусков и посадок ряды допусков обычно стро-
ятся с использованием рядов предпочтительных чисел. Возможны и другие
проявления количественной стороны принципа предпочтительности в си-
стемах стандартов, например в стандарте допусков углов, где границы ин-
тервалов длин короткой стороны угла построены по ряду R5.
Наиболее полно принцип предпочтительности использован в стандарте,
устанавливающем нормальные линейные размеры (ГОСТ 6636-69). Этот
стандарт не нормирует допуски размеров, но является одним из важней-
ших для унификации параметров. Унифицированными геометрическими
параметрами являются те, у которых одинаковы не только поля допусков,
но и номинальные значения.
Ряды нормальных линейных размеров построены на базе соответствующих
рядов предпочтительных чисел. Основные ряды нормальных размеров по-
строены в соответствии с рядами R5-R40, а дополнительный ряд - на основе
ряда R80. Ряды Ra5-Ra40 построены как геометрическая прогрессия с округ-
ленными значениями членов ряда. Они начинаются с 0,001 мм и заканчивают-
ся значением 100 000 мм. ГОСТ 6639-69 содержит также арифметический ряд
размеров в диапазоне от 0,001 до 0,009 мм с разностью в 0,001 мм.
Принципиальные отличия рядов нормальных линейных размеров от
рядов предпочтительных чисел заключаются в том, что ряды Ra размеров
конечны и содержат некоторые округленные по сравнению с рядами R зна-
чения, причем в стандарт включены все значения размеров в указанном
диапазоне. При проектировании необходимо назначать нормальные ли-
нейные размеры деталей (диаметры, толщины, глубины уступов и т. д.),
выбранные с учетом уровней предпочтительности.
Требования стандарта не распространяются на технологические меж-
операционные размеры, на размеры, зависящие от других принятых значе-
ний, а также на размеры, установленные в стандартах на конкретные из-
делия.
Принцип измерения при нормальных условиях. Нормальные условия
подразумевают, что измерения проводят при нормальных значениях вли-
25
яющих физических величин. Под влияющими величинами понимают те фи-
зические величины, которые не являются измеряемыми, но могут вызвать
искажение результатов измерений из-за воздействия на сам объект изме-
рения или на применяемые средства измерений. Например, при измерении
длины существенное влияние оказывает температура контролируемой де-
тали, от которой зависит фактическое значение размера. Понятно, что тем-
пературный фактор сказывается не только на измеряемом объекте, но и на
применяемых средствах измерений.
Менее очевидно влияние таких величин, как относительная влажность
или давление воздуха, параметры гравитационных и электромагнитных
полей и т. д. Вместе с тем непосредственное влияние электромагнитных
полей на электрические средства измерений сомнений не вызывает. Под-
дается анализу воздействие влажности или давления на пневматические
приборы или на емкостные электрические преобразователи. Не столь су-
щественно влияние относительной влажности, атмосферного давления или
гравитации на контролируемые детали.
Можно представить себе пластмассовую деталь, размер которой зависит
от относительной влажности воздуха (гидрофильные пластмассы впиты-
вают влагу и увеличиваются в размерах). Нежесткие детали деформируют-
ся под действием силы тяжести, и размеры их искажаются.
Нормальные условия измерений линейных размеров предполагают из-
менения влияющих величин в пределах областей их нормальных значений.
Под областью нормальных значений влияющей физической величины по-
нимают такую область ее изменений, при которых погрешности, вызван-
ные воздействием этой величины, могут быть признаны пренебрежимо
малыми. Кроме нормальных условий измерений возможно также измере-
ние параметров в рабочих условиях, т. е. в таких условиях погрешности
из-за воздействия влияющих величин не превышают заранее определенных
допустимых значений.
Проблема установления номенклатуры влияющих величин и областей
их нормальных значений настолько сложна, что для случая измерений ли-
нейных размеров ей посвящен отдельный стандарт (ГОСТ 8.050-73). Ука-
зание в некоторых стандартах допусков и посадок значения нормальной
температуры 20 °C не дает необходимой информации и может служить
только формальным ориентиром.
Принцип ограничения предельных контуров. Для однозначного заклю-
чения о годности детали по результатам ее измерений в нескольких сече-
ниях необходимо предварительно установить правила разбраковки. Фор-
26
мальными правилами при разбраковке деталей по размерам являются ис-
толкования предельных контуров детали. Деталь признается годной в том
случае, если ее реальные контуры, установленные по результатам измере-
ний, не выходят за предельные. При этом экстремальные измеренные зна-
чения могут быть равны предельным размерам.
В стандартах систем допусков и посадок истолкование предельных раз-
меров содержится в явном виде или оформлено косвенно, через установ-
ление полей допусков размеров.
Специфическим случаем установления предельных контуров деталей
является установление только одного экстремального (наибольшего или
наименьшего) предельного контура. В таком случае фактически не уста-
навливается допуск размера и поле допуска, поскольку отсутствует вторая
граница.
Принципы измерений при нормальных условиях и ограничения пре-
дельных контуров направлены на обеспечение инвариантности требова-
ний систем допусков и посадок (от лат. invariantis - изменяющийся), т. е.
свойство неизменности по отношению к какому-либо преобразованию, ус-
ловию или совокупности преобразований).
Принципы, обеспечивающие инвариантность деталей. Под обеспече-
нием инвариантности деталей понимают такое построение систем допу-
сков и посадок, которое гарантирует геометрическую взаимозаменяемость
(инвариантность) деталей, изготовленных по одним и тем же требованиям
к номинальным значениям и к точности геометрических параметров.
Чтобы система обеспечивала инвариантность деталей, должны соблю-
даться заложенные в ней условия годности деталей: единообразие трактов-
ки годности и достоверность результатов контроля. Только при соблюде-
нии этих условий результаты измерений можно сопоставить с моделью
годной детали, которая задана чертежом, и дать объективное заключение
о годности.
Единообразие трактовки годности детали обеспечивается установле-
нием ее предельных контуров, в которые должна «вписываться» реальная
деталь. Фактические значения геометрических параметров контролируе-
мой детали определяются по результатам измерений. Достоверную инфор-
мацию о параметрах детали можно получить только при измерении в нор-
мальных условиях.
Принцип формализации допусков. Абстрагирование от конкретных
объектов широко используется в науке и технике. Этот прием применяется
и при формализации допусков в системах.
27
Система допусков, в которой были быустановлены массивы предельных
размеров для любого номинального значения и тем самым все поля допу-
сков, была бы слишком громоздкой и неоперативной. Значительно более
удобно пользоваться рядами допусков с абстрактными значениями, «ото-
рванными» от конкретных отклонений или предельных размеров. Такие
допуски определяют только допустимые рассеяния нормируемых параме-
тров, при этом поле рассеяния может иметь любое выбранное расположе-
ние относительно номинала.
Формализованные значения допусков могут быть построены в соответ-
ствии с рядами предпочтительных чисел и быть организованы в виде рядов
с различными структурами. Например, в стандарте допусков и посадок
гладких цилиндрических поверхностей ряды допусков построены в виде
массива, где числовое значение допуска установлено в соответствии с ин-
тервалом номинальных размеров и уровнем точности.
В системе допусков формы и расположения поверхностей приведены
несколько массивов значений допусков, в том числе допуски, связанные со
значениями номинальных параметров и уровнями точности, а также аб-
страктный ряд допусков, построенный в порядке возрастания их числовых
значений.
Одно и то же формализованное значение допуска размера можно ис-
пользовать для интервала близких номинальных размеров независимо от
расположения поля допуска по отношению к нулевой линии, которая на
схеме расположения полей допусков представляет номинальный размер.
Принцип увязки допусков с эффективными параметрами. Формальное
значение допуска не является достаточно определенной мерой точности
нормируемого параметра. Представляется очевидным, что допуск в 100 мкм
будет сравнительно грубым для размера 10 мм и существенно более жест-
ким для размера 80 мм.
Чтобы обеспечить нормальную работу изделия, необходимо назначить
допуски требуемой точности с учетом масштабного фактора. При выборе
допуска размера его значение следует связывать с номинальным размером.
Выбор значения допуска угла осуществляется в зависимости от длины его
короткой стороны, а не в соответствии со значением углового размера. Могут
встретиться и более сложные взаимосвязи. Например, значения допусков
геометрических параметров резьбовых поверхностей увязываются не только
с диаметрами, но и с шагами резьбы, а для зубчатых колес допуски назначают
с учетом модуля и делительного диаметра колеса. Те параметры, с которыми
увязывают значения допусков, будем называть эффективными.
28
Увязка допуска с эффективными параметрами имеет принципиальное
значение как с конструкторских, так и с технологических позиций. Техно-
логический подход к возможным значениям допусков основывается на
увязывании допусков с полем практического рассеяния размеров при об-
работке детали на определенном технологическом оборудовании. Поле рас-
сеяния размеров при обработке каждой детали в партии зависит от множе-
ства факторов, которые будут сказываться на силовых и температурных
деформациях в системе СПИД (станок - приспособление - инструмент -
деталь). Существенное влияние на разброс размеров в партии деталей мо-
жет оказывать также износ режущего инструмента.
Из-за сложности комплексного воздействия на измерения нельзя выде-
лить один или несколько влияющих факторов и «привязать» к ним значе-
ние допуска, поэтому эффективные параметры, с которыми увязывают
значения допуска, должны отражать некоторое обобщенное влияние мно-
жества технологических факторов. В связи с этим при построении систем
допусков и посадок допуски увязываются с некоторыми эффективными
параметрами, которые с позиций функционирования изделия (конструк-
торский подход) учитывают масштабный фактор при назначении норм
точности размеров, а с позиций изготовления деталей (технологический
подход) - по возможности с точностью технологических процессов.
Функциональная зависимость допуска от эффективных параметров в
общем виде может быть записана следующим образом:
Т = F(Q, V,...),
где Т - допуск параметра; F - знак функциональной зависимости Q, V- эф-
фективные параметры.
Анализ систем допусков и посадок показывает, что в большинстве слу-
чаев можно обойтись одним или двумя эффективными параметрами.
Принцип группирования значений эффективных параметров. В быту
мы часто пользуемся объединительными приемами: вместо точного указа-
ния возраста говорим, например, «дошкольник», «молодой человек», «пен-
сионер»...
Если допуск любого параметра рассчитывать по функциональной за-
висимости, то расчетных (теоретических) значений допусков будет столько
же, сколько и номинальных размеров. Унификация допусков и сокращение
их общей номенклатуры вполне возможны за счет объединения близких
значений и использования вместо них одного стандартного допуска. Раз-
личия между теоретическими значениями и выбранным стандартным не
29
должны существенно искажать установленный системой допусков и по-
садок характер связи между значением допуска и эффективными параме-
трами.
Многолетняя апробация систем допусков и посадок позволила практи-
чески решить вопрос об интервалах эффективных параметров и их «пред-
ставителях». В любой системе допусков или допусков и посадок ряды до-
пусков образованы с учетом эффективных параметров, которые сгруппи-
рованы в интервалы.
Границы интервалов приведены в таблицах стандартов с указаниями
«до» (приведенное номинальное значение включается в данный интервал)
и «свыше» (приведенное значение не входит в данный интервал, и он на-
чинается с любого большего значения).
Интервалы эффективных параметров являются одним из входов в та-
блицу рядов допусков любого стандарта.
Принцип установления уровней относительной точности. Для реше-
ния различных конструкторских задач необходимы допуски разной точ-
ности. Например, точность направляющих станка или измерительного
прибора существенно выше точности дверного засова; подшипники шпин-
деля станка точнее подшипников автомобильных колес и т. д.
Понятие точности геометрических параметров не может рассматривать-
ся как абсолютное. Известна связь допуска со значениями эффективных
параметров. Следовательно, можно говорить об установлении в любой си-
стеме допусков и посадок уровней относительной точности, которые ис-
пользуются для назначения «одинаково точных» допусков однотипных
параметров с разными номинальными значениями.
Уровни относительной точности в различных стандартных системах до-
пусков и посадок называются по-разному. В системе допусков и посадок
гладких цилиндрических поверхностей они называются квалитетами, в
системах допусков формы и расположения поверхностей, допусков зубча-
тых колес — степенями точности. Для подшипников качения, допусков
несопрягаемых поверхностей («неуказанные допуски») и некоторых других
случаев используют понятие классов точности. Наименование уровней от-
носительной точности зависит от конкретных объектов и сложившихся
традиций.
Установленные стандартами уровни относительной точности использу-
ются как второй вход в таблицах допусков. Первым входом являются ин-
тервалы эффективных параметров, а значение допуска определяют на пере-
сечении двух входов в таблицу по принципу строка - столбец.
30
Уровни относительной точности играют весьма важную роль в исполь-
зовании аналогии для выбора норм точности при проектировании или
технологического оборудования при разработке технологического процес-
са. Вне зависимости от конкретного значения нормируемого параметра или
параметра изготавливаемой детали можно, опираясь на уровень относи-
тельной точности, выбрать допуск, посадку, которые способны обеспечить
удовлетворительное выполнение требуемых функций, или технологиче-
ское оборудование, обеспечивающее удовлетворительное поле практиче-
ского рассеяния при обработке детали.
На использовании уровней относительной точности построены спра-
вочники конструкторов и технологов, а также значительная часть тех-
нических нормативных правовых актов (ТИПА). Уровни относительной
точности фиксируются в обозначениях допусков и посадок, за исключе-
нием тех случаев, когда приводятся только значения предельных откло-
нений.
Принцип оптимального расположения поля допуска основной детали.
В любой системе допусков и посадок данный принцип связан с приме-не-
нием посадок в системе отверстия или в системе вала.
Если возникает необходимость образования нескольких разных по ха-
рактеру посадок в сопряжениях одного отверстия с несколькими валами,
то логичным решением является назначение на всю длину отверстия оди-
наковых предельных размеров. В таком случае деталь с отверстием счита-
ется основной, отверстие имеет одно поле допуска, а посадки с зазором,
переходные или с натягом получают за счет использования валов с разны-
ми полями допусков. При этом поле допуска отверстия основной детали
вовсе не обязательно должно быть полем допуска основного отверстия с
основным отклонением Н в привычном стандартном понимании этого тер-
мина.
Любые поля допусков валов, расположенные ниже поля допуска отвер-
стия, дадут посадки с зазором, перекрытие (частичное или полное) полей
допусков валов и отверстия соответствуют переходным посадкам. Посадки
с натягом получаются при расположении поля допуска вала над полем до-
пуска отверстия.
Посадки в системе вала образуются при использовании единого поля
допуска для всей сопрягаемой поверхности основного вала и охватываю-
щих деталей с разными полями допусков отверстий.
Нулевая линия на схемах расположения полей допусков не показывает-
ся и может располагаться в любом месте.
31
Любое расположение поля допуска основной детали относительно нуле-
вой линии имеет определенные достоинства и недостатки. В единой систе-
ме допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей принято
располагать поля допуска основного отверстия и основного вала от нулевой
линии «в тело» детали. Это соответствует полям допусков отверстия с
основным отклонением Н и вала с основным отклонением h, где значения
основных отклонений соответственно £1=0 (см. рис. 1.5, б, 2.2, б) и es = 0
(см. рис. 1.5, а, 2.2, в).
Такое расположение полей допусков основных деталей гарантирует ха-
рактер посадок с зазором при любых значениях допусков. Практически
всегда сохраняется характер переходных посадок при разумном сочетании
полей допусков разных квалитетов.
Что же касается «посадок с натягом», то характер этих посадок в значи-
тельной мере зависит от допуска основной детали. При больших значениях
допусков (грубых квалитетах) основных отверстий или валов такие по-
садки в системе основного отверстия или вала могут стать переходными,
так как «рост» поля допуска основной детали приводит к перекрытию ими
поля допуска сопрягаемой поверхности.
Выбранное расположение полей допусков основных отверстий и валов
объясняется необходимостью сравнительно большего разнообразия по-
садок с зазором (сопряжения неподвижные разъемные, посадки направ-
ляющих разной точности, подшипников скольжения и пр.). Назначение
посадок с натягом требует несколько меньшей номенклатуры, так как цель
сопряжения с натягом всегда одна и та же - сопротивление посадки взаим-
ному перемещению деталей под действием осевой силы или вращающего
момента. Для таких целей большого разнообразия номенклатуры посадок
не требуется.
Принцип обеспечения физически обоснованных зазоров (натягов) в
посадках. Данный принцип основан на расчете основных отклонений ва-
лов и отверстий, которые должны гарантировать необходимый характер
рекомендуемых посадок в системах основного отверстия и основного вала.
Они приведены в приложении к ГОСТ 25347-82 допусков и посадок глад-
ких цилиндрических поверхностей. Рекомендуемые зависимости получены
с использованием теоретических положений и практического опыта экс-
плуатации сопряжений.
Принцип использования в посадках неравноточных допусков валов
и отверстий. Он реализован в большинстве рекомендуемых посадок, что
обусловлено в первую очередь технологией получения отверстий и валов
32
одинаковой относительной точности. Обработка отверстий всегда произ-
водится в худших условиях, так как в отверстие можно ввести инструмент
ограниченной жесткости, при обработке отверстий хуже условия отвода
стружки, теплоотвода, подачи смазывающе-охлаждающей жидкости и т. д.
Из-за этого при выборе посадок предпочтение, как правило, отдают таким
сочетаниям полей допусков валов и отверстий, в которых поле допуска
отверстия на квалитет грубее поля допуска вала.
2.6.	Расчет посадок
Пример 1. Рассчитать посадку 02ОН7/дб и определить номиналь-
ные и предельные размеры; предельные и средние отклонения, пре-
дельные зазоры, допуски отверстия, вала и посадки. Построить схемы
полей допусков по предельным размерам и упрощенную схему по-
садки.
Решение. Находим основные отклонения деталей, входящих в соеди-
нение (приложения 1, 2): D = d = 20 мм;
отклонения отверстия: ES = +0,021 мм = +21 мкм; EI = 0;
Еп = 0,5 (ES + EI) = 0,5(21 мкм + 0) = 10,5 мкм;
отклонения вала: es = - 0,007 мм = - 7 мкм; ei = - 0,020 мм = - 20 мкм;
ет = 0,5 (es + ei) = 0,5 (( - 7мкм) + ( - 20мкм)) = - 13,5 мкм.
Предельные размеры отверстия и вала находим по формулам
= D + ES; d^ = D + es; = D + EE, d^ = D + ei;
= 20 + 0,021 = 20,021 мм; = 20-0 = 20 мм;
‘Lx = 20 - 0.007 = 19,993 mm; = 20 - 0,020 = 19,980 мм.
Зазоры и натяги вычисляем по предельным размерам:
S^ = -dla]< = 20,021 - 19,980 = 0,041 мм = 41 мкм;
snun = Dnun -"^шях = 20 - 19-993 = °>007 мм = 7 мкм.
Находим допуски отверстия, вала и посадки по формулам:
TD = ES - EI; Td = es- ei; TS = TD + Td;
отверстия: TD = 21 - 0 = 21 мкм;
вала: Td = -7 - (- 20) = +13 мкм;
посадки: TS = 21 + 13 = +34 мкм.
Допуск посадки с зазором равен также разности предельных значений
зазоров: TS =	- S^ = 41 - 7 = 34 мкм.
По результатам расчета чертим схему полей допусков по предельным
размерам (в миллиметрах) без масштаба (рис. 2.5, а) и упрощенную схему
в масштабе (рис. 2.5, б).
33
WU/УЛ
Рис. 2.5. Схемы полей допусков посадки с зазором
Пример 2. Рассчитать посадку 02OH7/S6 и определить номинальные и
предельные размеры, предельные и средние отклонения, предельные на-
тяги, допуски Отверстия, вала и посадки. Начертить схемы полей допусков
по предельным размерам и упрощенную схему поседки.
Решение. Находим основные отклонения деталей, входящих в соеди-
нение (см. приложения 1,2): D = d = 20 мм;
ES = +0,021 мм = +21 мкм; Е1= 0; es = + 0,048 мм = +48 мкм;
ei = + 0,035 мм = +35 мкм; Ет = 10,5 мкм; ет = 0,5 (48 + 35) = 41,5 мкм.
Предельные размеры отверстия и вала находим по формулам
=D + ES; d^ = d + es; = D + EI; d^ = D + ei:
= 20 + 0,021 = 20,021 mm-C^ = 20 - 0°= 20 мм;
= 20 + 0,048 = 20,048мм; d^ = 20 + 0,035 = 20,035мм.
Предельные натяги находим по предельным размерам:
Чпах “ ^«1» = 20,048 - 20 = 0,048 мм = 48 мкм;
= 20>035 " 20>021 = °>014 мм = 14 мкм-
Находим допуски отверстия, вала и посадки по формулам:
TD = ES - EI; Td = es- ei; TN=TD +Td;
TD = 21 мкм; Td = 48 - 35 = 13 мкм; TN = 21 + 13 = 34 мкм.
Допуск натяга TN = 48 - 14 = 34 мкм, т. е. равен допуску посадки.
По результатам расчета чертим схему полей допусков по предельным
размерам (в миллиметрах) без масштаба (рис. 2.6, а) и упрощенную схему
в масштабе (рис. 2.6, б).
34
Примерз. Рассчитать посадку &20Н7/к6 я определить номинальные и
предельные размеры, предельные и средние отклонения, предельные на-
тяги и зазоры, допуски отверстия, вала и посадки. Начертить схемы полей
допусков по предельным размерам и упрощенную схему посадки.
Решение. Находим основные отклонения деталей, входящих в соеди-
нение (см. приложения 1,2): D = d = 20 мм;
ES = +0,021 мм = +21 мкм; Е1= 0; es = +0,015 мм = +15 мкм;
ei = +0,002 мм = +2 мкм; £т = 10,5 мкм; ея = 0,5 (15 + 2) = 8,5 мкм.
Предельные размеры отверстия и вала определяем по формулам
=D+ ES; = d + es; = D + EI; d^ = D + ei:
= 20 + 0,021 = 20,021 мм; = 20-0 = 20 мм;
d^ = 20 + 0,015 = 20,015 мм; d^ = 20 + 0,002 = 20,002 мм.
В переходной посадке всегда возникает наибольший зазор и наи-
больший натяг N , так как наименьшие зазоры и натяги будут равны ну-
лю (диапазон изменения зазоров и натягов в переходной посадке от нуля
до наибольшего значения). При условии правильного составления расчет-
ных формул знаки покажут, в каком случае в соединении будет N , а в
каком S . Максимальный натяг вычисляем по формуле
Nm = d^~ D^-= 20,015 -20 = °>015 MM = 15 MKM;= °-
Максимальный зазор вычисляем по формуле
= D,™ ~	= 20> 021~ 20,002= 0,019 мм = 19 мкм; 5^= 0.
Находим допуски отверстия и вала по формулам:
TD = ES - EI, Td = es - ei:
TD = 21 мкм, Td = 15 - 2 = 13 мкм;
Допуск переходной посадки равен сумме и т. е.
T(S,N) = S^ +Nioii = 19 + 15 = 34 мкм.
35
Схема полей допусков по предельным размерам (в миллиметрах) пока-
зана на рис. 2.7, а, упрощенная схема - на рис. 2.7, б.
Рис. 2.7. Схемы полей допусков переходной посадки
2.7.	Выбор точности, системы и типи посадок
Точность посадок определяется квалитетом сопрягаемых деталей.
Выбор квалитетов. При выборе квалитетов необходимо учитывать ряд
общих положений.
1.	Технико-экономические факторы. С уменьшением допуска повышает-
ся качество, но усложняется изготовление и резко увеличивается стоимость
изделий. В связи с этим следует назначать точность, которая при наимень-
ших затратах обеспечивает заданную работоспособность продукции.
2.	Технологические возможности достижения намеченной точности.
Каждый метод обработки металлов характеризуется определенной точ-
ностью. Точностные возможности одних и тех же технологических про-
цессов (чистового обтачивания, шлифования и пр.) зависят от состояния
станков и организации технологических процессов. Например, с помощью
специальных приспособлений точность одних и тех же технологических
процессов может быть несколько повышена. На изношенном оборудова-
нии нельзя получить такую же точность, как на новом.
3.	Возможность проверки заданной точности размеров. Выбор по точ-
ности средств измерений должен соответствовать точности изготавливае-
мых параметров продукции. Этим критерием следует руководствоваться
при выборе средств измерений.
4.	Требования к точности отдельных размеров и соединений. Характери-
зует точность сопряжений по кинематической цепи. Например, работоспо-
36
собность коробки передач зависит от вида соединения зубчатых колес с
валами и практически не зависит от размеров распорных втулок зубчатых
колес. Точность отдельных размеров и соединений зависит и от условий
работы деталей и узлов.
5.	Выбор типа посадки. Например, в интервале размеров от 1 до 500 мм
посадки с зазором установлены в квалитетах 4-12, переходные - в квали-
тетах 4-7, посадки с натягом - в квалитетах 5-8. Если посадку определяют
по результатам расчета, то квалитет выбирают одновременно с посадкой,
в зависимости от условий работы соединения.
При подборе квалитетов часто используют опыт проектирования и экс-
плуатации аналогичных изделий. В машинах и приборах:
♦	при высоких требованиях к ограничению разброса зазоров и натягов
посадок применяют дня отверстий квалитет 7, для валов - квалитет 6;
♦	при особо высоких требованиях к точности соединений (узлы под-
шипников качения высокой точности в приборах) применяют дня отвер-
стий квалитет б - 5 и для валов - квалитет 5-4;
*	при менее высоких требованиях к ограничению разброса зазоров и
натягов для упрощения технологии можно применять квалитет 8;
♦	в соединениях, допускающих большие зазоры, и для облегчения сбор-
ки используют квалитеты 9-12;
♦	допуски свободных размеров назначаются по квалитету 12 и грубее.
С учетом повышенных требований к качеству машин и приборов реко-
мендуется шире применять квалитеты 6-8.
Выбор системы посадок. В машиностроении преобладают посадки в
системе отверстия. Поездки в системе вала применяют для соединения не-
скольких деталей с глздким валом (штифтом) по разным посадкам; для
установки изделий массового производства в корпусные детали (например,
для соединения наружных колец подшипников качения с корпусами). В
приборостроении оси малого диаметра (менее 3 мм) часто изготавливают
из гладких калиброванных прутков, и в этих случаях посадки в системе
вала находит широкое применение.
Выбор и применение посадок. Основными характеристиками посадок
являются наименьшие натяги или зазоры и допуски поездок. При переходе
от посадок с большими зазорами (образованными основными отклоне-
ниями а, А) к посадкам с большими натягами (образованными основными
отклонениями zc, ZC, см. рис. 2.1) при неизменном номинальном размере
наименьшие зазоры уменьшаются и наименьшие натяги увеличиваются. У
переходных посадок в том же направлении (от основных отклонений^, Js
37
к основным отклонениям и, N") повышается вероятность получения натя-
гов. При переходе к менее точным квалитетам при одинаковых посадках и
номинальных размерах значения и не изменяются, но допуски по-
садок при этом увеличиваются. С увеличением допуска посадки утрачива-
ет определенность характер соединения, т. е. тип посадки, что особенно
нежелательно для посадок с натягами и переходных, поэтому указанные
посадки образуют полями допусков не грубее ГГ8 (приложения 3, 4). Для
правильного применения посадок необходимо знать их основные свой-
ства.
1.	Выбор посадки с натягом. Прочность неподвижного соединения двух
деталей обеспечивается силой трения между поверхностями деталей и за-
висит от величины натяга, поэтому при выборе посадки с натягом опреде-
ляют допустимые значения наибольшего и наименьшего натягов.
Если натяг окажется больше допустимого, то деталь может разрушиться,
а при очень малом натяге сила трения может оказаться недостаточной и
при работе произойдет смещение деталей относительно друг друга.
На прочность посадки с натягом оказывают влияние и толщина стенок
сопрягаемых втулки и вала (если вал пустотелый), величина (площадь) по-
верхности сопряжения, а также способ соединения деталей.
При соединении за счет расширения втулки от нагрева (без применения
силы) прочность соединения будет значительно выше, чем при запрессов-
ке без нагрева втулки. Это объясняется тем, что при запрессовке деталей
с приложением силы (например, под прессом) неровности поверхностей
сминаются и натяг, подсчитанный на основании размеров (при измерении
вала и втулки) до запрессовки, несколько уменьшится. Одиако при осу-
ществлении неподвижной посадки с нагревом охватывающей детали мо-
жет возникнуть неравномерная деформация (искажение формы), особен-
но опасная для деталей сложной формы. Посадки с натягом, как правило,
являются неразъемными, так как распрессовка и запрессовка вновь ведут
к нарушению посадки.
При выборе посадки также учитывают температурные условия работы
деталей. Так, если охватываемая и охватывающая детали имеют разные
коэффициенты линейного расширения, т. е. сделаны из разных материалов,
то при значительном отклонении рабочей температуры от нормальной
(20 °C) натяг может измениться и не удовлетворять условиям работы меха-
низма.
Посадки с натягом по значению гарантированного натяга подразделяют
на три подгруппы.
38
Посадки с минимальным гарантированным натягом (Н7/рб, P7/h6,
Нб/р5, P6/h5) применяют при малых нагрузках и для уменьшения дефор-
маций собранных деталей. Неподвижность соединения обеспечивают до-
полнительным креплением. Эти посадки допускают редкие разборки.
Посадки с умеренными гарантированными натягами (H7/r6, H7/s6,
H8/s7, H7/t6, R7/h6, T7/h6, H6/r5, H6s5) допускают передачу нагрузок сред-
ней величины без дополнительного крепления, а также с дополнительным
креплением. Могут применяться для передачи больших нагрузок, если
прочность деталей не позволяет использовать посадки с большими натя-
гами, сборка может производиться под прессом или способом термических
деформаций.
Посадки с большими гарантированными натягами (Н7/и7, Н8/и8, U8/h7,
Н8/х8, H8/z8) передают тяжелые и динамические нагрузки без дополни-
тельного крепления. Необходима проверка соединяемых деталей на проч-
ность; сборка осуществляется в основном способом термических дефор-
маций.
Посадки с натягом введены как ориентировочные. При выборе посад-
ки конструктор должен производить расчет натягов и учитывать все фак-
торы, влияющие на их выбор. После выбора посадки ее проверяют опыт-
ным путем.
2.	Выбор переходной посадки. Переходные посадки образуются полями
допусков (см. рис. 2.1 и приложения 3,4), которые установлены в квалите-
тах 4-8; характеризуются возможностью получения сравнительно неболь-
ших зазоров или натягов; применяются в неподвижных разъемных соеди-
нениях при необходимости точного центрирования; необходимо дополни-
тельное крепление собранных деталей.
Переходные посадки подразделяют на три подгруппы.
Посадки с более вероятными натягами (Н7/тб, M7/h6, Н7/п6, N7/h6)
применяют при больших ударных нагрузках (удар, вибрация), при повы-
шенной точности центрирования и редких разборках в том случае, если
разборка предусмотрена только при капитальном ремонте машин, а также
при затрудненной сборке вместо посадок с минимальным гарантирован-
ным натягом. Используются при менее прочном материале деталей или
более частой сборке сборочных единиц, а также при длине втулки более
1,5 d или более тонких стенках втулок. Примерами применения таких по-
садок являются соединения валов и осей с кулачковыми муфтами, махови-
ками, шкивами и рычагами; конических зубчатых колес и червячных пере-
дач, роторов электромашин.
39
Посадки с равновероятными натягами и зазорами H7/k6, K7/h6 и др. из
переходных посадок наиболее применимы, так как для сборки и разборки
не требуют больших усилий и обеспечивают высокую точность центриро-
вания Н, быструю сборку и разборку деталей при помощи легких молотков.
Их применяют для быстроходных шкивов, колес редукторов, маховиков,
рукояток, муфт, установочных колес, компрессоров, сменных втулок в ко-
лесах и подшипниках.
Посадки с более вероятными зазорами H7/js6, Js7/h6 и др. используют при
небольших статических нагрузках, частых разборкахи затрудненной сбор-
ке, а также для регулирования взаимного положения деталей. Эти посадки
обеспечивают медленное осевое перемещение деталей и их хорошее цен-
трирование, например сменных колес, центрирующих штифтов.
3.	Выбор посадки с зазором. Посадки с зазором образуются основными
отклонениями а - h и А - Н (см. рис. 2.1 и приложения 3,4), установлены в
квалитетах 4-12 и применяются в неподвижных и подвижных узлах для:
♦	облегчения сборки при невысокой точности центрирования;
♦	регулирования взаимного положения деталей;
♦	обеспечения смазки трущихся поверхностей (подшипники скольже-
ния) и компенсации тепловых деформаций; для сборки деталей с ан-ти-
коррозийными покрытиями.
При выборе подвижного соединения, т. е. посадки с гарантированным
зазором, основной задачей является обеспечение наименьшего трения
между соприкасаемыми поверхностями вала и втулки, а следовательно, и
их наименьшего износа.
Различают следующие виды трения: сухое, жидкостное и промежуточ-
ное (полусухое и полужидкостное). При жидкостном трении слой смазки
между поверхностями вала и втулки (подшипника) должен быть такой тол-
щины, чтобы практически происходило скольжение не поверхности вала
по поверхности втулки, а слоев смазки.
Если поверхности деталей не смазаны, то возникает сухое трение, при
котором механическая энергия вращения деталей превращается в теп-
ловую, детали сильно нагреваются и машина утрачивает работоспособ-
ность,
Промежуточное - полусухое или полужидкостное трение имеет место,
когда трущиеся поверхности разделены слоем смазки неполностью.
Наилучшие условия дня скольжения создаются при жидкостном трении,
когда поверхности вала и отверстия подшипника будут полностью разде-
лены масляным слоем. Масляный слой и циркуляция смазочной жидкости
40
создают наименьшее трение и улучшают отвод теплоты, возникающей при
трении, от рабочих поверхностей подшипника.
Расчеты и практика эксплуатации машин показывают, что с увеличени-
ем частоты вращения и вязкости смазки следует подбирать посадку с боль-
шим зазором. При подборе смазки необходимо учитывать, что вязкость
смазки с повышением температуры понижается, а с понижением темпера-
туры повышается.
4.	Общая характеристика предпочтительных посадок. В посадках с за-
зором (H7/h6, H8/h7} наименьший зазор равен нулю, поэтому эти посадки
находятся на грани между неподвижными и переходными посадками. При
хорошей смазке детали перемещаются относительно друг друга свободно.
Например, направляющие и пиноли в станках, поршневые штоки в цилин-
драх насосов и поршневых машин, центрирующие поверхности фланцев
и крышек. Однако при дополнительном крепежном средстве, например
шпонке, скользящая посадка превращается в неподвижную. Это осущест-
вляется в случаях, если требуется точное центрирование сопряженных де-
талей при частой сборке и разборке сборочных единиц в процессе экс-
плуатации машины (соединение валов со сменными колесами, со сцепны-
ми дисками или соединительными и фрикционными муфтами и др.).
Посадки с = 0 (H/h} обеспечивают высокую точность центрирования
и поступательного перемещения деталей в регулируемых соединениях, мо-
гут заменять переходные посадки.
Посадки типа H7/g6, H7/g5 имеют малый гарантированный зазор, что
создает хорошее центрирование деталей и отсутствие ударов при перемене
нагрузки. При хорошей смазке посадки применяют для сопряжения шейки
коленчатого вала с шатуном в поршневом двигателе, вала ротора турбины
и шпинделей станков, клапанов, а также дня регулярного тихоходного пере-
мещения деталей.
Посадки Н7//7, H7/J6 и др. служат для соединения деталей, которые ра-
ботают в основном при умеренных и постоянных скоростях вращения и
при безударной нагрузке, например большинство опор скольжения, под-
вижные полумуфты и блоки зубчатых колес на валах, вращающиеся на осях
шкивы и зубчатые колеса.
Посадки Н8/е8, Н7/е7, Н7/е8 имеют относительно большие зазоры и исполь-
зуются для подвижных соединений, но при большей длине втувки или боль-
шем количестве опор, а также при скоростях вращения свыше 1000 об/мин.
Примеры применения соединений: цапф валов со втулками подшипников в
центробежных насосах, приводах шлифовальных станков; турбогенераторах;
41
валов холостых шкивов и свободно вращающихся колес; вала масляного на-
соса с крышкой; точных шариковых и вильчатых шарниров.
Посадки H8/d9, H9/d9 и др. характеризуются относительно большими
зазорами и служат для соединения деталей, работающих с большими ско-
ростями, когда по условиям работы деталей допускаются неточное центри-
рование, перекосы и прогибы; при большой длине посадки; в многоопор-
ных соединениях; для соединения деталей, размеры которых изменяются
под влиянием температуры во время работы машины или работающих в
неблагоприятных условиях (загрязненность), например в сельскохозяйст-
венных, дорожных и других машинах, а также для поршней с цилиндрами
и валов турбогенераторов, различных клапанов с втулками, поршневых
колец в компрессорах.
Посадка Н7/с8 используется для соединения деталей, работающих при
высокой температуре, например в различных тепловых двигателях, когда
рабочий зазор может существенно уменьшаться вследствие неодинакового
теплового расширения деталей.
Подбор посадок осуществляется методами подобия и расчетным. В мето-
де подобия используют рекомендации по применению различных посадок,
разработанные в результате обобщения опыта проектирования и эксплуата-
ции разнообразных машин, механизмов, приборов. При подборе посадок
необходимо учитывать конструктивные и эксплуатационные особенности
проектируемого соединения. Например, зазоры и натяги для стандартных
посадок установлены для следующих условий: нормальная температура ра-
боты соединений t = 20 °C; соединяемые детали изготовлены из материалов
с одинаковыми или близкими температурными коэффициентами линейного
расширения; отношение длины соединения к диаметру I/D = 1,5.
Если перечисленные условия не выполнены, то выбор посадок коррек-
тируется. При I/D> 1,5 принимают посадки с большими зазорами, а при 1/D
< 1,5 - с меньшими. При больших тепловых деформациях отверстия вы-
бирают посадку с уменьшенным зазором, а при больших тепловых дефор-
мациях вала - с увеличенным. Для посадок с натягами при малой длине
напрессовки увеличивают натяги и уменьшают их с увеличением длины;
для соединения тонкостенных деталей или деталей, изготовленных из ма-
лопрочных материалов, применяют посадки с меньшими натягами и т. д.
Метод подобия характеризуется отсутствием точных критериев и требует
большого опыта проектирования.
Расчетный метод дает более обоснованные результаты. Однако неис-
черпаемое разнообразие соединений препятствует созданию универсаль-
42
ного метода расчета посадок. Пока разработаны методы расчета натягов в
неподвижных посадках, в соединении подшипников качения с валами, для
вычисления зазоров в подшипниках скольжения.
При расчете неподвижные посадки подбирают исходя из следующих усло-
вий: при наименьшем натяге соединение должно передавать действующие на-
грузки, а при наибольшем натяге в материале соединяемых деталей не долж-
ны возникать остаточные деформации. Для подшипников скольжения зазор
между цапфой и вкладышем подшипника определяют из расчета, основанно-
го на гидродинамической теории смазки. Зазор в опоре должен обеспечивать
полное разделение маслом трущихся поверхностей при заданном режиме ра-
боты опоры. Посадку подбирают по расчетному значению зазора.
2.8.	Способы указания нреденьных
отклонений размеров
Предельные отклонения указывают непосредственно после номиналь-
ных размеров (рис. 2.8) следующими способами:
1)	условными обозначениями полей допусков и посадок;
2)	числовыми значениями;
3)	условными обозначениями и числовыми значениями, которые поме-
щают справа от условных обозначений, в скобках. Способ предпочтителен,
так как содержит исчерпывающую информацию по требованиям к точности,
и его применяют в тех случаях, если предельные отклонения назначены на:
♦	размеры, не включенные в ряды нормальных линейных размеров, на-
пример 41,
♦	определенные виды изделий и их элементы, например, на пазы для
шпонок (рис. 2.9, й);
♦	размеры уступов с несимметричным полем допуска (рис. 2.9, б);
♦	отверстия для образования посадок в системе вала (рис. 2.10, в - пра-
вильно, рис. 2.10, г - неправильно).
Предельные отклонения помещают над размерными линиями в пре-
делах выносных линий (рис. 2.8), над продолжением размерных линий
(рис. 2.10) или над выносными полочками (рис. 2.12, д, е).
При записи числовыми значениями предельные отклонения обязательно
указывают со знаками. Верхнее отклонение помещают над нижним, вы-
равнивая число знаков после запятой в обоих отклонениях, мм: 06OX8S»>
+ 0,06'’™ (06ОХ - неправильно).
Предельные отклонения, равные нулю, не указываются: 06О*0,01’ (EI = 0).
43
Рис. 2.8. Способы указания размеров с учетов требований точности
Рис. 2.9. Способы указания размеров уступов
При симметричном поле допуска абсолютную величину отклонений ука-
зывают один раз цифрами, высота которых равна высоте цифр, принятых
для номинального размера, мм: 06О± 0,06.
На сборочных чертежах одним из трех способов указывают поля допу-
сков и предельные отклонения принятой посадки (рис. 2.8, в). Над чертой
(при записи предельных отклонений в строку на первом месте) помещают
условное обозначение поля допусков или числовые значения предельных
отклонений отверстия, а под чертой или на втором месте - условное обо-
значение или предельные отклонения вала. Этот принцип соблюдают не-
зависимо от того, к какой системе относится принятая посадка (рис. 2.8, в
и 2.10, б).
Рис. 2.10. Способы указания размеров деталей и посадок
Если на сборочном чертеже указывают предельные отклонения, отно-
сящиеся только к одной сопрягаемой детали, то уточняют, к какой детали
относятся эти отклонения (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Способы указания допусков на сборочном
чертеже только одной детали
45
Если отдельные участки поверхности при одинаковом номинальном раз-
мере обрабатывают по разным предельным отклонениям, то эти участки раз-
деляют тонкой линией, а номинальный размер указывают с соответствующи-
ми предельными отклонениями для каждого участка отдельно (рис. 2.12, а}.
Если необходимо ограничить значение погрешности расстояния между
повторяющимися элементами (рис. 2.12, б), то эти данные указывают в тех-
нических требованиях.
а ,10±0,5.

*Предельные
отклонения размеров
между осями любых
двух отверстий ± О, I мм
Рис. 2.12. Способы указания допусков на рабочих чертежах
010/78
Допуск симметричности
отверстия относительно
контура 0,1 мм
В случае, если необходимо указать только один предельный размер (вто-
рой ограничен в сторону увеличения или уменьшения каким-либо услови-
ем), после номинального размера указывают max или min соответственно
(рис. 2.12, в, г).
Предельные отклонения расположения осей отверстий можно указывать
предельными отклонениями размеров, координирующих оси (рис. 2.12, д)
или предельным смещением осей от номинального положения (рис. 2.12, е).
Если одну деталь в процессе обработки или сборки подгоняют по со-
прягаемой детали или предусматривают совместную обработку сопряга-
емых деталей, то на чертежах делают соответствующие надписи в техниче-
ских требованиях.
Можно не указывать предельные отклонения:
♦	справочных размеров, эти размеры отмечают знаком * и записывают
в технических требованиях (рис. 2.11);
46
♦	размеров, определяющих зоны различной шероховатости одной и той
же поверхности, зоны термообработки, антикоррозийных покрытий, от-
делки, накатки и т. д.;
♦	размеров, которые задают с припуском на пригонку одной детали к
другой в процессе обработки или сборки. Такие размеры также отмечаются
знаком *, а в технических требованиях делают соответствующую запись.
Многократно повторяющиеся на чертежах предельные отклонения ли-
нейных размеров с допусками по IT14 после номинальных размеров не
указывают, а оговаривают общей записью в технических требованиях, если
эта запись однозначно определяет значение и направление предельных от-
клонений. Например, «Общие допуски по ГОСТ 30893.1: Н14, h 14, ±tJ2»
или «Общие допуски по ГОСТ 30893.1: Н14, Й14, ±ПТ4/2» или «Общие до-
пуски по ГОСТ 30893.1: +t2, -f2, ±f2/2».
Глава 3
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ФОРМЫ И
РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ
3.1.	Отклонения и допуски формы поперхностей
Идеальная форма поверхностей встречается только в геометрии. Реаль-
ные поверхности, получаемые с помощью любых технологических процес-
сов, характеризуются отклонениями от номинальной (геометрически пра-
вильной) формы. Можно предполагать, что для удовлетворительного вы-
полнения определенных функций в готовом изделии вполне пригодны
детали, реальные поверхности которых только приближаются к заданному
идеалу в большей или меньшей мере. Если рассматривать номинально ци-
линдрическую поверхность, очевидно, что проявляется взаимосвязь между
ее текущими размерами в разных сечениях и формой поверхности.
Максимальные отклонения формы годной детали не могут быть больше
тех, которые допускают предельные контуры детали. Значит, если взять
за основу концентрическое расположение предельных контуров, ограни-
чивающих цилиндрическую поверхность (рис. 3.1), то максимально до-
пустимое отклонение формы не превысит половины значения допуска
размера Гформа = ±1772. Аналогичные рассуждения можно провести и для
отклонений от прямолинейности и плоскостности (рис. 3.2), в этом случае
Рис. 3.1. Максимально допустимое отклонение формы
48
Анализ отклонений формы типовых поверхностей позволяет сделать
два вывода.
1.	Нормировать отклонения формы, автоматически ограничиваемые
заданными полями допусков размеров, следует только в тех случаях, если их
необходимо ужесточить по сравнению со значениями, которые устанав-
ливаются при назначении допуска размера.
2.	В систему допусков формы следует включить только допуски для наи-
более часто встречающихся типовых случаев, т. е. необходимо нормировать
допуски формы номинально плоских поверхностей (допуск прямолиней-
ности, допуск плоскостности) и поверхностей типа тел вращения (допуск
круглости, допуск профиля продольного сечения и допуск цилиндрично-
сти номинально цилиндрической поверхности).
Номенклатура допусков формы полностью соответствует стандартной
и позволяет нормировать не только плоские и цилиндрические поверхно-
сти, но и элементы любых поверхностей вращения (сфера, конус, тор, эл-
липсоид, гиперболический параболоид и др.), причем для линейных по-
верхностей существует возможность нормировать прямолинейность не
только осей, но и образующих цилиндра и конуса.
Следует различать допуски формы - нормативные ограничения отклоне-
ний формы назначенными полями допусков и отклонения формы - харак-
теристики любой реальной поверхности.
Для оценки отклонений от геометрически правильной формы необхо-
димо задавать системы координат (направления осей или плоскостей) и
начало отсчета отклонений. Отклонения формы принято отсчитывать от
геометрически правильного элемента в направлении, нормальном к нему
(по перпендикуляру к прямой или плоскости или по радиусу круга либо
цилиндра). Такой базовый геометрически правильный элемент строят по
49
отношению к реальному элементу (принципиально возможны касательные
или пересекающие геометрически правильные элементы).
Стандарт ГОСТ 24642-81 устанавливает в качестве базы для отсчета от-
клонений формы прилегающий элемент (рис. 3.3, a-в). Прилегающий эле-
мент имеет номинальную (геометрически правильную) форму и проходит
вне материала детали. Принцип построения прилегающего элемента (пря-
мой, плоскости, пары параллельных прямых для профиля продольного се-
чения) -минимаксный. Прилегающий элемент располагается относительно
реального таким образом, чтобы наибольшее отклонение приобрело наи-
меньшее из всех возможных значений. Прилегающая окружность, прилегаю-
щий цилиндр должны иметь экстремальные размеры: для внутренних эле-
ментов это вписанная окружность или цилиндр наибольшего диаметра,
для наружных — описанная окружность (цилиндр) наименьшего возмож-
ного диаметра.
Рис. 3.3. прилегающие элементы:
а - прямая; б - профиль продольного сечения;
в - окружность; г- плоскость
Прилегающий элемент выполняет еще одну функцию - от него «в тело»
детали строится поле допуска формы.
В стандартах ряда индустриально развитых стран база для отсчета от-
клонений формы установлена в виде среднего элемента. Средний элемент
проще реализуется аналитически (с помощью вычислительной техники),
обладает более высокой воспроизводимостью при повторном контроле де-
50
талей, а также большей стабильностью при износе и незначительных де-
формациях поверхностей. Однако он хуже приспособлен для аналитиче-
ской оценки положения сопрягаемой поверхности в подвижном соедине-
нии и его нельзя материализовать с помощью оправок, лекальных линеек,
поверочных плит и других инструментов.
Относительные достоинства и недостатки базовых элементов могут су-
щественно изменяться в зависимости от конкретного назначения деталей
и сопряжений, поэтому отечественный стандарт допускает использование
среднего элемента для определения значений отклонений формы, хотя за
основную базу при отсчете отклонений принят прилегающий элемент. В
случае использования среднего элемента возникает дополнительная по-
грешность метода измерения отклонений, значение которой при необхо-
димости учитывают.
Волнистость, которая представляет собой гармоническое искажение про-
филя со сравнительно малыми амплитудами, включается в погрешности
формы и учитывается вместе с ними, если она не оговаривается особо.
Шероховатость поверхностей, которая является характеристикой ми-
крогеометрии поверхностей, при оценке погрешностей формы обычно не
рассматривается. Исключение составляют ситуации, в которых высотные
параметры шероховатости становятся соизмеримыми с погрешностями
формы и могут существенно повлиять на результаты их оценки. В подоб-
ных случаях стандарт допускает совместное рассмотрение макро- имикро-
геометрии. Необходимость их совместной оценки возникает только тогда,
когда применяемые технологические процессы обеспечивают очень высо-
кую точность формы и амплитудные характеристики отклонений формы
приближаются к высотным параметрам шероховатости поверхностей.
При назначении допусков формы поверхностей задают комплексное огра-
ничение любых закономерных и случайных отклонений формы. Отклонения
формы подразделяют на комплексные и элементарные. К элементарным ви-
дам погрешностей формы номинально плоских и номинально прямолиней-
ных поверхностей относят выпуклость и вогнутость (рис. 3.4, а, б).
Выпуклость номинально плоской поверхности (или номинально прямо-
линейного элемента) характеризуется тем, что удаление точек реальной
поверхности (или реальной прямой) от прилегающей плоскости (прямой)
увеличивается от середины к краям; при обратном характере удаления то-
чек имеет место вогнутость.
К погрешностям формы номинально круглых сечений деталей типа тел
вращения относится отклонение от круглости. Для номинально цилиндри-
51
ческих поверхностей принято рассматривать отклонения от цилиндрич-
ности, от круглости и от правильной формы продольного сечения.

Прилегающая прямая
Рис. 3-4. Элементарные отклонения От прямолинейности и плоскостности:
Прилегающая прямая
а - выпуклость; б - вогнутость
К элементарным погрешностям формы номинально круглых сечений
деталей типа тел вращения относятся овальность и огранка, а для номи-
нально цилиндрических поверхностей - конусообразность, бочкообраз-
ность, седлообразность, а также отклонение от прямолинейности (изогну-
тость) оси (рис. 3.5).
Рис. 3-5. Элементарные отклонения формы цилиндрической поверхности:
а - в поперечном сечении (овальность и огранка);
б - в продольном сечении {конусность, бочкообразность,
седлообразность, изогнутость)
52
Овальность представляет собой отклонение от круглости, при котором
наибольший и наименьший диаметры реального профиля находятся во
взаимно перпендикулярных направлениях.
Огранка является специфичным отклонением от круглости, при котором
поперечное сечение имеет форму псевдомногоугольника. Наиболее небла-
гоприятны огранки с тремя и пятью «гранями». Обнаружить и измерить
четную огранку можно любым двухконтактным средством измерений, а
нечетную - при трехточечной схеме измерений, например при контроле
детали в призме.
Конусообразность цилиндрической поверхности характеризуется тем,
что реальный профиль продольного сечения имеет практически прямоли-
нейные, но не параллельные образующие (диаметры уменьшаются или уве-
личиваются от одного крайнего сечения к другому).
Бочкообразность характеризуется наличием выпуклых образующих
(диаметры увеличиваются от краев к середине).
При седлообразности образующие вогнутые, а диаметры от краев к се-
редине уменьшаются.
Изогнутость (отклонение от прямолинейности) оси поверхности вра-
щения характеризуется эквидистантным изгибом образующихи оси и оце-
нивается наименьшим значением диаметра цилиндра, внутри которого
расположена реальная ось в пределах нормируемого участка L.
Для измерения отклонений от круглости применяют специальные при-
боры (крутломеры), некоторые из них обеспечивают высокую точность не
только вращения, но и осевых перемещений, что позволяет осуществлять
контроль цилиндричности.
Количественную оценку всех видов отклонений цилиндрических по-
верхностей производят в радиусном выражении.
Специальные допуски формы для ограничения элементарных погреш-
ностей стандартом не установлены. При необходимости наложения кон-
кретных ограничений можно либо назначить более общее требование с
использованием стандартных допусков формы, либо оговорить особые
требования в текстовой (вербальной) форме. Можно использовать смешан-
ный вариант: назначить стандартный допуск формы и сделать текстовую
оговорку дополнительных или особых требований, например «Вогнутость
не допускается».
Сравнительный анализ стандартных допусков формы позволяет прийти
к выводу о том, что и сами допуски могут рассматриваться как элементарные
и комплексные. Так, допуск прямолинейности, назначенный на номинально
53
плоскую поверхность, является элементарным по отношению к комплексно-
му допуску плоскостности. Допуски профиля продольного сечения и кругло-
сти, если их рассматривать как элементарные допуски формы цилиндриче-
ской поверхности, могут быть заменены комплексным допуском цилиндрич-
ности при условии равенства нормируемых значений допусков.
3.2.	Отклонения и допуски
расположения поверхностей
Номинальное расположение поверхности, оси или профиля определя-
ется номинальными линейными или угловыми размерами между рассмат-
риваемой поверхностью (прямой, профилем) и базой.
Базой называют элемент детали (поверхность, ось, точку), по отношению
к которому заданы допуски расположения. Например, положение паза в
детали, показанной на рис. 3.6, ж, определяется отклонением Д относитель-
но плоскости симметрии. Если база не задана, то номинальное положение
рассматриваемых поверхностей (прямых, профилей) определяется номи-
нальными размерами между ними, а реальное расположение тех же рас-
сматриваемых элементов определяется действительными линейными или
угловыми размерами.
Полем допуска расположения называют область, внутри которой долж-
ны находиться прилегающие плоскость или поверхность, ось, центр или
плоскость симметрии рассматриваемого элемента в пределах нормируемо-
го участка. Например, полем допуска расположения одной из параллельных
плоскостей является область, ограниченная размерами Т, L1 и L2, внутри
которой находится прилегающая плоскость (рис. 3.6, я).
Отклонением расположения (рис. 3.6) называют отклонение реального
расположения поверхности, оси или профиля от номинального расположе-
ния без учета отклонения формы рассматриваемых и базовых поверхностей,
прямых, профилей. При этом реальные поверхности, прямые, профили за-
меняют прилегающими поверхностями, а в качестве осей, плоскостей сим-
метрии и центров реальных поверхностей и профилей принимают оси, пло-
скости симметрии и центры прилегающих поверхностей и профилей.
Точность расположения считают обеспеченной, если действительное от-
клонение не превышает допуска, установленного на данный вид отклоне-
ния, т. е. Д < Т.
Отклонения от параллельности и перпендикулярности плоскостей по-
казаны на рис. 3.6, а и б.
54
Рис. 3.6. Отклонения расположения поверхностей
Отклонение от параллельности осей (прямых) в пространстве (рис. 3.6, в}
равно геометрической сумме отклонений от параллельности проекций
осей Д* и Д на перпендикулярные плоскости Q и Р. Плоскость Q является
общей плоскостью осей; она проходит через базовую ось и точку другой
оси (точка О). Плоскость Р проходит через точку 0 перпендикулярно пло-
скости Q и параллельно базовой оси. Составляющие Дх и Д могут быть
самостоятельными погрешностями взаимного расположения осей в пло-
скостях: отклонение от параллельности осей в общей плоскости Q равно
Д*; перекос осей равен отклонению от параллельности Д проекций осей на
плоскость Р' (проходит через базовую ось перпендикулярно плоскости Q).
Поле допуска параллельности осей в пространстве (рис. 3.6, г) характери-
зуется параллелепипедом со сторонами Т^Т mL.
Отклонение от соосности относительно общей оси 00 (рис. 3.6, Э) - это
наибольшее расстояние Д2 (Д2) между осью рассматриваемой поверхности
вращения и общей (базовой) осью на длине нормируемого участка L, (Л2).
Например, в ушках кронштейна, имеющих наружные диаметры D, расточе-
ны три отверстия диаметрами Dp D2 и Dy Все поверхности должны быть
55
расположены концентрично на общей оси 00. Допустим, что рассматри-
ваемые поверхности D, и D2 перекошены и смещены относительно оси 00
(наибольшие смещения Д1 и Д,). Обычно направление смещения отдельных
поверхностей не задается и осевые каждой рассматриваемой поверхности
могут быть расположены по любую сторону от общей оси, но в пределах
допуска. С учетом этого полем допуска соосности е является часть про-
странства, ограниченная цилиндром, диаметр которого равен допуску со-
осности Т, длина образующей равна нормируемой длине L, а ось совпадает
с базовой осью. Допуск соосности можно задавать в диаметральном и ра-
диусном выражении. В радиусном выражении допуск удобнее задавать,
если допустимо симметричное смещение рассматриваемой поверхности
относительно базовой оси, т. е. Д < ±772 (рис. 3.6, е).
Допуски в диаметральном и радиусном выражении применяют также
для ограничения отклонений от параллельности прямых (рис. 3.6, в); от
симметричности относительно базовой плоскости (Д < ±772) отдельных
конструктивных элементов номинально симметричных деталей (например,
паза в детали на рис. 3.6, ж); от пересечения осей, которое равно кратчай-
шеиу расстоянию между номинально пересекающимися осями (рис. 3.6, з).
В последнем случае рассматриваемая ось может быть расположена выше
или ниже базовой оси на расстоянии Д < ±772.
Позиционное отклонение и позиционный допуск - условные названия
отклонения и допуска на смещение оси или плоскости относительно номи-
нального расположения. Следовательно, отклонения (допуски) осей от па-
раллельности (рис. 3.6, в), поверхностей от базовой оси (рис. 3.6, д') или от
плоскости симметрии (рис. 3.6, ж) и прямых от пересечения (рис. 3.6, з)
относятся к позиционным отклонениям (позиционным допускам).
Суммарное отклонение (допуск) формы и расположения - отклонение
(допуск), которое одновременно учитывает (ограничивает) отклонения
формы и расположения рассматриваемой реальной поверхности (профи-
ля) относительно заданных баз. Суммарные отклонения и допуски при-
меняют, в частности, для оценки радиального и торцового биения.
Радиальное биение поверхности вращения (рис. 3.7, я) относительно ба-
зовой оси 00 возникает в результате отклонений от круглости и соосности
с указанной осью профиля проверяемого сечения. Оно равно разности Д
наибольшего и наименьшего радиусов проверяемого профиля в сечении,
перпендикулярном базовой оси. Полное радиальное биение цилиндриче-
ской поверхности появляется в результате отклонений проверяемой по-
верхности от цилиндричности и соосности с базовой осью.
56
Торцовое биение (рис. 3.7, б), равное разности наибольших и наименьших
расстояний от точек реальной поверхности до плоскости, перпендикуляр-
ной базовой оси, определяют в сечении торцовой поверхности цилиндром
заданного диаметра d. Полное торцовое биение определяют аналогично, но
Рис. 3.7. Биение поверхности вращения:
а - радиальное биение; б - торцевое биение
Точность расположения одной поверхности может влиять на точность
сборки и качество работы узлов (механизмов). Например, перекос отвер-
стия в корпусе 1 (рис. 3.8, а) вызовет перекос оси 2 за пределами корпуса и
ухудшит работу зубчатого колеса 3. Требуемую точность расположения
соприкасаемых деталей обеспечивают с помощью выступающего поля до-
пуска расположения, т. е. поля допуска Т, ограничивающего расположение
рассматриваемого элемента (например, осевой линии отверстия в корпу-
се 1) на длине L, выходящей за пределы этого элемента (рис. 3.8, б).
Рис. 3.8. Обеспечение точности расположения поверхностей
57
3.3.	Независимые и зависимые допуски
Независимым называют допуск расположения, числовое значение кото-
рого постоянно для всей совокупности деталей, изготавливаемых по дан-
ному чертежу, и не зависит от действительных размеров рассматриваемого
и базового элементов.
Зависимым называется допуск расположения, числовое значение кото-
рого переменно для различных деталей, изготовленных по данному черте-
жу, и зависит от действительных размеров рассматриваемого и (или) базо-
вого элементов.
Зависимые допуски расположения назначаются для деталей, которые
соединяются с сопрягаемыми деталями по двум или нескольким поверх-
ностям, а отклонения расположения компенсируются за счет зазоров меж-
ду соединяемыми поверхностями. На чертежах зависимый допуск задается
своим минимальным значением.
Зависимые допуски формы и расположения обозначают условным зна-
ком, который помещают после:
♦	значения допуска, если зависимый допуск связан с действительными
размерами рассматриваемого элемента (рис. 3.9, а);
♦	буквенного обозначения базы (рис. 3.9, б) или без буквенного обо-
значения в третьей части рамки (рис. 3.9, г), если зависимый допуск связан
с действительными размерами базового элемента;
♦	значения допуска и буквенного обозначения базы (рис. 3.9, в) или без
буквенного обозначения (рис. 3.9, д), если зависимый допуск связан с дей-
ствительными размерами рассматриваемого и базового элементов.
Рис. 3.9. Пример обозначения зависимых допусков
Зависимыми могут быть следующие допуски расположения: позицион-
ный, соосности, симметричности, пересечения осей, перпендикулярности
оси и плоскости или осей между собой.
58
З.А. Основные правнна указания на чертежах
допуском формы н расноложення поверхностей
Вид допуска обозначают на чертеже знаками, которые приведены в
табл. 3.1. Данные о допусках указывают в рамке, разделенной на две и более
части (рис. 3.10, й), в которых помещают:
♦	в первой - знак допуска;
♦	во второй - значение допуска в миллиметрах;
♦	в третьей и последующих частях - буквенное обозначение базы или
поверхности, с которой связан допуск расположения (А).
Рамку вычерчивают сплошными тонкими линиями, располагают гори-
зонтально или, как исключение, вертикально и соединяют тонкой линией,
заканчивающейся стрелкой, с нормируемым элементом детали. Соедини-
тельная линия может быть прямой или ломаной, но направление отрезка
со стрелкой должно соответствовать направлению измерения (рис. 3.10,
a-в). Соединительную линию можно проводить от последней части рамки
(рис. 3.10, г) и заканчивать стрелкой со стороны материала (рис. 3.10, Э).
Рис. 3. 10. примеры обозначения допусков формы или
расположения поверхностей
Если допуск относится к поверхности детали, или к профилю (рис. 3.10,
а), или к боковой поверхности резьбы (рис. 3.11, б), то рамку соединяют с
контурной линией или ее продолжением, причем соединительная линия не
должна быть продолжением размерной линии.
Если допуск относится к оси детали, или плоскости симметрии (рис. 3.11,
в, г), или к оси резьбы (рис. 3.11, й), то соединительная линия должна быть
продолжением размерной линии. При недостатке места стрелки размерной
и соединительной линий можно совмещать (рис. 3.11, д).
59
Если допуск относится к оси (плоскости симметрии) и из чертежа ясно,
для каких поверхностей ось (плоскость симметрии) является общей, то
рамку соединяют с осью (плоскостью симметрии) (рис. 3.11, е).
Таблица 3.1. Знаки (графические символы) допусков формы и
расположения поверхностей (по ГОСТ 2.308-79)
Группа допусков	Допуск	Знак
Допуск формы	Прямолинейности Плоскостности Круглости Цилиндричности Профиля продольного сечения	ХУ
Допуск расположения	Параллельности Перпендикулярности Наклона Соосности Симметричности Позиционный Пересечения осей	// 1 © ф X
Суммарные допуски формы и расположения	Биения радиального, торцевого или в заданном направлении Биения полного радиального или полного торцевого Формы заданного профиля Форм заданной поверхности	о
Примечание. Суммарные допуски формы и расположения поверхностей, для
которых не установлены специальные знаки, обозначают знаками составных до-
пусков в такой последовательности: знак допуска расположения, знак допуска
формы.
Например:
// О - знак параллельности и плоскостности;
-L £7 - знак перпендикулярности и плоскостности;
ZZ7 - знак наклона и плоскостности.
Рис. 3.11. Варианты обозначения допусков формы поверхностей
|©| 00.2 |	|=| 70,2 |
|©| 7?О,2 | г |-=-| 772 0,1 ]
|-ф| Сфера 0о7
Рис. 3.12. Виды допусков расположения поверхностей
Перед числовым значением допуска помещают:
♦	символ 0 или R, если круговое или цилиндрическое поле допуска ука-
зано диаметром или радиусом соответственно (рис. 3.12, й, 5);
♦	символ Т, если допуски симметричности, пересечения осей, формы
профиля или поверхности, а также позиционный допуск (если его поле
ограничено двумя параллельными прямыми или плоскостями) указаны в
диаметральном выражении (рис. 3.12, в);
♦	символ 772, если те же допуски указаны в радиусном выражении;
♦	слово Сфера и символ 0 или R, если поле допуска сферическое (рис.
3.12, д).
Если допуск формы и расположения поверхности относится:
♦	ко всей длине профиля или поверхности, то в рамке помещают толь-
ко значение допуска (рис. 3.13, й);
|—| 0,11	|-| 0,1/100 I |Q|0,1/200 х100~|
Рис. 3.13. Виды допусков формы и расположения поверхностей
61
♦	к любому участку профиля (поверхности), то рядом с числовым зна-
чением допуска указывают длину (рис. 3.13, б) или размер (рис. 3.13, в) нор-
мируемого участка;
♦	к определенному участку, то размер и положение этого участка указы-
вают на чертеже (рис. 3.13, г). Если необходимо назначить допуск на всю
длину поверхности и на заданную длину, то допуск, относящийся к заданной
длине, указывают под допуском, относящимся ко всей длине (рис. 3.13, д').
Пример обозначения выступающего поля расположения приведен на
Надписи, дополняющие данные, приведенные в рамке, указывают рядом
с рамкой (рис. 3.15, я).
Повторяющиеся виды допусков, обозначаемые одинаковым знаком, име-
ющие одинаковые значения и относящиеся к одним и тем же базам, указы-
вают один раз в рамке (рис. 3.15, 6}.
Базы обозначают зачерненным равносторонним треугольником, ко-
торый соединяют соединительной линией с рамкой (см. рис. 3.10, я, 3.15, б).
62
Если базой является поверхность или ее профиль, то основание треуголь-
ника располагают на контурной линии (см. рис. 3.10, а) или на ее продол-
жении, смещая треугольник относительно размерной линии (рис. 3.16, я).
Если базой является ось или плоскость симметрии, то соединительная ли-
ния должна быть продолжением размерной линии (рис. 3.15, б). Если базой
является ось или плоскость симметрии и из чертежа ясно, для каких по-
верхностей ось (плоскость симметрии) является общей, то треугольник
располагают на оси (рис. 3.16, б). Если базой является ось центровых от-
верстий, то рядом с обозначением базовой оси делают надпись «Ось цен-
тров» (рис. 3.16, в). Если базой является определенная часть элемента или
его место, то их обозначают штрихпунктирной линией и ограничивают
размерами (рис. 3.16, г).
Рис. 3.16. пример обозначения баз
Если нет необходимости выделять как базу ни одну из поверхностей, то
треугольник заменяют стрелкой (рис. 3.16, а).
Если соединение рамки с базой или другой поверхностью, к которой
относится отклонение расположения, затруднительно, то поверхность обо-
значают прописной буквой, вписываемой в третью часть рамки. Эту же
букву вписывают в рамку, которую соединяют с базовой поверхностью ли-
нией, заканчивающейся треугольником (рис. 3.10, а) или стрелкой, если
обозначаемая поверхность не является базой (рис. 3.17, б).
Если несколько элементов образуют объединенную базу и их последова-
тельность не имеет значения, то каждый элемент обозначают самостоятель-
но и все буквы вписывают подряд в третью часть рамки (см. рис. 3.15, б).
63
Рис. 3.17. пример обозначения баз стрелкой
Линейные и угловые размеры, определяющие номинальное расположение
и (или) номинальную форму элементов, ограничиваемых допуском, при на-
значении позиционного допуска, допуска наклона, допуска формы заданной
поверхности или заданного профиля, указывают на чертежах без предель-
ных отклонений и заключают в прямоугольные рамки (рис. 3.17, в).
Глава 4
ШЕРОХОВАТОСТЬ И
ВОЛНИСТОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ
А.1. Шероховатость поверхности
Реальная поверхность, ограничивающая деталь, в отличие от номиналь-
ной - геометрически правильной и гладкой - имеет сложный профиль,
характеризующийся микро- и макрогеометрией. К микрогеометрии реаль-
ной поверхности относят шероховатость, а волнистость - к макрогеоме-
Под шероховатостью поверхности понимается совокупность неровно-
стей поверхности с относительно малыми шагами, выделенная в пределах
базовой длины. Шероховатость поверхности оценивается по неровностям
профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью
(рис. 4.1). Стандарт устанавливает характеристики и параметры шерохова-
тости поверхностей и распространяется на поверхности изделий незави-
симо от их материала и способа изготовления (исключение составляют
ворсистые, пористые и аналогичные поверхности). При определении пара-
метров шероховатости из рассмотрения исключаются местные дефекты
поверхности (раковины, трещины, вмятины, царапины и др.)
Рис. 4.1. профиль реальной поверхности
65
Для количественной оценки шероховатости стандарт устанавливает
шесть параметров: три высотных (Ra, Rz, Rmax), два шаговых (Sm, S) и
параметр относительной опорной длины профиля (fp).
Оценки параметров ведутся с использованием единой базы, за которую
принята средняя линия профиля т. Средней линией профиля тп называется
базовая линия, имеющая форму номинального профиля поверхности и де-
лящая действительный профиль так, что в пределах базовой днины сумма
квадратов расстояний у. - у1 точек профиля до этой линии минимальна. На
профилограмме в пределах длины I площади, расположенные по обеим сто-
ронам от линии т до контура профиля, должны быть равны между собой.
Наибольшая высота профиля R^ определяется расстоянием между ли-
нией выступов профиля и линией его впадин в пределах базовой длины:
гдеуйпи ~ высота наибольшего выступа профиля; yVmax - глубина наиболь-
шей впадины профиля.
Линия выступов профиля - линия, эквидистантная его средней линии,
проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины. Ли-
ния впадин профиля строится аналогично, но проходит через низшую точ-
ку профиля.
Среднее арифметическое отклонение профиля Ra определяется как сред-
нее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пре-
делах базовой длины:
= 71а “’
' 1	«..I
где I - базовая длина, на которой оценивается значение параметров шеро-
ховатости, мм; п - число выбранных точек профиля на базовой днине.
Числовые значения Ra приведены в табл. 4.1. Числовые значения базо-
вой длины 1 выбираются из ряда 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,50; 8; 25 мм.
Таблица 4.1. Значения яа по ГОСТ 2789-73, мкм
2 Ra, мкм				
100	10,0	1,00	0,100	0,010
80	8,0	0,80	0,080	0,008
63	6,3	0,63	0,063	-
50	5.0	0,50	0,050	-
40	4,0	0,40	0,040	-
66
Окончание табл. 4.1
2 Ra, мкм				
32	3,2	0,32	0,032	-
25	2,5	0,25	0,025	-
20	2,0	0,20	0,020	-
16,0	1,6	0,160	0,016	-
12,5	1,25	0,125	0,012	-
Высота неровностей профиля по десяти точкам Яг определяется как сум-
ма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов про-
филя и глубин пяти наибольших впадин профиля (от средней линии) в
пределах базовой длины:
ix+sx
Rz = 2z!----±1--,
5
где у - высота i-ro наибольшего выступа профиля; - глубина i-й наи-
большей впадины профиля.
Средний шаг неровностей профиля Sm определяется как среднее значе-
ние шагов неровностей профиля (по средней линии) в пределах базовой
длины:
S" - 1ух,
и ‘
где S„ - i-й шаг неровностей - отрезок средней линии профиля; п - число
шагов неровностей профиля.
Средний шаг местных выступов профиля (по вершинам), находящихся
в пределах базовой длины:
S--ZX.
« .,ч
где S - i-й шаг местных выступов профиля - отрезок средней линии между
проекциями на нее наивысших точек соседних местных выступов профи-
ля; п - число шагов местных выступов.
Относительная опорная длина профиля t представляет собой отноше-
ние опорной длины профиля к базовой длине:
f =ЬЛ
67
где bF - опорная длина профиля - сумма длин отрезков Ь , отсекаемых на
заданном уровне р в материале профиля линией, эквидистантной средней
линии т в пределах базовой длины I.
Опорная длина профиля рассчитывается по формуле
гдер - уровень сечения профиля, т. е. расстояние между линией выступов
и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов (или
средней линии) профиля.
Уровень сечения профиля р выражается в процентах от Rmax и выбира-
ется из ряда S, 10,15,20,25,30,40, 50,60,70,80,90. Относительная опорная
длина профиля tp (в процентах) выбирается из ряда 10,15,20,25,30,40,50,
60, 70,80, 90.
В дополнение к количественным параметрам шероховатости стандарт
допускает нормирование качественной характеристики - направления не-
ровностей. Типы направлений неровностей представлены в табл. 4.2.
Выбор параметров для нормирования шероховатости должен произво-
диться с учетом назначения и требуемых эксплуатационных свойств по-
верхности (табл. 4. 3). Основным в большинстве случаев является норми-
рование высотных параметров. Из высотных параметров шероховатости
наиболее информативен параметр Ra, который и определен стандартом как
предпочтительный.
Параметры Rmax, S, Sm, tp нормируют в случаях, если по функциональ-
ным требованиям необходимо ограничить полную высоту неровностей
профиля, шаг неровностей или их форму, параметр Rz, если прямой кон-
троль параметра Ra по техническим причинам не представляется возмож-
ным (например, для поверхностей, имеющих малые размеры или сложную
конфигурацию). Стандарт не предусматривает обязательной связи между
базовой длиной и определенными числовыми значениями параметров ше-
роховатости.
Таблица 4.2. Типы направлений неровностей
Тип направления неровностей	Схематическое изображение	Обозначение направле- ния неровностей
Параллельное		=
68
Окончание табл. 4.2
Тип направления неровностей	Схематическое изображение	Обозначение направле- ния неровностей
Перпендикулярное	ши	1
Перекрещивающееся	он	X
Произвольное	[Я	м
Кругообразное		С
Радиальное		R
Точечное	ши	Р
таблица 4.3. Эксплуатационные свойства поверхности и обеспечиваю-
щая их номенклатура параметров шероховатости
Эксплуатационное свойство поверхности	Параметры шероховатости и характеристики, определяющие эксплуатационное свойство
Износоустойчивость при всех видах трения	Ra (Rz), tf, направление неровностей
Виброустойчивость	Ra (Rz), Sm, S, направление неровностей
Контактная жесткость	Ra (Rz), t„
Прочность соединения	Ra (Rz)
Прочность конструкции при цикли- ческих нагрузках	Rmax, Sm, S, направление неровностей
Герметичность соединений	Ra (Rz),Rmax, t
Сопротивление в волноводах	Ra, Sm, S
Требования к шероховатости поверхности устанавливают путем назна-
чения параметров шероховатости (одного или нескольких), числовых зна-
чений выбранных параметров и базовых длин, на которых происходит
определение этих параметров. Если нет необходимости, требования к ше-
69
роховатости не устанавливаются и она для данной поверхности контролю
не подлежит.
Обозначение шероховатости поверхности на чертеже нормированы
ГОСТ 2.309-73. Условные обозначения шероховатости приведены в п. 4.4.
А.2. Волнистость поверхности
Волнистость поверхности - совокупность периодически повторяю-
щихся неровностей, у которых расстояние между соседними вершинами
или впадинами превышает базовую длину I для имеющейся шероховатости
поверхности (рис. 4.2). Волнистость измеряется на длине hv по профило-
грамме контролируемой поверхности. При этом профилограмма фильтру-
ется, т. е. исключаются присутствие шероховатости и отклонения формы
поверхности. Эта фильтрация может быть механической путем использо-
вания щупа первичного преобразователя профилографа-профилометра
соответствующего радиуса либо электрической - путем набора соответ-
ствующих фильтров, пропускающих синусоидальные сигналы определен-
ных частот и амплитуд.
Волнистость нормируется тремя параметрами - Wz, W и Sw. За базу
их отсчета принята средняя линия т.лЛ которая определяется аналогично
средней линии профиля т шероховатости.
Длина линии измерения hv должна быть не менее пяти значений шага
самой большой волны.
Высота волнистости Wz - среднее арифметическое значение пяти вы-
сот волн, определяемых на каждом из пяти одинаковых участках измере-
ний hv:
Ьр = tfb‘
где W - высота волны
Рис.4.2. Волнистость поверхности
70
Предельные значения Wz - должны выбираться из ряда 0,1; 0,2; 0,4; 0,6;
1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 50; 100; 200 мкм.
Наибольшая высота волнистости Wmax - самая высокая волна из пяти
рассматриваемых.
Средний шаг волнистости Sw - среднее арифметическое значение длин
отрезков средней линии, отсекаемых однотипными (четными или нечет-
ными) точками пересечения профиля волнистости со средней линией в
пределах полной длины волны измерения Lw:
4.3. Средства измереиий шероховатости
воверхиостей
4.3.1. Приборы светового и теневого сечения профиля
Приборы светового и теневого сечения относятся к приборам одновре-
менного преобразования профиля.
Суть метода светового сечения профиля заключается в следующем: на
исследуемую поверхность под углом а к нормали проецируется изображе-
ние узкой освещенной щели. Это промежуточное изображение спроециро-
ванной на профиль щели наблюдается в микроскоп, оптическая ось кото-
рого составляет угол 0 с нормалью к поверхности.
Принципиальная оптическая схема прибора светового сечения приве-
дена на рис. 4.3, а. Прибор представляет собой систему из двух микроско-
пов: проецирующего I и микроскопа наблюдения II (поэтому первые об-
разцы приборов называли двойными микроскопами). Микроскоп I состо-
ит из источника освещения 1; конденсора 2, освещающего щель 3; зеленого
светофильтра 4; сменного микрообъектива 6 с дополнительной линзой 5,
проецирующего уменьшенное изображение щели на поверхность детали 7.
Пространство изображений микроскопа I является пространством пред-
метов микроскопа II; предметные точки микроскопов совмещены. Номи-
нальное значение угла между их оптическими осями 90°. На шероховатой
поверхности в пространстве изображений микроскопа I происходит пре-
образование изображения щели, приобретающего форму профиля поверх-
ности. Микроскоп II состоит из микрообъектива 8 с дополнительной лин-
зой 9 и окулярного винтового микрометра 10 и 11, в фокальной плоскости
71
которого находится перекрестие и шкала. Картина, наблюдаемая в поле
зрения окуляра микроскопа II, приведена на рис. 4.3,6.
Для снятия отсчета вращением барабана окуляр-микрометра одну из
линий перекрестия последовательно совмещают с линией выступов и впа-
дин. Разность отсчетов дает значение величины b = тГ, где Г - увеличение
объектива. При а = Р = 45° интересующая нас величина h определяется за-
висимостью h = 6/Т2Г. Оптические характеристики микрообъективов 6 и
8 одинаковы. В комплект прибора обычно включают три-четыре пары ми-
крообъективов, обеспечивающих измерение параметров Rz и Я^ от 0,8 до
40 мкм. Для уменьшения габаритных размеров приборов в оптическую
систему вводят дополнительные оптические зеркала и призмы, изменяю-
щие направление оптических осей и позволяющие при прочих равных
условиях сделать конструкцию прибора более компактной. В выпускаемых
ранее микроскопах для частичной компенсации кривизны изображения
щели применяли щели, выполненные на цилиндрической поверхности. В
современных приборах это достигается применением специальных микро-
объективов (планахроматов) и изготовлением щели фотографическим спо-
собом на стекле.
Рис. 4.3. принципиальная оптическая схема прибора светового сечения
72
Отличительная особенность работы двойных микроскопов заключается
в необходимости предварительного определения цены деления круговой
шкалы винтового окулярного микрометра (МОВ) при каждой паре смен-
ных объективов в отдельности. Это вызвано двумя обстоятельствами: за-
висимостью увеличения любого микроскопа от оптической длины его ту-
буса и невозможностью по технологическим причинам изготовить аб-
солютно идентичные микрообъективы. Цену деления круговой шкалы
винтового окулярного микрометра определяют объект-микрометром ОМП,
представляющим собой металлическую пластину со шкалой с делениями
через (0,01+0,001) мм.
Параметр Ашах на приборе светового сечения с номинальным зна-
чением угла между оптическими осями 90° определяют по формуле
Rmax=hclJ~2, где h - максимальная высота профиля на базовой длине в
делениях МОВ; с - цена деления МОВ, мкм/дел.
Метод теневого сечения профиля применяют при оценке параметров ше-
роховатости на грубых поверхностях, для которых значения Rz и Ртах
превышают 40 мкм.
Приборы теневого сечения, как и приборы светового сечения, состо-
ят из двух микроскопов: проецирующего I и микроскопа наблюдения II
(рис. 4.4, а). Первый формирует промежуточное изображение щели на
поверхности исследуемой детали под углом к нормали. Угол между оп-
тическими осями микроскопов равен 90°. Преобразование профиля по-
верхности в методе теневого сечения происходит при проецировании
на нее тени от ножа 4, расположенного над исследуемой поверхностью
в пространстве предметов микроскопа II. Пусть на испытуемой поверх-
ности имеется уступ высотой h. Поток лучей от источника освещения 1
проходит через щелевую диафрагму 2 и на выходе из объектива 3 ча-
стично срезается ножом 4. Несрезанная часть потока падает на иссле-
дуемую поверхность под углом 45° в пространстве между кромкой ножа
и ее проекцией на эту поверхность. Расстояние п между изображениями
проекций лезвия ножа на обеих частях уступа и является мерой высоты
h уступа. Сетка 6 окуляра 7 окулярного винтового микрометра находит-
ся в плоскости изображения объектива 5. В плоскости сетки объектив 5
образует изображение S'(S'j (рис. 4.4, б). В плоскости сетки окуляра 7 изо-
бражение S'j смещено относительно изображения $" на и= 1и[1Г, где Г -
увеличение объектива 5.
Если на исследуемой поверхности имеются неровности различной фор-
мы, каждая из них вызывает искривление изображения щели h = п!^2Г.
73
Рис. 4.4. принципиальная оптическая схема прибора теневого сечения
Для обеспечения большой глубины резкости в приборах теневого сече-
ния используют длиннофокусные микрообъективы с малой апертурой и
увеличением от 1 до х4. Однако даже в этих условиях промежуточное изо-
бражение щели не дает четкой границы света и тени по всей глубине про-
филя, если высота профиля превышает 300 мкм.
В промышленности используются два прибора теневого сечения про-
филя: ПТС-1 и ТСП-4М. Прибор ПТС-1 предназначен для оценки параме-
тра Ятах в пределах от 40 до 320 мкм. Оптическая схема прибора в прин-
ципе совпадает с описанной выше схемой. Нож располагается на расстоя-
нии 0,1 мм от исследуемой поверхности. Увеличение микрообъектива х2;
общее увеличение микроскопа наблюдения хЗО; линейное поле зрения при-
бора - 8 мм; цена деления сетки окуляра - 0,01 мм.
Микроскоп теневого сечения ТСП-4М представляет собой обычный от-
счетный микроскоп с двумя сменными объективами и окулярным винтовым
микрометром МОВ-1-15х. Вместо проекционного микроскопа в приборе
применен коллиматор, освещающий нож, свободно лежащий на исследуемой
поверхности. Прибор позволяет измерять параметр Ятах в пределах 60-320
мкм, но на базовой длине, отличной от оптимальной. Предназначен же при-
бор для измерения параметра шероховатости Язтах на обработанных по-
верхностях древесины и древесных материалов в пределах от 60 до 1600 мкм.
Ягтах - среднее арифметическое значение максимальных высот неровно-
стей Нтах, измеряемых на участке, длина которого должна превышать шаг
неровностей не менее чем в 1,5 раза.
74
4.3.2. Контактные средства измерений
шероховатости поверхностей
Контактные (их иногда называют «щуповыми») средства измерения ше-
роховатости поверхности относятся к средствам последовательного преоб-
разования профиля. Они широко используются для оценки параметров
поверхностных неровностей как в цеховых, так и в лабораторных условиях
и реализуют профильный метод измерения шероховатости.
Принцип действия щуповых приборов заключается в том, что по ис-
следуемой поверхности скользит игла с малым радиусом закругления, ось
которой располагается по нормам к поверхности. Опускаясь во впадины и
поднимаясь на выступы во время движения ощупывающей головки, игла
колеблется относительно головки, повторяя по размеру и форме огибаемый
профиль поверхности. Механические колебания иглы тем или иным спо-
собом преобразуются в электрический сигнал, несущий информацию о
неровностях поверхности. При этом способ относительного взаимного
перемещения огибающей профиль иглы и детали не имеет принципиаль-
ного значения, однако в большинстве приборов тем не менее исследуемая
деталь неподвижна, а головка с иглой перемещается по поверхности.
Точность воспроизведения профиля неровностей поверхности щупо-
вым методом определяется прежде всего погрешностью огибания поверх-
ности щупом, поскольку фактическая траектория движения центра иглы
не совпадает с огибаемым профилем. Причины возникновения этой по-
грешности: конечный радиус закругления рабочего конца иглы (недоощу-
пывание поверхности, когда игла не может войти в глубокие узкие впади-
ны); деформация исследуемой поверхности и иглы под действием измери-
тельного усилия; отрыв иглы от профиля вследствие инерционных сил;
отклонение траектории движения иглы от заданного направления.
Размеры игл и технические требования к ним регламентированы ГОСТ
18961-80. Иглы изготавливают из рекуперированных алмазов и кристаллов
природных алмазов в двух исполнениях (рис. 4.5). Независимо от испол-
нения радиус игл R должен иметь нормальный размер 0,002; 0,005 или
0,010 мм с предельными отклонениями соответственно ±0,5;+1,0 и ±2,5 мкм
(для исполнения 1) и ±1,0; ±2,0 и ±2,5 мкм (для исполнения 2).
Точность воспроизведения ощупываемого профиля в значительной сте-
пени определяется и погрешностью преобразования механических колеба-
ний иглы в электрический сигнал. Основное требование, предъявляемое
к электромеханическим преобразователям, - линейность их характерис-
тики.
75
сфера R
В индуктивных преобразователях (рис. 4.6, а) алмазная игла 1, ощупываю-
щая исследуемую поверхность 8, жестко связана с якорем 5, совершающим
колебательные движения. Магнитная система преобразователя состоит из
сдвоенного Ш-образного сердечника б с двумя катушками индуктивности 2.
Колебания якоря относительно опоры 7 изменяют воздушные зазоры между
якорем и сердечником, что приводит к изменению сопротивлений катушек
индуктивности, образующих в совокупности с первичными обмотками диф-
ференциального выходного трансформатора 4 сбалансированный мост. Пи-
тание моста осуществляется от генератора звуковой частоты 3. Сигнал на
выходе трансформатора 4 определяется соотношением сопротивлений пле-
чей моста и в конечном счете является функцией линейного перемещения
алмазной иглы (функцией высоты неровностей).
Рис. 4.6. Индуктивные преобразователи механических
колебаний иглы в электрический сигнал:
a - принципиальная
схема;
б-конструкция преобразователя прибора модели 252
Конструкция индуктивного преобразователя прибора модели 252 при-
ведена на рис. 4.6, б.
76
Получаемый на выходе электромеханического преобразователя того или
иного типа полезный электрический сигнал в дальнейшем усиливается и
подвергается математической обработке, в результате которой определя-
ются конкретные параметры шероховатости поверхности. По виду выда-
ваемой информации контактные (щуловые) приборы подразделяют на
профилометры и профилографы.
Профилометр контактной системы М - контактный (щуловой) прибор
последовательного преобразования профиля, служащий для измерения
параметров шероховатости поверхности по системе М.
Профилограф - прибор, регистрирующий координаты профиля поверх-
ности. Допускается конструктивное объединение профилометра с профи-
лографом. Более того, большинство выпускаемых профилографов - это
профилографы-профилометры, т. е. приборы, позволяющие как измерять
параметры шероховатости, таки записывать профиль исследуемой поверх-
ности в определенном масштабе и координатах.
Основой метрологического обеспечения в области шероховатостей по-
верхности является создание специальных эталонов (параметров шерохо-
ватости), образцовых мер шероховатости (ОМШ) и поверочных схем для
средств измерения параметров шероховатости в соответствующих диапа-
зонах.
Основным средством обеспечения единства измерений шероховатости
поверхности служат образцовые меры шероховатости с периодическим
профилем, представляющие собой поверхности, образованные совокуп-
ностью периодически повторяющихся одинаковых неровностей (рис. 4.7).
Основное преимущество таких ОМШ - высокая однородность нанесения
неровностей, обеспечивающая возможность аттестации параметров этих
мер с высокой точностью. Форму профиля меры выбирают по чувствитель-
ности профиля и изменению метрологических характеристик проверяемо-
го прибора.
Рис. 4.7. Профиль поверхности и характеристики
образцовых мер шероховатости:
а-ОМШ;б-ОМШ-Т
77
При поверке оптических приборов, предназначенных для измерения па-
раметров шероховатости поверхности профильным методом используют
образцовые меры шероховатости ОМШ. Оптические приборы с примене-
нием методов светового и теневого сечения требуют периодической по-
верки вертикального масштаба увеличения. Для этого разработаны образ-
цовые меры шероховатости ОМШ-Т.
В качестве образцовых средств измерений используют серийные микро-
интерферометры, контактные профилографы и профилометры, аттесто-
ванные по специальным методикам.
А.А. Правила обозначения шероховатости
поверхностей
Структура обозначения шероховатости поверхности приведена на
рис. 4.8. При применении знака без указания параметра и способа обра-
ботки его изображают без полки (рис. 4.9). Высота h должна быть приб-
лизительно равна высоте цифр размерных чисел: Н = (1,5...3)й.
Полка знака
Способ обработки поверхности
и (или) другие дополнительные указания
Базовая длина по ГОСТ 2789-73
Параметр (параметры) шероховатости
по 2789-73
/////////Условное обозначение
направления неровностей
Рис. 4.8. Структура обозначения шероховатости поверхности
Для обозначения шероховатости поверхности в зависимости от способа
обработки поверхностей применяют знаки, показанные на рис. 4.9: а - если
способ обработки поверхности конструктором не устанавливается; б - если
поверхность получают удалением слоя материала (точением, фрезерованием,
сверлением, шлифованием и т. п.); в - если поверхность получают без уда-
ления слоя материала (литьем, ковкой, объемной штамповкой, прокатом и
т. п.), а также для поверхностей, не обрабатываемых по данному чертежу.
78
\/ •[
Рис. 4.9. Обозначения шероховатости поверхности
в зависимости от способа обработки
В условных обозначениях шероховатости поверхностей придерживают-
ся следующих правил:
♦	числовые значения параметров указывают одним из трех способов:
наибольшим допустимым значением, например Rz6,3 и т. д.; предельными
значениями, которые размещают в две строки (в верхней строке помещают
более грубое значение данного параметра, например 1,00); номинальными
значениями, которые приводят с предельными отклонениями, например
Rmax40*20W, Sm0,32 10%;
*	предельные отклонения выбирают в процентах от номинальных зна-
чений параметров шероховатости из ряда 10, 20 и 40 %;
♦	отклонения могут быть односторонними и симметричными, напри-
мер Rz 1,00‘“*, Rz 0,80+10%;
♦	значения параметра Ra указывают без символа, например 0,82, зна-
чения остальных параметров помещают после соответствующего символа,
например Rzl2,5, Ги70+20%;
♦	значения параметров Ra, Rz и R указывают в микрометрах, Sm, S и
I - в миллиметрах; tp и р - в процентах.
♦	В примере tM70+20% указана относительная опорная длина профиля
tp = 70 % при уровне сечения профиля р = 50 %; если соотношения параме-
тров Ra, Rz и Rmax и базовой длины I назначают по стандарту, то базовую
длину не указывают в требованиях шероховатости и в условных обозначе-
ниях на чертеже;
♦	если задаются два и более параметра, то в обозначении шероховато-
сти записывают сверху вниз параметр высоты неровностей, затем шага не-
ровностей и относительной опорной длины профиля;
♦	направление неровностей приводят только в случае необходимости и
указывают в обозначении шероховатости условным символом, приведен-
ным в табл. 4.2.
Знаки шероховатости поверхности должны касаться контурных, вынос-
ных, штрихпунктирных линий (рис. 4.10, а, б). При изображении детали с
разрывом (рис. 4.10, в) обозначение шероховатости наносят только на одной
79
части детали, по возможности, ближе к месту указания размеров. Если ше-
роховатость всех поверхностей детали должна быть одинаковой, то в правом
верхнем углу чертежа наносят общее обозначение шероховатости Яг25 (рис.
4.10, г). Если шероховатость поверхности детали должна быть разной, то в
правом верхнем углу чертежа наносят обозначение преобладающей по числу
поверхностей шероховатости и знак V в скобках, который означает, что все
остальные поверхности детали, кроме обозначенных на изображении, долж-
ны иметь шероховатость, указанную перед скобкой (рис. 4.10, a-в). Если ше-
роховатость на одной и той же поверхности должна быть различной, то эти
участки разделяются тонкой сплошной линией (рис. 4.10, Э, е). Обозначение
шероховатости рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес и эвольвентных
шлиц условно наносят на линии делительной поверхности (рис. 4.10, ж,з).
Рис. 4. ю. примеры обозначения шероховатости поверхности
80
Если шероховатость контура должна быть одинаковой, то обозначение
наносится один раз со знаком окружности О (рис. 4.10, и, 4.11, а). Диаметр
знака равен 4...5 мм.
При необходимости указать способ обработки надпись наносится на
полке знака (рис. 4.11, а, б). В обозначении одинаковых шероховатостей
поверхностей, плавно переходящих одна в другую, знак окружности не на-
носят (рис. 4.11, в).
Рис. 4.11. примеры обозначения шероховатости поверхности
При применении знака без указания параметров и способа обработки
его изображают без полки (знак V). При указании наименьшего или наи-
большего значения шероховатости поверхностей следует указать «min» или
«тах». Например: Rz 50 min, Ra 20 max.
При указании диапазона значений параметра шероховатости поверх-
ности в обозначении приводят пределы значений параметра, размещая их
в две строки. В верхней строке приводят значение параметра более грубой
шероховатости:
Ra 1,00	Rz0,10	1^70	Rmax0,80	ит.д.
0,63	0,05	50	0,32
При указании двух или более параметров шероховатости поверхности
обозначения записывают сверху вниз. Например: Rz... или Ra - параметр
высоты неровностей профиля; Sm - параметр шага неровностей; 1р - от-
носительная опорная длина профиля.
ГОСТ 2.309-73 допускает упрощенное обозначение шероховатости поверх-
ности с размещением его в технических требованиях чертежа (рис. 4.12, а).
При недостатке места обозначения шероховатости допускается распола-
гать на размерных линиях или на их продолжениях, на рамке допуска фор-
мы, а также разрывать выносную линию (рис. 4.12, б}.
Рис. 4.12. примеры обозначения шероховатости поверхности
Обозначение одинаковой шероховатости поверхности сложной конфи-
гурации допускается приводить в технических требованиях чертежа со
ссылкой на буквенное обозначение поверхности, например: шероховатость
поверхности A-V Ля1,6.
При этом буквенное обозначение поверхности наносят на полке линии-
выноски, проведенной от утолщенной штрихпунктирной линии, которой
обводят поверхность на расстоянии 0,8-1 мм от линии контура (рис. 4.12, в).
82
Обозначение шероховатости резьбы наносится так, как показано на рис.
4.12, г, 4.13, а; радиусов, фасок (рис. 4.13, б, в), шпоночных и других видов
пазов - на рис. 4.13, г. Отметим, что длина полки линии-выноски и полки
знака равна длине самой длинной строки обозначения (рис. 4.12, г и рис.
4.13, д).
Рис. 4.13. примеры обозначения шероховатости поверхности
Глава 5
ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И ИЗМЕРЕНИЯ
5.1.	Плоскопараллельные конценые меры
Плоскопараллельная концевая мера длины (рис. 5.1) (концевая мера) —
это мера, изготовленная в виде бруска прямоугольного сечения с двумя
плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями, обла-
дающими свойством притираться к измерительным поверхностям других
концевых мер или плоских вспомогательных пластин.
Рабочим размером концевой меры является длина перпендикуляра, опу-
щенного из любой точки измерительной поверхности концевой меры на ее
противоположную измерительную поверхность (рис. 5.1, а).
Плоскопараллельные концевые меры подразделяются по точности из-
готовления, т. е. по величине допуска на изготовление, на семь классов (00,
0,1,2,3,4,5), а по точности аттестации рабочих размеров, т. е. по точности,
с которой измерен размер самой плитки, на пять разрядов (1, 2, 3, 4, 5).
Плиткам, у которых наиболее точно аттестованы размеры, присваивается
1-й разряд, а плитки 5-го разряда имеют более грубую аттестацию разме-
ра. Так, у плитки 1-го разряда с номинальным размером 100 мм значение
84
100 мм определено (аттестовано) с точностью ±0,1 мкм, а у плитки 5-го
разряда тот же размер 100 мм - с точностью ±2 мкм.
По плиткам проверяют и настраивают различные измерительные сред-
ства, например при относительных методах измерений. Плитки имеют раз-
ные размеры от 0,1 до 1000 мм и комплектуются в наборы, состав которых
определяет ГОСТ 9038-90.
Так называемый микронный набор плиток содержит 19 плиток, отли-
чающихся одна от другой размерами. Размер первой плитки составляет
0,091, второй - 0,092, третьей - 0,093 и т. д.; последняя плитка имеет размер
1,009 мм. В других наборах, например из 83 шт., есть плитки, отличающие-
ся друг от друга своими размерами на 0,01; 0,1 мм и на целые миллиметры
(рис. 5.1, б).
При помощи плиток можно составлять наборы различных размеров, для
чего несколько плиток притираются друг к другу и собираются в блоки из
двух, трех, но не более четырех плиток. Набор притертых плиток не рас-
сыпается, так как их поверхности очень тщательно отделаны и сцепляют-
ся между собой, если надвигать одну плитку на другую (рис. 5.1, в). Силы
сцепления двух плиток достигают большой величины, и разъединить их
можно только сдвигая одну плитку по другой.
Плитки 1-го разряда, размеры которых аттестованы с наивысшей точ-
ностью, имеются в основном только в поверочных лабораториях Комите-
та стандартов Республики Беларусь. На заводах в зависимости от точнос-
ти выпускаемых изделий есть плитки от 2-го разряда до 5-го или от 3-го
до 5-го.
При помощи плиток периодически, в строго установленные сроки, по-
веряются все измерительные средства. Более грубые средства, например
штангенциркули, поверяются плитками 5-го разряда, а более точные изме-
рительные средства - плитками более точных разрядов. Результаты перио-
дических поверок отмечаются в карточках (паспортах), которые заводятся
на каждый измерительный инструмент и прибор.
85
5.2.	Штангенннструменты
К распространенным средствам для измерения наружных и внутренних
размеров относятся различные штангенннструменты: штангенциркули
(рис. 5.2) для измерения наружных и внутренних размеров, штангенглуби-
номер (рис. 5.3) для измерения глубин (отверстий, пазов, высоты уступов)
и штангенрейсмасы (рис. 5.4, а, 6} для измерения размеров по высоте дета-
лей и для разметки. Приемы правильной и неправильной установки ин-
струмента показаны на рис 5.2 - 5.4.
Техника измерения
правильна, подвижная
губка перемещается
iJ'"', микровинтом
Подвижная
губка захвачена рукой-
измерение
•« производится
неправильно
Устройство штангенинструментов состоит из линейки с делениями в
1 мм (штанга) и вспомогательной шкалы-нониуса, перемещающейся по
основной линейке - штанге. Вспомогательная шкала-нониус позволяет от-
считывать доли деления основной шкалы. Нониусное устройство основано
на разности интервалов делений основной шкалы и шкалы нониуса.
установлен правильно установлен неправильно
Рис. 5.3. Шгангенглубиномвр (а), приемы измерений (б)
86
Если интервал деления основной шкалы равен 1 мм, а интервал делений
нониуса 0,9 мм, то величина отсчета по нониусу равна 1,0 - 0,9 = 0,1 мм.
Рис. 5-4. Штангенрейсмас (а), приемы измерений (б)
Если нулевое деление (штрих) ноннуса совместить с нулевым делением
(штрихом) основной шкалы (рис. 5.5, а), то первое деление нониуса сме-
стится (отстанет) от первого деления основной шкалы (штанги) навеличи-
ну разности интервалов шкал, т. е. на 0,1 мм; второе деление - на 0,2 мм и
т. д., а десятое деление нониуса, сместившись на 1 мм, совпадет с девятым
делением основной шкалы штанги. Дальнейшее продолжение (увеличение)
нониуса нецелесообразно, так как это поведет к повторению смещения
штрихов нониуса относительно штрихов основной шкалы. Величину от-
счета по нониусу можно также получить делением интервала основной
шкалы на число делений нониуса.
Линейка
0	5	10 15 0	5 Ю 15	0	5	10 15
Кониус
Рис. 5-5- Отсчет по нониусу
Отсчет по нониусу при измерении состоит в определении дробных долей
миллиметра от основной шкалы. Указателем служит нулевой штрих но-
ниуса, а доли деления определяются по совпадению одного из штрихов
нониуса со штрихом основной шкалы.
87
Примеры отсчета по нониусу штангенциркуля с отсчетом 0,1 мм. Если ну-
левой штрих нониуса совпадает с каким-либо штрихом на линейке, то это де-
ление и указывает размер изделия в целых миллиметрах (рис. 5.S, б). Если же
нулевой штрих нониуса не совпал со штрихом на основной шкале, то ближай-
шее слева деление на линейке показывает целое число миллиметров, а дробные
доли миллиметра отсчитываются по нониусу. Какой по счету штрих нониуса
(кроме нулевого) совпадает с одним из штрихов на линейке, столько дробных
долей миллиметра и прибавляется к целому числу миллиметров. На рис. 5.5, б
показан отсчет 7 мм, а на рис. 5.5, в - отсчет 7,7 мм; в этом случае 7-й штрих
нониуса совпал с одним из штрихов основной шкалы.
Штангенциркуль устроен таким образом: по основной линейке - штан-
ге 1 (см. рис. 5.2) с губками 5 и б перемещается рамка 3 с губками 4 и 7. На
основной линейке - штанге нанесены миллиметровые деления, а на под-
вижной рамке находится вспомогательная шкала-нониус 8. Интервал деле-
ния нониуса и число делений зависят от величины отсчета. Если интервал
делений основной шкалы равен 1 мм, то при величине отсчета по нониусу
0,1 мм он будет иметь десять делений, а при отсчете по нониусу 0,05 мм - 20
делений.
Для точной установки по даижной рамки 3 с губками 4 и 7 служит устрой-
ство для микрометрической подачи. Оно состоит из вспомогательной рам-
ки с зажимным винтом 9 и винтом с гайкой 2 для точной подачи. При из-
мерении микрометрическую подачу рамки осуществляют плавно без боль-
ших усилий.
Выпускаются специальные штангенциркули сустройствами для размет-
ки. Ряд штангенциркулей изготавливается с поворотной губкой на рамке,
которая может поворачиваться перпендикулярно штанге на 90° благодаря
шарнирным соединениям губки с подвижной рамкой. Такое соединение
позволяет измерять размеры, у которых точки касания инструмента с из-
меряемым изделием находятся в разных плоскостях, т. е. лежат не на одной
прямой.
При измерении внутренних размеров обычным штангенциркулем к раз-
меру, определяемому по штангенциркулю, приходится прибавлять толщи-
ну обеих губок. Эти недостатки устраняются новой конструкцией штан-
генциркуля с отсчетом 0,05 мм, в котором имеются две шкалы и два неза-
висимых нониуса (один для измерения наружных размеров, а другой - для
измерений внутренних).
Современные штангенциркули снабжены индикаторным отсчетом. В
штангенциркуле (рис. 5.6) на штанге 1 закреплена мелкомодукьная зубча-
88
тая рейка 7 со шлифованными зубьями, а на подвижной рамке 2 установлен
индикатор 3, состоящий из зубчатого триба 5 и стрелки 4, закрепленной на
оси триба. На рамке также крепится глубиномер 6. При перемещении рам-
ки вдоль штанги зубчатый триб поворачивается и стрелка показывает раз-
мер перемещения рамки (губки), т. е. значение измеряемой величины.
Перемещение рамки на $=10 мм соответствует одному полному обороту
триба: $ = 10 = nd = ntnz, откуда начальный диаметр триба d = Sin = 10/тт =
3,185 мм (с учетом округления).
В индикаторах часового типа триб, связанный с рейкой, имеет число
зубьев z= 16, поэтому модуль зацепления tn = S!nz= lO/n-16 = 0,199 мм.
Для отсчета десятков миллиметров на штанге нанесена сантиметровая
шкала: отсчет миллиметров и долей миллиметра - по индикаторной шка-
Шкала индикаторного устройства в большинстве случаев выполняется
поворотной и оснащается зажимным механизмом. Штангенциркули с ин-
дикаторным отсчетом выпускают с диапазоном измерений 0-150 мм и це-
ной деления 0,1; 0,05; 0,02 мм. Погрешность штангенциркуля с ценой деле-
ния 0,1 и 0,05 мм составляет 40 мкм, а с ценой деления 0,02 мм - 30 мкм.
В связи с развитием электроники и вычислительной техники большое
значение придается созданию новых универсальных средств для измерения
линейных размеров. Выпускаются штангенциркули с цифровым отсчетом
(рис. 5.7).
89
Рис. 5.7. Штангенциркуль с цифровым отсчетом
Такой штангенциркуль успешно применяется при настройке точности
технологических процессов, при серийных измерениях партии изготавли-
ваемых деталей; позволяет резко повысить объективность отсчета, произ-
водительность измерения и обработки информации.
Штангенрейсмасы имеют дополнительные сборочные единицы (узлы) с
микрометрической подачей для установки шкальных измерительных голо-
вок. Специальная державка, входящая в дополнительную присоединитель-
ную сборочную единицу (узел), обеспечивает установку измерительных
головок как параллельно, так и перпендикулярно плоскости основания.
Выпускают штангенрейсмасы и с электронным цифровым отсчетом с
диапазоном измерения до 1000 мм и дискретностью отсчета 0,01 мм.
5.3.	Микрометрические
средства измерений
К микрометрическим средствам измерений (приборам) относятся ми-
крометры (рис. 5.8, й), микрометрические глубиномеры (рис. 5.8, б), микро-
метрические нутромеры (штихмасы) (рис. 5.8, в), рычажные микрометры.
В принципиальной схеме этих измерительных средств используется
микрометрическая пара, состоящая из винта и гайки, изготовленных с вы-
сокой точностью. Если при неподвижной гайке повернуть винт на один
полный оборот, то он переместится вдоль оси на величину, равную шагу
резьбы. Так как в микрометрических измерительных средствах чаще всего
используется резьба с шагом 0,5 или 1 мм, то при одном обороте винта он
переместится вдоль оси на 0,5 или 1 мм. Для отсчета этого перемещения на
стебле 1 (рис. 5.8) вдоль оси расположена шкала с делениями через 0,5 мм.
Для того чтобы отсчитать части оборота микровинта, к нему прикреплен
барабан 2, который около торца имеет 50 равномерных делений, позволяю-
щих определять доли основной шкалы.
90
При вращении барабана 2 микрометрический винт 3 переместится вдоль
оси на величину /, которая будет равна шагу резьбы Р, умноженному на
число оборотов п:
1=Рп.
Так как шаг резьбы чаще всего принят 0,5 мм, то при одном обороте вин-
та I будет равно 0,5 мм. Если же повернуть винт на 1/50 часть оборота (на
одно деление круговой шкалы 2), то он переместится на 0,01 мм, так как
/= — = 001 мм.
50
Эта величина и будет величиной отсчета измерительного инструмента.
Для повышения точности и ускорения измерений небольших деталей ре-
комендуется закреплять микрометры в специальных стойках (рис. 5.9, а).
При измерениях микрометром всегда пользуются трещоткой (рис. 5.9, б, в),
так как только при этом обеспечивается постоянство измерительного уси-
лия, а тем самым и точность измерения.
Если при измерении размера ось микрометра находится в горизонталь-
ном положении (рис. 5.9, а), то скобу держат посередине левой рукой, пра-
вой рукой при помощи трещотки доводят измерительную поверх-ность
микровинта до соприкосновения с поверхностью детали. Если же при из-
мерении ось микровинта расположена вертикально (рис. 5.9, в), то микро-
метр поддерживают левой рукой внизу скобы у пятки. При соприкоснове-
нии поверхностей микровинта и детали размер детали «отыскивается»
покачиванием микрометра.
Выпускаются микрометры с цифровым отсчетом и предназначены для
измерения наружных размеров (рис. 5.10). Измерительные поверхности
оснащены твердым сплавом.
Рис. 5.10. Микрометр цифровой мкц
Нутромеры микрометрические трехточечные (НМТ) предназначены для
измерения внутренних размеров деталей (рис. 5.11, а). Лучшее считывание
показаний - с трехточечных цифровых нутромеров с абсолютной системой
измерения и большим ЖК-дисплеем.
Рис. 5.11. Нутромер микрометрический трехточечный
92
5.А. Рычажно-механнческне нрнборы
К рычажно-механическим приборам относятся индикаторы, рычажные
скобы, индикаторные нутромеры и скобы, миниметры, рычажные микро-
метры, измерительные головки и др. Эти приборы обладают высокой точно-
стью благодаря применению в них различных рычажно-механических си-
стем, позволяющих значительно увеличить передаточное число механизма.
Указанные приборы в основном предназначены для относительных измере-
ний, хотя некоторые из них используются и для абсолютных измерений.
Приборы с зубчатой передачей. В производственных условиях и измери-
тельных лабораториях широко используют для абсолютных измерений инди-
каторы или индикаторные измерительные головки. Индикаторы можно раз-
делить на два типа: индикаторы часового типа (с зубчатой передачей) и
рычажно-зубчатые. Предназначены для измерения линейных размеров абсо-
лютным и относительным методами, определения величины отклонений от
заданной геометрической формы и взаимного расположения поверхностей.
Механизм передачи индикатора часового типа (рис. 5.12) состоит из зуб-
чатых пар. На измерительном стержне 1 головки нарезана зубчатая рей-
ка, которая находится в зацеплении с зубчатым колесом 2. Возвратно-
поступательное перемещение измерительного стержня преобразуется в кру-
говое движение стрелки 3 с помощью зубчатых колес 2, 4 и 5. Устранение
зазора в зубчатых колесах обеспечивает спиральная пружина 7, один конец
которой закреплен на зубчатом колесе б, а другой - в корпусе индикатора.
Индикатор имеет две шкалы: большую - для отсчета долей миллиметра и
малую - для отсчета целых миллиметров. Один оборот стрелки 3 соответст-
вует перемещению измерительного стержня на 1 мм. Большая шкала имеет
100 делений, цена деления индикатора равна 0,01 мм.
Рис. 5.12. Индикатор часового типа (а) и
принципиальная схема измерительной головки индикатора (б)
93
Погрешности индикаторов часового типа довольно значительны: от +4,5
до ±26 мкм, однако они находят применение для точных измерений благо-
даря большим пределам измерения. Индикаторы часового типа выпускают
двух классов точности 0 и 1 в двух модификациях: индикаторы типа ИЧ с
перемещением измерительного стержня параллельно шкале и индикаторы
типа ИТ с перемещением измерительного стержня перпендикулярно шка-
ле. Первые имеют пределы измерения 0-2 мм (малогабаритные), 0-5 мм и
0-10 мм, а вторые - 0-2 мм. Выпускают также индикаторы часового типа с
цифровым (электронным) отсчетом.
Рис. 5. 13. Индикаторы с цифровым (электронным) отсчетом
Индикаторные нутромеры (рис. 5.14 и 5.15). Данные приборы предна-
значены для относительных измерений отверстий от 3 до 1000 мм. Инди-
катор 1 (рис. 5.14, а, б) установлен в корпусе 2, на конце которого помещена
измерительная головка. На измерительной головке закреплены из-
мерительная вставка 4 и измерительный стержень 3. Для совмещения ли-
нии измерения с диаметральной плоскостью измеряемого отверстия при-
меняют центрирующий мостик 5 (рис. 5.14, в). Индикатор 1 (рис. 5.15, й)
вставляют в верхнюю часть трубчатого корпуса 2 и зажимают винтом 3.
Сменную измерительную вставку 5 помещают в измерительную головку и
фиксируют гайкой 4. Установка индикатора на ноль осуществляется либо
по установочному кольцу, либо по блоку концевых мер с боковиками 6 и 7
(рис. 5.15, б), которые зажимаются в державке 8 винтом 9. В зависимости
от пределов измерений нутромеры выпускают с различными формами из-
мерительных головок. К нутромерам обычно прилагают набор сменных
измерительных вставок 5.
Нутромеры индикаторные (НИ) имеют цену деления 0,01 мм, пределы из-
мерений - от 6-10 до 700-1000 мм, погрешность показаний - от 0,015 (для
94
пределов измерений 6-10 мм) до 0,025 мм (для пределов измерений 700-
1000 мм).
Для точного измерения отверстий небольших размеров выпускают инди-
каторные нутромеры повышенной точности. Установку измерительной голов-
ки нутромера на ноль и измерения осуществляют так же, как индикаторным
нутромером. Цена деления нутромеров повышенной точности - 0,001 мм;
0,002 мм, пределы измерений - от 1,5-2 мм до 160-260 мм, пгубина измерений -
от 8 до 300 мм, допускаемая погрешность - от 0,003 до 0,006 мм.
Рис. 5. 14. Индикаторные нутромеры
Рис. 5.15. Методы измерения (а) и
приемы настройки индикаторного нутромера (б)
95
К приборам с рычажно-зубчатой передачей относятся рычажные скобы,
рычажные микрометры, рычажно-зубчатые измерительные головки и т. д.
Эти приборы предназначены для относительных измерений наружных раз-
меров в основном цилиндрических деталей.
В рычажных скобах (рис. 5.16, а} при измерении чувствительная пята 1,
перемещаясь, воздействует на рычаг 2, зубчатый сектор которого повора-
чивает зубчатое колесо 3 и стрелку, неподвижно укрепленную на его оси.
Пружина 4 постоянно прижимает колесо 3 к зубчатому сектору, устраняя
таким образом зазор. У рычажной скобы микровинт 5 не имеет отсчетного
устройства. Пределы измерения рычажной скобы - от 0-25 мм через 25 мм
до 75-100 мм, цена деления шкалы - 0,002 мм; пределы измерения по шка-
ле - ±0,008 мм.
Выпускают также рычажные скобы с цифровым отсчетом (рис. 5.16, б}.
Рис. 5.16. принципиальная схема рычажной скобы (а),
рычажная скоба с цифровым отсчетом (б)
Рычажные микрометры аналогичны рычажным скобам и отличаются от
них лишь наличием микрометрической головки. Рычажные микрометры
предназначены как для абсолютных измерений длин, так и для относитель-
ных измерений при установке по концевым мерам. Кроме микрометриче-
ской пары (винта и гайки) микрометры с величиной отсчета 0,01 мм имеют
еще шкальное устройство.
Выпускается несколько типов микрометров с разными пределами изме-
рения от 0 до 2000 мм. Микрометр типа МР с пределом измерения 0-25 мм
показан на рис. 5.17.
Микрометры с пределами измерения 0-25 мм и 25-50 мм имеют встро-
енное в корпус отсчетное устройство с ценой деления 0,002 мм и выпуска-
ются двух типов: нормального (МР с погрешностью показаний ±0,003 мм
96
и повышенного качества МРКе погрешностью показаний ±0,002 мм). Ми-
крометры с пределами измерения от 50 до 400 мм выпускаются с измери-
тельной головкой типа 2ИГ с ценой деления 0,002 мм и двух типов: нор-
мальные - типа МРИ и повышенного качества - типа МРИК.
Рис. 5. f7. Рычажный микрометр
Микрометры с пределами измерения от 400 до 1000 мм выпускаются
двух типов: повышенного качества с измерительной головкой 2ИГ с ценой
деления 0,002 мм и с индикаторами часового типа ИЧ10 с ценой деления
0,01 мм. Измерительные поверхности рычажных микрометров оснащены
твердым сплавом.
Так как рычажные микрометры оснащены стрелочным отсчетным уст-
ройством, то их микрометрическая пара не имеет трещотки. При непо-
средственном измерении размеров измерительную пятку микрометра до-
водят до соприкосновения с деталью (вращая винт) и добиваются положе-
ния, при котором один из штрихов барабана совпадает с каким-либо штри-
хом на стебле. В это время стрелка отсчетного устройства не находится в
крайнем положении. Целые значения размера берутся по микропаре, а
дробные - по стрелочному отсчетному устройству.
Рычажно-зубчатые измерительные головки (рис. 5.18) отличаются от ин-
дикаторов часового типа тем, что у них, наряду с зубчатой передачей, есть
рычажная система, что позволяет увеличить передаточное число механизма
и тем самым повысить точность измерений. При перемещении измеритель-
ного стержня 1 в двух направляющих втулках 8 поворачивается рычаг 3,
который воздействует на рычаг 5, имеющий на большем плече зубчатый сек-
тор, входящий в зацепление с зубчатым колесом (трибом) 4. На ось колеса 4
насажены стрелка и втулка, связанная со спиральной пружиной 6, выбираю-
щей зазор. Измерительное усилие создается пружиной 7.
Для арретирования измерительного стержня служит рычажок 2. Шкала
снабжена двумя переставляемыми указателями допуска 9. Головка крепит-
ся в стойке или в приспособлении за втулку 10 диаметром 8 мм. Выпускают
97
несколько моделей рычажно-зубчатых измерительных головок. Цена деле-
ния шкалы от 0,01 мм (модель 2-ГРЗ) до 0,001 мм (модель 1-МКМ), пределы
измерения по шкале соответственно от ±0,25 до ±0,05 мм.
К приборам с пружинной передачей относятся измерительные пружинные
головки (микрокаторы), малогабаритные измерительные головки (мика-
торы) и рычажно-пружинные измерительные головки бокового действия
(миникаторы). Эти приборы предназначены для точных относительных
измерений размеров и проверки отклонений деталей от правильной гео-
метрической формы. Приборы этого типа построены по принципу исполь-
зования в передаточных механизмах упругих свойств скрученной бронзо-
вой ленты. Общий вид и принципиальная схема микрокатора показана на
рис. 5.19. Бронзовая пружинная лента 3 относительно стрелки 4 закручена
в разные стороны и правым концом прикреплена к пружинному угольни-
ку 6, а левым - к плоской пружине 2. При перемещении измерительного
стержня 8 поворачивается угольник б, что приводит к растяжению ленты
3 и повороту прикрепленной к ней в середине стрелки 4 относительно шка-
лы 5. Стрелка 4 сбалансирована с помощью противовеса. Измерительный
стержень 8 подвешен к корпусу микрокатора на мембране 9 и пружинном
угольнике б. Измерительная сила создается пружиной 7.
98
Рис. 5.19. Принципиальная схема (а) и общий вид микрокатора (б)
Микрокаторы обладают значительными преимуществами перед други-
ми типами подобных приборов: высокой чувствительностью, малым уси-
лием измерения, малой погрешностью обратного хода, высокой износо-
стойкостью и долговечностью механизма. Существенным недостатком
микрокаторов является применение для отсчета показаний тонкой, едва
заметной стрелки, расположенной на относительно большом расстоянии
от шкалы. Это утомляет зрение контролера и увеличивает ошибки измере-
ний. В зависимости от типа микрокатора цена деления шкалы находится в
диапазоне от 0,0001 до 0,01 мм, соответственно пределы измерения по шка-
ле - от +0,004 до ±0,30 мм и допускаемая погрешность в пределах всей
шкалы от ±0,15 до ±5 мкм.
Микаторы и миникаторы имеют точно такой же пружинный механизм,
и принцип действия их не отличается от принципа действия микрокатора.
Микаторы в зависимости от типа имеют цену деления шкалы от 0,0002 до
0,002 мм и пределы измерения по шкале - от ±0,010 до ±0,100 мм. Миника-
торы имеют цену деления шкалы 0,001 и 0,002 мм и пределы измерения по
шкале ±0,04 и ±0,08 мм.
5.5.	Рычажно-оптнческне нрнборы
Эти приборы основаны на сочетании оптических схем и механических
рычажных или пружинных передач. Наиболее распространенные приборы
этой группы - пружинно-оптические измерительные головки - оптикаторы
и оптиметры.
99
Оптикатор построен на том же принципе, что и микрокатор, но лишен
основных его недостатков. В отличие от микрокатора на скрученной ленте 1
(рис. 5.20) вместо стрелки закреплено зеркало 2, которое отражает на шкалу 3
изображения штриха метки 6. Штриховая метка, освещаемая через конден-
сор 5 лампочкой 4, проектируется объективом 7 на зеркало 2, находящееся в
его фокусе. Чувствительность оптикатора в 2 раза больше, чем чувствитель-
ность микрокатора. Отражаемый от зеркала 2 луч света отклоняется на угол,
вдвое больший при одинаковом угле раскручивания среднего сечения ленты.
Это позволяет уменьшить в 2 раза цену деления шкалы прибора. Кроме того,
у оптикаторов изображение штриха находится в плоскости шкалы прибора,
что значительно улучшает отсчет показаний. Цена деления шкалы оптикато-
ра в зависимости от модели - 0,000-0,001 мм, пределы измерения по шкале
соответственно - от +0,012 до +0,125 мм при допускаемой погрешности в
пределах всей шкалы от 0,05 до 0,4 мкм.
Рис. 5.20. принципиальная схема оптикатора
100
Оптиметры применяют для измерений относительным методом конце-
вых мер длины, калибров, шариков, роликов и других деталей высокой
точности. Оптиметр состоит из измерительной головки, называемой труб-
кой оптиметра, и вертикальной или горизонтальной стойки. В зависимости
от вида стойки оптиметры подразделяют на вертикальные (рис. 5.21, а) и
горизонтальные (рис. 5.21, б). Вертикальные оптиметры предназначены для
измерений наружных размеров деталей, а горизонтальные - для измерений
как наружных, так и внутренних размеров. Цена деления шкалы оптиме-
тров - 0,001 мм, предел измерения по шкале - ±0,1 мм. Предел измерения
вертикального оптиметра для плоских деталей - от 0 до 180 мм, а для дла-
метров - от 0 до 150 мм. Предел измерения горизонтального оптиметра для
наружных измерений - от 0 до 350 мм, для внутренних - от 13,5 до 150 мм.
Допускаемая погрешность оптиметров на всей шкале не должна превышать
+0,3 мкм, а на участке шкалы до 0,06 мм - ±0,2 мкм. Основной отсчетной
частью прибора является трубка оптиметра. Принцип действия трубки
показан на рис. 5.22.
Рис. 5.22. Принцип действия трубки оптиметра
Лучи от источника света направляются зеркалом 1 в щель трубки и, пре-
ломляясь трехтранной призмой 2, проходлт через шкалу, имеющую 200 де-
101
лений и нанесенную на плоскость стеклянной пластинки 3. Пройдя шкалу,
луч попадает на призму полного отражения 4 и, отразившись от нее под
прямым углом, направляется на объектив 5 и зеркало 6. Качающееся зер-
кальце пружиной 9 прижимается к измерительному стержню 7. При пере-
мещении стержня 7, опирающегося на измеряемую деталь, зеркало 6 пово-
рачивается на угол а вокруг оси, проходящей через центр опорного шарика
8, что вызывает отклонение отраженных от зеркала б лучей на угол 2а. От-
раженный пучок лучей объективом превращается в сходящийся пучок,
который дает изображение шкалы. При этом шкала смещается в вертикаль-
ном направлении относительно неподвижного указателя на некоторую
величину, пропорциональную измеряемому размеру. Изображение шкалы
наблюдается в окуляр ОК, как правило, одним глазом, что утомляет кон-
тролера. Для облегчения отсчета на окуляр надевают специальную проек-
ционную насадку, на экране которой можно наблюдать изображение шкалы
обоими глазами.
Из оптических приборов наибольшее распространение получили длино-
меры, инструментальные и универсальные микроскопы.
Оптические длиномеры применяют для абсолютных и относительных
измерений наружных размеров, точно изготовленных деталей, например
гладких и резьбовых калибров и т. д. Длиномер состоит из измерительной
головки и вертикальной или горизонтальной стойки. В зависимости от
вида стойки длиномеры подразделяют на вертикальные и горизонтальные.
Цена деления шкалы длиномеров - 1 мкм и 0,1 мкм. Принцип работы дли-
номера (модель ИЗВ-1) показан на рис. 5.23, а. В пиноли 3 закреплен из-
мерительный наконечник 2, входящий в соприкосновение с измеряемой
деталью 1. Сила тяжести пиноли уравновешена противовесом 8, который
перемещается внутри масляного демпфера 9. Пиноль соединена с противо-
весом стальной лентой 7, перекинутой через блоки, причем измерительная
сила длиномера определяется разностью масс пиноли и противовеса. Эта
сила регулируется с помощью грузовых шайб б. Отсчеты по стеклянной
шкале 4, освещаемой источником света S, производят с помощью отсчет-
ного микроскопа 5 со спиральным нониусом. Спиральный нониус состоит
из окуляра ОК и двух стеклянных пластинок (рис. 5.23, б). На неподвижной
пластинке 12 нанесена шкала 15, имеющая десять штрихов с ценой деления
0,1 мм и расположенная в поле зрения окуляра. На пластинке 10 нанесена
двумя эквидистантными линиями спираль Архимеда 13 и круговая шкала
14, разделенная на 100 делений. Расстояние I (рис. 5.23, б) между витками
архимедовой спирали (шаг) равно интервалу деления (0,1 мм) шкалы 15.
102
Одному обороту пластинки 10 (рис. 5.23, в), т. е. 100 делениям ее круго-
вой шкалы, соответствует поступательное перемещение точки спирали
вдоль радиальной прямой, равное одному шагу спирали. Таким образом,
одному делению круговой шкалы соответствует отсчет 0,1/100 = 0,001 мм.
В поле зрения микроскопа (рис. 5.23, й) видны штрихи миллиметровой
шкалы Mill (45, 46,47), один из которых находится в зоне линейной шкалы
15, часть круговой шкалы 14 и дуги витков двойной архимедовой спирали 13.
Для производства отсчета пластинку 10 поворачивают (с помощью кониче-
ской зубчатой передачи 11, приводимой в действие головкой 16) до тех пор,
пока дуги одного витка двойной спирали не расположатся симметрично от-
носительно штриха миллиметровой шкалы, который находится в пределах
шкалы 15 (46 мм). Целые миллиметры отсчитывают по штрихам, обозначен-
ным на миллиметровой шкале, десятые доли миллиметра - по линейной
шкале 15 (0,3 мм), сотые и тысячные доли - по круговой шкале 14 (0,062 мм).
Отсчет с точностью до 1 мкм, показанный на рис. 5.23, д, равен 46,362 мм
(штрих 46 мм должен быть расположен между дугами двойной спи-рали).
Широкое распространение получают дниномеры с цифровым отсчетом
(рис. 5.23, г), на табло которых высвечивается непосредственно измеряв-
103
мый размер. Такие длиномеры выпускают с ценой деления 0,1; 0,2; 0,5 и
1 мкм, с пределами измерения всего прибора от 0 до 100 мм при абсолют-
ном и от 0 до 20 мм при относительном измерениях.
Инструментальные и универсальные микроскопы предназначены для аб-
солютных измерений бесконтактным методом углов и длин различных де-
талей сложной формы в прямоугольных и полярных координатах, таких,
как резьбовой режущий инструмент, червячные фрезы, лекала, кулачки,
резьбовые калибры, шаблоны, фасонные резцы и т. д. В соответствии с
ГОСТ 8074-82 выпускают микроскопы с микрометрическими измерителя-
ми двух типов: ММИ - малый микроскоп инструментальный и БМИ -
большой микроскоп инструментальный. Выпускают также универсальные
микроскопы, в которых вместо микрометрических измерителей примене-
ны миллиметровые шкалы с отсчетными спиральными микроскопами.
Однако, несмотря на конструктивные различия, принципиальная схема
измерения во всех микроскопах общая - визирование различных точек
деталей, перемещаемых для этого по взаимно перпендикулярным направ-
лениям, и измерение этих перемещений посредством отсчетныхустройств.
Для обеспечения лучшего визирования микроскопы снабжают сменными
объективами различной степени увеличения. В качестве примера рассмо-
трим конструкцию (рис. 5.24, б) и принцип БМИ (рис. 5.24, й).
Рис. 5.24. Оптическая схема (а), конструкция бми (б), шкалы отсчета (в)
На массивном чугунном основании 15 в двух взаимно перпендикуляр-
ных направлениях на шариковых направляющих перемещается измери-
тельный стол 2. Стол перемещается двумя микрометрическими винтами 1
104
с ценой деления 0,005 мм с пределами измерения 0-25 мм. Пределы изме-
рения микроскопа можно значительно расширить в результате установки
концевых мер длины соответствующего размера, кратного 25 мм, между
микровинтом и измерительным улором на столе микроскопа. Таким об-
разом, пределы измерения увеличиваются в продольном направлении до
75 мм у микроскопа ММИ и до 150 мм у микроскопа БМИ. Для отсчета пере-
мещений на гильзе, скрепленной с микрометрической гайкой, имеется мил-
лиметровая шкала I (рис. 5.22, в), а на барабане, связанном с микромет-
рическим винтом, - круговая шкала II с 200 делениями. Так как шаг винта
равен 1 мм, то цена деления шкалы барабана составляет 1/200 = 0,005 мм
(на рис. 5.22, в показание микрометра равно 24,025).
Объектив 3 с тубусом 5 установлен на кронштейне 9, который переме-
щается в вертикальном направлении по стойке 11. Стойка с помощью ма-
ховика 14 может наклоняться вокруг оси 13 на 12,5° в обе стороны для
установки микроскопа под углом подъема измеряемой резьбы. Маховик 10,
перемещающий кронштейн 9, служит для фокусировки микроскопа, при-
чем установленное положение фиксируется винтом 12. Для точного фоку-
сирования микроскопа вращают рифленое кольцо 4, при этом тубус сме-
щается по цилиндрическим направляющим кронштейна. К верхней части
тубуса крепится сменная угломерная окулярная головка с визирным 7 и
отсчетным б микроскопами. Прилив 8 предназначен для крепления про-
екционной насадки, на экране которой получается изображение, наблю-
даемое в окуляр микроскопа 7.
Оптическая схема микроскопа показана на рис. 5.24, а. Измеряемая де-
таль АБ рассматривается через объектив ОБ микроскопа. Изображение
детали получается действительным, обратным и увеличенным. Глаз
наблюдателя через окуляр ОК видит мнимое, обратное и еще раз увеличен-
ное окуляром изображение детали A^Bj.
Большое распространение получили бинокулярные инструментальные
микроскопы, которые значительно сокращают время переналадки прибо-
ров, повышают производительность контроля и создают большие удобства
для контролера. Еще более совершенными являются инструментальные
микроскопы с цифровым отсчетом, к пультам которых подключаются циф-
ропечатающие машины или перфорационные устройства.
Универсальные микроскопы имеют большие, чем инструментальные,
пределы измерения и повышенную точность линейных измерений. Так,
универсальный измерительный микроскоп УИМ-21 имеет пределы изме-
рения для линейных размеров: в продольном направлении 0-200 мм, в по-
105
перечном 0-100 мм; для угловых размеров 0 -360° при цене деления угловой
головки Г. Разрешение главного микроскопа равно х10, х15, хЗО или х50 в
зависимости от применяемого объектива. Такие же характеристики имеет
проекционный микроскоп УИМ-23 с пределами измерения 200 х 100 мм,
на котором главный и отсчетные микроскопы заменены проекционными
устройствами, значительно облегчающими работу контролера.
5.6.	Пневматические средства измерений и
контроля размеров
Пневматические измерительные приборы нашли широкое применение
для контроля линейных размеров. Они обладают высокой точностью, по-
зволяют производить дистанционные измерения в относительно трудно-
доступных местах, имеют низкую чувствительность к вибрациям. Пнев-
матические бесконтактные измерения дают возможность контролировать
легкодеформируемые детали, детали с малыми величинами микронеров-
ностей, которые могут быть повреждены механическим контактом, а также
исключают износ измерительных поверхностей контрольных устройств,
что повышает точность и надежность контроля. Пневматические прибо-
ры сравнительно легко поддаются автоматизации, просты в эксплуатации,
требуют менее квалифицированного обслуживания. Однако эти приборы
обладают значительной инерционностью, снижающей их производитель-
ность.
Пневматические измерительные приборы делятся на два типа:
♦	приборы, в которых измеряется давление воздуха (с манометром),
манометрические;
♦	приборы, регистрирующие скорость истечения воздуха или его рас-
ход (с ротаметром), расходомерные.
Приборы манометрического типа нашли более широкое распростране-
ние в устройствах активного контроля.
Независимо от типа пневматический измерительный прибор состоит из
измерительной головки, включающей в себя показывающий прибор, чув-
ствительного элемента (сопла) и источника сжатого воздуха. Источник
сжатого воздуха в свою очередь содержит компрессор; отстойники, в кото-
рых воздух очищается от влаги; фильтры, в которых воздух очищается от
механических включений; редуктор, понижающий давление до нужной ве-
личины; стабилизатор давления, поддерживающий давление строго посто-
янным.
106
В зависимости от величины рабочего давления различают пневматиче-
ские приборы низкого (например, 10 кПа) и высокого (например, 150 кПа)
давления. И те и другие работают от сети, в которой давление 0,2-0,6 МПа.
Приборы низкого давления расходуют на измерение одного параметра до
0,01 м3/мин воздуха, приборы высокого давления - до 0,02 м3/мин.
В пневматических измерительных приборах для линейных измерений
использована зависимость между площадью проходного сечения канала
истечения и массовым расходом через него воздуха. Площадь канала ис-
течения изменяется за счет измеряемого линейного перемещения.
Приборы давления (манометрические) выпускаются одно- и многомер-
ными в даух вариантах: цеховой прибор с длиной манометрической трубки
500 мм и лабораторный прибор с длиной манометрической трубки 1230 мм.
Передаточное отношение в этих приборах достигает 20 000.
Рис. 5.25. Конструкция прибора давления с водяным манометром ДПНД-500
(манометрический)
Конструкция прибора давления на примере прибора низкого давления
с водлным манометром ДПНД-500 показана на рис. 5.25. Он представляет
собой цилиндрический баллон 1, сообщающийся с атмосферой и напол-
ненный водой, в которую погружена трубка 2. К верхней части этой трубки
107
через трубопровод 3 и дроссельное устройство 4 подается компрессором
воздух под давлением р. В трубке 2 автоматически поддерживается прак-
тически постоянное давление, определяемое высотой Н столба в баллоне 1.
С трубкой 2 соединена камера 6, имеющая входное 5 и выходное 11 сопла.
Последнее сопло установлено с зазором над поверхностью измеряемой де-
тали 10. Для измерения переменного давления р в камере б прибор снаб-
жен водяным манометром в виде стеклянной трубки 7 со шкалой 8. Давле-
ние рк определяется разностью уровней столбов воды в баллоне 1 и стеклян-
ной трубке 7, которая соединена одним концом с камерой 6, а другим - с
баллоном 1. Из трубки 2 воздух под постоянным давлением проходит через
входное сопло 5 в камеру б и выходит через выходное (измерительное)
сопло 11. От величины зазора S зависят давление рк и, следовательно, раз-
ность уровней h, отсчитываемая по шкале 8. Так, при уменьшении размера
детали 10 зазор S возрастает и уровень воды в стеклянной трубке 7 повы-
шается. На шкале 8 устанавливают указатели допуска 9, между которыми
должен находиться уровень воды в стеклянной трубке 7 при контроле год-
ных деталей.
Рис. 5.26. Конструкция прибора давления с ротаметром (поплавковый):
Приборы расхода (поплавковые) выполняются одно- и многомерными,
обслуживающими до 15 измерительных позиций. Конструкция прибора
давления с ротаметром показана на рис. 5.26. Он имеет коническую сте-
клянную трубку 3 с широким концом кверху. По ней снизу под рабочим
108
давлением 100-200 кПа проходит воздух, поднимающий поплавок 4. Верх-
няя плоскость поплавка является указателем для отсчета шкалы 5 (градуи-
рована в микрометрах), помещенная рядом с трубкой. Высота подъема по-
плавка зависит от скорости прохождения воздуха, которая тем больше, чем
больше зазор между торцом измерительного сопла б и поверхностью объ-
екта измерения 7. Под действием скоростного напора воздуха поплавок
поднимается в трубке до тех пор, пока не уравняются расходы воздуха че-
рез кольцевой зазор между поплавком и стенками стеклянной трубки 3 и
через зазор S между измерительным соплом и контролируемой деталью.
В этом случае поплавок зависает в трубке. Таким образом, каждому значе-
нию зазора S соответствует определенное по высоте положение поплавка
в трубке.
Точность рассмотренных приборов во многом зависит от постоянства
рабочего давления воздуха. Любые (даже незначительные) случайные ко-
лебания давления непосредственно влияют на результаты измерения.
5- узел противодавления;
б - измерительное сопло; 9- винты; 10 - упоры)
Более совершенной схемой измерения в этом плане является дифферен-
циальная (рис. 5.27, я), состоящая из двух ветвей, каждая из которых соот-
ветствует обычной схеме. В одной ветви, состоящей из входного сопла/]" и
109
пневматического элемента сопла-заслонки 1, который измеряет объект из-
мерения 2, расход определяется измерительным давлением р . Другая ветвь,
образованная входным соплом/^ и соплом 3 с предварительно установлен-
ным зазором S rf имеет постоянный расход, определяемый давлением
р2 = const. Эта ветвь обычно называется ветвью противодавления.
Дифференциальная схема, для которой характерно сравнение двух дав-
лений pj и р2, менее чувствительна к колебаниям рабочего давления. В ка-
честве измерителя давлений применяются сильфонные, мембранные диф-
ференциальные манометры, реагирующие на разность давлений Др=р - р
в двух ветвях системы.
Схема дифференциального сильфонного прибора представлена на рис.
S.27,6. Сжатый воздух из пневмосети, пройдя через блок фильтра и стаби-
лизатора, под постоянным давлением истекает через входные сопла 3 и 8 в
полости сильфонов (металлические гофрированные пружины). Из левого
сильфона воздух через кольцевой зазор S, образованный торцом измери-
тельного сопла б и поверхностью контролируемой детали, истекает в ат-
мосферу. В этом сильфоне создается измерительное давление р,, величина
которого зависит от размера контролируемой детали. Из правого сильфо-
на воздух истекает в атмосферу через узел противодавления 5, а в полости
сильфона создается постоянное давление р2. Свободные концы сильфонов
жестко связаны стяжкой 2, подвешенной на плоских пружинах 4 и 7. По-
ложение подвижной системы прибора определяется разностью измери-
тельного давления р; и некоторого постоянного противодавления р2. Пере-
мещение подвижной системы измеряется с помощью механизма 1, который
включает стрелку со шкалой и рычажно-зубчатую передачу от сильфонов
к стрелке. На подвижной системе прибора с помощью плоских пружин 11
могут быть закреплены подвижные электрические контакты. Для предва-
рительного натяжения пружин в целях обеспечения необходимого усилия
замыкания контактов служат упоры 10. Винты 9 с неподвижными контак-
тами служат для настройки срабатывания электрических контактов при
заданном размере контролируемой детали. В существующих приборах чис-
ло пар контактов достигает шести.
По рассмотренной схеме выпускаются несколько моделей сильфонных
дифференциальных приборов. Приборы БВ-1096-М-В; БВ-1096-М-2К; БВ-
1096-М-4К и др. предназначены специально двя построения средств актив-
ного контроля. Они включают в себя электронный блок, светосигнальное
устройство и блок-фильтр со стабилизатором. Приборы 236,235, БВ-6017-
4К этих блоков не имеют, но в сочетании с блоками могут быть успешно
110
применены в качестве отсчетно-командных приборов средств активного
контроля.
Для увеличения чувствительности и точности пневматических измери-
тельных приборов, более широкого изменения передаточного отношения
системы, уменьшения времени срабатывания (инерционности) прибора
были разработаны устройства, включающие в себя дифференциальную
самобалансирующуюся пневматическую систему нулевого перепада. Из-
мерительная схема компенсационного пневматического прибора показана
на рис. 5.28, а.
Рис. 5.28. принципиальная схема
и конструкция компенсационного пневматического прибора:
а - измерительная схема (1 - контролируемая деталь;
2 - показывающий прибор; 3 - коническая игла; 4 - сопло);
б - принципиальная схема (1 - показывающий прибор; 2,8 - сопло;
3 - компенсационная камера; 4,5- входное сопло;
б - измерительная камера; 7 - контролируемая деталь; 9 - мембрана;
10 — коническая игла)
Зазор $ зависит от величины контролируемой детали 1, он определяет
измерительное давление рг Величина р2 определяется кольцевым зазором
между соплом 4 и конической иглой 3. Конструлция показывающего при-
бора 2 выполнена так, что при наличии разности давлений р, ир2 чувстви-
тельный элемент (мембрана) перемещает коническую иглу и тем самым
изменяет давлениер2 до наступления равенствар. =р2. Положение кониче-
ской иглы относительно сопла является мерой изменения размера контро-
лируемой детали.
Компенсационные приборы (рис. 5.28, б) построены на принципе само-
балансирующегося пневматического моста. Сжатый воздух под постоян-
111
ным давлением истекает через входные сопла 4 и 5, измерительную 6 и
компенсационную 3 камеры. Из камеры 6 воздух истекает в атмосферу че-
рез зазор S между торцом сопла 8 и поверхностью контролируемой детали
7, а из камеры 3 - через кольцевую щель между поверхностями конической
иглы 10 и сопла 2. Мембрана (из прорезиненной ткани) 9 находится в покое
только в том случае, если давление в камерах 3 и б одинаково. При измене-
нии зазора измерительное давление также меняется и равновесие мембра-
ны нарушается. Перемещаясь, она изменяет положение иглы 10 относи-
тельно сопла 2 таким образом, что давление в компенсационной камере
вновь становится равным измерительному.
Перемещение иглы 10 отсчитывается по шкале показывающего прибо-
ра 1. Получение команд в компенсационных приборах может осуществ-
ляться и с помощью электроконтактных преобразователей.
5.7.	Электрические и электромеханические
средства измерений и контроля
Электрические и электромеханические измерительные приборы харак-
теризуются наличием единого источника энергии - электрического тока.
Широкое распространение в измерительной технике нашли электрические
преобразователи, индуктивные, емкостные, электронные и фотоэлектри-
ческие приборы. Они отличаются высокой точностью, позволяют вести
дистанционные измерения, имеют сравнительно небольшие габаритные
размеры, обладают незначительной инерционностью.
Электрические преобразователи являются одной из составных частей
электрических и электромеханических измерительных приборов.
В индуктивных приборах (рис. S.29) используется свойство катушки:
изменять свое реактивное сопротивление при изменении некоторых ее па-
раметров, определяющих величину индуктивности L. Для получения как
можно большей индуктивности катушку, как правило, выполняют с маг-
нитопроводом из ферромагнитного материала. Один из элементов магни-
топровода2 - якорь 3 выполняют подвижным, а его положение относитель-
но неподвижной части магнитопровода 2 будет определять величину из-
менения магнитного сопротивления цепи, а следовательно, и индуктивной
катушки 7. Изменение индуктивного сопротивления катушки ведет к со-
ответствующему изменению ее полного сопротивления R. Таким образом,
если связать перемещение якоря с измеряемой величиной 8 при постоян-
ной скорости перемещения, возникает функциональная зависимость меж-
112
ду объектом измерения 5 и электрическим параметром L. Устройство, ко-
торое преобразует линейные перемещения в электрический параметр с
помощью описанной катушки, называется индуктивным преобразовате-
лем.
Рис. 5.29. принципиальные схемы индуктивных преобразователей
Индуктивные измерительные приборы могут быть бесконтактными и
контактными. В бесконтактном индуктивном приборе контролируемая де-
таль (только из ферромагнитных материалов) непосредственно включена в
магнитную цепь и образует участок магнитопровода. Схема контактного без-
рычажного дифференциального индуктивного прибора с малым ходом, на-
пример модель БВ-3099 или 226, показана на рис. 5.30. Отклонение размеров
контролируемой детали 9 вызывает перемещение измерительного стержня
8, на котором закреплен якорь б, находящийся в воздушном зазоре между
магнитопроводами индуктивных катушек I и 7. В зависимости от положения
якоря меняется воздушный зазор у магнитопроводов, в результате чего ин-
дуктивное сопротивление одной катушки возрастает, а другой - умень-
шается. При этом нарушается равновесие моста, образованного индуктив-
ными катушками 1 и 7 к сопротивлениями 2 и 4, который питается от стаби-
лизированного генератора звуковой частоты 3. В результате в диагонали
моста возникает ток, направление которого определяется отклонением в ту
или иную сторону измерительного стержня от среднего положения. Отсчет-
ный прибор 5, включенный в диагональ моста через фазочувствительный
выпрямитель, показывает величину этого отклонения.
113
Индуктивные приборы выпускают как со стрелочными показывающими
приборами, которые имеют пять регулируемых пределов измерения ±(1; 3;
10; 30; 100) мкм с разной ценой деления (0,02; 0,05; 0,2; 2 мкм соответст-
венно), так и с цифровыми устройствами, имеющими три регулируемых
предела измерения ±(10; 100 и 1000) мкм с разной ценой деления (0,005; 0,05
и 0,5 мкм соответственно).
В емкостных измерительных системах используется принцип преоб-
разования линейных перемещений в изменение электрической емкости
конденсатора. По изменению емкости судят об изменении размера. Емкост-
ные измерительные приборы могут быть бесконтактными и контактными.
В бесконтактном приборе контролируемая деталь непосредственно вклю-
чается в электрическую цепь в качестве одной из пластин конденсатора.
Схема прибора, в котором применен дифференциальный емкостный пре-
образователь с двумя неподвижными пластинами, включенными в мосто-
вую схему, показана на рис. 5.31. Изменение положения измерительного
стержня 10, на конце которого закреплена подвижная пластина 13, при из-
мерении объекта измерения 8, установленного на измерительном столе 9,
влечет за собой изменение емкости двух конденсаторов, образованных пла-
стинами 1,13 и 7,13. Эти конденсаторы и регулировочный конденсатор 2
114
включены в мостовую схему, которая питается от высокочастотного гене-
ратора 3. Выходное напряжение преобразователя через усилитель 4 пода-
ется на показывающий прибор 5 и исполнительное реле 6.
Емкостные измерительные приборы обладают малой инерционностью
(менее 0,04 с), высокой чувствительностью, весьма малым измерительным
усилием, так как силы электростатического притяжения между пластинами
очень малы. Однако эти приборы предъявляют повышенные требования к
стабильности электронной схемы включения.
Механотронные измерительные приборы состоят из электронного пре-
образователя, представляющего собой электронную лампу с механическим
управлением электронными и ионными токами, измерительной схемы, уси-
лителя, показывающего устройства и источника питания. Эти приборы
предназначены не только для измерения перемещений, воздействующих
перпендикулярно оси выходного штыря лампы, но и усилий F.
Механотроны изготавливают на основе диодов, триодов и тетродов с
подвижными анодами, катодами или сетками. Наибольшее распростране-
ние получили преобразователи, выполненные в виде сдвоенного диода.
115
Механотрон (рис. 5.32) содержит вакуумный корпус-баллон 1, аноды 2 и 5,
которые закреплены в изоляторе 3, и накаленный катод б. Ввод перемеще-
ния внутрь колбы осуществляется через мембраны или гофрированные
трубки 4.
Рис. 5.32. принципиальная схема механотрона:
1 - корпус-баллон; 2, 5 - анод; 3 - изолятор;
4- гофрированные трубки; б - катод
В зависимости от взаимного расположения электродов изменяются ха-
рактеристики преобразователя по току и напряжению, что фиксируется
прибором или используется для подачи сигналов управления.
В фотоэлектрических измерительных приборах с помощью оптической
системы, построенной на диафрагмировании или отражении светового по-
тока и фотоэлемента, энергия света преобразуется в электрический сигнал,
который, усиливаясь, поступает либо на показывающий прибор, либо в
устройство для подачи команд.
Фотоэлектрические измерительные системы для непрерывного измере-
ния размера контролируемых деталей по изменению величины светового
потока, падающего на катод фотоэлемента, применяются редко. Причиной
тому является нестабильность характеристик фотоэлементов во времени.
Фотоэлектрические преобразователи, которые являются базовым эле-
ментом рассматриваемых систем, широко применяются в дискретных из-
мерительных системах с отражением светового потока, например для кон-
троля и сортировки деталей подшипников качения, в счетных схемах, оп-
тических системах для измерения перемещений и др.
116
5.8.	Гладкие калибры
Калибрами называют бесшкальные инструменты, предназначенные для
контроля размеров, формы и расположения поверхностей деталей. Кали-
бры бывают предельные и нормальные.
Предельные калибры позволяют установить, находится ли проверяемый
размер в пределах допуска. Обычно для образования стандартных посадок
такой контроль гарантирует качественное соединение деталей.
Нормальными калибрами называют точные шаблоны, которые служат
для контроля сложных профилей, например эвольвентных. О годности де-
талей судят по равномерности зазора между проверяемым профилем и ра-
бочим профилем нормального калибра.
Предельные калибры используют для проверки размеров гладких ци-
линдрических, конусных, резьбовых и шлицевых деталей, высоты высту-
пов и глубины впадин, если на проверяемые размеры установлены допуски
не точнее ГГ6. К достоинствам предельных калибров относятся долговеч-
ность, а также простота и достаточно высокая производительность контро-
ля. Несмотря наряд недостатков (сложность изготовления калибров и пр.),
предельные калибры широко используют в массовом, крупносерийном и
индивидуальном производствах.
Наиболее часто предельные калибры применяют для контроля цилин-
дрических валов и отверстий: валы проверяют калибрами-скобами (рис.
5.33, я), отверстия - калибрами-пробками (рис. 5.33, б).
Размеры измерительных поверхностей предельных калибров (расстоя-
ния между измерительными губками калибров-скоб и диаметры измери-
тельных вставок калибров-пробок) назначают по соответствующим пре-
дельным размерам проверяемых валов и отверстий. Таким образом, при
контроле валов годными окажутся валы, которые проходят в раствор губок
117
ПР = d^ и не проходят в раствор губок НЕ = dj при контроле отверстий
годными считают отверстия, в которые проходит вставка ПР = и не
проходит вставка НЕ = D . В соответствии сэтим стороны калибров делят
на проходные (ПР) и непроходные (НЕ). Детали, которые не проходят через
проходные стороны калибров, относятся к исправимому браку, а детали,
которые проходят через непроходные стороны, - к неисправимому.
Действительный размер детали должен быть не меньше (больше или
равен) наименьшего предельного размера и не больше (меньше или равен)
наибольшего предельного размера, например < Од < d^ <	<
s £д 5	l^- Приведенные примеры являются условием
годности.
К калибрам-пробкам относятся пробки двусторонние с цилиндрически-
ми вставками от 1 до 3 мм (рис. 5.34, а) и со вставками с коническим хво-
стовиком от 1 до 50 мм (рис. 5.34, б); пробки с цилиндрическими насадками
от 3 до 100 мм (рис. 5. 34, в); пробки неполные от 50 до 150 мм (рис. 5.34, г).
К калибрам-скобам относятся скобы листовые односторонние от 1 до
180 мм (рис. 5.35, й) и двусторонние от 1 до 50 мм; скобы штампованные
односторонние от 3 до 50 мм (рис. 5. 35, б}, двусторонние от 3 до 100 мм
(рис. 5. 35, в) и односторонние с ручкой от 50 до 170 мм (рис. 5. 35, г).
а	б
Рис. 5.34. Калибры-пробки
Предпочтение отдают односторонним предельным калибрам. Они со-
кращают время контроля изделий и расход материала. Применяют также
регулируемые скобы (со вставными и передвижными губками), которые
позволяют компенсировать износ и могут настраиваться на разные раз-
меры, относящиеся к определенным интервалам. Однако по сравнению с
нерегулируемыми скобами они имеют меньшую точность и надежность и
обычно применяются для контроля размеров с допусками не точнее IT8.
По назначению предельные калибры подразделяют на рабочие, прием-
ные и контрольные. Рабочие калибры (проходной ПР и непроходиой НЕ)
118
предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления. Ими
пользуются рабочие и контролеры ОТК завода-изготовителя. В последнем
случае применяют частично изношенные калибры ПР и новые калибры НЕ.
Приемные калибры (проходной П - ПР и непроходной П - НЕ) применяют
для приемки деталей представителями заказчика. Как правило, приемными
калибрами служат изношенные проходные и новые непроходные рабочие
калибры, чтобы не браковались детали, правильно изготовленные и при-
нятые по рабочим калибрам. Контрольные калибры (К - И) имеют фор-
му шайб (рис. 5.34, д) и служат для контроля износа проходных рабочих
калибров-скоб, а также для настройки регулируемых калибров-скоб. Не-
смотря на малые допуски, контрольные калибры не всегда обеспечивают
нужную точность проверки. Вместо них лучше использовать концевые
меры длины или универсальные измерительные приборы.
Калибры изготавливают из инструментальных или углеродистых цемен-
тируемых сталей (У10А, У12А, 10,15 и др.). Для повышения износостойко-
сти и снижения затрат применяют твердосплавные скобы и пробки, из-
носостойкость которых в 50-150 раз больше износостойкости стальных
калибров, а стоимость - всего в 3-5 раз больше.
Регулируемые калибр-скобы (рис. 5.36) позволяют компенсировать из-
нос и могут настраиваться на разные размеры, относящиеся к определен-
ным интервалам. Однако по сравнению с нерегулируемыми скобами они
имеют меньшую точность и надежность и обычно применяются для кон-
троля размеров с допусками не точнее 8-го квалитета точности.
При конструировании предельных калибров для гладких, резьбовых и
других деталей необходимо выполнять принцип подобия (принцип Тейло-
ра), суть которого можно сформулировать следующим образом:
1) так как проходной калибр контролирует отклонение размера и формы
проверяемой детали, то он должен иметь форму этой детали;
2) так как непроходлой калибр контролирует только отклонение раз-
мера, то он должен иметь точечный контакт с проверяемой деталью.
119
Рис. 5.36. Регулируемая калибр-скоба
Предельными калибрами можно одновременно контролировать все свя-
занные размеры и отклонения формы детали, а также проверять, находят-
ся ли отклонения размеров и формы поверхностей деталей в поле допуска.
Таким образом, изделие считается годным, если погрешности размера,
формы и расположения поверхностей находятся в поле допуска.
При изготовлении деталей калибров с рабочей поверхностью из цемен-
тируемой стали 15 или 20 толщина слоя цементации должна быть не менее
0,5 мм. Рабочие поверхности, а также поверхности заходных и выходных
фасок (притуплений) калибр-пробок всех видов размером 1 - 100 мм (кро-
ме листовых и неполных калибр-пробок) хромируют или наносят другое
износостойкое покрытие.
Твердость рабочих поверхностей и поверхностей заходных и выходных
фасок калибр-пробок с хромовым покрытием - HRC 57-65. Параметры
шероховатости рабочих поверхностей должны находиться в пределах Ra
0,04-0,32 мкм в зависимости от вида калибра, точности контролируемого
параметра изделия и его размера.
Для повышения износостойкости и снижения затрат в условиях произ-
водства часто применяют калибры со вставками и насадками из твердо-
сплавных материалов. Износостойкость таких калибров в 50-150 раз выше
по сравнению с износостойкостью хромированных калибров при повы-
шении стоимости калибров в 3-5 раз.
Маркировка калибра предусматривает номинальный размер детали, для
которого предназначен калибр, буквенное обозначение поля допуска из-
делия, числовые значения предельных отклонений изделия в миллиметрах
(на рабочих калибрах), тип калибра (например, ПР, НЕ, К-И) и товарный
знак завода-изготовителя. Эскизы калибр-пробки, калибр-скобы с указа-
нием типовой маркировки, исполнительных размеров, точности формы и
шероховатости рабочих поверхностей представлены на рис. 5.37.
120
Рис. 5.37. Эскизы калибр-пробки (а), калибр-скобы (б)
Калибры для контроля глубин и высот уступов (рис. 5.38). Они состав-
ляют особую группу. Конструктивно представляют собой ступенчатые пла-
стины той или иной формы. Стандарт предусматривает виды калибров с
охватом размеров 1-500 мм 11-17 квалитетов точности. Калибрами опре-
деляют годность изделия по наличию зазора между соответствующими
плоскостями калибра и изделия. Вместо проходной и непроходной сторон
у этих калибров имеются стороны, соответствующие наибольшему (Б) и
наименьшему (М) предельным размерам изделия.
Основными методами контроля являются следующие: световой щели
или на просвет, надвигания, осязания, по рискам.
От выбранного метода зависят и средства контроля:
♦	калибры для контроля на просвет (см. рис. 5.38, а, б, в);
♦	калибры для контроля методом надвигания (см. рис. 5.38, г, д, е);
121
♦	калибры для контроля методом осязания (см. рис. 5.38, ж, з);
♦	калибры для контроля по рискам (см. рис. 5.38, и, к).
Направляющая
плоскость
Измерительная
плоскость
Измерительная	Направляющая
плоскость	плоскость
Рис. 5.38. Калибры для контроля глубин и высот уступов
Калибрами по методу на просвет контролируются допуски не менее
0,04-0,06 мм. Минимальные допуски изделий, контролируемых ступенча-
то-стержневыми калибрами, составляют 0,03 мм, контролируемых по ося-
занию - 0,01 мм.
В системе ISO предельные калибры для глубин и высот не стандарти-
зованы.
Конусные калибры. Контроль наружных конусов выполняется конус-
ными калибр-втулками, а контроль внутренних конусов - конусными ка-
122
либр-пробками. Стандарт устанавливает виды и исполнения калибров для
гладких конусов с раздельным нормированием каждого вида допуска с диа-
метрами в заданном сечении до 200 мм, конусностью от 1:3 до 1:50, допус-
ками диаметров 6-12 квалитетов, допусками утлов конусов 4-9 степеней
точности. Некоторые представители конусных калибров изображены на
рис. 5.39.
Измерительные
Рис. 5.39. Виды конусных калибров
Примеры обозначения:
♦	калибр-втулки 40 4-й и 5-й степени точности - «Втулка 40 АТ4,
ГОСТ20305-94»;
♦	контрольной калибр-пробки 60 6-й и 7-й степени точности - «Пробка
60-К АТ6, ГОСТ 20305-94».
Калибры для контроля расположения поверхностей. Допуски, методи-
ка расчета исполнительных размеров и общие указания по применению
калибров для контроля расположения поверхностей установлены ГОСТ
16085-80. Он распространяется на калибры неразъемной конструкции,
предназначенные для контроля поверхностей (их осей или плоскостей сим-
метрии) с зависимыми допусками расположения, а также для контроля
прямолинейности оси при зависимом допуске формы.
Измерительные поверхности калибров расположения представляют со-
бой композицию элементов, воспроизводящих совокупность поверхностей
сопрягаемых деталей. При этом размеры отдельных измерительных по-
верхностей выполняют по самому неблагоприятному для сборки размеру
(по проходному пределу), а их относительное расположение или располо-
жение относительно базового элемента с очень высокой точностью выдер-
живают по указанным на чертеже изделия номинальным размерам.
123
Калибры для контроля точности цилиндрических резьб. С помощью
калибров реализуют комплексный и дифференцированный (поэлемент-
ный) методы. Комплексный метод применяют для резьбовых деталей, до-
пуск среднего диаметра которых является суммарным. Он основан на одно-
временном контроле среднего диаметра (d2 (D^)), шага (Р), половины утла
профиля (а/2), а также внутреннего (d, (D)) и наружного (d(D)) диаметров
резьбы путем сравнения действительного контура резьбовой детали с пре-
дельными.
При дифференцированном методе контроля отдельно проверяют вну-
тренний D; и наружный d диаметры, шаг Р и половину утла профиля а/2 с
помощью обычных гладких калибров и шаблонов.
Все виды калибров и контркалибров (всего 37 видов) для цилиндричес-
ких резьб (метрической, трапецеидальной, трубной и упорной) устанавли-
вает ГОСТ 24939-81. Конструктивные размеры резьбовых калибров и их
элементов регламентируют ГОСТ 18465-73 и ГОСТ 18466-73.
В комплект резьбовых калибров входят рабочие гладкие и резьбовые
проходные и непроходиые калибры, калибры и контркалибры (КПР, ПР,
КПР-НЕ, КНЕ-ПР, КНЕ-НЕ, КИ-НЕ, У-НЕ, У-ПР) для проверки и регули-
рования (установки) рабочих резьбовых скоб и колец.
Проходные резьбовые калибры должны свинчиваться с проверяемой
резьбой. Свинчиваемость калибра с гайкой означает, что приведенный
средний и наружный диаметры резьбы гайки не выходят за установленные
наименьшие предельные размеры.
Маркировка резьбового калибра предусматривает нанесение обозначе-
ния резьбы, поля допуска резьбы, назначения калибра (например, ПР), то-
варного знака предприятия-изготовителя, а на калибрах с левой резьбой
предусматривается добавление букв «ЬН».
На калибрах, используемых для собственных нужд предприятия-изго-
товителя, товарный знак может не наноситься.
Комплексные проходные калибры. Точность размеров, формы и поло-
жения поверхностей у деталей с прямобочными шлицами, как правило,
контролируют комплексными проходными калибрами: шлицевые втулки
проверяют калибр-пробками, а шлицевые валы - калибр-кольцами. При
необходимости производят также поэлементный контроль центрирующих
и нецентрирующих диаметров, ширины впадин и шлицев специальными
гладкими калибрами.
Условное обозначение калибра состоит из наименования калибра («пробка»
или «кольцо»), номера вида калибра, условного обозначения шлицевой втул-
124
ки вала, для которых предназначен данный калибр, степени точности калиб-
ра и обозначения стандарта.
Примеры обозначения:
♦ калибр-кольца 1-го вида 4-й степени точности для вала 50x2x9g по ГОСТ
6033-80-«Кольцо 1-50х2х9д/4, ГОСТ 24969-81»;
• комплексного калибр-пробки 5-го вида 4-й степени точности для шлицевой
втулки 50х2х9Н по ГОСТ 6033-80 - «Пробка 5-50х2х9Н/4 Г0СТ24969-81».
Глава 6
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ
КОНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И УГЛОВ
6.1.	Нормальные углы и конусности
Анализ конфигураций деталей, используемых в различных конструкци-
ях машин и приборов, показывает, что достаточно часто их поверхности
располагаются под некоторым углом, отличным от прямого угла. Норми-
рование такого расположения осуществляется через угловые размеры. Чис-
ловые размеры можно условно разделить на нормальные углы общего на-
значения и специальные углы, т. е. углы, размеры которых связаны рас-
четными зависимостями с другими принятыми линейными и угловыми
размерами в силу специфических эксплуатационных или технологических
требований.
Для первой группы углов, к которой относятся фаски, скосы, наклонные
поверхности, штамповочные и литейные уклоны, ГОСТ 8908-81 с целью
их разумного ограничения устанавливает три ряда нормальных углов, при
этом согласно принципу предпочтительности первый ряд имеет приоритет
перед вторым, второй - перед третьим (табл. 6.1).
Таблица 6.1. Ряды нормальных углов
Ряд 1	Ряд 2	РядЗ	Ряд 1	Ряд 2	РядЗ	Ряд 1	Ряд 2	РядЗ
0°				10“				70“
		0”15'			12“		75“	
	0’30’		15°					80“
		0”45'			18“			85“
	1“			20“		90“		
		1”30'			22“			100“
	2“				25“			110“
		2”30'	30°			120”		
	3“				35“			135“
	4“			40“				150“
5°			45°					165“
126
Окончание табл. в. J
Ряд 1	Ряд 2	РядЗ	Ряд 1	Ряд 2	РядЗ	Ряд 1	Ряд 2	РядЗ
	6°				50“			180“
	7“				55“			270“
	8°		60“					360“
		9°			65“			
								
Термины и определения, относящиеся к поверхностям и элементам де-
талей, имеющим угловые размеры, установлены ГОСТ 25548-82.
Под прямой круговой конической поверхностью понимают поверхность
вращения, образованную прямой образующей, вращающейся относитель-
но оси и пересекающей ее.
Конус - обобщенный термин, под которым в зависимости от конкретных
условий понимают коническую поверхность, коническую деталь или кони-
ческий элемент детали. Различают наружный и внутренний конусы (рис.6.1).
Параметры наружных конусов помечают индексом е, внутренних - i.
Под основаниями конуса понимают окружности, образованные пере-
сечением конической поверхности с плоскостями, перпендикулярными оси
и ограничивающими его в осевом направлении.
Основной плоскостью называют плоскость поперечного сечения конуса,
в котором задается номинальный диаметр конуса. Базовой плоскостью яв-
ляется плоскость, перпендикулярная оси конуса и служащая для определе-
127
ния осевого положения основной плоскости или осевого положения дан-
ного конуса относительно сопрягаемого с ним конуса.
Рассмотренные элементы конусов обозначаются следующим образом:
♦	диаметры поперечных сечений конусов: большого основания - D;
малого - d; заданного сечения - Ds (в котором задан допуск), произвольно
расположенного - dx.;
♦	длина конусов - L, соединения - осевые расстояния от большого
основания конуса до заданного сечения - L? до произвольно расположен-
ного сечения - Lx.;
♦	расстояние между основной и базовой плоскостями конуса ге или z1
называют базорасстоянием конуса. Базовая и основная плоскости могут
совпадать.
Конические соединения (рис. 6.2) - соединения наружного и внутренне-
го конусов, имеющих одинаковые номинальные утлы конусов, характери-
зуются большим D и малым d диаметрами, длиной конического соединения
L, базорасстояниями zp (расстояние между принятыми базами конусов
конического сопряжения).
Для призматических деталей (рис. 6.3), кроме нормальных углов, стан-
дарт допускает применять стандартные уклоны s. Уклон представляет со-
бой отношение перепада высот (Н - й) к расстоянию L между местами их
измерения:
s = (H- h)/L = tgp.
128
Рис. 6.3. Параметры угловых призматических деталей
таблица 6.2. Нормальные конусности
Исходная величина	Обозначение нормального конуса		Примерное назначение
	Ряд 1	Ряд 2	
С	1:500		Для соединений с гарантированным натягом
	1:200		
	1:100		
	1:50		
С		1:30	Для неподвижных установочных соединений
	1:20		
		1:15	
		1:12	
	1:10		
		1:8	
			
С		1:6	Для подвижных соединений
	1:5		
		1:4	
			
	30°		Для конструктивного оформления деталей
	45°		
	60°		
		75°	
	90°		
	120“		
Конические соединения и отдельные конусы в осевом сечении нормиру-
ются углом конуса а и углом уклона а/2. Как правило, вместо них исполь-
129
зуют параметры уклона s и конусности С. Угол уклона конуса а/2 связан с
размерами D, d и L следующими зависимостями:
ГОСТ 8593-81 устанавливает два ряда нормальных конусностей и углов
конусов (табл. 6.2).
6.2.	Допуски угловых размеров и
конических элемеитов деталей
Для допусков углов призматических элементов и конусов с длиной сто-
роны до 2500 мм устанавливается 17 степеней точности. Для указания до-
пуска угла заданной точности к обозначению допуска угла АТ добавляют
номер соответствующей степени точности: АП, АТ2, ...,АТ17. Область при-
менения каждой из 17 степеней определяется функциональными требова-
ниями к точности угловых размеров.
Так, степени точности выше 5-й используются при изготовлении угло-
вых мер; 5-я, 6-я - для конусов особо высокой точности, конических эле-
ментов герметичных соединений, сменных измерительных наконечни-
ков, точных опор скольжения; 7-я, 8-я - для деталей высокой точности,
требующих хорошего центрирования, конических центрирующих по-
верхностей валов и осей, а также сопрягаемых с ними ступиц зубчатых
колес и конусных муфт при высокой точности соединений; 9-12-я - в
деталях нормальной точности - направляющих планках, фиксаторах, ко-
нических элементах валов, втулок и др.; 13-15-я - для деталей понижен-
ной точности, в стопорных устройствах и т.п.; 16, 17-я - для несопрягае-
мых угловых размеров.
Допуск угла при переходе от одной степени точности к другой изменя-
ется по геометрической прогрессии со знаменателем 1,6. Значение допуска
призматической детали зависит от степени точности и длины меньшей
стороны угла. Стандартом для каждой степени точности определены четы-
ре вида допусков на угловые размеры:
АГ - допуск угла, выраженный в угловых единицах - в микрорадианах,
градусах, минутах, секундах;
АГ'а - округленное значение допуска угла в градусах, минутах, секундах,
например, если допуск АП7 =4°30'01" (при интервале длин!] до 10 мм), то
соответствующий ему допуск АТа= 4°;
130
АТ^ - допуск угла, выраженный отрезком на перпендикуляре (в микро-
метрах) к номинальному положению короткой стороны угла, на расстоя-
нии £] от вершины этого угла;
АТВ - допуск угла конуса, выраженный допуском на разность диаметров
в двух нормальных к оси сечениях конуса на заданном расстоянии между
ними, определяется по перпендикуляру к оси конуса.
Допуски углов и конусов показаны на рис. 6.4.
Допуски в угловых и линейных единицах связаны зависимостью
АТ* = 10"3 АТД,
где ATh выражен в микрометрах; АТа - в микрорадианах; L, - длина сторо-
ны угла или длина образующей конуса, мм.
Для конусов, имеющих малые углы (при конусности С < 1:3 или угле
конуса а < 19°), АТВ - ATh. При больших значениях С и а (С > 1:3)
ATd = 2AThlcosa.
Рис. 6.4. Допуски углов и конусов

Конусность, как правило, указывают в виде отношения 1 :Х, гдеХ- рас-
стояние между поперечными сечениями конуса, разность диаметров кото-
рых равна 1 мм (например, С = 1:20).
Допуски углов конусов назначают в зависимости от длины конуса L для
конусов с конусностью не более 1:3; в остальных случаях - от длины об-
131
разующей и степени точности. Допуски углов призматических элементов
детали определяют исходя из номинальной длины меньшей стороны угла
и степени точности.
Поле допуска угла может располагаться относительно номинального раз-
мера угла так, как показано на рис. 6.5. Разрешаются и иные виды располо-
жения полей допусков углов (одностороннее с двумя положительными или
отрицательными отклонениями, асимметричное с отклонениями разных
знаков).
Рис. 6.5. Схемы расположения полей допусков
Все виды допусков конуса можно выражать длумя способами (рис.6.6):
1-й - совместным нормированием всех видов допусков одним допуском
TD диаметра конуса в любом сечении;
2-й - раздельным нормированием каждого вида допусков: допуска диа-
метра TD в заданном сечении, допуска угла конуса АТ, допуска круглости
Т№ и допуска прямолинейности Тп образующей конуса.
При этом допуски угла конуса АТ и формы конуса Т№ и Тя назначаются
в случае, если отклонения угла конуса ограничены более жесткими преде-
лами, чем это возможно при полном использовании допуска TD.
Рис. 6.6. Нормирование точности формы конических поверхностей
132
При заданной степени точности допуски TD и Т№ определяют по номи-
нальному диаметру большего основания конуса, а допуски и ^-соот-
ветственно по номинальному диаметру в заданном сечении и длине ко-
6.3.	Посадки конических соедииений
Для конических соединений установлены посадки с зазором, натягом и
переходные.
Посадки с зазором применяют в соединениях, в которых необходимо
регулировать зазор между сопрягаемыми деталями, а также при разобще-
нии одного пространства от другого как в покое, так и при взаимном пере-
мещении соединяемых деталей.
Посадки с натягом используют для получения герметичных соединений,
а также соединений, обеспечивающих передачу крутящего момента. При
этом происходит самоцентрирование деталей.
Конусные соединения обеспечивают более легкую по сравнению с ци-
линдрическими соединениями разборку, позволяют регулировать натяг в
процессе работы.
Хотя стандартом установлены переходные конические посадки, факти-
чески конические сопряжения могут быть реализованы либо как посадки
с зазором, либо как посадки с натягом.
Так как сопрягаемые поверхности конические, тот или иной характер
соединений может быть достигнут для одной и той же пары конус - втулка
за счет фиксации:
а	) положения наружного и внутреннего конуса в осевом направлении
путем совмещения конструктивных элементов конусов; установки задан-
ного осевого смещения конусов; установки заданного осевого расстояния
между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов;
б	) заданной силы запрессовки.
Нормирование точности элементов конических соединений по спосо-
бу а) рекомендуется применять в посадках с фиксацией по конструктивным
элементам и по заданному осевому расстоянию между базовыми плоско-
стями сопрягаемых конусов.
Поля допусков и посадки выбирают в зависимости от способа фиксации
взаимного осевого положения сопрягаемых конусов.
В посадках с фиксацией по конструктивным элементам или по заданно-
му осевому расстоянию между базовыми плоскостями следует использо-
вать поля допусков с основными отклонениями:
133
♦	для внутренних конусов: Н; Js; N;
♦	для наружных конусов: d,e,f,g, h,js, к, т, п,р, г, s, t, и,х, z.
Для образования посадок рекомендуются поля допусков в квалитетах от
4 до 9, причем рекомендуемые поля допусков отверстий ограничены но-
менклатурой Н4, Н5, Нб, Н7, Н8, Н9, т. е. рекомендуемые посадки образу-
ются в системе отверстия.
Поля допусков в остальных квалитетах могут использоваться для таких
изделий высокой точности, как конические калибры, эталонные меры и т. п.
(квалитеты от 01 до 5) или несопрягаемых деталей низкой точности (ква-
литеты от 10 до 17).
Для получения посадок различного характера в соответствии с ГОСТ
25307-82 для наружных конусов можно использовать следующие основные
отклонения:
♦	при формировании посадок с зазором: d, e,f, g, h;
♦	для переходных: js, к, т, п,р;
♦	для посадок с натягом: г, s, t, и, х, z.
6.4.	Методы и средства ковтролв и
измеревий углев и конусев
Контроль и измерение углов и конусов осуществляют с помощью жест-
ких образцовых мер, а также абсолютными и тригонометрическими спо-
собами. В качестве жестких образцовых мер применяют угловые меры
(плитки и многогранники), угольники, шаблоны и калибры.
Угловые призматические меры спужат для хранения и передачи единицы
плоского угла. Их применяют для проверки шаблонов и угловых размеров
различных изделий; для градуировки угломерных приборов, а также для
непосредственных измерений. Угловые меры, предназначенные для про-
верки угломерных приборов и рабочих мер, называют образцовыми.
Угловые меры изготавливают по ГОСТ 2875-88 следующих типов: I -
угловые плитки с одним рабочим углом и срезанной вершиной (рис. 6.7, я);
II - угловые плитки с одним рабочим утлом - остроугольные (рис. 6.7, б);
III - угловые плитки с четырьмя рабочими углами (рис. 6.7, в); IV - шести-
гранные призмы с неравномерным угловым шагом; V - многогранные при-
змы с равномерным угловым шагом (восьми- и двенадцатигранные). Угло-
вые меры выпускают в виде набора плиток толщиной 5 мм с таким расче-
том, чтобы из трех-пяти мер можно было составлять блоки в пределах от
10 до 90°.
134
Рис. 6.7. Угловые меры
В зависимости от отклонений действительных значений рабочих утлов
от номинальных значений и отклонений от плоскостности измерительных
поверхностей утловые меры изготавливают трех классов точности (0, 1 и
2). Точность утла плиток 1-го класса ±10", 2-го класса ±30". По точности
аттестации образцовые утловые меры делят на четыре разряда (1, 2, 3 и 4).
Предельные погрешности аттестации рабочих утлов не должны превышать
дляутловыхмер 1-го разряда ±0,5"; 2-го ±1"; 3-го ±3"; 4-го ±6". Угловые меры
собирают в блоки с помощью специальных державок.
Рис. 6.8. Типы угольников для контроля на просвет
135
Контроль углов угольниками. По стандарту угольники выпускают ше-
сти типов (рис. 6.8). Контроль углов угольниками осуществляют, оценивая
просвет между угольником и контролируемой деталью на глаз или путем
сравнения с образцовой щелью, созданной с помощью концевых мер длины
и лекальной линейки. При использовании крупных угольников просвет
оценивают с помощью щупов, применяя для подсчета угловых отклонений
следующую зависимость: угол 1" на длине 200 мм дает просвет 1 мкм. По-
грешность проверки углов с помощью угольников зависит от погрешности
самого угольника, длины стороны угла, по которой производится проверка,
и других факторов.
Рис. 6.9. Угломер с нониусом для измерения наружных углов
При абсолютных измерениях величина угла определяется непосредст-
венно в угловых единицах с помощью угломеров, делительных головок,
микроскопов и других приборов. Наибольшее распространение получили
нониусные угломеры (рис. 6.9). Они состоят из неподвижной линейки 1,
прикрепленной к полудиску 2, на котором нанесены градусные деления от
0 до 120°, и подвижной линейки 5, жестко связанной с нониусным секто-
ром 3. Этим угломером можно измерять углы от 0 до 180°. Для измерения
углов от 0 до 90° к подвижной линейке 5 с помощью хомутика 4 крепят
съемный угольник 6. При измерении углов больше 90° угольник снимают.
Предварительную грубую установку угломера на заданный размер про-
изводят вращением вручную подвижной линейки 5; для точной установки
предусмотрена микрометрическая подача (подвижная линейка 5 при этом
фиксируется в нужном положении специальными винтами). Устройство
нониуса универсального угломера принципиально ничем не отличается от
устройства нониуса штангенциркуля.
136
Угломер типа 2УРИ (рис. 6.10) предназначен для измерения переднего и
заднего узлов многолезвийного инструмента с прямолинейными и спи-
ральными зубьями, с равномерным шагом от 5 до 75 мм и с прямолинейным
участком по передней и задней граням не менее 1 мм.
Прибор состоит из сектора со шкалой переднего и заднего углов и дути
со шкалой чисел зубьев у проверяемого инструмента. К правому торцу дуги
прикреплена сменная линейка с узкой измерительной поверхностью - для
измерения фрез и плоских протяжек. По пазу планки, закрепленной на
секторе, перемещается нож, устанавливаемый на определенную высоту в
зависимости от высоты зубьев измеряемого инструмента.
Рис. 6.10. Угломер типа 2УРИ для измерения наружных и внутренних углов
Угломер маятниковый типа ЗУРИ-М (рис. 6.11) предназначен для изме-
рения углов режущих инструментов различных видов.
Рис. 6.11. Угломер маятниковый типа ЗУРИ-М
Работа угломера основана на принципе действия массы маятника, жест-
ко соединенного с показывающей стрелкой и имеющего общую с ней ось
поворота. Углы поворота маятника отсчитываются с помощью стрелки по
круговой шкале. В процессе измерения контрольная линейка угломера со-
137
прикасается с соответствующей поверхностью режущего инструмента.
Угломер имеет устройство для фиксации положения стрелки.
Для измерения углов от 0 до 180° с точностью до 5' применяют также
оптические угломеры.
Погрешность измерения углов и конусов зависит от точности измери-
тельных средств, метода измерения, формы поверхностей измеряемых де-
талей, длины сторон, проверяемых углов, опыта контролера и пр.
Тригонометрические или косвенные измерения углов сводятся к измере-
нию прямолинейных отрезков с последующим определением искомого угла
из тригонометрических соотношений. Используются специальные прибо-
ры и измерительные приспособления различной конструкции, атакже кон-
цевые меры, линейки, контрольные шайбы и конусы.
В современном машиностроении часто приходится контролировать пря-
мые углы с допуском в несколько минут. Оценка отклонения угла по про-
свету не обеспечивает точного определения угла и во многом зависит от
опыта контролера. В таких случаях целесообразнее проверять углы косвен-
ным методом с помощью угольника и измерительных роликов с разницей
диаметров d и порядка сотых долей миллиметра (рис. 6.12).
Рис. б. 12. Измерение прямого угла с помощью угольника и
измерительных роликов
Ролики устанавливают с помощью блоков концевых мер на определен-
ной высоте h. Предельные размеры измерительных роликов и высоту h
подсчитывают в зависимости от заданного на чертеже предельного откло-
нения угла контролируемой детали ±Да.
Измерительные ролики и измерительные шарики используются также
для контроля наружных (рис. 6.13, я, б) и внутренних (рис. 6.13, в) конусов.
138
При контроле наружного конуса сначала измеряют размер по диаметрам
роликов 3 (рис. 6.13, а). Затем под ролики подкладывают блоки из концевых
мер 4 одинакового размера h и измеряют размер /2 (рис. 6.13, б). Конусность
определяют по формуле
2tga = (l2 -IJIh.
При измерении внутренних конусов используют два шарика, диаметры
которых известны. Втулку 1 (рис. 6.13, в) ставят на плиту 2, закладывают
внутрь шарик малого диаметра d и измеряют с помощью глубиномера
(микро-метрического или индикаторного) размер затем закладывают
шарик большего диаметраО и измеряют размер /2. Конусность втулки опре-
деляют по формуле
2(D—d)
2S‘na 2(1, —lt)—(D—d)
Для измерения углов и конусов часто используют синусную линейку
(рис. 6.14), которая представляет собой стальной столик 2 с двумя прикре-
пленными к нему цилиндрическими роликами одинакового диаметра. Ро-
лики расположены на строго определенном расстоянии один от другого,
обычно 100 мм или 200 мм между центрами роликов. Столик 2 устанавли-
вают на проверочной плите 3 под заданным углом с помощью блока 4 кон-
цевых мер. Зависимость между размером блока плиток h и углом наклона
а синусной линейки определяют из соотношения
sin a = h/L.
Рис. 6. 74. Схема измерения наружного конуса с помощью синусной линейки
При равенстве показаний приборов 1 в точках а и b можно найти угол
конуса по высоте блока h. Погрешность измерения синусными линейками
зависит от расстояния L и измеряемых углов и составляет 3' - 52".
ГЛАВА 7.НОРМИРОВАНИЕ
ТОЧНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ ДЕТАЛЕЙ
И СОЕДИНЕНИЙ
7.1.	Классификация резьбовых
деталей и соединений
Резьбы классифицируются по следующим признакам:
♦	по профилю винтовой поверхности: треугольные, трапецеидальные,
упорные, круглые и т. п.;
♦	по форме поверхности, на которой выполнена резьба: цилиндриче-
ские и конические;
♦	по характеру поверхности: наружные и внутренние;
♦	по направлению винтовой линии резьбового контура: правые и ле-
♦	по числу заходов: одно- и многозаходные;
♦	по эксплуатационному назначению: общего применения и специаль-
К резьбам общего применения относятся:
а	) крепежные (метрическая, дюймовая). Главное требование к ним - обе-
спечить прочность соединения и сохранить плотность стыка в процессе
длительной эксплуатации;
б	) кинематические (упорная, трапецеидальные и прямоугольные) - для
ходовых винтов. Главное требование к ним - обеспечить точное перемеще-
ние при наименьшем трении. Упорная резьба применяется для преобразо-
вания вращательного движения в поступательное силовое движение (дом-
краты, прессы). Главное требование к ней - обеспечить высокую нагрузоч-
ную способность;
в	) трубные и арматурные. Главное требование к ним - обеспечить гер-
метичность соединений.
141
7.2.	Определения параметров резьб
Профиль резьбы - контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через
ее ось.
Средний диаметр резьбы - диаметр воображаемого соосного с резьбой
цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точках, где
ширина канавки равна половине номинального шага резьбы.
Наружный диаметр резьбы - диаметр воображаемого цилиндра, описан-
ного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней резьбы.
Внутренний диаметр резьбы - диаметр воображаемого цилиндра, впи-
санного касательно к впадинам наружной резьбы или вершинам внутрен-
ней резьбы.
Шаг резьбы (Р) - расстояние между соседними одноименными боковыми
сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы.
Угол профиля резьбы (а) - угол между боковыми сторонами профиля.
Угол наклона боковой стороны профиля (а/2) - угол между боковой сто-
роной профиля и перпендикуляром, опущенным из вершины исходного
профиля симметричной резьбы на ось резьбы. Измеряя угол наклона бо-
ковой стороны профиля, можно установить перекос резьбы, происходя-
щий от неточной установки изделия или инструмента. По полному углу
перекос резьбы установить нельзя.
Высота исходного профиля (Н) - высота остроугольного профиля, по-
лученного при продолжении боковых сторон профиля до их пересечения.
Рабочая высота профиля - высота соприкосновения сторон профиля
наружной и внутренней резьб в направлении, перпендикулярном оси
резьбы.
Длина свинчивания (Г) - длина соприкосновения винтовых поверхностей
наружных и внутренних резьб в осевом сечении.
В общем машиностроении наиболее широко применяется метрическая
резьба. ГОСТ 24705-2004 устанавливает номинальный профиль метриче-
ской резьбы и размеры элементов профиля (рис.7.1): d - наружный диаметр
наружной резьбы (болта); D - наружный диаметр внутренней резьбы (гай-
ки); d. - средний диаметр болта; D2 - средний диаметр гайки; d2 - внут-
ренний диаметр болта; Dj - внутренний диаметр гайки; d, - внутренний
диаметр болта по дну впадины; Р - шаг профиля; Н - высота исходного
треугольника; а = 60° - угол профиля резьбы; R - номинальный радиус за-
кругления впадины болта; R = Н/6; Н = P/2tga; Hl = 5/8 Н (рабочая высота
профиля).
142
Рис. 7.1. Параметры метрических резьб
ГОСТ 8724-2002 устанавливает диаметры резьбы от 0,25 до 600 мм и
шаги от 0,075 до 8 мм. Установлено три ряда диаметров метрической резь-
бы. При выборе диаметра резьбы первый ряд следует предпочесть второму,
второй - третьему.
У резьбы с мелкими шагами одному и тому же наружному диаметру мо-
гут соответствовать разные шаги. Условное обозначение резьбы:
М24 - метрическая с номинальным диаметром 24 мм и крупным ша-
М24х2 - метрическая с номинальным диаметров 24 мм и мелким ша-
гом, равным 2 мм.
Для левой резьбы в условном обозначении появляется LH:
M24-LH - резьба метрическая с номинальным диаметром 24 мм и круп-
ным шагом, левая.
ГОСТ 24705-2004 устанавливает значения основных параметров резьбы
(d = D,d,= D,> d2 = D2, d2).
7.3.	Допуски резьб
Нормирование точности резьбовых поверхностей можно рассмотреть
на примере метрических резьб, предназначенных для резьбовых сопряже-
ний с зазором, с натягом и с переходными посадками. Для обеспечения
из
свинчиваемости действительные контуры свинчиваемых деталей, опреде-
ляемые действительным значением диаметров выступов, утла и шага резь-
бы, не должны выходить за предельные контуры на всей длине свинчи-
вания.
Поля допусков назначаются на средний диаметр (Td2, TD^) и диаметр
выступов резьбы (Td? TDJ - наружный диаметр наружной резьбы d и вну-
тренний диаметр внутренний резьбы D. Для d^ устанавливаются только
верхние предельные отклонения, а для D - нижние, равные нулю. Вторые
отклонения («в тело детали») не ограничиваются.
Основным параметром резьбового сопряжения, обеспечивающим точ-
ность и характер сопряжения, является средний диаметр. Поля допусков
на наружный и внутренний диаметры построены таким образом, чтобы
обеспечить гарантированный зазор.
Предельные отклонения шага резьбы и утла наклона боковой стороны
профиля нормируют для резьб, предназначенных для посадок с натягом и
переходных. Для резьб, предназначенных для посадок с зазором, эти по-
грешности отдельно не ограничиваются, так как принято считать, что они
компенсируются отклонениями средних диаметров болта и гайки.
Отклонением шага резьбы (ДР) называется разность между действи-
тельным и номинальным расстоянием в осевом направлении между двумя
точками любых одноименных боковых сторон профиля (расположенными
на линии пересечения боковых поверхностей резьбы с цилиндром средне-
го диаметра) в пределах длины свинчивания или заданной длины.
Свинчивание без натяга резьбовых деталей, имеющих погрешность шага
резьбы, возможно только при наличии положительной разности S их диа-
метров, полученной за счет уменьшения среднего диаметра резьбы болта
или улеличения среднего диаметра резьбы гайки:
Отклонением угла наклона боковой стороны профиля резьбы называет-
ся разность между действительным и номинальным значениями а/2. Эта
погрешность может быть вызвана погрешностью полного утла профиля,
погрешностью положения профиля относительно оси детали и стать след-
ствием ошибок профиля резьбообразующего инструмента и неточности
его установки.
Свинчивание без натяга резьбовых деталей, имеющих погрешность утла
наклона боковой стороны профиля, возможно только при наличии необ-
ходимого зазора между средними диаметрами болта и гайки, т. е. диаме-
144
тральной компенсации/, которая может быть осуществлена за счет умень-
шенного среднего диаметра резьбы болта или увеличенного среднего диа-
метра резьбы гайки (рис. 7.2). Погрешности шага резьбы и угла наклона
боковой стороны профиля могут быть компенсированы за счет введения
соответствующих диаметральных компенсаций: / - диаметральной ком-
пенсации погрешности шага и / - диаметральной компенсации угла на-
клона боковой стороны профиля. Диаметральные компенсации/и/могут
быть осуществлены за счет уменьшения среднего диаметра резьбы болта
или (и) увеличения среднего диаметра резьбы гайки.
Значение/ можно найти из треугольника abc (рис. 7.2, я):/ = 1,732Ри.
Значение/ можно найти из треугольника gef (рис. 7.2, б). Для метриче-
ской резьбы (а = 60°)/ = 0.36Р • а/2.
Зависимости для расчетов/ и/дают возможность определить действие
отклонений Р и а/2 на резьбовые детали в одном (диаметральном) направ-
лении и привести их к одному параметру - диаметру резьбы. Для упроще-
ния контроля резьб и расчета допусков на них введено понятие приведен-
ного среднего диаметра резьбы, учитывающего влияние на свинчиваемость
значений параметров /, D#f nfa.
Рис. 7.2. Диаметральные компенсации погрешностей профилей резьбы:
а - диаметральная компенсация отклонения шага резьбы; б - диаметральная
компенсация отклонения угла наклона боковой стороны профиля
145
Средний диаметр резьбы, увеличенный у болта и уменьшенный у гайки
на суммарную диаметральную компенсацию отклонений шага, утла накло-
на боковой стороны профиля и других отклонений формы, называется при-
веденным средним диаметром.
Приведенный средний диаметр наружной резьбы будет равен
^=^+4+4
а приведенный средний диаметр внутренней резьбы -
где d^ и - измеренные средние диаметры болта и гайки.
Приведенный средний диаметр резьбы - некоторый условный диаметр,
учитывающий погрешности шага и утла наклона боковой стороны про-
филя.
Основные параметры резьб (средний диаметр, шаг и утол профиля) вза-
имосвязаны, поэтому допустимые отклонения этих параметров резьбовых
поверхностей, предназначенных для образования посадок с зазором, раз-
дельно не нормируют. Стандарт устанавливает только суммарный допуск
на средний диаметр, т. е.
Td,(TDJ=Ad2(AD,) +fp+fa.
где d. - средний диаметр болта; D2 - средний диаметр гайки.
Суммарный допуск среднего диаметра наружной резьбы - это допуск,
верхний предел которого ограничивает значение приведенного среднего
диаметра, а нижний предел - значение собственно среднего диаметра. Сум-
марный допуск среднего диаметра внутренней резьбы - это допуск, ниж-
ний предел которого ограничивает значение приведенного среднего диа-
метра, а верхний предел - значение собственно среднего диаметра.
Суммарный допуск определяет положение двух предельных контуров
для резьбы болта и двух предельных контуров для резьбы гайки. В основу
классификации резьб по точности и посадкам приняты допуск по среднему
диаметру и характер сопряжения по боковым сторонам профиля.
7.4.	Система допусков и посадок
метрических резьб
Все резьбы общего назначения соединяются по боковым поверхностям.
Возможность контакта по вершинам и впадинам резьбы исключается со-
146
ответствующим расположением полей допусков по наружному и внутрен-
нему диаметрам болта и гайки.
В зависимости от характера сопряжения по боковым сторонам профиля
(или, как принято называть, «по среднему диаметру») различают резьбовые
посадки с зазором, с натягом и переходные. Посадка резьбового соедине-
ния зависит от зазоров или натягов, которые численно представляют собой
разницу действительных значений приведенных средних диаметров болта
и гайки.
ГОСТ 16093-2004 «Резьба метрическая. Посадки с зазором. Допуски»
устанавливает систему допусков для резьбовых посадок с зазором. Преду-
смотрено пять основных отклонений для наружной резьбы (d, е, f, g, h} и
четыре основных отклонения для внутренней резьбы (£, F, G, Н) (рис. 7.3).
Отклонения отсчитываются от номинального профиля в направлении, пер-
пендикулярном оси резьбы.
Рис. 7.3. Основные отклонения наружных и внутренних резьб
Положение полей допусков нормируемых диаметров резьбы (рис. 7.4)
определяется основным отклонением (es — для болта, EI — для гайки).
Второе предельное отклонение определяют в зависимости от установлен-
ной стандартом степени точности (табл. 7.1).
Таблица 7.1. Степени точности метрических резьб
Вид резьбы	Диаметр резьбы	Степень точности
Наружная		4,6,8
		3,4, 5,6,7,8,9, 10’
Внутренняя		4, 5,6,7,8, 9*
		4, 5,6,7,8
* Только для резьб из пластмасс.
147
Ось резьбы
Рис. 7.4. пример расположения полей допусков резьбовой посадки с зазором
Резьбовые сопряжения с большими гарантированными зазорами (с ис-
пользованием основных отклонений внутренних резьб Е и F) применяются,
если:
♦	резьбовые детали работают при высокой температуре и необходима
компенсация температурных деформаций;
♦	необходима быстрая и легкая свинчиваемость деталей даже при на-
личии небольшого загрязнения или повреждения резьбы;
♦	требуется повышенная циклическая прочность резьбовых соедине-
♦	на резьбовые детали наносят защитные покрытия.
Поскольку накопленная погрешность шага зависит от длины свинчива-
ния, установлено три группы длин свинчивания по ГОСТ 16093-2004: ко-
роткая S,нормальная N и длинная L.
Обозначение поля допуска каждого диаметра резьбы состоит из числа,
обозначающего степень точности, и строчной или прописной латинской бук-
вы, обозначающей основное отклонение резьбового вала или резьбового от-
верстия: 4h, 7Н. Для различения обозначений полей допусков гладких и резь-
бовых поверхностей у резьб обозначение поля допуска начинается с числа
(степень точности), после которого записывают основное отклонение.
Обозначение поля допуска резьбы состоит из обозначения поля допуска
среднего диаметра резьбы, помещаемого на первом месте, и поля допуска
148
наружного диаметра резьбы (наружный диаметр винта и внутренний диа-
метр впадин гайки).
Таким образом, для внутренней резьбы (гайки) поля допусков задаются
на средний D2 и внутренний D, диаметры; для наружной резьбы (винта) -
на средний d2 и наружный d диаметры. Например, в обозначении 5Н6Н
указаны поле допуска внутренней резьбы по диаметру D2 (5Н) и поле до-
пуска внутренней резьбы по диаметру О, (6Н).
Если обозначение поля допуска диаметра выступом совпадает с обозна-
чением поля допуска среднего диаметра, то в общем обозначении оно не
повторяется. Например, обозначение бе - поля допусков наружной резьбы
(винта) по диаметрам d2 и d.
Обозначение поля допуска резьбы должно следовать за обозначением
резьбы: с крупным шагом - M12-6g; с мелким шагом - M12xl-6g; с мелким
шагом левая - M12xl-6H-LH.
Длина свинчивания группы Nв условном обозначении резьбы не указы-
вается. Длина свинчивания в обозначении резьбы указывается в миллиме-
трах, если она относится:
♦	к группе L: например, M6-7g6g-L;
♦	к группе S, но меньше, чем вся длина резьбы: например, М20х2-5Н-
S-LH.
Резьбовая посадка обозначается дробью: в числителе указывают поле
допуска внутренней резьбы, а в знаменателе - поле допуска наружной резь-
бы, например M12-6H/6g.
Кроме степеней точности поля допусков резьб сгруппированы в три ус-
ловных класса точности: точный, средний, грубый.
Точный класс рекомендуется для ответственных резьб, если необходимо
обеспечить малые колебания зазоров (натягов) в посадке, средний класс -
для резьб общего применения и грубый - для неответственных резьбовых
соединений, детали для которых получают нарезанием резьбы на горяче-
катаных заготовках или методами пластического деформирования (нака-
тывание резьбы).
ГОСТ 4608-81 «Резьба метрическая. Посадки с натягом» распространяется
на метрические резьбы с диаметрами от 5 до 45 мм и шагами от 0,8 до 3 мм.
Стандарт устанавливает посадки, предназначенные для стальных дета-
лей с наружными резьбами (обычно шпилек), сопрягаемых с внутренними
резьбами в деталях из стали, чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов.
Для получения резьбовых посадок с натягом по среднему диаметру пре-
дусмотрены следующие поля допусков: для внутренней резьбы (гайки) -
ua
2Н, для наружной резьбы (винта) - Зп, Зр, 2г, для наружной резьбы (гай-
ки) - 4D, 5D, 4С, 5С, а для внутренней резьбы (винта) - бе, 6с.
Посадки с натягом по среднему диаметру резьбы предусмотрены только
в системе основного отверстия.
Резьбы с натягом находят применение в машинах и механизмах для не-
разъемных крепежных соединений, работающих в условиях вибраций и
переменного температурного режима.
Стандарт устанавливает длины свинчивания, приведенные в табл. 7.2.
Таблица 7.2. Длины свинчивания
Материал детали с внутренней резьбой	Длина свинчивания
Сталь	От Id до l,2Sd
Чугун	От 1,25Лдо l,5d
Алюминиевые и магниевые сплавы	От l,5dflo2d
Особенность резьбовых посадок с натягом заключается в том, что в них,
как правило, осуществляется сортировка наружной и внутренней резьбы
на группы по среднему диаметру. Детали сортируют, чтобы обеспечить
более однородные натяги в резьбовых соединениях. Применяется сорти-
ровка деталей на 2 и 3 группы. Сборка резьбового соединения должна осу-
ществляться из резьбовых деталей одноименных сортировочных групп.
Пример обозначения резьбовой посадки снатягом: М16-2Н4С(3)/Зп(3). М- резь-
число сортировочных групп (3 группы). Поле допуска наружной резьбы по наруж-
указывается.
Для устранения заклинивания при свинчивании тугой резьбы по наруж-
ному и внутреннему диаметрам предусмотрены гарантированные зазоры.
Они необходимы, так как после свинчивания вследствие остаточной пласти-
ческой деформации витков наружный диаметр резьбы шпильки увеличи-
вается, а внутренний - уменьшается.
У резьбовых поверхностей деталей, предназначенных для посадок с на-
тягом, нормируют предельные отклонения шага и угла наклона боковой
стороны профиля. Допуски среднего диаметра резьбы деталей, сортируе-
мых на группы, не включают диаметральных компенсаций отклонений ша-
га и угла наклона боковой стороны профиля.
150
На качество резьбовых соединений с натягом влияют также отклонения
формы резьбовых деталей. Предельные отклонения формы наружной и
внутренней резьбы не должны превышать 25 % от допуска среднего диа-
метра. «Обратная конусность» по среднему диаметру не допускается.
ГОСТ 24834-81 «Резьба метрическая. Переходные посадки» устанавли-
вает посадки, предназначенные для стальных деталей с наружными резь-
бами, сопрягаемых с внутренними резьбами в деталях из стали, чугуна,
алюминиевых и магниевых сплавов. Длины свинчивания аналогичны дли-
нам для посадок с натягом и составляют для корпусов из стали (1-l,25)d;
из чугуна - (1,25—1,5)*?; из алюминиевых и магниевых сплавов - (1,5- 2,0)Д
Переходные посадки обеспечивают точное центрирование, возможна
сборка-разборка. Допуски среднего диаметра наружной и внутренней резь-
бы являются суммарными. Стандарт устанавливает основные отклонения
и степени точности резьбы (табл. 7.3).
Таблица 7.3. Основные отклонения и степени точности резьбы
Вид резьбы	Диаметр резьбы	Номинальный диаметр	Основные отклонения	Степень точности
Наружная	d	5-45	g	6
	dt	5-16	jk, т	2,4
		18-30	) т	2,4
		33-35	}h	4
Внутренняя	D	5-45	Н	-
		5-30	Н	3,4,5
		33-45	н	5
		5-45	н	6
Пример условного обозначения резьбовой переходной посадки: М12-4Н6Н/4/А:.
М - резьба метрическая с номинальным диаметром резьбы 12 мм; шаг резьбы -
крупный (в обозначении не указывается); 4Н - поле допуска внутренней резьбы
(гайки) по среднему диаметру; 6Н - поле допуска внутренней резьбы (гайки) по
внутреннему диаметру; 4jk - поле допуска наружной резьбы (винта) по среднему
диаметру. Поле допуска наружного диаметра наружной резьбы в обозначении не
указывается.
В сопряжениях с переходными посадками оговариваются дополнитель-
ные конструктивные элементы, обеспечивающие образование натяга при
сборке - элементы заклинивания. Заклинивание может осуществляться
путем создания осевого натяга (элементы заклинивания - плоский буртик
151
или цилиндрическая цапфа на конце винта при завинчивании в глухое
резьбовое отверстие) или радиального натяга (заклинивание по сбегу
резьбы).
7.5. Методы и средства измеревий и
ковтролв цилиндрических резьб
Контроль точности цилиндрических резьб осуществляют комплексным
и дифференциальным (поэлементный) методами.
Комплексный метод контроля применяют для резьбовых деталей, до-
пуск среднего диаметра которых является суммарным. Метод основан на
одновременном контроле среднего диаметра, шага, половины угла профи-
ля, а также внутреннего и наружного диаметров резьбы путем сравнения
действительного контура резьбовой детали с предельными размерами. Для
контроля используют предельные калибры, а для контроля резьб малых
размеров - проекторы.
При дифференциальном методе контроля отдельно проверяют средний
диаметр, шаги половилу угла профиля. Годность резьбового изделия в этом
случае определяют по приведенному среднему диаметру резьбы, который
подсчитывают по результатам измерений отдельных его составляющих
(см. п. 7.2). При дифференциальном методе контроля можно измерить лю-
бой элемент резьбы. Приборы для измерения всех элементов резьбы на-
зывают универсальными. Существуют и специальные приборы для изме-
рения только одного элемента резьбы.
В производственных условиях обычно применяют комплексный метод
контроля резьбовыми калибрами как самый производительный и эконо-
мичный.
Контроль резьбы калибрами. В комплект для контроля цилиндрических
резьб входят рабочие проходные (ПР) и непроходиые (НЕ) предельные ка-
либры. Контрольные калибры (контркалибры) применяют для проверки или
регулирования (установки) размеров рабочих калибров-колец или скоб.
Проходные резьбовые калибры должны свинчиваться с проверяемой
резьбой. Свинчиваемость калибра с гайкой означает, что приведенный
средний и наружный диаметры резьбы гайки не выходят за установленные
наименьшие предельные размеры. Свинчиваемость калибра с болтом сви-
детельствует о том, что приведенный средний и внутренний диаметры
резьбы болта не выходят за установленные наибольшие предельные раз-
меры (рис. 7.5).
152
Непроходными резьбовыми калибрами проверяют только средний диа-
метр резьбы. Эти калибры не должны свинчиваться с проверяемой резь-
бой, за исключением первых двух витков у болта и гайки.
Для проверки наружного диаметра болта используют предельные глад-
кие скобы, а для внутреннего диаметра гаек - предельные гладкие пробки.
Наружную резьбу болтов проверяют резьбовыми скобами или резьбовы-
ми кольцами, внутреннюю резьбу гаек - резьбовыми пробками.
Рис. 7.5. Свинчиваемость калибра с болтом
На резьбовые пробки установлены допуски на все параметры резьбы,
поэтому контркалибров для них не изготавливают, а резьбу калибров-
пробок контролируют универсальными измерительными средствами.
Жесткие кольца ПР и НЕ проверяют соответственно проходной контроль-
153
ной пробкой КПР-ПР или КНЕ-ПР и непроходной пробкой КПР-НЕ или
КНЕ-НЕ: первые должны свинчиваться, вторые - нет. Регулируемые резь-
бовые кольца устанавливают по контркалибрам У-ПР и У-НЕ, а регу-
лируемые скобы - по КПР-ПР и КНЕ-ПР. Износ колец и скоб ПР и НЕ
проверяют соответственно контркалибрами К-И и КИ-НЕ, которые не
должны свинчиваться (проходить) с проверяемыми кольцами или скобами
(допускается свинчивание не более чем на один оборот с каждой стороны
кольца).
Рис. 7.6. Полный профиль проходных калибров
Проходные резьбовые калибры (аналогично гладким проходным кали-
брам) имеют полный профиль на длине свинчивания (рис. 7.6), а непро-
ходные - укороченный профиль (см. п. 5.8) и сокращенное число витков,
чтобы контролировать только собственно средний диаметр и уменьшать
влияние ошибок шага и половины угла профиля на результат проверки.
Полный профиль можно изготавливать с впадиной закругленной формы
или с канавками произвольной формы. Полный профиль имеют также
контркалибры У—ПР, КПР-ПР, КНЕ—ПР, У—НЕ, КНЕ—НЕ, КИ—НЕ.
Рис. 7.7. Укороченные профили резьбы калибров-пробок (а), калибров-колец (б)
Укороченный профиль резьбы калибров-пробок (рис. 7.7, а) получают
уменьшением наружного диаметра и прорезанием канавки у впадин по
154
внутреннему диаметру, у калибров-колец и скоб (рис. 7.7, б) - увеличением
внутреннего диаметра и прорезанием канавки у впадин по наружному ди-
аметру резьбы.
Схема расположения полей допусков резьбовых калибров для проверки
болтов и гаек показана на рис. 7.8. Поля допусков на резьбовые калибры по-
строены аналогично полям допусков на гладкие калибры, но для резьбовых
непроходных калибров установлен допуск на износ. Некоторые конструкции
рабочих резьбовых калибров показаны на рис. 7.9: а - калибр-пробка для
контроля внутренней резьбы; б - калибры-кольца для контроля наружной
резьбы; в - регулируемая скоба для контроля наружной резьбы.
Рис. 7.8. Схема расположения полей допусков резьбовых калибров
для проверки болтов и гаек
Дифференциальный метод контроля резьбы. Дифференциальный кон-
троль параметров резьбы применяют как для наружных, так и для внутрен-
них резьб. При измерении параметров болтов используют резьбовые мик-
155
рометры со вставками для измерения среднего дламетра резьб d. с предела-
ми измерений 0-25 мм, 25-50 мм и т. д. (до 350 мм) через 25 мм; проволочки
и ролики - для косвенного измерения среднего диаметра резьбы; резьбовые
скобы с отсчетным устройством - для контроля наружной резьбы диамет-
ром 10-30 мм; шагомеры и индикаторные приборы - для контроля наруж-
ных резьб с шагом от 0,4 до 6 мм.
Рис. 7.9. Конструкции рабочих резьбовых калибров
Резьбовые микрометры со вставками позволяют измерять средний диа-
метр резьбы непосредственно в процессе ее изготовления. Резьбовой ми-
крометр отличается от обычного тем, что в пятке и стержне микрометри-
ческого винта имеются отверстия, в которые устанавливают призматиче-
скую 1 и коническую 2 вставки с углами, равными углу профиля резьбы.
Чтобы вставки не выпадали, их хвостовики имеют прорези (рис. 7.10). К
каждому микрометру прилагают комплект вставок для измерения резьб в
определенном интервале шагов. Призматические вставки помещают в от-
верстие пятки, а конические - в отверстие микрометрического винта. Одну
из вставок (призматическую) устанавливают на выступ профиля резьбы, а
другую - в канавку резьбы, поэтому микрометр располагается перпенди-
кулярно оси резьбы. Погрешность контроля резьбовым микрометром до-
стигает 0,2 мм.
Для более точного измерения среднего диаметра резьбы применяют ме-
тод трех проволочек, которые выбирают в зависимости от шага резьбы,
используя при этом, в зависимости от требуемой точности измерения, глад-
156
кие микро-, опти- или длиномеры. Две проволочки (рис. 7.11, а) закла-
дывают во впадины резьбы с одлой стороны профиля, а одлу - с противо-
положной (все проволочки должны иметь один диаметр) так, чтобы они
были параллельны. Затем любым из перечисленных приборов измеряют
размер М.
Рис. 7.10. Резьбовой микрометр
Тогда средний диаметр
d2 = М - 24С = А/ - 2(AD - CD).
Для метрической резьбы формула принимает вид
а2=М-Зс1 + 0,866Р.
Чтобы исключить влияние погрешностей угла профиля, используют
проволочки с так называемыми наивыгоднейшими диаметрами d^. При
этом проволочка касается боковых сторон профиля резьбы в точках, в ко-
торых ширина канавки равна половине номинального шага.
Иногда при небольшом количестве витков и если не требуется большой
точности для измерения среднего диаметра резьбы используют метод двух
и даже одлой проволочки. Последовательность выполнения измерений в
этом случае такая же, как и при методе трех проволочек.
Шаг резьбы и половину угла профиля резьбы контролируют в основном
на микроскопах или проекторах. Для измерения шага резьбы иногда при-
меняют стационарные или накладные шагомеры (рис. 7.11, б).
Одлим из основных способов для измерения резьб гаек является метод
слепка. Во внутренней резьбе примерно на секторе в 1/3 окружности с по-
мощью легкоплавкого сплава снимают слепок с профиля резьбы и затем на
157
микроскопе измеряют параметры резьбы. Этот метод очень трудоемкий,
сложный и недостаточно точный.
Рис. 7.11. Измерение параметров резьбы:
а - среднего диаметра резьбы; б - шага резьбы
Для измерения параметров внутренней резьбы с шагом от 0,25 до 2 мм
и средним диаметром от 18 до 98 мм используют приспособления к уни-
версальным микроскопам (УИМ-21, УИМ-23). Погрешности измерения не
превышают по шагу ±0,002 мм, по половинам угла профиля ±10' и по сред-
нему диаметру ±0,003 мм.
Глава 8
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ
8.1. Нормирование точности
зубчатых колес и передач
Зубчатые колеса и передачи классифицируют по различным признакам,
например по виду поверхностей, на которых располагаются зубья (цилин-
дрические и конические, внутренние и внешние), по направлению зубь-
ев (прямо- и косозубые, винтовые, шевронные), по профилю зубьев (эволь-
вентные, циклоидальные, часовые, цевочные, Новикова), по направлению
осей вращения (цилиндрические - с параллельными осями, конические - с
пересекающимися, винтовые и червячные - со скрещивающимися). Среди
множества классификаций важнейшими для определения точностных па-
раметров являются те, которые определяют функциональное назначение
передачи.
Требования, предъявляемые к точности зубчатых передач, зависят от
назначения передач и условий их эксплуатации. В приборах, делительных
машинах и технологическом оборудовании для нарезания резьбы и зубча-
тых колес применяют так называемые отсчетные передачи, в которых глав-
ное внимание уделяют пропорциональности углов поворота зубчатых ко-
лес или кинематической точности. Кинематическая точность передачи
определяет постоянство передаточного отношения за полный оборот зуб-
чатого колеса. Колеса этих передач в большинстве случаев имеют малый
модуль и работают при малых нагрузках и низких скоростях.
Достаточно часто встречаются в технике и «силовые» или тяжело на-
груженные зубчатые передачи, к которым не предъявляют высоких требо-
ваний точности вращения (передачи в домкратах, лебедках, прессах и т. д.).
При передаче больших крутящих моментов требуется хороший контакт
боковых поверхностей зубьев в передаче и максимальное использование
площади рабочих поверхностей зубьев.
Деление зубчатых передач на «отсчетные» и «силовые» достаточно услов-
но, поскольку все они передают крутящие моменты и должны обеспечить
159
пропорциональность углов поворота. Например, передачи в механических
или электронно-механических часах вполне могут оказаться «силовыми»,
если малые по абсолютному значению крутящие моменты передаются уз-
кими зубцами с мелким модулем. Если у зубчатых передач нет явно выра-
женного эксплуатационного характера, их относят к передачам общего
назначения. К таким передачам не предъявляют повышенных требований
по точности.
В редукторах турбин и высокооборотных двигателей, в других изделияхс
высокой круговой частотой вращения применяют «скоростные передачи»
(высокоскоростные, быстроходные), для которых основными являются тре-
бования к плавности работы, что необходимо для снижения уровня виб-
раций и шума при работе изделия. Плавность работы передачи зависит от
колебания мгновенных передаточных отношений, т. е. от разностей пере-
даточных отношений в каждый момент зацепления, которые многократно
воспроизводятся за один оборот зубчатого колеса. Основными источниками
неплавности работы являются такие погрешности зубчатых колес, как не-
правильное взаимное расположение зубьев (погрешности шага) и неточ-
ность формы рабочих поверхностей (погрешности формы профиля зубьев).
Колеса скоростных передач, как правило, имеют средние модули и пере-
дают не слишком большие моменты, однако их зубья могут подвергаться
значительным динамическим воздействиям.
В зависимости от условий работы меняются требования и к боковому
зазору между нерабочими профилями зубьев. Эвольвентное зацепление
теоретически способно работать при нулевых боковых зазорах (толщина
зуба, находящегося в зацеплении, равна ширине впадины ответного коле-
са). Однако неточности изготовления зубчатого венца приводят к искаже-
нию формы и взаимному смещению реальных профилей зубьев, что может
вызвать их деформацию или поломку. Видоизменяют профиль зубьев и его
расположение также температурные и силовые деформации. Смещение
реальных профилей зубьев может также быть следствием неточностей мон-
тажа зубчатых колес.
Для компенсации неточностей изготовления и монтажа, силовых и тем-
пературных деформаций используют зазор между нерабочими сторонами
профилей зубьев, находящихся в зацеплении колес. Ширина впадины, пре-
вышающая толщину зуба, обеспечивает не только компенсацию техноло-
гических погрешностей и деформаций, но и служит для размещения слоя
смазки, которая при отсутствии зазоров выдавливалась бы из впадин меж-
ду зубьями.
160
В реверсивных передачах устанавливают минимальный боковой зазор,
что позволяет предупреждать удары при перемене направления вращения.
Значительные зазоры назначают в передачах, работающих при высоких
температурах, и т. д.
ГОСТ 1643-81 устанавливает 12 степеней точности цилиндрических зуб-
чатых колес и передач — с 1-й по 12-ю в порядке убывания точности. В
последнее время допуски и предельные отклонения параметров зубчатых
колес и передач нормированы для степеней точности 3-12, а степени 1 и 2
предусмотрены как перспективные. Для каждой степени точности зубча-
тых колес установлены нормы трех видов, определяющие степени по нор-
мам кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев.
Независимо от степеней точности устанавливают виды сопряжений, ко-
торые определяют требования к боковому зазору. Стандарт устанавливает
шесть видов сопряжений (А, В, С, D, Е, Н) и восемь видов допуска (a, b, с, d,
h, х, у, z) гарантированного бокового зазораС увеличением в сопря-
жении гарантированного бокового зазора/ , как правило, предусматри-
вается возрастание вида допуска зазора, обозначаемого строчной буквой,
одноименной виду сопряжения (кроме вида до пуска е). Виды сопряжений
зубчатых колес и допуски боковых зазоров представлены на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Виды сопряжений и допусков бокового зазора зубчатых колес
В большинстве случаев для зубчатых колес и передач рекомендуется
поддерживать определенное соответствие между видом сопряжения, до-
пуском бокового зазора и классом отклонения межосевого расстояния
(табл. 8.1).
161
Реальный боковой зазор в передаче зависит от вида сопряжения, уста-
навливающего минимальное значение зазора, от допуска зазора, ограничи-
вающего рассеяние зазора между минимально гарантированным и макси-
мально допустимым значениями, а также от соблюдения межосевого рас-
стояния в передаче, рассеяние которого нормируется выбранным классом
точности. Для отдельно взятого зубчатого колеса боковой зазор рассмат-
ривают как зазор между нерабочими профилями зубьев в воображаемом
сопряжении рассматриваемого колеса с идеальным зазором при выдержан-
ном номинальном межосевом расстоянии.
Таблица д. 7.Рекомендуемое соответствие видов сопряжения и классов
отклонений межосевого расстояния
Степень точности	Вид сопряжения	Допуск бокового зазора	Класс отклонений межосевого расстояния
	Н	h	II
	Е	h	II
3-8	D	d	Ш
3-9	с	с.	IV
3-11	В	b	V
3-12	А	a	VI
Обозначение точности зубчатой передачи или колеса включает обозна-
чения всех назначенных норм точности, т. е. степеней точности по нормам
кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев и норм бо-
кового зазора в передаче. При установлении неодинаковых степеней точ-
ности по разным нормам, а также при несоответствии между видом со-
пряжения допуска бокового зазора и классом точности межосевого рас-
стояния в обозначении пишутся три цифры (степени точности) и две
буквы (вид сопряжения и допуск бокового зазора), а через косую черту
указывается класс отклонения межосевого расстояния. Например, обозна-
чение 7-8-7-Bc/IV ГОСТ1643-81 расшифровывается следующим образом:
степень точности по нормам кинематической точности 7, по нормам плав-
ности работы 8, по нормам контакта зубьев 7, вид сопряжения В, вид до-
пуска бокового зазора с, класс отклонения межосевого расстояния IV. При
одинаковых степенях точности и соблюдении соответствия вида сопряже-
ния, допуска бокового зазора и класса отклонения межосевого расстояния
обозначение существенно сокращается, например 9-В ГОСТ 1643-81 (сте-
пени точности по нормам кинематической точности, плавности работы и
162
контакта 9, вид сопряжения В, вид допуска бокового зазора Ь, класс от-
клонения межосевого расстояния V).
Стандарт допускает определенное комбинирование норм кинематичес
кой точности, плавности работы и контакта по разным степеням точности
Поскольку между элементами зубчатых колес существует взаимосвязь, нор
мы плавности работы колес и передач могут быть не более чем на две сте
пени точнее или на одну степень грубее норм кинематической точности
Нормы контакта зубьев можно назначать по любым степеням более точ
ным, чем нормы плавности, а также на одну степень грубее норм плав
ности.
По разным профилям зубьев (левым и правым) одного и того же зубча-
того колеса могут быть заданы разные нормы точности. Это может дать
определенную экономию при обработке зубчатых колес, предназначенных
для нереверсивной работы и имеющих асимметричную ступицу (во избе-
жание неправильной сборки с переменой «левого» профиля зубьев на «пра-
вый»), Допускается не назначать, а значит, и не контролировать степень
точности на норму, не имеющую принципиального значения для конкрет-
ной конструкции зубчатого колеса. Если на одну из норм не задана степень
точности, то на соответствующем месте обозначения точности зубчатого
колеса вместо цифры ставят букву N (7-N-6-Ba ГОСТ 1643-81).
Для полной оценки геометрических параметров зубчатых колес необхо-
димо обеспечить их контроль по всем нормам точности (показателям ки-
нематической точности, плавности работы, контакта зубьев и по боковому
зазору в передаче). С этой целью разработаны и регламентированы стан-
дартом так называемые контрольные комплексы показателей, обеспечи-
вающие проверку соответствия зубчатого колеса всем установленным нор-
мам. Примеры контрольных комплексов приведены в табл. 8.2.
Каждый из контрольных комплексов устанавливает показатели, необхо-
димые дня контроля зубчатого колеса по всем назначенным нормам точ-
ности, причем все стандартные комплексы равноправны. Для контроля
каждой из норм точности может быть выбран либо комплексный показа-
тель, либо частный комплекс, характеризующий именно эту норму точ-
ности. Например, в контрольный комплекс может входить комплексный
показатель кинематической точности F’a либо частные комплексы из эле-
ментарных показателей кинематической точности F и F^ либо Fn и FvWr.
Показатели точности зубчатых колес и передач есть реальные значения,
получаемые в ходе измерительного контроля (об этом свидетельствует бук-
ва г в конце подстрочного индекса). Установленные стандартом нормы
163
(предельно допустимые значения или допуски) для зубчатых колес или
передач с соответствующими номинальными параметрами и определенной
степени точности обозначаются такими же литерами с индексами, но без
последней в индексе буквы г.
Таблица д.2. Контрольные комплексы для зубчатых колес
№ комплекса	1	2	3	4	3		1
Нормы точности	Показатели, включенные в комплекс для степеней точности						
	3-8	3-8	3-8	3-8	7-12	5-12	5-12
Кинематиче-	F'	F hF	F,hFw	FhF	F	F,"»p.w	F”hFc
Плавности работы		/й- или/я, или/^и/р или/^и/j,					f"
Контакта зубьев	Fp или Fj, или пятно контакта						
Бокового зазора	Еа- или «ли EWm и TWm, или и Tw						
Выбор метода контроля зависит от технологии производства зубчатых
колес и состояния зубообрабатывающего оборудования. Согласно положе-
нию стандарта, если изготовитель существующей системой контроля тех-
нологического процесса обеспечивает требуемую точность изготовления и
сборки зубчатых колес, непосредственный их контроль, а также контроль
передач по всем показателям установленного контрольного комплекса не
являются обязательными. Если зубчатые колеса по точности соответствуют
требованиям установленных норм, контроль зубчатой передачи в сборе
необязателен; если собранная передача по точности отвечает требованиям
назначенных норм, контроль точности зубчатых колес не является необхо-
димым.
Выбор контрольного комплекса зависит от масштабов производства,
требуемой точности и типоразмеров изготовляемых зубчатых колес, на-
личия зубоизмерительных средств, а также от назначения проверяемых
зубчатых колес. Следует учитывать и двоякую цель измерений: во-первых,
контроль изготовленных колес предназначен для выявления и изъятия бра-
кованных деталей (приемочный контроль), а, во-вторых, результаты из-
мерений зубчатых колес могут быть использованы для оперативного вме-
шательства в управление производством и корректировки технологических
процессов.
При приемочном контроле зубчатых колес в соответствии с основным
следствием из принципа инверсии (необходимость соблюдения единства
164
баз) рекомендуется использовать в качестве измерительной базы конструк-
торскую (монтажную), т. е. поверхность, определяющую положение зубча-
того колеса в собранном узле или механизме. Для соблюдения этих условий
при приемочном контроле в качестве измерительной базы желательно вос-
произвести рабочую ось колеса — его основную конструкторскую базу, а
сам контроль осуществлять в однопрофильном зацеплении с ответным или
с контрольным зубчатым колесом. Понятно, что такие условия не всегда
реализуемы и пригодны для измерения ограниченной номенклатуры по-
казателей.
В стандарте указано, что все контрольные комплексы являются равно-
значными, однако при установлении контрольного комплекса для готовых
зубчатых колес следует отдавать предпочтение не частным комплексам, а
комплексным показателям.
Поэлементный контроль геометрических показателей зубчатых колес
имеет определенные достоинства. Выбор поэлементных показателей точ-
ности вместо комплексных может быть обусловлен относительной про-
стотой и дешевизной средств измерений по сравнению с приборами для
измерения комплексных показателей. Кроме того, средства измерений по-
элементных показателей в ряде случаев значительно удобнее при выявле-
нии конкретных технологических погрешностей (с целью подналадки тех-
нологического процесса). Поэлементные измерения показателей точности
зубчатых колес, как правило, можно осуществлять непосредственно около
технологического оборудования, поэтому при контроле точности техноло-
гических процессов чаще выбирают поэлементные параметры, непосред-
165
ственно связанные с технологическими источниками погрешностей. Из-
мерения параметров зубчатого колеса иногда производят непосредственно
на зуборезном станке, не снимая колеса со станка.
Основные показатели кинематической точности. Наиболее полно ки-
нематическая точность колес выявляется при измерении кинематической
погрешности F' на кинематомере (рис. 8.2) или накопленной погрешности
шага зубчатого колеса F^ которые являются комплексными показателями.
На схеме кинематомера (рис. 8.2) зубчатые колеса 1 и 6 связаны со стеклян-
ными дисками 2 и 5, сигналы от которых обрабатывает преобразователь 3
и выдает устройство отображения измерительной информации 4.
Вместо этих параметров могут быть использованы частные контрольные
комплексы (например, Fn и Frlft), содержащие требования к двум параме-
трам колеса, связанным с радиальной и тангенциальной составляющими
кинематической погрешностью. В приведенном частном комплексе F„ -
радиальное биение зубчатого венца, a F № - колебание длины общей нор-
мали (тангенциальная составляющая).
Биение рабочей оси зубообрабатывающего станка и неточность установ-
ки заготовки колеса относительно этой оси вызывают появление радиальной
составляющей кинематической погрешности. Тангенциальная составляю-
щая кинематической погрешности связана с погрешностями угловых («де-
лительных») кинематических перемещений элементов зуборезного станка.
Для степени точности с 9-й по 12-ю в качестве показателя точности по
норме кинематической точности используют колебание измерительного
межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса, измеряемое на межцен-
тромере, для степени точности с 7-й по 12-ю, и радиальное биение зубча-
того венца F^ (они характеризуют радиальную составляющую кинематиче-
ской погрешности), дополненные погрешностью обката Р^или колебанием
длины общей нормали F^ (они характеризуют тангенциальную состав-
ляющую кинематической погрешности). Стандарт предусматривает воз-
можности применения других частных комплексов, определяющих степень
кинематической точности колес.
Основные показатели плавности. К ним можно отнести такие, как мест-
ная кинематическая погрешность/^’ и циклическая погрешность колеса/2Ь,
равная удвоенной амплитуде гармонической составляющей кинематиче-
ской погрешности зубчатого колеса. Под циклической погрешностью зубо-
вой частоты понимают составляющую кинематической погрешности
колеса, периодически повторяющуюся за один его оборот с частотой по-
вторений, равной частоте входа зубьев в зацепление.
166
Наиболее совершенным способом выделения циклических погрешно-
стей является гармонический анализ результатов измерения кинематиче-
ской погрешности, но, поскольку измерения на кинематометрах сравни-
тельно редки и дороги, чаще используют другие показатели плавности.
Показателями плавности являются отклонения шага зубьев зубчатого
колеса f и отклонения шага зацепления^, от номинальных значений, из-
меряемых с помощью шагомеров, погрешности профиля зубьев^ и др.
Под отклонением (торцового) шага зубьев зубчатого колеса^, понимают
разность действительного шага и расчетного торцового шага зубчатого ко-
леса.
Под действительным шагом зацепления понимают расстояние между
параллельными плоскостями, касательными к двум одноименным актив-
ным боковым поверхностям соседних зубьев зубчатого колеса.
Погрешность профиля зуба^ - расстояние по нормали между двумя бли-
жайшими друг к другу номинальными торцовыми профилями, между кото-
рыми находится действительный торцовый профиль на активном участке
зуба зубчатого колеса. Под действительным торцовым профилем зуба по-
нимается линия пересечения действительной боковой поверхности зубчато-
го колеса с плоскостью, перпендикулярной его рабочей оси, а под активным
участком зуба - та часть поверхности, которая выполнена по эвольвенте и
контактирует с ответным колесом.
Полноту контакта поверхностей зубьев оценивают по пятну контакта
(интегральный показатель контакта) или по частным показателям. Пятно
контакта можно определять непосредственно в собранной передаче, а так-
же на контрольно-обкатных станках, специальных стендах или на межосе-
мерах при зацеплении контролируемого колеса с измерительным колесом
и соблюдении номинального межосевого расстояния (рис. 8.3). Для кон-
троля пятна контакта боковую поверхность меньшего или измерительного
колеса покрывают слоем краски толщиной не более 4-6 мкм и производят
обкатку колес при легком притормаживании. В качестве красителя при-
меняют свинцовый сурик, берлинскую лазурь. Значение пятна контакта
определяют в относительных единицах - процентах от дяины и высоты
активной поверхности зуба. При оценке абсолютной длины пятна контак-
та из общей длины (в миллиметрах) вычитают разрывы пятна, если они
превышают значение модуля зубчатого колеса.
Допуск на пятно контакта предусмотрен в процентах по двине аи по
высоте пятна hp прилегания к длине зуба Ь и высоте hm в виде
(о/2>)100 % и (Л/\)Ю0 %.
167
Оценка точности контакта боковой поверхности зубьев в передаче мо-
жет быть выполнена раздельным контролем элементов, влияющих на про-
дольный и высотный контакты зубьев колес.

Рис. 8.3. Суммарное пятно контакта
Рассматривают суммарное и мгновенное пятна контакта.
Суммарным пятном контакта называется часть активной боковой по-
верхности зуба зубчатого колеса, на котором располагаются следы приле-
гания зубьев парного зубчатого колеса в собранной передаче после враще-
ния под нагрузкой.
Мгновенным пятном контакта называется часть активной боковой по-
верхности зуба большого зубчатого колеса передачи, на которой распола-
гаются слепы его прилегания к зубьям меньшего зубчатого колеса, покры-
того красителем, после поворота большого зубчатого колеса собранной
передачи на полный оборот при легком торможении, обеспечивающем не-
прерывное контактирование зубьев обоих колес.
Если суммарное пятно выявляется в процессе приработки (и так посту-
пают при изготовлении высокоточных и ответственных передач), то мгно-
венное пятно контакта определяется при измерении с использованием
краски. Нормы на пятно контакта устанавливаются в процентах от длины
и высоты зуба. Измерение пятна контакта рекомендуют во всех случаях
приемочного контроля передач, особенно крупногабаритных.
Показатели для нормирования контакта зубьев в передаче как для от-
дельно взятого колеса, так и для зубчатой передачи также приведены в
соответствующей таблице ГОСТ 1643-81 с указанием того, для каких сте-
пеней точности они предназначены.
В качестве показателей зазора между нерабочими боковыми поверхно-
стями зубьев колес могут быть использованы:
168
♦	межосевое расстояние, определяемое размерами зуба при комплекс-
ном контроле в беззазорном зацеплении с измерительным колесом;
♦	толщина зуба по хорде на заданном расстоянии от окружности вы-
ступов; высота до постоянной хорды;
♦	длина общей нормали, значение которой зависит от толщины зуба;
♦	размер по роликам М, определяемый смещением исходного контура
и др.
8.2.	Методы и средства измеревий зубчатых колес
Для контроля параметров зубчатых колес применяют множество специ-
ально разработанных приборов. К ним относятся уже упоминавшиеся ки-
нематомеры и межцентромеры, а также приборы для контроля шага (шаго-
меры), отклонений и колебаний длины общей нормали (нормалемеры) и
множество других. Одни приборы предназначены для контроля только од-
ного параметра (эвольвентомер - для контроля профиля зуба, шагомер - для
контроля шага зацепления), другие позволяют контролировать несколько
параметров, в том числе и относящиеся к разным нормам точности. Так,
межцентромер можно использовать для контроля колебания межосевого
расстояния за оборот колеса F" (показатель норм кинематической точно-
сти), колебания межосевого расстояния на одном зубе/" (показатель норм
плавности) и отклонения межосевого расстояния от номинального Ea.s и Еа.
(показатели из норм бокового зазора). На этом же приборе можно прокон-
тролировать и пятно контакта.
8.2.1.	Приборы для комплексного контроля
параметров зубчатых колес
Комплексный контроль кинематической погрешности выполняют на спе-
циальных приборах различных типов в однопрофильном зацеплении. Прин-
цип осуществления контроля показан на рис. 8.4, а. На ведущем валу 1 за-
креплено точное зубчатое колесо 2, соединенное одновременно с точным 3 и
проверяемым 6 зубчатым колесами. Зубчатое колесо 3 закреплено на ведо-
мом валу 4. Передаточное число между зубчатыми колесами 2 и 3 практиче-
ски равно номинальному значению, т. е. = const. Проверяемое зубчатое
колесо б установлено на полой втулке 5, которая смонтирована концентрич-
но с валом 4 и может свободно проворачиваться относительно этого вала.
При отсутствии погрешностей передаточное число между зубчатыми ко-
лесами 2 и б также равно номинальному значению, т. е. i^6 =	= const.
169
При наличии погрешностей синхронность вращения вала 1 и втулки 5 на-
рушается. Все отклонения действительных углов поворота зубчатого коле-
са 5 через индуктивный датчик 7 и самопишущий прибор фиксируются на
диаграмме. При однопрофильном контроле на тех же приборах определяют
циклическую погрешность зубчатых колес.
Комплексный однопрофильный контроль, несмотря на свои достоин-
ства, имеет ограниченное применение из-за отсутствия надежных прибо-
ров.
В массовом и крупносерийном производствах распространена комплекс-
ная проверка зубчатых колес в плотном двухпрофильном зацеплении с из-
мерительными зубчатыми колесами на межцентромерах (рис. 8.4, б). На
оправку 3 подвижной измерительной каретки 2 насаживают измерительное
зубчатое колесо, а на оправку неподвижного суппорта 4 - проверяемое
зубчатое колесо. Измерительная каретка под действием пружины 5 при-
жимает оба зубчатых колеса и создает между ними плотное зацепление.
При совместном вращении зубчатых колес погрешности проверяемого зуб-
чатого колеса вызывают колебания измерительного межосевого расстоя-
ния а, которое можно определить по шкале индикатора 1 или фиксировать
на диаграмме, для чего устанавливают индикаторный датчик и самописец.
Номинальное межосевое расстояние а устанавливают по набору концевых
мер или с помощью специальных дисков, насаживаемых на оправки. На
подвижной каретке можно монтировать сменные узлы и приспосабливать
прибор для контроля конических (рис. 8.4, в), винтовых или червячных
колес, червяков, а также зубчатых колес с внутренним зацеплением.
Рис. 8.4. Контроль кинематической погрешности:
щнопрофильного зацепления; б - контроль на меж
В - контроль конических колес
Межцентромеры имеют простую конструкцию, обеспечивают высокую
производительность контроля, позволяют определять колебания межосе-
вого расстояния за оборот зубчатого колесаF' и на одном зубе/”. Врезуль-
170
тате анализа кривых изменения межосевого расстояния за оборот зубчато-
го колеса можно определить радиальное биение зубчатого венца F и сум-
марную погрешность шага зацепления и профиля рабочей поверхности
зубьев. Прибор позволяет также определять смещение исходного контура
Е№и предельные отклонения межосевого расстояния +Eo.sh -Ео.( и поэтому
используется также для комплексной проверки бокового зазора.
Двухпрофильную проверку дополняют профилактическим контролем
точности зубообрабатывающих станков (например, контролем погрешно-
сти обката) и инструментов или контролем колебания длины общей нор-
мали и используют для проверки кинематической точности зубчатых колес
с помощью комплексов элементных показателей, например, по погрешно-
стям F' и F. Приборы двухпрофильного контроля можно приспосабливать
для активного контроля в условиях автоматизированного производства
зубчатых колес.
8.2.2. Приборы для элементного
контроля зубчатых колес
Шагомеры для проверки шага зацепления (основного шага). Погреш-
ности шага зацепления значительно влияют на плавность работы передач
и полноту контакта зубьев. Для проверки шага зацепления применяют спе-
циальные приборы - шагомеры, которые по виду контакта с измеряемыми
поверхностями подразделяют на шагомеры с плоскими (тангенциальными)
и кромочными измерительными наконечниками. Основное применение
имеют шагомеры с тангенциальными (плоскими) наконечниками (рис. 8.5).
Шаг зацепления измеряют подвижным 1 и неподвижным 2 наконечниками.
Номинальное значение шага между измерительными плоскостями нако-
нечников I и 2 устанавливают по блоку измерительных плиток или по эта-
Рис. 8-5. Шагомер с тангенциальными (плоскими) наконечниками
171
лону, перемещая винтом 4 наконечник 2. Опорный наконечник 3 совместно
с наконечником 2 поддерживает прибор при измерении на зубчатом коле-
се и обеспечивает совпадение линии измерения с общей нормалью к про-
филям измеряемых зубьев. Для установки наконечника 3 в нужное поло-
жение служит винт 5. Отклонения шага зацепления через измерительный
наконечник передаются на шкалу измерительного устройства 6 (цена деле-
ния шкалы 0,001 мм).
Рис. 8.6. Принцип действия стационарного шагомера
Контроль углового и окружного шага. Погрешности окружного шага,
вызванные ошибками кинематической цепи зубообрабатывающих станков
и радиальным биением заготовки, влияют на плавность работы и контакт
зубьев. Для контроля углового и окружного шага используют накладные и
стационарные шагомеры. Накладные шагомеры базируются по окружности
выступов или впадин. На эти окружности обычно устанавливают грубые
допуски, поэтому накладные шагомеры не обеспечивают высокой точности
измерений и более предпочтительны стационарные шагомеры. Принцип
действия стационарного шагомера показан на рис. 8.6. Проверяемое зубчатое
колесо 1 устанавливают на оправке соосно с лимбом 2 и неподвижно отно-
сительно него. Лимб при повороте на каждый угол у фиксируют стопором 3.
О точности окружного и углового шага судят по расстоянию между однои-
менными профилями зубьев по делительной окружности. Для этого стрелку
индикатора устанавливают на нуль по первой паре зубьев. Затем каретку 4,
несущую индикатор, отводят вправо и выводят из зацеплении с первым зу-
бом измерительный рычаг 5. После этого лимб с зубчатым колесом повора-
172
чивают по часовой стрелке на угол у и перемещают каретку 4 в обратном
направлении до упора 6. При этом измерительный наконечник входит в за-
цепление со следующим зубом. По положению стрелки индикатора судят о
точности шага первой пары зубьев. Аналогично определяют отклонение
шага второй пары зубьев и так до и-го зуба.
Данный прибор позволяет находить отклонения ±/^, любого углового
или окружного шага на зубчатом колесе, накопленную погрешность к ша-
гов F^r и накопленную погрешность шага зубчатого колеса Fpr.
По А
Рис. 8.7. Контроль радиального биения зубчатого венца
Контроль радиального биения зубчатого венца проводят на биениемерах
(рис. 8.7). Оправку 3 с проверяемым зубчатым колесом 2 устанавливают в
центрах 1 и 4 с возможностью вращения. В направляющей втулке стойки 8
находится стержень б с измерительным наконечником 9. Наконечник име-
ет форму зуба рейки, конуса с углом конусности 2а или шара и должен
касаться поверхностей двух соседних зубьев в точках а постоянной хорды
впадины е. Стойку устанавливают в нужном положении винтовым меха-
низмом 7. Измерительный наконечник последовательно вводят во все впа-
дины зубчатого колеса и снимают показания индикатора 5. Индикатор
можно настраивать на нуль по первой впадине, с которой начинается про-
173
верка зубчатого колеса. Наибольшая разность показаний индикатора опре-
деляет биение зубчатого венца.
Проверка профиля зубьев. Профиль зубьев в торцовом сечении прове-
ряют эвольвентомерами, работа которых основана на принципе образова-
ния эвольвенты путем обкатки без скольжения прямой по окружности.
Эвольвентомеры бывают универсальными и с индивидуальными дисками.
Схема эвольвентомера с индивидуальным диском показана на рис. 8.8. Про-
веряемое зубчатое колесо 2 и сменный диск 1 устанавливают на общей
оправке. Диаметр диска 1 равен диаметру основной окружности проверяе-
мого зубчатого колеса. Диск 1 прижимается к линейке 3, жестко соединенной
с подвижной кареткой 6. При вращении винта 5 каретка и линейка получают
поступательное перемещение и приводит во вращение диск с проверяемым
зубчатым колесом. В данном случае получаем обращенное движение: обка-
тывается без скольжения окружность по поступательно движущейся прямой,
а не прямая по неподвижной окружности. Эти движения эквивалентны. Все
точки диска 1, касающиеся ранее линейки 3, описывают в плоскости чертежа
эвольвенты, которым соответствует номинальный профиль зубьев прове-
ряемого зубчатого колеса, синхронно вращающегося с диском 1. К каретке в
одной плоскости с проверяемым зубчатым колесом 2 шарнирно прикреплен
рычаг 4. Кромка его измерительного наконечника расположена в плоскости,
в которой находится плоскость контакта линейки с цилиндрической по-
верхностью диска. Другое плечо рычага 4 соприкасается с наконечником
индикатора 8.
Рис. 8.8. Схема проверки профиля зубаэвольтомером
174
Погрешности определяют отдельно для каждого зуба. В начале измере-
ния зубчатое колесо поворачивают так, чтобы измерительный наконечник
рычага соприкасался с основанием боковой поверхности измерительного
зуба, а стрелку индикатора устанавливают на нуль. Затем ходовым винтом
сообщают каретке поступательное, а диску и зубчатому колесу вращатель-
ное движение. При этом измерительный наконечник начинает скользить
по боковой поверхности зуба до выхода из зацепления с ним, занимая все
время вертикальное положение. Лишь погрешности боковой эвольвентной
поверхности зуба вызывают небольшие угловые повороты рычага и соот-
ветствующие отклонения стрелки индикатора. Погрешности можно счи-
тывать со шкалы индикатора или фиксировать самописцем на диаграмме.
По шкале 9 определяют угол поворота зубчатого колеса, при котором
измерительный наконечник соприкасается с боковой эвольвентной поверх-
ностью проверяемого зуба, а по шкале 7 - соответствующее смещение ка-
ретки. Для проверки следующего зуба каретку возвращают в исходное по-
ложение, а зубчатое колесо поворачивают на один угловой шаг. Для про-
верки противоположных профилей зубьев зубчатое колесо устанавливают
на приборе другой стороной.
Для каждого размера зубчатого колеса необходим сменный диск соот-
ветствующего диаметра, поэтому эвольвентомеры данного типа применя-
ют в условиях массового или крупносерийного производства. В индивиду-
альном и мелкосерийном производствах следует применять универсаль-
ные эвольвентомеры. Профиль зубьев зубчатых колес степеней точности
9-12 можно проверять на просвет по шаблонам.
Измерение длины общей нормали. Измерением длины общей нормали
по колесу W можно выявить погрешность обката, зависящую от неточнос-
ти делительной червячной пары зубообрабатывающих станков. Среднее
значение длины общей нормали характеризует смещение исходного кон-
тураБ№. Измерение длины общей нормали можно производить (в порядке
повышения точности измерений) штангенциркулем, микрометром с та-
рельчатыми наконечниками 1 (рис. 8.9, а) или нормалемерами (рис. 8.9, б}.
Нормалемер состоит из полой штанги 1, на которую насажена разрезная
втулка 2, имеющая жестко закрепленную измерительную губку 3. В корпу-
се 6 установлена подвижная губка 4, которая может совершать небольшие
поступательные перемещения. Перемещение губки 4 через передаточный
механизм, смонтированный в корпусе 6, передается наконечнику индика-
тора 5. Нормалемер настраивают на номинальную длину общей нормали
по блоку плоскопараллельных концевых мер путем перемещения разрез-
175
ной втулки 2 и фиксации ее в нужном положении. Отклонение длины об-
щей нормали равно разности между действительным и номинальным зна-
чениями.
Рис. 8.9. Схемы измерений длины общей нормали:
а - микрометром; б - нормалемером
Измерение толщины зуба. Толщина зуба (окружная), измеряемая по де-
лительной окружности, равна половине окружного шага: $1 = 0,5/Р. Однако
гораздо чаще находят не толщину зуба, а длину постоянной хорды $ (рис.
8.10, а). Постоянная хорда зуба Sc равна отрезку прямой, соединяющей точ-
ки аа правой и левой эвольвентных боковых поверхностей зуба цилиндри-
ческого зубчатого колеса. Положение этих точек определяется нормалями,
проведенными к боковым поверхностям зуба из точки пересечения дели-
тельной окружности зубчатого колеса с осью зуба.
Для измерения постоянной хорды необходимо знать расстояние hc меж-
ду касательной ЬЬ, проведенной к вершине зуба, и постоянной хордой. Фор-
мулы дяя вычисления номинальных значений S и h приведены в ГОСТ
16532-70.
Толщину зуба по постоянной хорде можно измерять штангензубомером,
имеющим две шкалы (рис. 8.11, а). По шкале 1 определяют высоту hc, а по
шкале 7 - длину постоянной хорды Sc. Перед измерением хорды упор 4
устанавливают по шкале 1 и по нониусу 2 на размер hc и закрепляют в этом
положении. Принцип измерения длины хорды ясен из рис. 8.11, б. Размер
хорды отсчитывают по шкале 7 и нониусу б. Штангензубомеры, обеспечи-
вающие точность отсчета до 0,02 мм, выпускают двух типоразмеров: для
измерения зубчатых колес с модулем от 1 до 18 мм и от 5 до 36 мм. К их
недостаткам относятся низкая точность измерения, быстрый износ кромок
измерительных губок 3 и 5, влияние на результаты измерения погрешно-
стей установки упора 4 и диаметра окружности выступов.
176
177
Для контроля смещения исходного контура и длины постоянной хорды
применяют также тангенциальные зубомеры (см. рис. 8.10, б). Зубомер со-
стоит из корпуса, закрепленного в нем индикатора б, измерительных губок
1 и 2 и винта 4. Обе губки помещены в пазах корпуса и свинчены между
собой винтом 4. На одной половине винта нарезана правая резьба, а на
другой - левая. Благодаря этому губки при вращении винта перемещаются
по пазам корпуса навстречу или в разные стороны, но всегда располагают-
ся симметрично относительно оси индикатора. В нужном положении губки
фиксируются винтами 5.
Измерительные плоскости губок 1 и 2 наклонены к вертикальной оси
под углом аа = 20° и совместно с касательной bh к окружности выступов
воспроизводят номинальный исходный контур зубчатой рейки (см. рис.
8.10, а, в). На этом основаны настройки зубомера по заданным размерам и
контроль зубомером. Настройка зубомера (рис. 8.10, а, б) заключается в
том, что по точному ролику 7 или по эталонным призмам измерительные
плоскости губок 1 и 2 и измерительный наконечник 3 индикатора устанав-
ливают по размерам Scn hc, соответствующим размерам номинального кон-
тура проверяемого зуба (утолщенные линии на рис. 8.10, а, в).
Для контроля зубьев зубомер устанавливают на зубья проверяемого зуб-
чатого колеса так, чтобы его измерительные плоскости касались боковых
поверхностей реального контура зуба (ему соответствует контур, показан-
ный штриховой линией на рис. 8.10, а}, и по показаниям стрелки индлка-
тора определяют смещение исходного контура. Действительную толщину
зуба или составляющую бокового зазора определяют по формуле
Л “ sba-
Тангенциальные зубомеры по сравнению со штангензубомерами отли-
чаются совершенством метода измерения, большой точностью измерений
и долговечностью измерительных элементов.
Кроме рассмотренных, существуют приборы для контроля волнистости
зубьев (волномеры), погрешностей хода винтовой линии зубьев (ходоме-
ры) и другие приборы, предназначенные для контроля цилиндрических,
конических и червячных передач.
8.3.	Обозначение зубчатых колес на чертежах
При оформлении чертежей зубчатых колес в соответствии с требова-
ниями ЕСКД в правой верхней части чертежа помещают таблицу параме-
178
трое, которая состоит из трех частей, разделяемых основными линиями
(рис. 8.12). В части I таблицы помещают основные данные, которые вклю-
чают модуль, число зубьев, нормальный исходный контур (для нестан-
дартного указывают необходимые для воспроизведения параметры, стан-
дартный контур задают ссылкой на стандарт), обозначение норм точности
по типу 9-8-7 FTOCT 9178-81 или 8-В ГОСТ 1643-81 и другие данные.
Рис. 8.12. Таблица, используемая для отражения параметров зубчатых колес
В части II таблицы помещают данные для контроля норм точности, ко-
торые для колес с нестандартным исходным контуром включают полный
контрольный комплекс для проверки по нормам кинематической точнос-
ти, плавности, контакта и бокового зазора. Для колес со стандартным ис-
ходным контуром данные для контроля включают только данные для про-
верки по нормам бокового зазора, например:
♦	постоянная хорда sc и высота до постоянной хорды hc (при этом ула-
зывают номинальное значение постоянной хорды до третьего знака после
запятой (например, 3,803), а высоту до постоянной хорды приводят в ви-
де номинального значения и двух отрицательных отклонений, например
з,174 2:Г4);
♦	толщина по хорде $ и высота до постоянной хорды (в этом случае
улазывают номинальное значение высоты до хорды и контролируемое зна-
чение толщины с двумя отрицательными отклонениями);
♦	размер по роликам М и диаметр ролика D (диаметр ролика указывают
как номинальное значение, а контролируемый размер М - с двумя отрица-
тельными отклонениями);
179
♦	длину общей нормали W (номинальное значение с двумя отрицатель-
ными отклонениями).
В части III таблицы помещают справочные данные, в которые могут
включаться делительный диаметр колеса, данные о сопрягаемом зубчатом
колесе и пр.
Глава 9
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ
ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
9.1.	Общие сведения
Подшипники качения - это наиболее распространенные стандартные из-
делия множества конструкций и модификаций, которые изготавливаются на
специализированных заводах. Подшипники качения широко используются
в изделиях машино- и приборостроения в качестве опор валов и осей. По
сравнению с подшипниками скольжения (посадка с зазором в сопряжении
вала и втулки) эти опоры обеспечивают меньшие энергетические затраты на
вращение и более стабильный момент сопротивления. Достоинством опор с
трением качения является также низкий момент, необходимый для начала
движения.
К недостаткам подшипников качения можно отнести более сложную кон-
струкцию и большие габариты, чем у подшипников скольжения. Подшипник
качения, как правило, состоит из наружного и внутреннего колец, между
которыми располагаются тела качения (шарики или ролики). Тела качения
могут быть разделены сепаратором, они могут быть открыты или защищены
от попадания грязи.
Для того чтобы по возможности сократить размеры опор на подшипниках
качения, в принципе можно использовать нестандартные подшипники, в ко-
торых дорожки качения выполняются непосредственно на валу и в корпусе.
Однако нестандартные подшипники изготовитель должен разрабатывать и
изготавливать самостоятельно, что не только существенно увеличит трудоем-
кость всей конструкции, но и дополнительно потребует применения особо
точного оборудования и работы специалистов высокой квалификации.
Конструктивные разновидности подшипников классифицированы по
следующим признакам:
♦ по направлению действия воспринимаемой нагрузки:
а)	радиальные - воспринимают нагрузку, действующую перпендикуляр-
но оси вращения подшипника;
6)	упорные - воспринимают осевую нагрузку;
181
в)	радиально-упорные - воспринимают комбинированную нагрузку;
♦	по форме тел качения: шариковые и роликовые.
Различают также серии подшипников: сверхлегкая, особо легкая, легкая,
легкая широкая, средняя, средняя широкая, тяжелая. Подшипники различ-
ных серий отличаются друг от друга предельным числом оборотов в мину-
ту, допускаемой радиальной или осевой нагрузкой и коэффициентом рабо-
тоспособности.
В условное обозначение подшипника входят кодовые обозначения се-
рии, типа, конструктивных особенностей, диаметра присоединительного
отверстия подшипника (диаметр вала, сопрягаемого с данным подшипни-
ком), а также класса точности и категории. Полное обозначение стандарт-
ного подшипника включает в основном девять позиций, в которых, считая
справа налево, закодированы:
♦	диаметр присоединительного отверстия подшипника (позиции пер-
вая и вторая);
♦	серия подшипника по диаметру (третья позиция);
♦	тип подшипника (четвертая позиция);
♦	конструктивные особенности (пятая и шестая позиции);
♦	серия подшипника по ширине (седьмая позиция). Восьмая и девятая
позиции в обозначении отделяются от седьмой знаком тире и несут сле-
дующую информацию:
♦	класс точности подшипника (восьмая позиция);
♦	категория подшипника (девятая позиция).
Диаметр отверстия подшипника обозначается:
♦	для подшипников с диаметром присоединительного отверстия от 20 до
495 мм и более числом, которое представляет собой частное от деления диа-
метра в миллиметрах на 5;
♦	для подшипников с диаметрами от 10 до 17 мм в соответствии с табл 9.1;
♦	для подшипников с диаметром до 9 мм последняя цифра указывает
фактический внутренний диаметр в миллиметрах. В этом случае на 3-м
месте справа стоит «0».
Таблица 9.1. Обозначения диаметров отверстий подшипников от 10 до 17 мм
I А ММ I 10 I 12 I 15 I 17 I
| Обозначение |	00	|	01	|	02	|	03	|
Класс точности подшипника качения указывают перед условным обо-
значением подшипника, например «Подшипник 6-205» ГОСТ 8338-81 (тот
182
же подшипник, класса точности 6). Самый распространенный (самый гру-
бый) класс точности подшипника (класс нормальный) в обозначении не
указывают.
Подшипники одного типоразмера обладают функциональной взаимоза-
меняемостью, включая геометрическую взаимозаменяемость по присоеди-
нительным поверхностям. Присоединительные размеры подшипника ка-
чения включают наружный диаметр D наружного кольца подшипника,
внутренний диаметр d внутреннего кольца подшипника и ширину В.
Для обеспечения малых допусков зазоров тела качения и кольца под-
шипников сортируют по размерным группам и собирают селективным
способом. Особенности изготовления подшипников связаны с необходи-
мостью достижения очень высоких точностей обработки тел качения и
дорожек качения на внутренних и на наружных кольцах, причем повы-
шенные требования предъявляются не только к размерам, но и к форме
обрабатываемых поверхностей. Каждый из подшипников формируется
«индивидуально», подбором тел качения одного действительного диаметра
и пары колец в таком сочетании, которое обеспечивает необходимое зна-
чение радиального зазора при сборке. В связи с тем что в подшипниках
изделия массового производства вместо жесткого ограничения допусков
размеров используют селективную сборку, это значительно их удешевляет.
Сортировка с учетом затрат на приобретение и эксплуатацию оборудова-
ния в данном случае рентабельнее, чем обработка поверхностей деталей с
очень жесткими допусками.
9.2.	Классы точности подшипником качения
Качество подшипника определяется точностью изготовления его дета-
лей и точностью сборки. ГОСТ 520-2002 «Подшипники качения шариковые
и роликовые. Технические требования» устанавливает следующие классы
точности подшипников: 8,7, нормальный, 6,5,4, Т,2 (обозначения указаны
в порядке возрастания точности).
Основными показателями точности подшипников и их деталей явля-
ются:
♦	точность размеров присоединительных поверхностей (d, d^, D, D ) .
Следует определять средний диаметр наружной или внутренней цилин-
дрической поверхности потому, что при наличии таких отклонений фор-
мы, как овальность и конусообразность, можно получить различные зна-
чения диаметра в разных сечениях. Средний диаметр рассчитывают как
183
среднее арифметическое наибольшего и наименьшего значений диаметра,
измеренных в двух экстремальных сечениях кольца;
♦	точность формы и расположения поверхностей колец (радиальное и
торцевое биение, непостоянство ширины колец) и шероховатость их по-
верхностей;
♦	точность формы и размеров тел качения;
♦	боковое биение по дорожкам качения внутреннего и наружного колец.
Эти показатели определяют равномерность распределения нагрузки на
тела качения, точность вращения и в значительной степени срок службы.
В связи с тем что стандартное сопряжение подшипника с деталями об-
разуется как сочетание полей допусков присоединительных размеров под-
шипниковых колец со стандартными полями допусков валов и отверстий,
есть возможность достижения повышенной точности посадки с перерас-
пределением точности за счет ужесточения допусков на размеры подшип-
ников ГОСТ 3325-85. Таким образом, появляется необходимость создания
специальных стандартов на поля допусков присоединительных размеров
подшипников (ГОСТ 520 - 2002).
Рис. 9.1. Расположение рекомендуемых полей допусков деталей,
СОПрЯГаемЫХ С КОЛЬЦамИ ПОДШИПНИКОВ
184
Расположение полей допусков присоединительных размеров подшипни-
ковых колец (рис. 9.1) стандартизовано таким образом, чтобы получить
необходимые их сочетания со стандартными полями допусков, которые
наиболее часто используются в общем машиностроении. Посадки подшип-
ника на вал должны, как правило, обеспечивать натяг, но стандартные по-
садки с натягом в данном случае не годятся, поскольку они могут привести
к исчезновению радиального зазора из-за деформации колец. Для образо-
вания посадок со сравнительно малыми, но гарантированными натягами
было принято оригинальное решение: поле допуска отверстия внутренне-
го кольца подшипника перевернули относительно нулевой линии, т. е. рас-
положили на схеме полей допусков ниже нулевой линии, как и поле допуска
на изготовление наружного кольца подшипника. Это обеспечило неболь-
шой гарантированный натяг с валами, имеющими основное отклонение - к,
т, п. Валы с этими основными отклонениями с уплотнительными устрой-
ствами (основное отклонение - Н) должны образовывать посадки в той же
системе (системе отверстия), но другого характера (переходные). Такое
конструкторское решение позволяет экономить огромные средства.
Для присоединительных размеров наружных колец подшипников каче-
ния оказалось вполне достаточно использовать стандартные поля допусков
отверстий корпусов в сочетании с традиционно расположенным полем до-
пуска вала (наружного кольца подшипника). Повышенные требования к
точности присоединительных размеров подшипников вызывают необхо-
димость стандартизации допусков, отличных от обычных допусков на глад-
кие валы (по квалитетам).
9.3.	Выбор полей допусков и посвдок
подшипииков квчения
Выбор полей допусков поверхностей валов и корпусов, сопряженных с
кольцами подшипников, регламентируется ГОСТ 3325-85. Этот стандарт
распространяется на посадочные поверхности валов и отверстий корпусов
под подшипники качения, отвечающие следующим требованиям:
♦	валы стальные, сплошные или полые толстостенные, т. е. с отношени-
ем d/d0 < 1,25, где d - диаметр вала; d: - диаметр отверстия в нем;
♦	материал корпусов - сталь или чугун;
♦	температура нагрева подшипников при работе - не выше 100 °C.
Посадки подшипников, определяемые полями допусков валов и отвер-
стий корпусов, выбирают в зависимости от:
185
♦	вида нагружения кольца подшипника;
♦	режима работы подшипника;
♦	соотношения эквивалентной нагрузки Р и динамической грузоподъ-
емности С;
♦	типа, размера и класса точности подшипника.
Различают три основных вида нагружения колец подшипника: местное
(М) показаны на рис. 9.2, циркуляционное (Ц) и колебательное (К). Схемы
нагружения: местное наружного кольца (я), циркуляционное нагружение
внутреннего кольца (б) и колебательное обоих колец (в).
При местном нагружении (рис. 9.2, й) кольцо воспринимает постоян-
ную по направлению результирующую радиальную нагрузку ограничен-
ным участком окружности дорожки качения и передает ее соответст-
вующему участку посадочной поверхности вала или корпуса. Такой вид
нагружения имеет место, например, тогда, когда кольцо неподвижно от-
носительно нагрузки (наружные кольца подшипниковых опор валов в ре-
дукторе и т. п.).
При циркуляционном нагружении (рис. 9.2,6} кольцо воспринимает ра-
диальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения
и передает ее также всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое
нагружение возникает, когда кольцо вращается относительно неподвиж-
ной нагрузки (внутреннее кольцо вала редуктора) или вращается нагрузка,
а кольцо неподвижно.
При колебательном нагружении (рис. 9.2, в) на неподвижное кольцо од-
новременно действуют две радиальные нагрузки (одна постоянна по на-
правлению, а другая, меньшая по величине, вращается). Равнодействующая
186
нагрузка не совершает полного оборота, а колеблется между точками дуги
окружности.
Посадки следует выбирать так, чтобы вращающееся кольцо подшипни-
ка было соединено с натягом, исключающим возможность проскальзыва-
ния этого кольца по посадочной поверхности вала или отверстия в корпу-
се, другое кольцо может быть установлено с зазором.
Посадку с зазором назначают для кольца, которое испытывает местное
нагружение. При такой посадке устраняется опасность заклинивания ша-
риков из-за чрезмерного уменьшения радиального зазора. Кроме того,
кольцо, если оно не зажато в осевом направлении, под действием вибрации
и толчков постепенно проворачивается по посадочной поверхности, благо-
даря чему износ дорожки качения происходит равномерно по всей окруж-
ности кольца.
Посадку с натягом назначают для кольца, которое испытывает циркуля-
ционное нагружение. Наличие зазора между циркуляционно нагруженным
кольцом и посадочной поверхностью детали может привести к развальцо-
выванию и истиранию металла детали, что недопустимо.
Режим работы подшипника качения характеризуется расчетной долго-
вечностью и отношением Р/С, где Р - эквивалентная нагрузка (условная по-
стоянная нагрузка, обеспечивающая тот же срок службы подшипника, какой
должен быть в действительных условиях); С - динамическая грузоподъем-
ность (постоянная радиальная нагрузка, соответствующая расчетному сроку
службы):
♦	легкий режим работы - Р/С < 0,07;
♦	нормальный режим работы - 0,07 < Р/С < 0,15;
♦	тяжелый режим работы - Р/С > 0,15.
Расчетная долговечность, соответствующая режимам работы:
♦	легкий - от 2500 до 5000 ч;
♦	нормальный - от 5000 до 10 000 ч;
♦	тяжелый - более 10 000 ч.
Как уже отмечалось, опоры на подшипниках качения имеют большие
габариты, чем опоры на подшипниках скольжения. Для уменьшения габа-
ритов опор оба кольца подшипников делают как можно тоньше, поэтому
они становятся легко деформируемыми и в значительной мере повторя-
ют форму сопрягаемых с ними поверхностей. В связи с этим приходится
предъявлять повышенные требования к точности формы поверхностей де-
талей, сопрягаемых с подшипниками качения. Отклонения формы, располо-
жения и шероховатость таких поверхностей нормированы ГОСТ 3325-85.
187
Наибольшую опасность представляют такие погрешности формы, как
конусообразность и овальность, поскольку именно эти погрешности при-
водят к значительному перераспределению радиального зазора (уменьше-
нию его вплоть до полного исчезновения в неблагоприятных местах се-
чений).
На чертежах общего вида выбранные посадки подшипника качения обо-
значаются с указанием поля допуска подшипника через обозначение его
класса точности и вида сопрягаемой поверхности: отверстие внутреннего
кольца - буквой L, а посадочная поверхность наружного кольца - буквой /).
Примеры обозначений посадок колец подшипника качения:
♦	посадка внутреннего кольца на вал - 03OLO/k6, где L0 - поле допуска
внутреннего кольца подшипника нормального класса точности; кб - поле
допуска вала, где б - квалитет;
♦	посадка наружного кольца в корпус - 072Н7//О, гдеН7 - поле допуска
отверстия корпуса; 10 - поле допуска наружного кольца подшипника нор-
мального класса точности.
Фрагмент редуктора, на котором обозначены подшипниковые посадки
и сопутствующие посадки, в значительной мере определяемые тем, что в
них входят поверхности, сопрягаемые с кольцами подшипника показан на
рис. 9.3.
Обозначенные посадки с кольцами подшипника - с натягом по внутрен-
нему кольцу 025LO/n6 и с зазором по наружному кольцу 052Н7//О по на-
значению соответствуют работе изделия (внутреннее кольцо нагружено
188
циркуляционно, наружное - местно). Поскольку на ступенях (шейках вала),
сопрягаемых с внутренними кольцами подшипника, уже выбрано поле до-
пуска вала пб, посадки на ту же ступень вала зубчатого колеса и распорной
втулки реализуются в системе неосновного вала. Центрирующая посадка
зубчатого колеса на вал 025Н7/п6 переходная с преимущественными натя-
гами (формально ее можно рассматривать как переходную посадку в систе-
ме основного отверстия). Посадка распорной втулки на вал 025О9/и6 - это
посадка с весьма значительным зазором ни в системе вала, ни в системе от-
верстия, предназначенная для того, чтобы при низкой точности обработки
отверстия обеспечить требуемую точность контакта привалочного торца с
боковой поверхностью внутреннего кольца подшипника.
Посадка крышек в отверстия корпусных деталей 052Н7/ dll - посадка
с зазором.
Чем выше требования к точности опор на потпипниках качения и выше
класс точности подшипников, тем жестче требования к точности форм
сопрягаемых с подшипником поверхностей. Так, для поверхностей, сопря-
гаемых с подшипниками классов точности «нормальный» и 6, допуск фор-
мы (допуск цилиндричности или заменяющие его допуски круглости и
профиля продольного сечения) должен составлять не более 1/4 части до-
пуска размера. Для поверхностей, сопрягаемых с подшипниками классов
точности 5 и 4, - не более 1/8 части допуска размера, а для поверхностей,
сопрягаемых с подшипниками класса точности 2, - не более 1/16 допуска
размера соответствующей поверхности.
Следует отметить, что ограничения, наложенные стандартом на форму
поверхностей, сопрягаемых с подшипниками, могут не совпадать со стан-
дартными допусками формы по ГОСТ 24642-81. Однако существует воз-
можность согласовать эти требования за счет ужесточения «расчетных»
допусков до ближайших стандартных общетехнических значений.
Еще одна особенность подшипниковых посадок заключается в том, что
стандарт предъявляет определенные требования не только к цилиндриче-
ским поверхностям, сопрягаемым с подшипниками, но и к привалочным
плоскостям, в которые упираются торцы наружного и внутреннего колец
подшипников. На эти поверхности (буртики валов и заплечики корпусов)
назначаются допуски торцового биения и высотные параметры шерохова-
тости поверхностей.
Шероховатость посадочных поверхностей, сопрягаемых с кольцами под-
шипника деталей, зависит от диаметра и класса точности подшипника. Эта
зависимость представлена в табл. 9.2.
189
Таблица 9.2. Зависимость шероховатости посадочных поверхностей
Посадочная по- верхность	Класс точности подшипников	Номинальные диаметры	
		До 80 мм	80-500 мм
		Ra, мкм, не более	
Вал	Нормальный	1,25	2,5
	6,5	0,63	1,25
	4	0,32	0,63
Отверстия корпусов	Нормальный	1,25	2,5
	6, 5,4	0,63	1,25
Торцы заплечиков валов и корпусов	Нормальный	2,5	2,5
	6, 5,4	1,25	2,5
Стандарт нормирует также торцевое биение заплечиков валов и отвер-
стий корпусов и отклонения от соосности посадочных поверхностей под-
шипников относительно их общей оси. Допуск соосности задают в диа-
метральном выражении на диаметре посадочной поверхности, а количе-
ственные значения допусков соосности зависят от группы подшипника.
9.4.	Особенности назначения посадок колец
подшннннков с налами и корпусами
Для соединения подшипников качения с валами и корпусами разрабо-
тана специальная схема допусков и посадок, которая имеет ряд особенно-
стей.
1.	Так как кольца подшипника на этапе сборки не обрабатываются, то он
является основной деталью при сопряжении как с отверстием в корпусе
(система основного вала), так и при сопряжении с валом (система основ-
ного отверстия).
2.	Величины допусков на посадочные размеры подшипников (диаметр D
наружного кольца и диаметр d внутреннего кольца) зависят от интервала
размеров и класса точности подшипников и не зависят от вида его сопря-
жения с валом или отверстием в корпусе.
3.	Поле допуска наружного диаметра D подшипника направлено в те-
ло наружного кольца, а внутреннего диаметра d - в отверстие (рис. 9.2), т. е.
в обоих случаях поля допусков расположены ниже нулевой линии в облас-
ти отрицательных значений отклонений размеров.
Расположение рекомендуемых стандартом основных отклонений поса-
дочных поверхностей отверстий в корпусах (N, М, К, Я) и основных от-
190
клонений валов (п, т, к, h, g) показано на рис. 9.1. Как видно, преиму-
щественной посадкой подшипника с отверстием корпуса является пере-
ходная посадка, а с валом - посадка с более вероятным небольшим натягом.
Кроме того, расположение поля допуска внутреннего кольца в «минус» по-
зволяет для валов с помощью основных отклонений переходных посадок
(п, т, к, j) получать посадки с гарантированным натягом (первые две при-
меняют при действии на опоры больших сил). Чем выше частота вращения
и точность подшипника, тем меньше выбирается натяг.
При вращающемся вале для внутреннего кольца подшипника нормаль-
ного и 6 классов применяется в зависимости от величины нагрузки по-
садка с полем допуска на неосновную деталь - вал: кб при значительных
нагрузках; j6 и h6 - при малых нагрузках, причем при больших частотах
вращения вала предпочтительно }б. Сопряжение наружного кольца со
стальным или чугунным корпусом выполняется по посадке с полем допус-
ка на отверстие Н7. При высокой частоте вращения и при изготовлении
корпуса из алюминиевых или магниевых сплавов назначается допуск на
отверстие J 7. В приборостроении в целях упрощения сборки используют
основные отклонения h ujs для вала, а для отверстия - N, М, К, Js.
Diaea 10
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ
ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
10.1.	Допуски и посадки шпоиочных соединений
Шпоночные соединения предназначены для передачи крутящего момен-
та. Их применяют главным образом в малонагруженных тихоходных пере-
дачах (кинематические цепи подач станков), в крупногабаритных соедине-
ниях (шестерни-маховики, шкивы кузнечно-прессовых машин), во всех
ответственных неподвижных конических соединениях, при единичном и
мелкосерийном производстве изделий.
По форме шпонки разделяются на призматические, сегментные, клино-
вые и тангенциальные.
Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизованы и выбира-
ются в зависимости от диаметра вала, а вид шпоночного соединения опре-
деляется условиями работы соединяемых деталей.
192
Призматические шпонки дают возможность получать как подвижные
соединения (при использовании направляющих шпонок с креплением
на вал ГОСТ 8790-79), так и неподвижные соединения (ГОСТ 23360-78).
Соединения с сегментной шпонкой (ГОСТ 24071-97) и клиновой (ГОСТ
24068-97) служат для образования только неподвижных соединений. Раз-
меры элементов призматических шпонок и шпоночных пазов приведены в
табл. 10.1 и на рис. 10.1.
Таблица 10.1. Размеры призматических шпонок и шпоночных пазов, мм
Диаметр вала a	Ширина шпонки Ь	Высота шпонки h	Глубина паза		Длина шпонки 1
			на валу I,	во втулке t;	
От 6 до 8	2	2	1,2	1,0	6-20
Св. 8 до 10	3	3	1,8	1.4	6-36
Св. 10 до 12	4	4	2,5	1,8	8-45
Св. 12 до 17	5	5	3,0	2,3	10-56
Св. 17 до 22	6	6	3,5	2,8	14-70
Св. 22 до 30			4,0		16-63
Св. 30 до 40	8	7	4,0	3,3	18-90
Длину шпонок I выбирают из ряда 5, 8, 10,12,14,16,18, 20,25,28, 32,40,
45, 50, 56,63, 70, 80, 90 и далее до 500.
Особенностью шпоночных сопряжений является использование при их
создании трех деталей: шпоночного вала, шпоночной втулки и шпонки с
образованием двух посадок: паз вала - шпонка и паз втулки - шпонка.
Сопряжение шпоночного вала и шпоночной втулки является сопряже-
нием двух «гладких» цилиндрических деталей и не относится к шпоноч-
ному сопряжению. Однако правильный выбор посадки для этого соеди-
нения существенно влияет на условия работы шпоночного сопряжения.
Рекомендуемые поля допусков для соединений вал - втулка приведены в
табл. 10.2.
Таблица 10.2. Рекомендуемые поля допусков для соединения вал - втулка
Характер соединения	Сопряжение	Рекомендуемые поля допусков	
		отверстия	вала
Осевое перемещение втулки по валу	С зазором	Н6	h6
		Н7	h7,g6,fo
Обеспечение высокой точности центрирования, минимальное радиальное биение	Переходные	Н6	js6, кб, тб, пб
193
Окончание табл. 10.2
Характер соединения		Рекомендуемые поля допусков	
		отверстия	вала
Наличие больших динамических нагрузок, возможность реверсивно- го движения	С натягом	Н6	si
		Н7	s8
Работоспособность шпоночных соединений определяется в основном
точностью посадок по ширине шпонки Ь, поэтому размер b является сопря-
гаемым. Остальные размеры задаются так, чтобы максимально облегчить
процесс сборки при сохранении необходимой надежности соединения.
Соединения призматическими шпонками. Для облегчения сборки и соз-
дания неподвижных или подвижных соединений валов и втулок одна и та
же шпонка боковыми гранями (по ширине Ь) часто сопрягается с пазами вала
и комплектной к нему втулки по разным посадкам. Требуемые посадки по-
лучают, изменяя поля допусков пазов при неизменном поле допуска шпонки,
т. е. по ширине шпоночных соединений применяют посадки в системе вала.
С учетом технически целесообразной точности на ширину призматических
и сегментных шпонок стандартами намечены поля допусков h9.
Система допусков и посадок для соединений призматическими шпонка-
ми (ГОСТ 23360-78) не распространяется на шпоночные посадки с при-
194
гонкой или подбором шпонок, а также на специальные посадки, например
шпоночные посадки ходовых валиков. На основные размеры рассматри-
ваемых соединений существуют следующие поля допусков (рис. 10.2): на
ширину пазов валов - Н9, N9 и Р9; на ширину пазов втулок - DIO, Js9 и Р9;
на высоту шпонок при h = 2-6 мм - /19 и свыше 6 мм - /ill; на длину шпо-
нок - /114 и на длину пазов - Н15.
По ширине шпонок перечисленные поля допусков образуют три вида
посадок или соединений:
1	- свободное соединение, применяемое при затрудненных условиях сбор-
ки и действии нереверсивных равномерных нагрузок, а также для получе-
ния подвижных соединений при легких режимах работы (H9/h9, D10//19);
2	- нормальное соединение - неподвижное соединение, не требующее час-
тых разборок, не воспринимающее ударных реверсивных нагрузок, отли-
чающееся благоприятными условиями сборки (N9/h9, Js9lh9};
3	- плотное соединение, характеризуемое вероятностью получения при-
мерно одинаковых небольших натягов в соединениях шпонок с обоими
пазами; сборка осуществляется напрессовкой; применяется при редких
разборках и реверсивных нагрузках (Р9//19).
Система допусков и посадок для соединений сегментными шпонками.
Такая система предусматривает два назначения сегментных шпонок (рис.
10.3, а): для передачи крутящих моментов; для фиксации деталей.
Для сегментных шпонок установлены поля допусков; h9 - на ширину;
/ill - на высоту; /112 - на диаметр исходного контура D; на ширину пазов -
поля допусков N9 и Р9 - для паза втулки и/9 и Р9 - для паза вала. Эти поля
допусков, как и в соединениях с призматическими шпонками, образуют
нормальное и плотное соединения (см. рис. 10.2).
Для соединений клиновыми шпонками с головками и без головок и тан-
генциальными шпонками (ГОСТ 24071-97) (рис. 10.3, б, в) установлены раз-
меры и предельные отклонения шпонок и пазов для них. На ширину, высоту
и двину клиновых шпонок и на длину пазов для шпонок со скругленными
торцами установлены такие же предельные отклонения, как и для призма-
тических шпонок. Допуск на угловой размер (1 : 100 на рис. 10.3, б) равен
+АТ10/2 по ГОСТ 8908-81. На ширину пазов вала и втулки намечено только
одно поле допуска D10, обеспечивающее зазор между боковыми гранями
пазов и шпонок, необходимый для облегчения сборки соединения.
На толщину t тангенциальных шпонок предельные отклонения задают
по /ill. Номинальная глубина t пазов во втулках равна номинальной тол-
щине шпонок (рис. 10.3, в), а в валах несколько больше: l.= t+ (0,3-s-0,4) мм.
195
Благодаря этому создается необходимый сборочный зазор S по толщине
шпонок.
Рис. 10.4. Обозначения посадок шпоночных соединений на чертежах
Основные отклонения и поля допусков шпонок и их пазов (й9, hll, h 12,
7il4, Н15, DIO, N9,J9, P9) взяты из ГОСТ 25346-89. На второстепенные раз-
196
меры шпонок и пазов установлены относительно грубые специальные от-
клонения (до 0,3 мм и более - для тангенциальных шпонок).
Предельные отклонения шпоночных соединений и их деталей указыва-
ют по общим правилам, причем на сборочных чертежах по одну сторону
шпонки помещают обозначение соединения шпонки с пазом вала, а по дру-
гую - с пазом ступицы (рис. 10.4), а на чертежах деталей (вала, втулки и
шпонки) предельные отклонения, относящиеся к данной детали.
Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимо-
сти от полей допусков размеров шпоночного соединения (Ra в пределах от
3,2 до 6,3 мкм).
10.2.	Методы, средства измерений и контроля
параметров шпонечиых соедииений
Для контроля используются два метода: дифференцированный (поэле-
ментный) и комплексный. Для реализации первого метода применяют уни-
версальные средства измерений. Выбор того или иного средства измерений
определяется возможностью его использования с учетом конкретной кон-
фигурации детали и обеспечения необходимой точности измерения. Этот
метод целесообразно применять на стадии отладки технологического про-
цесса или при дефектации деталей. Он имеет высокую информативность,
однако требует больших затрат времени и определенной квалификации
персонала.
Рис. Ю.5. Калибры для контроля элементов шпоночного соединения
197
Комплексный контроль стандартизованных шпоночных пазов осущест-
вляют калибрами (рис. 10.5). Ширину пазов вала и втулки проверяют пла-
стинами, имеющими проходную и непроходную стороны (рис. 10.5, а}. Раз-
мер от образующей цилиндрической поверхности втулки до паза дна (Д +t)
контролируют пробкой со ступенчатым выступом (рис. 10.5, б). Симме-
тричность расположения паза относительно плоскости симметрии (е) про-
веряют у втулки пробкой со шпонкой (рис. 10.5, г), а у вала накладной при-
змой или кольцом с контрольным стержнем (рис. 10.5, д, в).
Размеры шпоночных пазов в единичном и мелкосерийном производстве
проверяют универсальным измерительным инструментом.
Diaaa 11
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ
ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
11.1. Допуски и посадки шлицевых соединений
Шлицевые соединения предназначены для передачи крутящего момента,
обладают достаточной прочностью, обеспечивают хорошее центрирова-
ние, легкое относительное перемещение деталей вдоль оси вала (d - вну-
тренний диаметр; D - наружный диаметр; b - ширина шлица). Технологи-
чески эти соединения сложнее шпоночных, но благодаря большому числу
шлиц позволяют передавать значительные вращающие моменты и обеспе-
чивают меньшую концентрацию напряжений.
В зависимости от формы шлиц различают прямобочные (рис. 11.1),
эвольвентные (рис. 11.2, л) и треугольные (рис. 11.2, б) шлицевые соедине-
ния. Стандартизованы соединения с прямобочной (ГОСТ 1139-80) иэволь-
вентной (ГОСТ 6033-80) формами профиля зубьев. Наиболее распростра-
нены прямобочные шлицевые соединения с четным числом шлиц, которые
применяют как для подвижных, так и для неподвижных соединений.
Рис. 11.1. Параметры прямобочного шлицевого соединения
199
Рис. 11.2. Эвольвентное (а) и треугольное (б) шлицевые соединения
ГОСТ 1139-80 устанавливает три метода центрирования (совпадение
осей втулки и вала) сопрягаемых втулки и вала (рис. 11.3). Выбор метода
центрирования определяется эксплуатационными требованиями и техно-
логическими факторами.
Центрирование по D применяют в случаях повышенных требований к
соосности втулки и вала, когда допускается сравнительно невысокая твер-
дость втулки (40-45 HRC). В таком случае втулку окончательно обраба-
тывают чистовой протяжкой, обычно после нормализации. Такой метод
центрирования применяют в неподвижных соединениях, в которых от-
сутствует износ поверхностей от осевых перемещений, и в подвижных
соединениях, передающих небольшой крутящий момент.
Центрирование по d применяется для подвижных шлицевых соедине-
ний, передающих большие крутящие моменты. В таких соединениях втул-
ка должна быть достаточно твердой, значит, шлицевое отверстие получают
протягиванием, затем деталь закаливают. Поскольку закаленную поверх-
ность нельзя обработать чистовой протяжкой, окончательной технологи-
200
ческой операцией обработки шлицевого отверстия является шлифование
внутреннего диаметра. Соединение обеспечивает довольно точное центри-
рование, хотя его точность ниже, чем при центрировании по D.
Центрирование по боковым поверхностям зубьев b применяют для пере-
дачи больших крутящих моментов при нежелательных динамических на-
грузках на шлицы и невысоких требованиях к соосности. Динамические
ударные нагрузки в шлицевых соединениях возникают из-за зазоров меж-
ду боковыми сторонами шлиц и шлицевых впадин при работе изделия в
реверсивном режиме.
Шлицевые соединения с треугольным профилем зубьев центрируют
только по боковым сторонам зубьев.
Размеры и число зубьев z шлицевых соединений с прямобочным про-
филем выбирают по ГОСТ 1139-80 в зависимости от серии (легкая, сред-
няя, тяжелая). При одном и том же внутреннем диаметре более тяжелые
серии отличаются от легких увеличением высоты шлиц (значит, и наруж-
ного диаметра О). Тяжелая серия имеет большее число шлиц по сравнению
со средней серией.
Посадки шлицевых соединений могут осуществляться по трем или по
двум сопрягаемым поверхностям, например по центрирующей наружной
цилиндрической поверхности, нецентрирующей внутренней цилиндри-
ческой поверхности и одновременно по боковым поверхностям впадин
втулки и шлиц вала (по размерам D, d и Ь) или по центрирующей наруж-
ной цилиндрической поверхности и по боковым поверхностям (по раз-
мерам D и Ь). В последнем случае по нецентрирующей внутренней цилин-
дрической поверхности предусматривается зазор между номинальными
размерами d вала и втулки. Рекомендуемые посадки шлицевых соедине-
ний при различных способах центрирования приведены в табл. 11.1-11.2
(ГОСТ 1139-80).
Таблица 11.1. Поля допусков нецентрирующих элементов
Нецентрирующий диаметр	Способ центрирования	Поле допуска нецентрирующего элемента	
		d’	D
d	По D или b	-	НИ
D	По d или b	all	Н12
* Допустимо для d устанавливать поле допуска о! 1 или Ы 2.
201
Таблица 11.2. Рекомендуемые посадки шлицевых соединений
Способ цен- трирования (сопряжения)	Посадки сопрягаемых элементов		
	d	D	b
d	/77 /77 f' g7	-	D9 D9 D9 ПО ПО Й9 jsT~hl f9 ' jsT
D	-	Я7 НТ fl ‘ Л’	Fi FS F8 Л'АЛ?
ь	-	-	FS D9 D9 HO HO js?' e8 /8 d9 ' /8
Допуски и посадки эвольвентных шлицевых соединений. Основные
параметры и размеры этих соединений, допуски и посадки приведены в
ГОСТ 6033-80. Система допусков и посадок построена с учетом способов
центрирования, которое осуществляется по наружному и внутреннему
диаметрам и боковым поверхностям (см. рис. 11.3).
Для центрирующих и нецентрирующих диаметров установлены поля
допусков из системы допусков и посадок для гладких цилиндрических со-
единений, а для сопряжений по боковым поверхностям зубьев приняты
специальные поля допусков. Для основных размеров шлицевых соедине-
ний приняты посадки системы отверстия, т. е. поля допусков втулок по
наружным и внутренним диаметрам, а также по боковым поверхностям
впадин являются основными, а нужные посадки получают, изменяя поля
допусков соответствующих размеров шлицевых валов. По боковым поверх-
ностям зубьев посадки создают при всех способах центрирования.
Допуски и посадки при центрировании по боковым поверхностям
зубьев. Ширину впадины втулки е и толщину зуба вала s измеряют по дуге
делительной окружности d, причем e = s. Особенность построения системы
допусков на боковые поверхности зубьев (рис. 11.4) заключается в том, что
на ширину впадины и толщину зуба устанавливают суммарный допуск Т,
включающий отклонение непосредственно ширины впадины Т или тол-
щины зуба Г и отклонение формы и расположения элементов впадины
(зуба) от теоретически точного прототипа. Эта часть поля допуска Г—Г
(Т—Т) на рис. 11.4 заштрихована крест-накрест. Суммарный допуск Т конт-
ролируют комплексными калибрами (для втулки - калибром-пробкой, для
вала - калибром-кольцом). Допуски Т u Т контролируют, если не приме-
няется комплексный калибр. Допуски на ширину впадины и толщину зуба
равны. Для ширины впадины втулки допуски предусмотрены в степенях
202
точности 7, 9 и 11, а для толщины зуба - в степенях точности 7-11. Для
толщины зуба - валов установлены основные отклонения, включая до-
полнительные, не указанные на рис. 11.3: a, b, с, d, e,f,g, h - для посадок с
зазором: j, к, т, п, р, г - для посадок переходных и с натягом.
Так как допуски размеров е и s делятся на две части, то для всех полей
допусков установлено по три отклонения (рис. 11.4):
♦	основное или суммарное отклонение (EI - для допусков ширины впа-
дины и es - для допусков толщины зуба). Для полей допусков ширины впа-
дины EI = 0. Для полей допусков толщины зубьев основное отклонение
всегда является наибольшим предельным;
♦	отклонение, определяющее границу между допуском, установленным
на отклонение формы и расположение элементов профиля впадины или
зуба и собственно размеров е или s. Для ширины впадины таким отклоне-
нием является нижнее отклонение Е1е; для толщины зуба - верхнее ese;
♦	отклонения, определяющие верхнюю границу поля допуска ширины
впадины и нижнюю границу поля допуска зуба. Такими отклонениями явля-
ются верхнее отклонение ES для ширины впадины и нижнее ei для толщи-
ны зуба.
Поля допусков на размеры ens обозначают числом, указывающим сте-
пень точности, и буквенным обозначением основного отклонения, напри-
мер 9Н или 8р. Такое обозначение принято, чтобы отличать поля допусков
по боковым сторонам зубьев от полей допусков для гладких соединений.
Посадки обозначают по обычным правилам, например 9Н!8р. Если посад-
ка образована из полей допусков одинаковой степени точности, то цифру
длажды можно не указывать, например 9Н1р (степень точности 9 принята
по е и $). Стандарт устанавливает на размер е поля допусков 7Н, 9Н и 11Н;
на размер $- 14 полей допусков в степенях точности 7-11 (из них два пред-
почтительных для посадок с зазором -9hn 9g). В таблицах стандарта при-
203
ведены значения предельных отклонений, допусков и радиальных биений
зубьев относительно центрирующих поверхностей.
В стандарте установлено 11 посадок по боковым поверхностям зубьев.
Кроме того, разрешается применять и другие посадки, образованные из
полей допусков, предусмотренных этим стандартом. В обоснованных слу-
чаях можно, пользуясь содержащимися в стандарте допусками и основны-
ми отклонениями, применять специальные поля допусков и посадки.
11.2.	Условвые обозначения
шлицевых соединений
Условное обозначение шлицевого соединения должно содержать:
♦	букву, означающую поверхность центрирования;
♦	число шлиц и номинальные размеры d, D и b соединения;
♦	обозначения посадок по диаметрам и по ширине, помещенные после
соответствующих размеров.
Поля допусков нецентрирующих диаметров допускается в обозначении
не указывать.
Приведем примеры условного обозначения шлицевого прямобочного
соединения с числом зубьев z = б, внутренним диаметром d = 28 мм, на-
ружным диаметром D = 32 мм, шириной зуба b = 7 мм.
При центрировании по внутреннему диаметру d с посадками по центри-
рующему внутреннему диаметру Н7/е8 и по ширине зуба D9/HS:
d-6x28H7/e8x32Hl2/allx7D9//8.
При центрировании по наружному диаметру D с посадкой по центри-
рующему наружному диаметру Н8/Н7 и по ширине зуба F10/H9:
D-6x28x32H8//»7x7F10//i9.
При центрировании по боковым сторонам b зубьев:
b-6x28x32H12/allx7D9/h8.
Условные обозначения отдельных шлицевых поверхностей (внутренней
и наружной) различаются тем, что вместо посадок записывают обозначе-
ния полей допусков соответствующих размеров. Пример условного обо-
значения шлицевой втулки при центрировании по внутреннему диаме-
тру:
d-6x28H7x32H12x7D9.
Пример условного обозначения шлицевого вала при центрировании по
внутреннему диаметру:
d-6x28e8x32allx7J8.
204
Параметры эвольвентных шлицевых соединений, число зубьев, значе-
ния модулей, поля допусков и посадки определены ГОСТ 6033-80.
Преимуществами эвольвентного профиля шлиц перед прямобочным
являются повышенная прочность и несколько лучшее центрирование по
боковым поверхностям зубьев. В эвольвентных шлицевых соединениях
центрирование по боковым поверхностям зубьев применяют чаще, чем по
наружному диаметру. Допускается и центрирование по внутреннему диа-
метру, но оно практически не используется.
На толщину шлиц вала и ширину впадин втулки установлены два вида
допусков Ts - на толщину шлиц вала (Те - на ширину впадин втулки) и Т -
суммарный допуск, включающий допуски на собственно размер элемента
и допуски на отклонения формы и расположения элементов профиля шлиц
и впадин.
Для ширины впадин втулки е нормированы одно основное отклонение Н и
степени точности 7,9 и 11. На толщину шлиц вала установлены десять основ-
ных отклонений (я, е, d,f, g, h, к, п, р, г) по степеням точности от 7-й до 11-й.
Обозначения эвольвентных шлицевых соединений включают значения
номинального диаметра D, модуля т, обозначение посадки, помещаемое
после обозначений размеров, и номер стандарта. Пример обозначения:
50x2x9H/9g ГОСТ 6033-80,
где диаметр D - 50 мм, модуль т = 2 мм, посадка по боковым сторонам
шлиц -9Н/9&
Пример обозначения эвольвентного шлицевого соединения с D = 50 мм,
т = 2 мм, с центрированием по D и посадкой по центрирующему диаметру
H7lg&.
50-H7/g6x2 ГОСТ 6033-80.
11.3.	Методы, средства измерений и контроля
параметров шлицевых деталей
При контроле деталей шлицевых соединений калибрами (рис. 11.5) в
соответствии с принципом Тейлора применяют комплексные проходные
калибры и непроходные калибры для поэлементного контроля. Комплекс-
ный калибр (шлицевые вал или втулка) должен проходить под действием
собственной массы в одном произвольно выбранном положении. Непро-
ходиыми калибрами деталь проверяют в ряде сечений, причем прохожде-
ние в любом из контролируемых сечений дает основание признать деталь
бракованной.
205
Рис. 11.5. Калибры для контроля шлицевых валов (а) и втулок (б)
Наиболее распространен метод измерения с помощью делительной го-
ловки, при котором накопленную погрешность шага определяют по непо-
средственному результату измерения. При этом необходимо исключать
систематические погрешности (биение делительного лимба, биение перед-
него центра, отклонения от соосности центров).
Профиль боковых сторон зубьев с прямобочным и треугольным про-
филем измеряют делительной головкой, поворачивая изделие в процессе
измерения на 180°.
Направление зубьев измеряют теми же методами, что и для зубчатых
колес.
Шаг шлицев у валов и втулок можно измерять нормалемерами с уста-
новкой вместо губок калиброванных роликов (dp), настроенных на расчет-
ный размер по блоку концевых мер (рис. 11.6, я).
Размер по роликам определяют по формуле tp = sin (d+dp) + dp, a =
=180°пр/ир) + 0, где пр - число впадин, находящихся между роликами; dp =
= ((D -d)/2) +1 - диаметр ролика; п - число зубьев. Угол 0 = arcsin (b + d ) /
IV + <!,)
Шаг шлицевого вала измеряют оптической делительной головкой, уста-
новленной на поверочной плите, и индикатора, укрепленного в стойке (рис.
11.5, б). Индикатор по боковой поверхности шлица настраивают на нуль,
затем отодвигают стойку и измеряемый вал поворачивают на один шлиц.
Подавая индикатор в фиксированное положение на последующий зуб,
определяют отклонение шага.
206
Для измерения шлицевых соединений повышенной точности и шлице-
вых комплексных пробок применяют оптические делительные головки
ОДГ с ценой деления 2"и погрешностью показаний 2"или цифровые дели-
тельные головки с дискретностью отсчета 1". Погрешность измерения за-
висит от конструкции поводкового устройства, погрешностей индикатора
и его установки.
Рис. 11.6. Схемы измерения параметров шлицевых деталей
207
Отклонения от симметричности шлицев относительно оси поворота ва-
ла определяют на оптической делительной головке с помощью двух инди-
каторов, установленных на поверочной плите. Индикаторы располагают по
боковым поверхностям диаметрально противоположных шлицев и уста-
навливают на нуль. Поворачивая изделие на 180°, определяют отклонение
от первого показания, равного удвоенному значению смещения оси шлица
без учета минимальных погрешностей, обусловленных влиянием отклоне-
ния шага, профиля и толщины зуба. Размеры втулки измеряют аналогично,
но с применением передающих рычагов.
Смещение оси шлицев вала относительно центрирующих диаметров
(внутреннего и наружного) определяют на устройствах накладного и ста-
ционарного типа, показанных на рис. 11.6, е. Накладное устройство по-
средством линеек 1, закрепленных на скобе 2, устанавливают на боковые
поверхности шлицев. Показания отсчитывают по микрометрической го-
ловке 3 или малогабаритному индикатору 4. Стационарное устройство вы-
полнено в виде измерительной плиты би подставок5 (рис. 11.6, г). Смеще-
ние отсчитывают по индикатору, закрепленному в стойке и отрегулирован-
ному по высоте Н.
Измерительным устройством (рис. 11.6,3) измеряют смещение оси шли-
цев отверстия относительно центрирующего диаметра. Деталь 7 устанав-
ливают на образцовую плиту 8. При перемещении измеряемой детали в
осевом направлении ее центрирующий элемент нажимает на измеритель-
ный штифт 9, запрессованный в планке 11, подвешенной на пружинном
параллелограмме 10. Планка, перемещаясь в вертикальном направлении (к
оси детали), пяткой 12 нажимает на измерительный стержень индикатора.
Отсчет производят по шкале индикатора.
Эксцентриситет внутреннего (е) и наружного {А) диаметров у валов из-
меряют накладным наездником (рис. 11.6, е), втулок - предельной пласти-
ной (рис. 11.6, ж) или специальным нутромером (рис. 11.6, з).
Шлицевые соединения с эвольвентным профилем контролируют поэле-
ментно и комплексными калибрами аналогично прямобочным шлицевым
соединениям. Предельные отклонения от параллельности сторон зубьев вала
и пазов втулки относительно оси регламентированы ГОСТ 24968-81.
Комплексный калибр должен проходить по контролируемой поверхно-
сти под действием собственной массы в одном положении без перестанов-
ки калибра.
Контроль поэлементным непроходным калибром проводят не менее чем
в трех различных положениях. Деталь бракуют, если поэлементный калибр
208
проходит в одном из трех положений. Допускается проведение поэлемент-
ного контроля с помощью измерительных роликов (рис. 11.7, а, б}. Измерив
размер Мв или МА, сравнивают его с табличными значениями при номи-
нальных размерах наружного диаметра соединения и определяют отклоне-
ния по толщине зуба или ширине впадины.
Для контроля суммарных отклонений по толщине всех зубьев валов и
ширине впадины отверстий применяют комплексные проходные шлице-
вые калибры - кольца и пробки. Суммарные отклонения складываются из
действительных отклонений по толщине зубьев и ширине впадины и по-
грешностей профиля и расположения зубьев.
Для контроля только наружного диаметра вала или только внутреннего
диаметра отверстия используют универсальные измерительные средства
или предельные калибры-скобы и пробки. Предельные калибры можно
применять и для проверки толщины зубьев и ширины впадин взамен кон-
троля их с помощью роликов.
Допуски калибров для контроля шлицевых деталей регламентированы
ГОСТ 951-80 (для прямобочных) и ГОСТ 24969-81 (для эвольвентных
шлицевых деталей).
ГЛАВА 12. РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ
12.1.	Понятия о размерных цепях
Размерная цепь - совокупность размеров, образующих замкнутый кон-
тур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи. На
чертежах размерная цепь оформляется незамкнутой, без обозначения раз-
меров и отклонений одного из звеньев, поскольку последний размер пра-
вильно составленной цепи является функцией остальных размеров. В ре-
альном объекте размерная цепь всегда замкнута, все ее размеры функцио-
нально взаимосвязаны и изменение любого из звеньев влечет за собой
необходимость изменения как минимум еще одного звена.
В соответствии с определением состав размерной цепи зависит от ре-
шаемой задачи. Из этого положения следует, что в одном изделии могут
быть разные размерные цепи, причем некоторые из них могут включать
одни и те же звенья. Звенья размерной цепи - размеры (элементы), обра-
зующие размерную цепь. Все звенья, входящие в цепь, называют состав-
ляющими звеньями размерной цепи. Звено, которое технологически полу-
чается последним в размерной цепи, называют замыкающим звеном.
Исходное звено размерной цепи - звено, номинальное значение и откло-
нения которого определяют функционирование изделия и должны быть
обеспечены в ходе создания размерной цепи. В процессе сборки изделия
исходный размер, как правило, становится замыкающим. Замыкающее зве-
но может быть положительным, отрицательным или равным нулю.
В зависимости от влияния на замыкающее звено элементы размерной
цепи делят на увеличивающие и уменьшающие звенья. Размерная цепь обо-
значается прописной буквой (например. Б), ее звенья - той же буквой с
индексами (Б,, Б2, Б3,...). Увеличивающие и уменьшающие звенья обозна-
чаются с использованием либо соответствующих индексов (Б]?в, Б2ум), либо
со стрелками над буквой (увеличивающие - со стрелкой вправо, умень-
шающие - влево).
Размерные цепи классифицируют по разным признакам:
♦	трех- (сопряжения двух деталей) и многозвенные (более трех зве-
210
♦	линейные и угловые (возможны также электрические и др.);
♦	пространственные, плоские, плоские с параллельными звеньями;
♦	подетальные и сборочные;
*	независимые и взаимосвязанные (в том числе производные, в кото-
рых исходным звеном является одно из составляющих звеньев основной
размерной цепи);
♦	конструкторские, технологические и измерительные.
Размерная цепь обеспечивает функционирование объекта, поэтому за-
дачи на составление и расчет размерных цепей являются основными в про-
цессе проектирования. Например, отсутствие зазора в размерной цепи
А (рис. 12.1, й) приведет к тому, что вал 2 не сможет вращаться в подшип-
никах скольжения 3 и 7, запрессованных заподлицо в корпус 1 и крышку 5.
Размерная цепь А включает одно увеличивающее звено А,, длина которо-
го равна глубине корпуса, и уменьшающие звенья Аг (толщина буртика
вала 2), А3 (ширина зубчатого колеса 4) и А4 (длина распорной втулки б).
Замыкающим звеном цепи является Ал.
12.2.	Расчет размерной цепи
Для расчета размерной цепи удобно использовать схему, которая изо-
бражена на рис. 12.1, б.
Рис. 12.1. Размерная цепь:
а - составляющие элементы; б - схема размерной цепи
211
Расчет размерной цепи фактически представляет собой расчет изделия
на точность. Размерные цепи рассчитывают одним из двух методов: расчет
на максимум-минимум (по предельным размерам) и вероятностный рас-
чет. Расчеты направлены на решение одной из двух задач:
♦	распределение предельных размеров и допуска исходного звена на
остальные составляющие звенья цепи («проектный расчет», называемый
иногда «прямая задача»);
♦	определение предельных размеров и допуска замыкающего звена по
предельным размерам и допускам составляющих звеньев размерной цепи
(«проверочный расчет», «обратная задача»),
В производстве используют следующие пути достижения требуемой точ-
ности исходного (замыкающего) звена (рис. 12.2): метод полной взаимоза-
меняемости и метод «неполной или ограниченной взаимозаменяемости».
К разновидностям последнего метода можно отнести селективную сборку
(или «групповую взаимозаменяемость»), индивидуальный подбор деталей
или специальных прокладок, компенсацию с помощью пригонки или с ис-
пользованием специальных регулировочных устройств.
Рис. 12.2. Методы достижения точности замыкающего звена
Селективная сборка имеет ограниченное применение, поскольку такие
недостатки «групповой взаимозаменяемости», как удорожание производства
за счет сортировки деталей и наличие незавершенной продукции (из-за не-
комплектности деталей) компенсируются только в серийном или массовом
212
производстве. Индивидуальный подбор деталей является фактическим от-
казом от взаимозаменяемости, значительно повышает трудоемкость, но по-
зволяет использовать взаимозаменяемые детали с расширенными допуска-
ми, особенно при включении в конструкцию цепи специальных прокладок,
играющих роль индивидуально подбираемых компенсаторов.
Использование в размерной цепи специальных регулировочных уст-
ройств существенно сокращает трудоемкость и время получения изделия
по сравнению с применением технологической компенсации. К недостат-
кам такого решения следует отнести усложнение конструкции, как прави-
ло, сопровождающееся повышением ее трудоемкости, увеличением габа-
ритов и массы. Дополнительным достоинством регулировок в конструкции
является возможность компенсации износа деталей, например, применяе-
мые в микрометрических приборах устройства компенсации зазоров в
микропаре винт - гайка и настройки на нуль (не только при изготовлении,
но и после притирки изношенных пяток микрометров).
Для любого из методов обеспечения точности замыкающего звена может
быть использован либо вероятностный расчет цепи, либо расчет на мак-
симум-минимум. Расчет на максимум-минимум технически проще (что
при современном уровне вычислительной техники непринципиально).
При расчете на максимум-минимум номинальный размер замыкающего
звена вычисляется по формуле
где п - число увеличивающих звеньев; т - число уменьшающих звеньев,
предельные размеры замыкающего звена - по формулам
допуск замыкающего звена - по формуле
+ t.TA^
или допуск замыкающего звена размерной цепи равен сумме допусков ос-
тальных составляющих звеньев.
При расчете цепей с непараллельными звеньями допуск замыкающего
звена приходится рассчитывать с учетом коэффициентов влияния £ изме-
нения каждого из звеньев на изменение замыкающего звена:
213
Г^д=
При решении проектной задачи применяют разные методы распределе-
ния допуска замыкающего звена на допуски составляющих элементов: оди-
наковых квалитетов, равных допусков, равного влияния допусков непарал-
лельных звеньев, попыток (метод проб и ошибок). После решения проект-
ной задачи обычно следуют проверочный расчет, корректировка допусков
и опять проверочный расчет. Вот почему все эти методы следует рассма-
тривать как пригодные только для предварительного решения, тем более
что окончательные значения допусков звеньев согласовывают со стандарт-
ными значениями.
Простейшей размерной цепью является посадка, которая содержит толь-
ко три звена: увеличивающее (размер отверстия), уменьшающее (размер
вала) и замыкающее (зазор). Очевидно, что размер замыкающего звена мо-
жет быть положительным (посадка с зазором), нулевым и отрицательным
(посадка с натягом). На формальных расчетах размерных цепей знак и зна-
чение замыкающего звена никак не сказываются.
Расчеты размерных цепей на максимум-минимум, как правило, не соот-
ветствуют сути большинства технологических процессов, поскольку эти
расчеты фактически рассматривают случаи наихудшего сочетания наихуд-
ших звеньев. Вероятность подобных сочетаний настолько мала, что для
цепей с большим числом звеньев ее можно считать практически невстре-
чающейся. Возможность учета вероятностных (стохастических) проявле-
ний производства привела к появлению вероятностных расчетов размер-
ных цепей.
Вероятностно рассчитывают только допуски, поскольку номинальные и
предельные размеры получают по тем же формулам, что и для расчета на
максимум-минимум. С учетом определенного риска получения бракован-
ного изделия, коэффициентов влияния £ изменения каждого из звеньев на
изменение замыкающего звена и вида случайного распределения размеров
звеньев:
TA-fVZlWX)7,
где t - коэффициент, определяющий вероятность получения бракованной
цепи из годных звеньев; к - коэффициент, характеризующий отличие рас-
пределения i-ro звена от нормального распределения (коэффициент от-
носительного рассеяния).
214
В зависимости от закона распределения параметров i-ro звена значения
коэффициента к принимают к= 1/3 для нормального распределения. Рас-
пределение полагают равновероятным, если ничего не известно о характе-
ре распределения размеров звена, рассматривая это распределение как наи-
худший вариант. Для равновероятного распределения к = //'Уз.
Значения коэффициента t зависят от принимаемого риска Р (в процен-
тах), соотношения которых приведены в табл. 12.1 (для случая нормально-
го распределения замыкающего звена и при совпадении центра группиро-
вания с координатой середины поля допуска этого звена).
таблица 12.1. Значения коэффициента t, соответствующие
выбираемому риску р, %
Параметр	Числовое значение						
Риска Р, %	32	10	4,50	1,00	0,27	0,10	0,01
Коэффициент t	1,00	1,«	2,00	2,57	3,00	3,29	3,89
Вероятностные расчеты можно проводить на основании определенных
допущений о видах распределения случайных размеров каждого из звеньев
цепи, принимая в качестве границ рассеяния предельные размеры звена.
Можно также проводить уточненные расчеты на основании использования
информации о технологических процессах получения звеньев, для чего не-
обходимо рассчитать данные о виде и параметрах распределения размеров
каждого звена. В данном расчете вместо допуска используют поле практи-
ческого рассеяния параметра, вместо координаты середины поля допуска -
центр группирования размеров звена. Такие расчеты требуют не только
исследований результатов изготовления изделия, что очень трудоемко, но
и начала производства, после чего расчет размерных цепей можно исполь-
зовать для корректирования конструкции изделия и технологии его по-
лучения.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Бирюков, Г.С. Измерения геометрических величин и их метрологическое
обеспечение: учеб, пособие / Г.С. Бирюков, А.Л. Серко. - М.: Изд-во стандар-
тов, 1987. - 368 с.
2.	Зайцев, С.А. Контрольно-измерительные приборы и инструменты /
С. А. Зайцев. - М.: Изд. центр «Академия»; ПрофОбрИздат, 2002. - 464 с.
3.	Зинин, Б.С. Сборник задач по допускам и техническим измерениям /
Б.С. Зинин, Б.Н. Ройтенберг. - 2-е изд. - М.: Высш, шк., 1983. - 111 с.
4.	Козловский, Н.С. Основы стандартизации, допуски, посадки и техниче-
ские измерения / НС. Козловский, А.Н Виноградов. - 2-е изд. - М.: Машино-
строение, 1982. - 284 с.
S.	Козловский, Н.С. Сборник примеров и задач по курсу «Основы стан-
дартизации, допуски, посадки и технические измерения» Н.С. Козловский,
В.М. Ключников. - М.: Машиностроение, 1983. - 304 с.
6.	Соломахо, В.Л. Нормирование точности и технические измерения /
В. Л. Соломахо, Б.В. Цитович, С.С. Соколовский. - Минск: Изд-во Гревцова,
2011.-360 с.
7.	Соломахо, В.Л. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические
измерения / В.Л. Соломахо, Б.В. Цитович. - Минск: Дизайн ПРО, 2004. -
296 с.
8.	Цитовин, Б.В. Нормирование точности и технические измерения. Кур-
совое проектирование: учебно-метод, пособие для студентов инженерно-техн,
специальностей: В 2 ч. Ч. 1 / Б.В. Цитович, П.С. Серенков, КИ. Дадьков; под
ред. Б.В. Цитовича и П.С. Серенкова. - Минск: БНТХ 2006. - 176 с.
9.	Национальный Интернет-портал Республики Беларусь [Электронный
ресурс] / - Режим доступа: http://www.gosthelp.ru/gost/gostl9337.html - Дата
доступа: 3.01.2012.
216
Технические нормативные правовые акты
ГОСТ 2.104-68. Единая система конструкторской документации. Основ-
ные надписи.
ГОСТ 2.109-73. Единая система конструкторской документации. Основ-
ные требования к чертежам.
ГОСТ 2.308-79. Единая система конструкторской документации. Указа-
ние на чертежах допусков формы и расположения поверхностей.
ГОСТ 2.309-73. Единая система конструкторской документации. Обо-
значения шероховатости поверхностей.
ГОСТ 2.402-68. Единая система конструкторской документации. Услов-
ные изображения зубчатых колес, реек, червяков и звездочек цепных пе-
редач.
ГОСТ 2.403-75. Единая система конструкторской документации. Прави-
ла выполнения чертежей цилиндрических зубчатых колес.
ГОСТ 2.409-74. Единая система конструкторской документации. Прави-
ла выполнения чертежей зубчатых (шлицевых) соединений.
ГОСТ 8.010-99. Государственная система обеспечения единства измере-
ний. Методики выполнения измерений. Основные положения.
ГОСТ 8.050-73. Государственная система обеспечения единства из-
мерений. Нормальные условия выполнения линейных и угловых изме-
рений.
ГОСТ 520-2002. Подшипники качения. Общие технические условия.
ГОСТ 1139-80. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения
шлицевые прямобочные. Размеры и допуски.
ГОСТ 1643-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубча-
тые цилиндрические. Допуски.
ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характери-
стики.
ГОСТ 3189-89. Подшипники шариковые и роликовые. Система услов-
ных обозначений.
ГОСТ 3325-85. Подшипники качения. Поля допусков и технические тре-
бования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки.
ГОСТ 4046-80. Линейки синусные. Технические условия.
ГОСТ 4608-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метриче-
ская. Посадки с натягом.
ГОСТ 5939-51. Калибры предельные гладкие для отверстия менее 1 мм.
Допуски.
217
ГОСТ 6033-80. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения
шлицевые эвольвентные с углом профиля 30°. Размеры, допуски и изме-
ряемые величины.
ГОСТ 8724-2002 (ИСО 261-98). Основные нормы взаимозаменяемости.
Резьба метрическая. Диаметры и шаги.
ГОСТ 9038-90. Меры длины концевые плоскопараллельные. Техниче-
ские условия.
ГОСТ 9150-2002 (ИСО 68-1-98). Основные нормы взаимозаменяемости.
Резьба метрическая. Профиль.
ГОСТ 10197-70. Стойки и штативы для измерительных головок. Техни-
ческие условия.
ГОСТ 11708-82. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Терми-
ны и определения.
ГОСТ 14807-69 - ГОСТ 14826-69- Калибры-пробки гладкие диаметром
от 1 до 360 мм. Конструкция и размеры.
ГОСТ 16093-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метри-
ческая. Допуски. Посадки с зазором.
ГОСТ 18358-93 - ГОСТ 18369-93. Калибры-скобы для диаметров от 1 до
360 мм. Конструкция и размеры.
ГОСТ 18833-73. Головки измерительные рычажно-зубчатые. Техниче-
ские условия.
ГОСТ 20226-82. Подшипники качения. Заплечики для установки под-
шипников качения. Размеры.
ГОСТ 23360-78. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения
шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений па-
зов. Допуски и посадки.
ГОСТ 24642-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы
и расположения поверхностей. Основные термины и определения.
ГОСТ 24643-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы
и расположения поверхностей. Числовые значения.
ГОСТ 24705-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метри-
ческая. Основные размеры.
ГОСТ 24834-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метри-
ческая. Переходные посадки.
ГОСТ 24853-81. Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски.
ГОСТ 25346-89. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система
допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных откло-
нений.
218
ГОСТ 25347-82. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система
допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки.
ГОСТ 30893.1-2002 (ИСО 2768-1-89). Основные нормы взаимозаменяе-
мости. Общие допуски. Предельные отклонения линейных и угловых раз-
меров с неуказанными допусками.
ГОСТ 30893.2-2002 (ИСО 2768-2-89). Основные нормы взаимозаменяе-
мости. Общие допуски. Допуски формы и расположения поверхностей, не
указанные индивидуально.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1 (справочное). Значения допусков для размеров до 1600 мм в квалитетахс 01 до 18
(ПОГОСТ 25346-89)
Интервалы		Числовое значение допуска для квалитетов. мкм											
размере®, мм		01	0		2	3	4	5	6		8	9	10
Доз			0,3	0,5	0,8	U	2	3	4	6	10	14	25	40
Св.	до 6	0,4	0,6		1,5	2,5	4	5	8	12	18	30	48
» 6	10	0,4	0,6		1,5	2,5	4	6	9	15	22	36	58
» 10	» 18	0,5	0,8	U	2	3	5	8	11	18	27	43	70
» 18	» 30	0,6		1,5	2,5	4	6	9	13	21	33	52	84
» 30	» 50	0,6		1,5	2,5	4		11	16	25	39	62	100
» 50	80	0,8	1,2	2	3	5	8	13	19	30	46	74	120
» 80	» 120		1,5	2,5	4	6	10	15	22	35	54	87	140
» 120	180	1,2	2	3,5	5	8	12	18	25	40	63	100	160
» 180	250	2	з	4,5		10	14	20	29	46	72	115	185
» 250	» 315	2,5	4	6	8	12	16	23	32	52	81	130	210
» 315	400	3	5		9	13	18	25	36	57	89	140	230
» 400	» 500	4	6	8	10	15	20	27	40	63	97	155	250
» 500	630	4,5	6	9	11	16	22	30	44	70	ПО	175	280
» 630	» 800	5		10	13	18	25	35	50	80	125	200	320
» 800	1000	5,5	8	11	15	21	29	40	56	90	140	230	360
» 1000	» 1250	6,5	9	13	18	24	34	46	66	105	165	260	420
» 1250	» 1600	8	11	15	21	29	40	54	78	125	195	310	500
* Допуски для квалитетов с 11-гопо 17-й вычисляются по формуле/T(N+10)=100/7N.
220
Приложение 2 (справочное). Значения основных отклонений валов и
отверстий для номинальных размеров по ГОСТ 25346 - 89, мкм
Интервалы размеров,		Верхнее отклонение вала квалитетов						«всех						
	лм					•	f			А	к			
		Все квалитеты									4...7	ДоЗ и св.7		
ДоЗ				60	20	14	6	2	0		0	0	2	4
Св. 3	ДО 6			70	30	20	10	4	0			0	4	8
« 6	« 10	280		80	40	25	13	5	0		1	0	6	10
« 10	« 14		150	95	50		16							
« 14	« 18													
« 18	« 24			110		40	20							
« 24	« 30													
« 30	« 40	310	170	120		50		9						
« 40	« 50	320	180	130										
« 50	« 65	340	190	140					0	-н	2			
« 65	« 80	360	200	150						S				
« 80	« 100	380	220	170					0	5 в				
« 100	« 120	410	240	180						i				
« 120	• 140	460	260	200										
« 140	• 160	520	280	210	145	85	43	14	0		3	0	15	27
« 160	« 180	580	310	230						Б				
« 180	« 200	660	340	240						5				
« 200	« 225	740	380	260	170	100	50	15	0	С	4	0	17	31
« 225	« 250	820	420	280										
« 250	« 280	920	480	300			56	17						34
« 280	« 315	1050	540	330										
« 315	« 355	1200	600	360				18						
« 355	« 400	1350	680	400										
« 400	« 450	1500	760	440					0					
« 450	« 500	1650	840	480										
		Все квалитеты												
		А		С	В		Г	С	И	А	К	- N см. табл.		
		Нижнее отклонение отверстия							+ EI					
Примечания: 1. Основные отклонения отверстий отРдо ZC для соединений до
7-го квалитета принимают по этой таблице и вычисляют по специ-
альному правилу (см. формулу (3.4)).
2.	Отклонения а, Ь, А, В во всех квалитетах не предусмотрены для
размеров до 1 мм.
221
Нижнее отклонение + ei для всех квалитетов												квалитетов			
				-			у	*							
Все квалитеты												L	1		8
6	10	14	-	18	-	20	-	26	32	40	60	0			
12	15	19	-	23	-	28	-	35	42	50	80		3	4	6
15	19	23	-	28	-	34	-	42	52	67	97	2	3	6	7
18	23	28	-	33	-	40	-	50	64	90	130	3	3	7	9
					39	45	-	60	77	108	15				
22	28	35	-	41	47	54	63	73	98	136	188	3	4	8	12
			41	48	55	64	75	88	118	160	218				
26	34	43	48	60	68	80	94	112	148	200	274	4	5	9	14
			54	70	81	97	114	136	180	242	325				
32	41	53	66	87	102	122	144	172	226	300	405	5	6	11	16
	43	59	75	102	120	146	174	210	274	360	480				
37	51	71	91	124	146	178	214	258	335	345	585	5	7	13	19
	54	79	104	144	172	210	254	310	400	523	690				
43	63	92	122	170	202	148	300	365	470	620	800	6	7	15	23
	65	100	134	190	228	280	340	415	535	700	900				
	68	108	146	210	252	310	380	465	600	780	1000				
50	77	122	166	236	284	350	425	520	670	880	1150	6	9	17	26
	80	130	180	258	310	385	470	575	740	960	1250				
	84	140	196	284	340	425	520	640	820	1050	1350				
56	94	158	218	315	385	475	580	710	920	1200	1550	7	9	20	29
	98	170	240	350	425	525	650	790	1000	1300	1700				
62	108	190	268	390	475	590	730	900	1150	1500	1900	7	11	21	32
	114	208	294	435	530	660	820	1000	1300	1650	2100				
68	126	232	330	490	595	740	920	1100	1450	1850	2400	7	13	23	34
	132	252	360	540	660	820	1000	1250	1600	2100	2600				
Св. 7 (см. примечание 1)															
		С	т				У		ZA	ZB	ZC				
Верхнее отклонение отверстия - ES															
3.	Отклонения cd, efn fgJuJ, имеющие ограниченное применение,
в таблице не помещены.
4.	Симметричные отклонения +/772 для j (Js) квалитетов от 7 до 11
могут округляться, если значения ГГ нечетные, до ближайшего
меньшего четного числа.
Приложение 3 (справочное). Поля допусков валов при номинальных размерах от 1 до 500 мм
Квали-	Основные отклонения																				
	а	b	с	d	e	f	г	h	/»	fc	tn	ft	?	r	1	t	и	v	x	V	z
01								feOl’	js 01’												
0								feo*	,s0’												
								fel’	is 1’												
2								62’	js2>												
3								hr	isl*												
4							К4	h4	is 4	k4	m 4	n4									
5							g5	h-y	is5	fc5	m 5	n5	P5	r5	S5						
б						ft	K6	fe6	is6	k6	m К	n 6	p6	Гб	«6	tf-					
					e7	f7		h7	js7	k7	tn 7	n7			s7		u7				
8			с8	<ft	e8	ft		hS	is 8’								u8		x8		z8
9				d9	e9	ft		M	js 9*												
10				dlO				Mo	is 10’												
11	all	fell	сП	<Л1				fen	/S 11*												
12		612						ян	js 12’												
13								fel3’	fs 13’												
14								fel4*	js 14’												
15								fel 5’	is 15’												
16								fel6*	js 16*												
17								fel 7»	is 17’												
18								/118’	is 18*												
Примечания: 1. ’Поля допусков, как превило, не предназначенные для посадок.
2. Выделены предпочтительные поля допусков.
3. В таблице не указаны дополнительные поля допусков.
Приложение4(справочное). Рекомендуемые посадки в системе отверстия при номинальных размерах от 1 до 500 мм
8 8 И о S	Основные отклонения валов																			
	а		•	d		!	г				т		f			•				
	Посадки																			
Н5							Н5 X4	Н5 64	Н5 ;4	Н5 64	Н5	Н5 п4								
Н6						Н6 *	Н6 R5	Н6 h5	Н6 15	Н6 65	Н6 т5	Н6 п5	Н6 Р5	Н6 г5	Н6 s5					
Н7			Н7 с8	Н7 d8	|Н7 1 s6	111	Ifl	Н7 66	Ifl	111	Н7	111	и	111	111	Н7 16	Н7 и7			
Н8			Н8 с8	Н8 d8	|Н8 1 е8	Н8 ft		|Н8 |б7	Н8 7Т	Н8	Н8 т7	Н8 п7			Н8 s7		Н8 и8		Н8 х8	Н8 Z8
				Н8 d9	Н8	Н8 ft		Н8 69												
Н9				Н9 d9	Н9 е8	Н9 ft		Н9 68												
НЮ				НЮ 410				НЮ 69												
НИ	НИ all	НИ 611	НИ сП																	
Н12		Н12 612						Н12 612												
Примечание. В ремках указаны предпочтительные посадки.
ПРЕДИСЛОВИЕ.
ГЛАВА 3. Нор
। формы и расг
ГЛАВА4. Шероховатость и I
ГЛАВА5. Технический контроль и
ОГЛАВЛЕНИЕ
14
19
23
32
.. 35
..42
..47
..53
..57
.58
69
70
70
..77
„83
..83
85
89
92
98
105
225
ПРИЛОЖЕНИЯ
.219
Учебное издание
Слесарчук Виктор Александрович
НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ
И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Учебное пособие
2-е издание, исправленное
Редактор Р В. Михновец
Дизайн обложки В. В. Домненкова
Компьютерная верстка О. Ю. Пушкаревой
НОВЫЕ ИЗДАНИЯ РИПО
Материаловедение и технология материалов : учеб, посо-
бие / В. А. Слесарчук. - 2-е изд., стер. - Минск: РИПО, 2015. -
391с.: ил.
Допущено Министерством образования Республики Беларусь в
качестве учебного пособия для учащихся учреждений образования,
реализующих образовательные программы среднего специального
образования
Металлорежущие станки: пособие /С. Э. Завистовский. -
Минск: РИПО, 2015. - 440 с.: ил.
Рекомендовано учреждением образования «Республиканский ин-
ститут профессионального образования» Министерства образова-
ния Республики Беларусь в качестве пособия для учащихся учрежде-
ний образования, реализующих образовательные программы средне-
го специального образования по специальности «Технология
машиностроения (по направлениям)»
стовые задания.
Предназначено для учащихся учреждений среднего специального образования по спе-
циальности «Технология машиностроения (по направлениям)».
Электротехника. Рабочая тетрадь: пособие / В. А. Арта-
нова. - Минск: РИПО, 2015. - 76 с.: ил.
Рекомендовано учреждением образования «Республиканский ин-
профессионально-технического образования
Рабочая тетрадь содержит практические задания для закрепления знаний учащихся по
различным темам учебного предмета «Электротехника». Задания представлены в виде
схем, рисунков, тестов и др.
Пособие предназначено для учащихся учреждений профессионально-технического
образования.
Слесарное дело : учеб, пособие / В. С. Мычко. - Минск:
РИПО,2015.-220с.:ил.
Допущено Министерством обрс
В учебном пособии приведены общие сведения о контрольно-измерительном инстру-
менте, слесарных операциях слесарном инструменте и оборудовании. Рассмотрены допуски
и посадки. Структура учебного пособия обусловлена последовательностью изучения тем.
Учебное пособие предназначено для учащихся учреждений профессионально-
технического образования, а также поможет молодым рабочим в дальнейшем повышении
их квалификации на производстве.