Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.метрологическая служба РБ. Служба, создаваемая в соответствии с законодательством для выполнения работ по обеспечению единства измерений и для осуществления метрологического контроля и надзора.
1 Различают государственную метрологическую службу, метрологические службы государственных органов управления, метрологические службы юридических лиц.
государственная МС-служба, выполняющая работы по обеспечению единства измерений в стране на межрегиональном и межотраслевом уровне и осуществляющая государственный метрологический контроль и надзор
МС государственного органа управления -служба выполняющая работы по обеспечению единства измерений и осуществляющая метрологический надзор и контроль в пределах данного министерства.
МС юридического лица - служба, выполняющая работы по обеспечению единства измерений и осуществляющая метрологический контроль и надзор на данном предприятии .
Структура метрологической службы нашей страны включает Государственный комитет по стандартизации (Белстандарт), областные, городские и районные центры стандартизации и метрологии, измерительные лаборатории предприятий и самостоятельные лаборатории, аккредитованные на выполнение измерений в определенных областях. Эти структурные подразделения выполняют каждый определенную часть работы по обеспечению единства измерений, переносу величин единиц измерения от государственных эталонов к рабочим средствам измерений, поверку этих СИ в соответствии с графиками поверки.
2.Государственные система обеспечения единства измерений. Передача единиц величин от эталона к рабочим средствам измерений осуществляется по ступенькам образцовых мер и измерительных приборов от государственных эталонов к рабочим эталонам, потом к образцовым СИ 1-го разряда, 1-го разряда, 2-го разряда, 3-го разряда, 4-го разряда и, наконец, к рабочим СИ. Точность указанных мер понижается от ступеньки к ступеньке в 2 – 4 раза. Средства измерений в соответствии с поверочной схемой периодически, по графику поверки, подвергаются поверке, которая заключается в определении метрологическим органом погрешностей СИ и установления их пригодности к применению. Сеть метрологических органов (государственных контрольных лабораторий, ведомственных и заводских отделов и лабораторий) называется метрологической службой. Их деятельность направлена на обеспечение единства измерений, т.е. такого состояния измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности изменений известны в заданной вероятностью. Комплекс регламентированных стандартами взаимно увязанных правил и положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ пол оценке и обеспечению точности измерений, называется Государственной системой обеспечения единства измерений (ГСИ).
единство измерений - состояние измерений, при котором их
результаты выражены в единицах измерений, допущенных к применению в
Республике Беларусь, и точность измерений находится в установленных
границах с заданной вероятностью;
измерение - совокупность операций, выполняемых для определения
значения величины;
калибровка - составная часть метрологического контроля,
включающая выполнение работ, в ходе которых устанавливаются
метрологические характеристики средств измерений путем определения в
заданных условиях соотношения между значением величины, полученным с
помощью средства измерений, и соответствующим значением величины,
воспроизводимым эталоном единицы величины;
методика выполнения измерений - совокупность правил и процедур
выполнения измерений, которые обеспечивают получение результатов
измерений, точность которых находится в установленных границах с
заданной вероятностью;
Под метрологическим обеспечением измерений понимается деятельность метрологических и других служб, направленная:
- на создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих средств измерений;
- на их правильный выбор и применение;
- на разработку и применение метрологических правил и норм;
- на выполнение других метрологических работ, необходимых для обеспечения требуемого качества измерений на рабочем месте, предприятии, в отрасли и национальной экономике.
3.Связь показателей качества деталей с функциональными параметрами изделия, т.е. определение номенклатуры нужных показателей качества изделий и их оптимальных значений; разработка методов количественной оценки качества; создание методики учета изменения качества во времени, иными словами, область практической и научной деятельности, занимающейся разработкой теоретических основ и методов количественной оценки качества продукции – это область науки, называемой квалиметрией
Установлены следующие показатели качества любых видов продукции:
показатели назначения, характеризующие свойства продукции, определяющие функции, для выполнения которых она предназначена, и обусловливающие область ее применения;
показатели надежности (долговечности);
показатели технологичности, характеризующие эффективность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции;
эргономические показатели;
показатели стандартизации и унификации, характеризующие степень использования в продукции стандартизованных изделий и уровень унификации составных частей изделия;
патентно-правовые показатели, характеризующие степень патентной защиты изделия внутри страны и за рубежом, а также его патентную чистоту;
экономические показатели, отражающие затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию или потребление продукции, а также экономическую эффективность эксплуатации;
показатели безопасности.
Для машиностроения и приборостроения наиболее эффективными показателями качества машин и механизмов являются их эксплуатационные характеристики, зависящие от технического уровня машиностроения.
Эксплуатационные показатели – это характеристики, определяющие качество выполнения изделием заданных функций. Общими из них для всех изделий длительного действия являются показатели надежности (долговечности), динамичности качества, эргономические показатели и экономичность эксплуатации.
Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях использования, технического обслуживания и ремонта, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-83). Надежность включает свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Показателями надежности являются вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, инте6нсивность отказов и др.
Свойство изделий сохранять способность выполнения заданных функций с установленными показателями до их предельного состояния (при установленной схеме технического обслуживания и ремонтов) называют долговечностью. При этом предельное состояние изделия определяется невозможностью дальнейшей эксплуатации вследствие неустранимого нарушения требований безопасности, неустранимого снижения эксплуатационных показателей и эффективности эксплуатации или нецелесообразности его восстановления. Показателями долговечности могут быть: назначенный ресурс, определяемый наработкой изделия, предельное состояние которого обусловлено достижением заданной наработки; назначенный срок службы – срок службы изделия, предельное состояние которого обусловлено достижением заданной календарной продолжительности использования изделия по назначению. Применяют и другие показатели по ГОСТ 27.002-83.
Эргономика – область науки, занимающаяся оптимизацией взаимодействия человека с машиной и рабочей средой в трудовом процессе. Основной задачей эргономики является созданием оптимальных гигиенических, физиологических, психологических, технических и организационных условий для производительного труда и обеспечения необходимых удобств, содействующих развитию способностей работника и получению высоких технических и качественных показателей его работы. Эргономические показатели должны быть установлены для каждого типа системы человек-машина-среда и отдельно для каждой машины, входящей в данную систему. Наиболее важными из них являются удобное расположение органов управления машиной, простота ее эксплуатации, обзорность рабочей зоны, гигиенические показатели, в том числе допускаемые уровни вибрации и шума и т. д.
Станки и другие средства производства, сконструированные с учетом эргономических показателей в сочетании с оптимальной рабочей средой, обеспечивают наименьшее физическое и нервно-эмоциональное напряжение, малую утомляемость оператора, создают условия, при которых человек получает в процессе труда наибольшее удовлетворение. Это сказывается и на производственных результатах.
4.Комплексное обеспечение качества на стадиях жизненного цикла изделий (проектирование, изготовление, эксплуатация) обусловлено функционированием системы качества, которая международными стандартами ISO серии 9 000 представляется как петля качества.
Система качества функционирует объединившись одновременно со всеми остальными видами деятельности, влияющими на качество продукции или услуги и взаимодействует с ними. Ее воздействие распространяется на все этапы от первоначального определения и до конечного удовлетворения требований и потребностей потребителя. Эти этапы и виды деятельности включают:
В стандарте на схеме эти этапы плавно переходят друг в друга и последний переходит в первый, т.е. после утилизации продукции идет поиск и изучение рынка, чтобы выбросить на него новую продукцию.
5.Причины рассеяния параметров при изготовлении деталей.
Существует много причин, по которым невозможно изготовить элементы деталей абсолютно точно. Ниже рассмотрены основные из них, которые имеют место при изготовлении деталей в машиностроении.
1. Состояние оборудования и его точность. Обрабатывающий станок в большинстве случаев почти полностью переносит свою неточность на обрабатываемую деталь.
Приведенные выше причины показывают принципиальную невозможность изготовления деталей совершенно одинаковых и без погрешностей. Поэтому приходится решать вопрос о том, насколько можно допускать отклонения каждого из геометрических параметров элементов деталей с тем, чтобы детали или узлы из них могли выполнять возложенные на них функции, т.е. необходимо нормировать требования к точности. Конструктор должен обоснованно определять возможные отклонения геометрических параметров элементов детали для того, чтобы деталь отвечала своему назначению.
6.Нормирование точности параметров, допуск параметра.
До́пуск параметра — разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями параметров (размеров, массовой доли, массы), задаётся на геометрические размеры деталей, механические, физические и химические свойства. Назначается (выбирается) исходя из технологической точности или требований к изделию (продукту). Любое значение параметра, оказывающееся в заданном интервале, является допустимым.
В стандартах допуск — абсолютная величина.
Разработчик на чертежах указывает два предельных значения каждого размера тем или иным способом, которые Вам известны. В общем случае ни один из этих размеров может не совпадать с номинальным, следовательно, допускаемые предельные размеры часто бывают дробными. В некоторых случаях если размер элемента детали сделать равным номинальному, то этот элемент оказывается браком.
Например: для вала — 020^\ наибольший размер должен быть не более 20,2 мм, а наименьший — не менее 20,1 мм; для отверстия — 02О_о$, наибольший размер должен быть не более 19,7 мм, а наименьший — не менее 19,5 мм.
В приведенных примерах, если сделать размер равным 20 мм, эти элементы детали будут браком. Поэтому в документации, поступающей на рабочие места, целесообразно (хотя нормативной документацией это не предусмотрено) пересчитывать размеры с двусторонними отклонениями на размеры с односторонними отклонениями.
При таком пересчете изменяют номинальный размер: за номинальный принимают размер, который получают первым при обработке и от него дается одностороннее отклонение. Это правило можно сформулировать следующим образом.
При пересчете размеров с двусторонними отклонениями на размеры с односторонними отклонениями за номинальный размер принимается тот, который соответствует пределу максимума материала (размер, получаемый первым при обработке, — наибольший допустимый вал, наименьшее допустимое отверстие) и дается одно отклонение, численно равное значению допуска и направленное в «тело» элемента детали (в плюс для отверстия и в минус для вала),
Для приведенных выше примеров получим: для вала — 0 20,2-o,i; для
отверстия — 0 19,5 +0'2. Такой пересчет облегчает работу исполнителю, а если его не сделать, то исполнитель сам должен будет это выполнить, а в условиях цеха это труднее, чем за столом, и можно ошибиться.
7.Допуски размеров, формы, расположения поверхностей, волнистость и шероховатость поверхностей.
Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями. Допуск обозначается IT (International Tolerance) или TD - допуск отверстия и Td - допуск вала. Допуск размера всегда положительная величина. Допуск размера выражает разброс действительных размеров в пределах от наибольшего до наименьшего предельных размеров, физически определяет величину официально разрешенной погрешности действительного размера элемента детали в процессе его изготовления.
Поле допуска - это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При одном и том же допуске для одного и того же номинального размера могут быть разные поля допусков. Для графического изображения полей допусков, позволяющего понять соотношения номинального и предельных размеров, предельных отклонений и допуска, введено понятие нулевой линии. Допуск формы – наибольшее допускаемое значение отклонения формы. Требования, определяемые допуском формы, геометрически поясняются понятием поля допуска формы.Поле допуска формы – область в пространстве или на плоскости, внутри которой должны находиться все точки реально рассматриваемого профиля/поверхности.
Ширина и диаметр поля допуска определяется значением допуска, а расположение относительно реальной поверхности – прилегающим элементом.
Для оценки точности расположения поверхностей, как правило, назначают базы. База – элемент детали(сочетание элементов), определяющих одну из плоскостей или осей системы координат, по отношению к которой задается допуск расположения или определяется отклонение расположения рассматриваемого элемента. Допуск расположения – предел, ограничивающий допускаемое значение отклонения расположения поверхностей.Поле допуска расположения характеризуется областью в пространстве или заданной плоскости, внутри которой должен находиться прилегающий элемент или ось центр, плоскость симметрии в пределах нормируемого участка.
Отклонения расположения поверхностей проявляются как независимо друг от друга, так и совместно. Поэтому введены понятия независимого и зависимого допуска расположения и формы.Под шероховатостью поверхности понимают совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины. Базовую длину стандарт определяет как длину базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Базовая линия имеет идеальную геометрическую форму, соответствующую номинальному профилю рассматриваемой поверхности. Она может быть прямой, дугой окружности, или иметь иную форму, которая определяется нормальным сечением номинальной поверхности плоскостью. Наибольшая высота неровностей профиля (Rmax) определяется расстоянием между линией выступов профиля и линией его впадин в пределах базовой длины: Rmax = yрmax + yvmax, Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности. Возникновение волнистости связано с динамическими процессами, вызываемыми потерей устойчивости системы станок-приспособление-инструмент-деталь и выражающимися в возникновении вибраций. волнистость поверхности - это совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояния между смежными возвышенностями или впадинами превышают базовую длину для имеющейся шероховатости поверхности.
8. Виды измерений, прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.
Погрешность измерения представляет собой отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины, которое имеет место в действительности и, если бы было известно, идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Погрешность измерения (абсолютная) выражается в единицах измеряемой величины:
ΔХ = Хизм – Х, где Хизм – значение, полученное при измерении (результат);Х – истинное значение измеряемой величины.
Для суждения об истинном значении размера надо не только получить результат измерений, но и иметь данные о величине погрешности измерения. Истинное значение точно определить нельзя - нет СИ, не имеющих погрешностей, Согласно принципу неопределенности Бора и Гейзенберга физически невозможно построить измерительный прибор неограниченно высокой точности, не нарушая существенно движения электронов. На практике вместо действительного значения измеряемой величины применяют ее значение, полученное при измерении той же величины с точностью в несколько раз более высокой. Единство измерений необходимо для достижения взаимозаменяемости при беспригоночной сборке, которая физически зависит от истинных размеров соединяемых деталей, а не от тех, которые могут быть им приписаны по результатам неточных измерений. Значит, в машиностроении поддержание единства измерений имеет первостепенное значение.Составляющие погрешности измерения: погрешность средств измерений, погрешность метода измерения, погрешность условий измерения, погрешность оператора. В результате воздействия большого числа различных факторов, возникающих в процессе изготовления, хранения и эксплуатации СИ, номинальные значения мер и показания измерительных приборов всегда отличаются от истинных значений воспроизводимых или измеряемых величин. Эти отклонения являются погрешностями СИ.Систематические и случайные составляющие погрешности измерения. Систематическая погрешность измерения – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющейся при повторных измерениях одной и той же величины. Случайная погрешность измерения – составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины
Описание результата измерений должно осуществляться в одной из стандартных форм по МИ 1317–86 "Методические указания. ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров". МИ 1317–86 требует включения либо "характеристик погрешности измерений", либо их статистических оценок. В соответствии с МИ 1317–86 под "характеристикой погрешности измерений" понимают все те же статистические оценки, но при этом используют данные, заимствованные из аттестованной или стандартизованной МВИ, для получения которых нет необходимости непосредственно проводить измерения с многократными наблюдениями одной и той же физической величины с последующей статистической обработкой массива результатов. Формы представления результатов измерений.Общая форма представления результата измерения в соответствии с требованиями МИ 1317–86 включает:1точечную оценку результата измерения;2характеристики погрешности результата измерения (или их статистические оценки);3указание условий измерений, для которых действительны приведенные оценки результата и погрешностей. Условия указываются непосредственно или путем ссылки а документ, удостоверяющий приведенные характеристики погрешностей.
9.Выбор и назначение норм точности параметров ,область применения, источники информации(справочники, технические документы)
При установлении норм точности измерений учитываются, в Каких целях данные измерения проводятся, например в целях исследования, контроля или управления, а также принимаются во внимание экономические соображения, так как стремление к высокой точности связано с удорожанием измерительной аппаратуры и ее эксплуатации.
Метод сравнения – метод изменений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение размера с помощью скобы, настроенной с помощью концевых мер длины.
Разновидностями метода сравнения с мерной являются метод противопоставления, когда измеряемая величина и величина меры одновременно воздействуют на СИ, что позволяет установить соотношение между этими величинами; дифференциальный метод, когда измеряемый размер сравнивают с размером меры, причем на измерительный прибор воздействует разность сравниваемых величин (например, поверка концевых мер длины сравнением с образцовой мерой на компараторе); нулевой метод, когда результирующий эффект воздействия на прибор сравнения доводят до нуля; метод совпадения; поэлементный и комплексный (проверка эксцентриситета, овальности, огранки, радиальное биение вала).
Стандарт — это нормативный документ, разработанный на основе консенсуса, утвержденный признанным органом, направленный на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области. В стандарте устанавливаются для всеобщего и многократного использования общие принципы, правила, характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов. Стандарт должен быть основан на обобщенных результатах научных исследований, технических достижений и практического опыта, тогда его использование принесет оптимальную выгоду для общества. Документ технических условий устанавливает технические требования к продукции, услуге, процессу. Обычно в документе технических условий должны быть указаны методы или процедуры, которые следует использовать для проверки соблюдения требований данного нормативного документа в таких ситуациях, когда это необходимо.Регламент — это документ, в котором содержатся обязательные правовые нормы. Принимает регламент орган власти, а не орган по стандартизации, как в случае других нормативных документов. Разновидность регламентов — технический регламент — содержит технические требования к объекту стандартизации.
национальные стандарты ГОСТ Р;
национальные военные стандарты ГОСТ РВ;
межгосударственный стандарт ГОСТ;
правила стандартизации и нормы стандартизации ПР(Н);
общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации ОК стандарты организаций СТО (ранее были стандарты предприятий).
Техническая документация — набор документов, используемых при проектировании (конструировании), создании (изготовлении) и использовании (эксплуатации) каких-либо технических объектов: зданий, сооружений, промышленных товаров, программного и аппаратного обеспечения.
Техническую документацию разделяют на несколько видов:
конструкторская документация; эксплуатационная документация; ремонтная документация; технологическая документация; документы, определяющие технологический цикл изделия; документы, дающие информацию, необходимую для организации производства и ремонта изделия.
10.Нормирование точности с использованием результатов исследований, способы реализации.
Необходимые эксплуатационные свойства механизмов обеспечивают выбором соответствующих посадок при соединении деталей друг с другом. Выбор посадок является не только технической, но и экономической задачей, правильное решение которой во многом способствует не только обеспечению качества изделий, но и эффективности производства.
Обычно конструкторы в своей практике пользуются сравнительно небольшим количеством разного вида посадок (не более 10), несмотря на то, что рекомендованных к применению посадок в системах допусков значительно больше. Основаниями для определения необходимых параметров посадки могут быть результаты аналитических расчетов, экспериментальных исследований, а также накопленный производственный опыт. Какому из перечисленных способов стоит отдать предпочтение вопрос неоднозначный, так как затрагивает очень многие проблемы. Но чаще всего выбирают посадку, ориентируясь на аналогичные соединения, условия работы которых хорошо известны и их применение оправдало себя на практике. Наиболее часто используется собственный опыт разработчика и организации, а в первоначальный период накопления знаний следует учитывать опыт других.
Для условий серийного производства ответственные соединения подвергают экспериментальным исследованиям, результаты которых используют при выборе той или иной посадки.
Существующие методики аналитических расчетов параметров посадок в основном являются весьма приближенными, так как не могут учитывать всех факторов, влияющих на свойства посадок при разных допущениях. Такие методики расчетов (в том числе и на ЭВМ) применяют для предварительного определения тех величин зазоров или натягов в посадках, которые могли бы обеспечить исполнение заданных функций в предполагаемых условиях эксплуатации изделий.
Следует признать, что в настоящее время основой для выбора посадок является производственный опыт и экспериментальные данные.
В системах автоматизированного проектирования (САПР) с помощью ЭВМ выбираются готовые конструкторские решения уже вместе с указанием тех полей допусков и посадок элементов деталей, которые оправдали себя на практике.
Правильный выбор допусков и посадок может служить одним из критериев квалификации разработчика продукции, и повышение этого уровня основано на постоянном анализе результатов принятых решений и изучением производственного опыта.
Обработка результатов многократных измерений. В условиях заводских лабораторий встречается необходимость проведения достаточно точных измерений для разных целей, ввиду чего надо использовать современные методы обработки данных измерений. Так как любое измерение сопровождается погрешностями, надо для исключения грубых погрешностей и повышения точности результата измерения проводить не одно, а серию измерений. Желательно, чтобы отдельных единичных измерений было не менее трех. Разница между значениями, полученными при измерении объекта в разных местах (сечениях, направлениях) может характеризовать отклонения формы, а не точность измерения. Поэтому повторные единичные измерения надо производить в одном и том же месте, стремясь сохранить условия измерения постоянными. В таком случае единичные измерения можно считать равноточными. За действительное значение измеряемой величины приближенно принимается среднее арифметическое из полученных при измерении отдельных единичных измерений. Это выборочное среднее называют результатом измерений. Если известно, что систематическая погрешность не изменялась в процессе измерений, то при вычислении результата можно вычислить среднее арифметическое измеряемой величины, а потом исключить из него систематическую погрешность. Можно вычитать систематическую погрешность из результатов каждого измерения, а затем находить среднее арифметическое.
Для исключения из ряда измерений грубых погрешностей отбирают единичные измерения с наиболее отклоняющимся от остальных значением в большую и меньшую стороны, и определение среднего значения измеряемой величины производят без них
11. Стандартизация как нормативная база взаимозаменяемости. Виды взаимозаменяемости.
Принцип взаимозаменяемости основан на применении системы основных отклонений и допусков ИСО. Первоначально она появилась под названием ISA как результат семилетней работы ученых промышленных стран, в том числе и СССР, в 1934 году и была признана во всех странах с метрической системой измерения. У нас ее начали применять в 80-х годах 20 века, взамен Общесоюзной системы допусков и посадок (ОСТ), разработанной комиссией Главной палаты мер и весов под руководством профессора А.Д. Гацука и утвержденной в 1929 году. В системе допусков и посадок ОСТ очень многие положения соответствовали системе ISA.
Взаимозаменяемость базируется на стандартизации, нормативным документом которой является стандарт, устанавливающий комплекс норм, правил и требований к объекту стандартизации. Вопросы взаимозаменяемости в машиностроении и приборостроении регламентируют системы стандартов: «Основные нормы взаимозаменяемости» (ОНВ) и «Единая система допусков и посадок» (ЕСДП). При составлении стандартов используют стандарты, разработанные Международной организацией по стандартизации ИСО.
Взаимозаменяемость, виды взаимозаменяемости – это основные положения изучаемого предмета. Взаимозаменяемостью называется свойство конструкции составной части изделия, обеспечивающее возможность ее применения вместо другой без дополнительной обработки, с сохранением заданного качества изделия, в состав которого она входит. Комплекс научно-технических исходных положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обеспечивает взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и изделий называют принципом взаимозаменяемости.
Применение взаимозаменяемости характерно для массового производства, самым древним примером которого является отливка типографских металлических литер на закате средневековья. При Петре 1 для артиллерии были введены калибры для проверки диаметра стволов и ядер.
Взаимозаменяемость может быть полной и неполной (ограниченной). функциональная и геометрическая.Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно применять для деталей с точностью не выше 5-6-го квалитетов (1-го класса ГОСТ) и для составных частей изделий, имеющих небольшое число деталей, например две, образующих то или иное соединение, а также в тех случаях, когда несоблюдение заданных зазоров или натягов не допустимо даже у части изделий. \В этих случаях применяют групповой подбор деталей (селективную сборку), компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству составных частей и изделий в целом. Такую взаимозаменяемость называют неполной (ограниченной). Она может осуществляться не по всем, а только по отдельным геометрическим, электрическим иди другим параметрам.
Внешняя взаимозаменяемость — это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и составных частей (узлов) по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных поверхностей, т. е. таких, по которым взаимосвязанные узлы основного изделия соединяют между собой и с покупными и кооперируемыми агрегатами.
Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, составляющие отдельные узлы, или на составные части и механизмы, входящие в изделие.
12. Полная, функциональная и геометрическая взаимозаменяемость.
Взаимозаменяемость может быть полной и неполной (ограниченной). Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки или замены при ремонте любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы. Полная взаимозаменяемость возможно только, когда размеры, форма, механические, электрические и другие количественные и качественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах и собранные изделия удовлетворяют техническим требованиям. При полной взаимозаменяемости сборку выполняют без доработки деталей и сборочных единиц. Такое производство называют взаимозаменяемым.При полной взаимозаменяемости упрощается процесс сборки – он сводится к простому соединению деталей рабочими преимущественно невысокой квалификации; появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливать необходимый темп работы и применять поточный метод; создаются условия для автоматизации процессов изготовления и сборки изделий, а также широкой специализации и кооперирования заводов; упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена на запасную. Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно применять для деталей, изготовленных со средней и грубой точностью (до 6 квалитета) и для сборочных единиц, состоящих из небольшого числа деталей, а также в случаях, когда несоблюдение заданных зазоров или натягов недопустимо даже у части изделий. Если для удовлетворения эксплуатационных требований надо изготовлять детали и сборочные единицы с малыми экономически неприемлемыми или технологически трудно выполнимыми допусками, для получения нужной точности сборки применяют групповой подбор деталей (селективную сборку), компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц и изделий. Такую взаимозаменяемость называют неполной. Ее можно осуществлять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных поверхностей. Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по размерам присоединительных поверхностей; в подшипниках качения – по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца, а также по точности вращения.Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изделие. Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца.Функциональная взаимозаменяемость изделий гарантирует равноценное выполнение ими заранее оговоренных функций. Геометрическая взаимозаменяемость выделяется особо, так как в машиностроительном производстве именно формообразование деталей является преимущественным видом работ. Геометрические параметры взаимозаменяемых изделий всегда получают с ограниченной точностью. Абсолютная точность на практике недостижима, да и необходимости в ней нет. Как правило, нормально работают детали, изготовленные в некотором диапазоне геометрических параметров. Чем уже назначенный диапазон рассеяния параметра (допуск), тем дороже обходится деталь. Стоимость деталей резко возрастает с повышением точности обработки.
13. Посадка как простейшая размерная цепь.
Размерная цепь – совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. Цепи, состоящие из геометриче6ских размеров, являются наиболее распространенными в машиностроении и при расчете имеют ряд особенностей. В частности при составлении и при расчете детальных цепей надо учитывать последовательность операций обработки размеров и т.д.
Простейшей размерной цепью является посадка, которая содержит только три звена: увеличивающее (размер отверстия), уменьшающее (размер вала) и замыкающее (зазор). Очевидно, что размер замыкающего звена может быть положительным (посадка с зазором), нулевым и отрицательным (посадка с натягом). На формальных расчетах размерных цепей знак и значение замыкающего звена никак не сказываются.
14. Допуски отверстий и валов. Допуск посадки. Схемы расположения полей допусков.
Величина допуска определена номером квалитета в ЕСДП и классом точности в системе ОСТ, но для образования посадок наиболее существенным является и расположение допусков сопрягаемых элементов деталей относительно номинального размера сопряжения (см. главу 4).
В ЕСДП для указания положения поля допуска относительно номинального размера введено понятие основных отклонений, которыми называют нормируемые отклонения, ближайшие к нулевой линии, и введено обозначение этих отклонений одной или двумя латинскими буквами. Для полей допусков валов применяют строчные буквы алфавита, для полей допусков отверстий — прописные буквы. Для полей допусков, расположенных выше нулевой линии, за основное отклонение принимают нижнее отклонение (ei для вала и EI для отверстия), а для полей допусков, расположенных ниже нулевой линии, основным отклонением является верхнее отклонение (es для вала и ES для отверстия). Другими словами, во всех случаях основным отклонением является ближайшее к номинальному размеру или минимальное отклонение.
Наличие в ЕСДП основных отклонений, обозначенных двумя буквами, объясняется результатами доработки системы, что нарушает принятую стройность системы, но обеспечивает возможность учитывать потребности некоторых производств. С такой же целью и в системе ОСТ, в свое время, были добавлены классы точности 2а и За.
Эти примеры показывают сложную взаимозависимость проблем стандартизации и потребностей производства, когда обычно проще и дешевле внести дополнения в действующие стандарты, чем менять принципы построения систем.
Отметим общепринятые назначения основных отклонений ЕСДП их особенности.
1. Основные отклонения Н и h равны нулю. Эти отклонения относятся к основному отверстию (для построения посадок в системе отверстия) и | основному валу (для построения посадок в системе вала)
Поэтому они наиболее широко используется.
Отметим общепринятые назначения основных отклонений в ЕСДП и их особенности.
1Основные отклонения Н и h равны нулю. Эти отклонения относятся к основному отверстию (для построения посадок в системе отверстия) и основному валу (для построения посадок в системе вала) (см. главу 4 §4). Поэтому они наиболее широко используются.2Основные отклонения валов от а до h используют для получения посадок с зазором в системе отверстия. Основные отклонения отверстий от А до Н применяют для получения посадок с зазором в системе вала.3Основные отклонения валов от j до n (основные отклонения отверстий от J до N) предназначены для образования переходных посадок в системе отверстия (и вала) соответственно.4Для полей допусков, имеющих основные отклонения js и JS, верхнее и нижнее отклонения располагаются строго симметрично относительно нулевой линии. Основные отклонения j и J отличаются тем, что поле допуска с таким основным отклонением не имеет строгого симметричного расположения.5Основные отклонения валов от р до zc и основные отклонения отверстий от Р до ZC служат для получения посадок с натягом в системе отверстия и вала соответственно.6Величины одноименных основных отклонений нормируются разными для разных интервалов размеров.7В пределах одного интервала размеров одноименные основные отклонения, как правило, одинаковы для вала и отверстия, но с разными знаками.
15. Контроль качества изделий. Измерение и измерительный контроль.
Технический контроль с применением средств измерений. Технический контроль – это проверка соответствия объекта контроля установленным техническим требованиям. Суть контроля заключается в получении информации о состоянии объекта контроля, о признаках и показателях его свойств и сопоставлении полученных результатов с установленными требованиями. Надо знать, что измерение – это сравнение неизвестной величины, с однородной ей величиной, принятой за единицу. В измерении обычно участвует мера (метр, гиря и т.п.) или измерительный прибор – техническое средство сравнения неизвестной величины с заранее выбранной единицей, «хранящейся» прибором (вольтметром, спидометром, градусником и т.д.). Меры и приборы, применяемые при техническом контроле, называются средствами измерений (СИ). Контроль может выполняться и без применения СИ – органолептический контроль (на вкус, слух, зрением, осязанием и обонянием).
Приёмочный измерительный контроль – это последний этап контроля в процессе производства, на котором осуществляется комплексная проверка, а при необходимости и регулировка, настройка всего готового изделия или системы. Таким образом, приемочный контроль – это контроль продукции, по результатам которого принимается решение о ее пригодности к поставкам или использованию. Приемочный контроль может быть сплошным и выборочным. Ему предшествуют такие виды контроля, как входной и операционный.
Статистические методы контроля и регулирования качества продукции. В процессе производства можно управлять качеством машин, их составных частей и деталей статистическими методами и обеспечивать заданное значение коэффициента технологического запаса точности с помощью контрольных карт. Такое управление качеством эффективно только в серийном и массовом производствах с хорошо отлаженным и стабильным технологическим процессом (ТП), при котором не смещается центр настройки. Внедрению этих методов должны предшествовать статистических анализ точности ТП, выявление соответствия положения кривой распределения полю допуска контролируемого параметра, и отладка ТП для обеспечения его стабильности во времени. Применяют несколько методов управления: метод средних арифметических, метод размахов, метод медиан, метод средних квадратических отклонений и др. Статистические методы управления качеством продукции регламентированы ГОСТ 15895-77 и ГОСТ 15893-77.
Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем. По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делятся на четыре основные вида: прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Необходимая точность измерений. Основным принципом выбора СИ в машиностроении является точность СИ, которая должна быть достаточно высокой по сравнению с заданной точностью выполнения измеряемого размера, а трудоемкость измерений и их стоимость должны быть возможно более низкими, обеспечивающим наиболее высокие производительность труда и экономичность. Низкая точность измерений приводит к тому, что часть годной продукции бракуют, а часть брака попадает в годные изделия.
16. Виды и методы измерений. Обеспечение единства измерений.
Виды измерений, прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения. Прямыми называют измерения, заключающиеся в экспериментальном сравнении измеряемой величины с мерой этой величины или в отсчете показаний СИ, непосредственно дающего значение измеряемой величины (измерение линейкой, термометром и т.д.).
Косвенными называют измерения, результат которых определяют на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью (объем комнаты через длину, ширину и высоту, сопротивление проводника через ток и напряжение и т.д.).
Совокупными называют измерения, в которых значения измеряемых величин находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Результаты совокупных измерений находят путем решения системы уравнений, составляемых по результатам нескольких прямых измерений (масса отдельных гирь набора по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс разных сочетаний гирь).
Совместными называют производимые одновременно (прямые или косвенные) измерения двух или нескольких не одноименных величин (зависимость длины тела от температуры, сопротивление проводника от давления и т.п.).
Методы измерений: непосредственной оценки и сравнения с мерой. Разновидности метода сравнения с мерой. При измерении используют разные методы (ГОСТ 16263-70), представляющие собой совокупность приемов использования разных физических признаков и средств. При прямых измерениях значения физической величины находят из опытных данных, при косвенных – на основании известной зависимости от величин, получаемых прямым измерением. Диаметр детали можно непосредственно измерить как расстояние между диаметрально противоположными точками (прямое измерение) или определить из зависимости, связывающей этот диаметр, длину дуги и стягивающую ее хорду, измерив непосредственно длину дуги и хорду (косвенное измерение).
Итак, метод измерений – совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Метод непосредственной оценки – метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Например, измерение длины с помощью штангенциркуля.
Метод сравнения – метод изменений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение размера с помощью скобы, настроенной с помощью концевых мер длины.
Разновидностями метода сравнения с мерной являются метод противопоставления, когда измеряемая величина и величина меры одновременно воздействуют на СИ, что позволяет установить соотношение между этими величинами; дифференциальный метод, когда измеряемый размер сравнивают с размером меры, причем на измерительный прибор воздействует разность сравниваемых величин (например, поверка концевых мер длины сравнением с образцовой мерой на компараторе); нулевой метод, когда результирующий эффект воздействия на прибор сравнения доводят до нуля; метод совпадения; поэлементный и комплексный (проверка эксцентриситета, овальности, огранки, радиальное биение вала).Передача единиц величин от эталона к рабочим средствам измерений осуществляется по ступенькам образцовых мер и измерительных приборов от государственных эталонов к рабочим эталонам, потом к образцовым СИ 1-го разряда, 1-го разряда, 2-го разряда, 3-го разряда, 4-го разряда и, наконец, к рабочим СИ. Точность указанных мер понижается от ступеньки к ступеньке в 2 – 4 раза. Средства измерений в соответствии с поверочной схемой периодически, по графику поверки, подвергаются поверке, которая заключается в определении метрологическим органом погрешностей СИ и установления их пригодности к применению. Сеть метрологических органов (государственных контрольных лабораторий, ведомственных и заводских отделов и лабораторий) называется метрологической службой. Их деятельность направлена на обеспечение единства измерений, т.е. такого состояния измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности изменений известны в заданной вероятностью.
17. Поверочные схемы.
Поверочная схема – это утвержденный в установленном порядке документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от государственного эталона или исходного образцового средства измерений рабочимсредствам.
Различают государственные, ведомственные и локальные поверочные схемы органов государственной или ведомственных метрологических служб.
Поверке подвергаются СИ, выпускаемые из производства и ремонта, получаемые из-за рубежа, а также находящиеся в эксплуатации и хранении. Основные требования к организации и порядку проведения поверки СИ установлены ГОСТ 8.513-84.
Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, применяемые в стране, например, на средства измерений электрического напряжения в определённом диапазоне частот. Устанавливая многоступенчатый порядок передачи размера единицы ФВ от государственного эталона, требования к средствам и методам поверки, государственная поверочная схема представляет собой структуру метрологического обеспечения определённого вида измерений в стране.
Локальные поверочные схемы распространяются на средства измерений, подлежащие поверке в данном метрологическом подразделении на предприятии, имеющем право поверки средств измерений и оформляются в виде стандарта предприятия. Ведомственные и локальные поверочные схемы не должны противоречить государственным и должны учитывать их требования применительно к специфике конкретного предприятия.
Ведомственная поверочная схема разрабатывается органом ведомственной метрологической службы, согласовывается с главным центром эталонов – разработчиком государственной поверочной схемы средств измерений данной ФВ и распространяется только на средства измерений, подлежащие внутриведомственной поверке.
18. Погрешности измерений параметров.
Погрешность измерения представляет собой отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины, которое имеет место в действительности и, если бы было известно, идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Погрешность измерения (абсолютная) выражается в единицах измеряемой величины:
ΔХ = Хизм – Х, (46)
где Хизм – значение, полученное при измерении (результат);
Х – истинное значение измеряемой величины.
Для суждения об истинном значении размера надо не только получить результат измерений, но и иметь данные о величине погрешности измерения. Истинное значение точно определить нельзя - нет СИ, не имеющих погрешностей, Согласно принципу неопределенности Бора и Гейзенберга физически невозможно построить измерительный прибор неограниченно высокой точности, не нарушая существенно движения электронов. На практике вместо действительного значения измеряемой величины применяют ее значение, полученное при измерении той же величины с точностью в несколько раз более высокой. Единство измерений необходимо для достижения взаимозаменяемости при беспригоночной сборке, которая физически зависит от истинных размеров соединяемых деталей, а не от тех, которые могут быть им приписаны по результатам неточных измерений. Значит, в машиностроении поддержание единства измерений имеет первостепенное значение.
Составляющие погрешности измерения: погрешность средств измерений, погрешность метода измерения, погрешность условий измерения, погрешность оператора. В результате воздействия большого числа различных факторов, возникающих в процессе изготовления, хранения и эксплуатации СИ, номинальные значения мер и показания измерительных приборов всегда отличаются от истинных значений воспроизводимых или измеряемых величин. Эти отклонения являются погрешностями СИ. Погрешность измерительного прибора – алгебраическая разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины. Погрешность метода измерений – составляющая погрешности измерения, происходящая от несовершенства метода измерений. Погрешность условий измерения вызывается условиями измерения, отличными от нормальный и требующая введения соответствующих поправок, учитывающих это отличие. Погрешность оператора вызывается низкой квалификацией оператора.
Систематические и случайные составляющие погрешности измерения. Систематическая погрешность измерения – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющейся при повторных измерениях одной и той же величины. Случайная погрешность измерения – составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Например, погрешность вследствие вариации показаний измерительного прибора, погрешность округления при отсчитывании показаний измерительного прибора.
19. Требования к методике выполнения измерений.
Под методом измерений понимается совокупность приемов использования принципов и средств измерений. При любых измерениях, как уже говорилось, неизбежны погрешности и основным требованием к любой методике выполнения измерений является минимизация погрешностей. Правила использования калибров для валов и относящихся к ним контрольных калибров-пробок.
1. Калибр-кольцо гладкий проходной (1) или калибр-скоба гладкий проходной (2) должен проходить по валу под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, но не менее 1 Н. При контроле цилиндрического вала калибром-скобой контроль следует производить в двух-трех плоскостях (разворот скобы или контролируемого изделия на 60—90°).
2. Калибр-скоба гладкий непроходной (3) или калибр-кольцо гладкий непроходной (4) не должен проходить по валу под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, но не менее 1 Н. Калибр-кольцо может, в крайнем случае, «закусывать» контролируемый вал, но без качки калибра на половину длины рабочей части калибра с каждой стороны или в сумме с двух сторон. Для валов длиной, равной или меньшей длины рабочей части калибра, величина «закусывания» не должна быть более 1,5 мм с одной стороны или в сумме с двух сторон, считая от фасок.
3. Калибр-пробка гладкий контрольный проходной (5) или калибр-шайба гладкий контрольный проходной (8) для гладкого проходного калибра-скобы (2) или калибра-кольца гладкого проходного (1). Калибр-скоба гладкий проходной (2) или калибр-кольцо гладкий проходной должен скользить по гладкому контрольному проходному калибру-шайбе под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, но не менее 1 Н.
4. Калибр-пробка гладкий контрольный проходной (6) или калибр-шайба гладкий контрольный проходной (9) для гладкого непроходного калибра-скобы (3) или непроходного гладкого калибра-кольца (4). Калибр-скоба гладкий непроходной (3) или калибр-кольцо гладкий нелроходной (4) должен скользить по гладкому контрольному проходному калибру-пробке (6) или гладкому контрольному проходному калибру-шайбе (9) под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, но не менее 1 Н.
5 Калибр-пробка гладкий контрольный (7) или калибр-шайба гладкий контрольный (10) для контроля износа гладкого проходного калибра-скобы (2). Калибр-скоба гладкий проходной (2) или калибр-кольцо гладкий проходной (1) не должен проходить по гладкому контрольному калибру-пробке (7) или гладкому контрольному калибру-шайбе (10) под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, но не менее 1 Н. Калибр-скоба или калибр-кольцо может, в крайнем случае, «закусывать» (входить) рабочую поверхность контрольного калибра на величину не более V3 рабочей части скобы.
6. В спорных случаях решающим является контроль: для изделия — изношенным калибром-кольцом гладким проходным (1) или калибром-скобой непроходной.
Б. Правила использования калибров для отверстий.
1. Калибр-пробка гладкий проходной (11) должен свободно проходить через отверстие под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, но не менее 1 Н. Рабочая длина проходного калибра-пробки для отверстий от 6-го до 9-го квалитетов должна быть равной или большей длины (глубины) контролируемого отверстия.
2. Калибр-пробка гладкий непроходной (12), как правило, не должен входить в отверстие под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, но не менее 1 Н.
В крайнем случае, допускается «закусывание» калибра-пробки гладкого непроходного в контролируемом отверстии без качки калибра на величину не более половины длины рабочей части калибра-пробки с одной стороны или в сумме с двух сторон. Для отверстий глубиной не менее длины рабочей части глубина «закусывания» не более 1,5 мм, считая от фаски. Для отверстий в материале толщиной монее 1,5 мм глубина «закусывания» не оговаривается; калибр-пробка должен под дей-' ствием собственного веса или усилия, примерно равного ему, но не менее 1 Н, «зависнуть» в контролируемом отверстии.
20. Виды средств измерений. Меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, установки и системы.
Средства измерений – это технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. Средства измерений делятся на меры, измерительные приборы и измерительные установки.
Мера – средство измерений в виде тела или устройства, предназначенного для воспроизведения величины одного или нескольких размеров, значения которых известны с необходимой для измерений точностью (концевые меры длины, например).
Измерительный прибор – СИ, предназначенное для получения измерительный информации о величине, подлежащей измерению, в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем (штангенциркуль, микрометр, профилометр).
Оптические и оптико-механические приборы. Оптические приборы, как правило, бесконтактные и имеют высокую точность, большие передаточные отношения и малые цены деления шкалы. Наивысшей точности измерений достигают с помощью оптических приборов. Но эти приборы не отличаются простотой в эксплуатации, обычно требуют потребления энергии, а выполняемые с их помощью измерения требуют много времени. Стоимость из сравнительно высока, надежность и долговечность невелики.
Автоколлиматоры Их применяют для измерения малых углов и угловых перемещений, наклона зеркально отражающих плоских поверхностей, а также для установки плоскостей параллельно и перпендикулярно друг к другу
Оптиметры Эти приборы предназначены для точных линейных измерений контактным методом непосредственно по шкале прибора и сравнением с плоскопараллельными концевыми мерами длины
Горизонтальные оптические длинномеры С помощью этого прибора можно измерять как наружные, так и внутренние размеры изделий до 500 мм
Измерительные машины Эти оптико-механические приборы предназначены для измерения наружных и внутренних размеров изделий методом непосредственной оценки по шкалам, встроенным в машины, и методом сравнения с концевыми мерами длины или другими исходными мерами
инструментальные и универсальные измерительные микроскопы. Их применяют не только в лабораториях, но и в цехах, где изготовляют точные режущие инструменты, а также при изготовлении точных деталей приборов и машин
Высокие требования к точности измерения вызвали необходимость применения СИ, основанных на принципе интерференции света. Эти СИ получили название интерферометров. Самыми распространенными являются контактные интерферометры.
Для измерения длины разных объектов, находящихся под воздействием высоких и низких давлений и температур, ионизирующего излучения, для точных измерений сложных деталей, для определения расстояния между осями отверстий используют катетометры, работающие бесконтактным методом
Пневматические приборы. В последнее время для измерения линейных размеров широко используют пневматические средства измерений, особенно в таких отраслях промышленности, как авиационная, автомобильная, подшипниковая, связанных с массовым производством точных изделий. Это объясняется важными преимуществами, выгодно отличающими пневматические средства измерения от рассмотренных ранее механических и оптико-механических. Их особенностью является то, что с помощью несложных по конструкции приборов можно проводить высокоточные измерения с погрешностью до долей микрометра.
Электрические приборы перспективны, особенно в автоматических устройствах и измерительных системах, благодаря быстродействию, удобству управления, простоте пере6дачи измерительной информации на расстояния в любые места, возможности осуществления больших усилений передаваемого сигнала и т.п., но по надежности работы они пока уступают механически приборам.
В электрических приборах для линейных измерений применяют такие типы преобразователей как: индуктивные, емкостные, электронные, фоторезисторные, потенциометрические, гальваномагнитные и др. В практике линейных измерений, в цеховых и лабораторных условиях, широко распространены преобразователи первых трех типов (индуктивные, емкостные, электронные).
Индуктивные преобразователи основаны на использовании свойства катушки изменять реактивное сопротивление при изменении параметров, определяющих индуктивность.
Принцип действия емкостных преобразователей основан на использовании в качестве преобразователя конденсатора переменной емкости
Электронный преобразователь (механотрон) Механотроные преобразователи можно использовать для создания простых цеховых приборов, применяемых для контроля шероховатости, некруглости, непрямолинейности и др.
Приборы для контроля формы и микрогеометрии поверхностей. Профилометры, профилографы и кругломеры
Механические принципы измерения отклонений от прямолинейности и плоскостности реализуются с помощью поверочных линеек и плит. Поверочные линейки изготовляются следующих типов: лекальные с двусторонним скосом (ЛД); лекальные трехгранные (ЛТ); лекальные четырехгранные (ЛЧ); поверочные линейки с широкой рабочей поверхностью прямоугольного сечения (ШП) и двутаврового сечения (ШД); поверочные линейки с широкой рабочей поверхностью – мостики (ШМ); поверочные линейки угловые трехгранные (УТ). Установлено два класса точности для лекальных линеек и три класса точности для поверочных линеек. Лекальные линейки с двусторонним скосом имеют длину от 80 до 500 мм.
Поверочные и разметочные плиты изготовляют из чугуна с шаброванными и нешаброванными (шлифованными и строганными) рабочими поверхностями и из гранита размерами от 250 х 250 до 1000 х 1600 мм.
Отклонение от прямолинейности можно определять с помощью натянутой струны, натянутой параллельно контролируемой поверхности с установкой одинаковых показаний отсчетного устройства в первой и последней точках
Сферометры и карусельные плоскомеры дают возможность определить числовые значения отклонений от плоскостности непосредственно по отсчетному устройству
Гидростатические принципы измерения отклонений от прямолинейности и плоскостности основаны на свойстве поверхности жидкости принимать горизонтальное положение. Гидростатические принципы объединяют: метод измерения с помощью свободно налитой жидкости; с помощью сообщающихся сосудов; с помощью уровней
21. Эталоны и рабочие средства измерений. Метрологические характеристики средств измерений.
ГОСТ 8.401-80 «ГСИ Средства измерений. Классы точности. Общие требования» распространяются на меры, измерительные приборы и преобразователи. Он устанавливает способы выражения пределов допускаемых погрешностей и регламентирует обозначения и маркировку классов точности в зависимости от того, как выражены пределы допускаемых погрешностей для того или иного СИ. В частности, классы точности мер и измерительных приборов, пределы допускаемых погрешностей которых выражены в единицах измеряемой величины, обозначаются арабскими цифрами. При этом СИ с большими значениями допускаемых погрешностей должны соответствовать большие порядковые номера. Конкретные ряды классов точности устанавливаются в стандартах на отдельные виды СИ. ГОСТ 8.009-84 «ГСИ Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» устанавливает три группы СИ:
1-я группа – СИ, предназначенные или могущие быть использованы совместно с другими СИ;
2-я группа – СИ, предназначенные для использования только в отдельности;
3-я группа – СИ для использования в отдельности, но точность которых заведомо превышает требуемую точность измерений.
Стандартом определены комплексы нормируемых метрологических характеристик СИ, способы их нормирования и формы представления в НД. В числе основных метрологических характеристик СИ: наименьшая цена деления шкалы (разность значений величины, соответствующая двум соседним отметкам шкалы), систематическая составляющая погрешности СИ (составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющейся при повторных измерениях одной и той же величины), случайная составляющая погрешности СИ (составляющая погрешности измерения, измеряющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины), суммарная погрешность СИ (алгебраическая сумма систематической и максимальной случайной погрешности или отклонение результата изменений от истинного значения измеряемой величины) и вариация показаний измерительного прибора (средняя разность между значениями показаний измерительного прибора, соответствующими данной точке диапазона измерения при двух направлениях медленного многократного изменения информативного параметра входного сигнала в процессе подхода к данной точке диапазона измерения). Стандарт устанавливает, что наименьшая цена деления неравномерной шкалы измерительного прибора или многозначной меры со шкалой, номинальное значение меры должны выражаться именованным числом. Оговорены номинальная статистическая характеристика преобразователя измерительного прибора, систематическая составляющая и некоторые другие параметры СИ.
22.Поверка средств измерений, виды и методы поверки.
Поверка СИ - поверка средств измерений - выполнение определенных операций, которые необходимо выполнить в целях определения - соответствуют средства измерений заявленным метрологическим требованиям или нет.
Средства измерений, которые будут применяться в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, перед началом эксплуатации и в случае ремонта, по его окончании должны проходить первичную поверку, а в период эксплуатации - должны проходить периодическую поверку.
Основная цель поверки средств измерений это - в строгом соответствии с разработанным и утвержденным порядком осуществить передачу рабочим средствам измерений (РСИ) размер единиц величин от исходных эталонных средств .
Первичная поверка
Обязательная первичная поверка средств измерений организуется при выпуске средств измерения из производства в обращение, а также при их ввозе из-за рубежа.
Периодическая поверка
Периодическая поверка средств измерений является способом регулярного контроля соответствия заданной точности измерительных приборов. Она проводится через равные промежутки времени, которые называются межповерочными интервалами. Периодическая проверка проводится по специально утвержденным органами государственной метрологической службы графикам.
Внеочередная поверкаВне зависимости от срока периодической поверки, при вводе в эксплуатацию средств измерений после длительного хранения, срок которого превысил один межповерочный интервал, проводится внеочередная поверка. Её задача - установить, нужно ли проводить ремонт средств измерений, находившихся в длительном эксплуатационном простое. Кроме того, внеочередная поверка проводится при утере поверочного свидетельства или в случае повреждения клейма.
Экспертная поверкаПри возникновении разногласий по метрологическим характеристикам средств измерений проводится экспертная поверка. Как правило, независимая экспертная поверка производится по требованию потребителей, суда или прокуратуры.
Инспекционная поверкаПригодность к применению средства измерений выявляется по итогам инспекционной поверки. Данный тип поверки применяет при осуществлении государственного метрологического надзора.
Метод непосредственного сличения поверяемого (калибруемого) средства измерения с эталоном соответствующего. В основе метода лежит проведение одновременных измерений одной и той же физической величины поверяемым (калибруемым) и эталонным приборами
Для второго метода необходим компаратор — прибор сравнения, с помощью которого сличаются поверяемое (калибруемое) и эталонное средства измерения. Потребность в компараторе возникает при невозможности сравнения показаний приборов, измеряющих одну и ту же величину. Метод прямых измерений применяется, когда имеется возможность сличить испытуемый прибор с эталонным в определенных пределах измерений. В целом принцип этого метода аналогичен методу непосредственного сличения, но методом прямых измерений производится сличение на всех числовых отметках каждого диапазона
Метод косвенных измерений применяется, когда действительные значения измеряемых величин невозможно определить прямыми измерениями либо когда косвенные измерения оказываются более точными, чем прямые. Этим методом определяют вначале не искомую характеристику, а другие, связанные с ней определенной зависимостью. Искомая характеристика определяется расчетным путем.
Поверочные схемы
Для обеспечения правильной передачи размеров единиц измерения от эталона к рабочим средствам измерения составляют поверочные схемы, устанавливающие метрологические соподчинения государственного эталона, разрядных эталонов и рабочих средств измерений.
23. Принципы построения систем допусков, систем допусков и посадок. Принцип предпочтительности. Нормальные условия измерений. Предельные контуры детали. Формализация допусков.
В системах допусков и посадок можно обнаружить следующие общие принципы построения:
принцип предпочтительности;
принцип измерений при нормальных условиях;
принцип ограничения предельных контуров;
принцип формализации допусков;
принцип увязки допусков с эффективными параметрами;
принцип группирования значений эффективных параметров;
принцип установления уровней относительной точности.
Принцип предпочтительности – один из основных принципов, используемых в стандартизации. Назначение этого принципа состоит в создании необходимого разнообразия стандартных решений при ограничении использования их номенклатуры. Различают качественный и количественный аспекты применения принципа предпочтительности. Качественная сторона этого принципа состоит в образовании предпочтительных рядов объектов стандартизации. Объектами могут быть конкретные изделия, детали, их конструктивные элементы, посадки, допуски и т.д. Принцип измерений при нормальных условиях обеспечивает единообразие информации, получаемой при неоднократных независимых измерениях одних и тех же параметров. Измерения в нормальных условиях означают, что измерения проводят при нормальных значениях влияющих физических величин. Под влияющими величинами понимают те физические величины, которые не являются измеряемыми, но могут вызвать искажение результатов измерений из-за воздействия на сам объект измерения и/или на применяемые средства измерений. Например, при измерении длины всегда существенное значение имеет температура контролируемой детали, от которой зависит фактическое значение размера. Понятно, что температурный фактор сказывается не только на измеряемом объекте, но и на применяемых средствах измерений.
Принцип ограничения предельных контуров необходим для соблюдения единообразия при решении вопроса о годности детали по контролируемому параметру.
Ограничение предельных контуров фактически определяет поля допусков, что необходимо для получения однозначного заключения о годности детали по результатам ее измерительного контроля. Необходимо установить правила разбраковки деталей по результатам измерений размеров элемента в нескольких сечениях. Формальным основанием для разбраковки деталей по размерам является истолкование предельных контуров детали. Деталь признается годной в том случае, если ее реальные контуры, установленные по результатам измерений, не выходят за предельные. Принцип формализации допусков позволяет «отделить» меру допустимого рассеяния (допуск) от поля допуска, определенным образом связанного с номинальным контуром конкретной поверхности. Абстрагирование от конкретных объектов широко используется в науке и технике. Этот прием применяется и при формализации допусков в системах.
Формализованные значения допусков могут быть построены в соответствии 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 интервалом 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 абстрактный ряд допусков, построенный в порядке возрастания их числовых значений.
Одно и то же формализованное значение допуска можно использовать для интервала близких номинальных параметров, вне зависимости от расположения поля допуска по отношению к нулевой линии, которая на схеме расположения полей допусков размеров представляет номинальный размер.
24. Уровни относительной точности. Квалитеты и классы относительной точности.
Уровни относительной точности (классы, степени точности, квалитеты) разработаны для обоснованного использования изделий в различных условиях. Так шейка вала диаметром 25 мм для установки подшипника имеет допуск в 9 мкм, та же шейка вала, не несущая никаких деталей, может иметь допуск в 520 мкм, а если нам нужен круглый прокат того же диаметра, чтобы сделать лом, то мы вообще не обратим внимания на точность диаметра. Степень точности валов, отверстий и некоторых других поверхностей обусловливается квалитетами (01; 0; 1…17) и классами точности (точный t1, средний t2, грубый t3 и очень грубый t4), точность углов регламентируется по ГОСТ 8908 17-ю степенями точность, точность допусков диаметров резьбы болтов и гаек – степенями точности (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
Квалитет (степень точности) - ступень градации значений допусков системы.
Допуски в каждом квалитете возрастают с увеличением номинальных размеров, но они соответствуют одному и тому же уровню точности, определяемому квалитетом (его порядковым номером).Для данного номинального размера допуск для разных квалитетов неодинаков, так как каждый квалитет определяет необходимость применения тех или иных методов и средств обработки изделий.В ЕСДП установлено 19 квалитетов, обозначаемых порядковым номером: 01; 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16 и 17. Наивысшей точности соответствует квалитет 01, а наинизшей - 17-й квалитет. Точность убывает от квалитета 01 к квалитету 17.
25. Система допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей.
Качество изделий машиностроения зависит от геометрической точности деталей, входящих в них. Точность есть понятие совокупное, и может быть оценена точностью размеров элементов детали, точностью формы поверхностей и их взаимным расположением, волнистостью и шероховатостью. Нормирование точности размеров осуществляется стандартами Единой системы допусков и посадок (ЕСДП) через систему ГОСТов (Государственных стандартов). Различают размеры:
номинальный – размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений, назначается из числа стандартных по ГОСТ 6636.
предельные (наибольший и наименьший) – два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться действительный размер годной детали;
действительный – размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью.
Принятые обозначения: D (d) – номинальный размер отверстия (вала); D(d)max,D(d)min,D(d)e – размер отверстия (вала), наибольший (максимальный), наименьший (минимальный), действительный. ЕS (es) – верхнее отклонение отверстия (вала); EI (ei) – нижнее отклонение отверстия (вала); S, Smax, Smin, Sm – зазор, наибольший (максимальный), наименьший (минимальный), средний соответственно; N, Nmax, Nmin, Nm – натяг, наибольший (максимальный), наименьший (минимальный), средний соответственно; TD, Td, TS, TN, TS(N) - допуск отверстия, вала, зазора, натяга, зазора-натяга (в переходной посадке) соответственно; IT1, IT2 и т.д. – допуск размера по соответствующему квалитету. Под размером элементов в цилиндрических соединениях понимается диаметр, в плоских – расстояние между параллельными плоскостями по нормали к ним. Числовые значения размеров в машиностроении задаются в миллиметрах (мм). При обработке каждая деталь приобретает свой действительный размер и может быть оценена как годная, если он находится в интервале предельных размеров, или забракована, если действительный размер вышел за эти границы.
Условие годности деталей может быть выражено следующем неравенством:
D(d)max > D(d)e > D(d)min.
Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском размера: Допуск всегда положительная величина.
TD = Dmax – Dmin = |ES–EI| – для отверстия;
Td = dmax – dmin = |es–ei| – для вала.
Допуск является мерой точности размера. Чем меньше допуск, тем меньше допустимое колебание действительных размеров, тем выше точность детали и, как следствие, увеличивается трудоемкость обработки и ее себестоимость. Положение допуска относительно номинального размера определяется отклонениями. Отклонением размера называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным) и номинальным размером. Отсюда отклонения могут быть действительными или предельными, а предельные – верхним ES (es) и нижним EI (ei):
для отверстия
ES = Dmax – D , EI = Dmin – D;
для вала
es = dmax – d, ei = dmin – d.
Отклонения могут быть: положительными (со знаком плюс), если
Dmax (dmax), Dmin (dmin) > D(d),
отрицательными (со знаком минус), если
Dmax (dmax ), Dmin (dmin) < D(d)
и равными нулю, если
Dmax (dmax), Dmin (dmin) = D(d).
При нанесении на чертежах размеров с предельными отклонениями следует соблюдать следующие правила: верхнее и нижнее отклонения записывают в две строки, располагая верхнее отклонение над нижним количество знаков при записи верхнего и нижнего отклонений должно быть одинаковым отклонения, равные нулю, не указывают, например при симметричном расположении отклонений их значение задают после знака ± цифрами, равными по высоте цифрам номинального размера
Квалитет – совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Обозначение допуска в квалитете состоит из латинских букв IT (что означает международный допуск) и цифры (цифр) – номера квалитета, например: IT7; IT12 и т.д.
В соединении элементов двух деталей один из них является внутренним (охватывающим), другой – наружным (охватываемым). В ЕСДП всякий наружный элемент называется валом, всякий внутренний элемент – отверстием. Термины «отверстие» и «вал» применяются и к несопрягаемым элементам.
Разность размеров отверстия и вала до сборки определяет характер соединения деталей, т.е. посадку. Зазор характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей соединения, а натяг – степень сопротивления взаимному смещению деталей в соединении:
S = D – d, если D > d,
N = d – D, если d > D.
26. Поля допусков системы, основной отбор, предпочтительные поля допусков.
Поле допуска — зона между верхним и нижним отклонениями Поле допуска — понятие более широкое, чем допуск. Поле допуска характеризуется своим значением и расположением относительно номинального размера. При одном и том же допуске могут быть разные по расположению поля допусков. Поле допуска характеризует значение допуска и его расположение относительно нулевой линии. Оно ограничивается верхним и нижним отклонениями, расстояние между которыми равно допуску по одному из квалитетов. Одно из отклонений является основным, поэтому поле допуска обозначается буквой основного отклонения и номером квалитета: для отверстий – D10, H6, K12 и т.д.; а для валов – c5, f8, t10 и т.д.
дается ограничительный (основной) отбор полей допусков для общего применения, в котором для размеров от 1 до 500 мм особо отмечены предпочтительные поля допусков, которые следует применять в первую очередь. Кроме того, для размеров от 1 до 500мм приведены дополнительные поля допусков, которые можно применять в случае, если поля допусков из ограничительного отбора не обеспечивают предъявляемых к изделиям требований. Все прочие возможные поля допусков являются специальными.
Предпочтительные поля допусков и посадок представляют собой совокупность отобранных из числа наиболее часто применяемых в производстве изделий полей допусков и составляемых из их числа посадок или видов сопряжений. Эти поля допусков и посадок составляют ряды предпочтительных и рекомендуемых и должны в первую очередь использоваться при проектировании изделий.
27. Истолкование предельных размеров.
Для отверстии—диаметр наибольшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть вписан в отверстие так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности на длине соединения (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к отверстию без зазора), не должен быть меньше, чем предел максимума материала. Дополнительно наибольший диаметр в любом месте отверстия, определенный путем двухточечного измерения, ке должен быть больше, чем предел минимума материала.Для валов—диаметр наименьшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть описан вокруг вала так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности на длине соединения (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к валу без зазора), не должен быть больше, чем предел максимума материала. Дополнительно наименьший диаметр в любом месте вала, определенный путем двухточечного измерения, не должен быть меньше, чем предел минимума материала.
28. Классификация калибров. Нормальные и предельные калибры. Рабочие и контрольные калибры.
Калибрами называют средство контроля, воспроизводящее геометрические параметры элементов изделия, определяемые заданными предельными линейными или угловыми размерами, и контактирующее с элементом изделия по поверхностям, линиям или точкам. Под элементом изделия понимается конструктивно законченная часть изделия, например отверстие, паз, выступ и т.д. Под геометрическими параметрами элементов изделия понимаются линейные и угловые величины элемента изделия, форма его поверхности и взаимное расположение поверхностей элемента изделия. Калибры бывают предельные и нормальные.
Кроме этого ГОСТ 27284-87 приводит деление калибров (всех) по трем типам:
типы калибров по форме рабочих поверхностей (гладкие, конусные, резьбовые, цилиндрические резьбовые, конусные резьбовые, шпоночные, шлицевые, профильные);
типы калибров по назначению (проходные, непроходные, поэлементные, комплексные, рабочие, приемные, контрольные, установочные, сортировочные, глубины (высоты) уступа); типы калибров по конструктивным признакам (пробка, скоба, кольцо, втулка, нерегулируемые, регулируемые, полные, неполные, однопредельные, двупредельные, односторонние двупредельные, двусторонние двупредельные).
Нормальные и предельные калибры. Нормальным калибром называется такой калибр, который воспроизводит заданный линейный или угловой размер и форму сопрягаемой с ним поверхности контролируемого элемента. (ГОСТ 27284-87). Нормальные калибры представляют собой точные шаблоны и применяются для контроля сложных профилей, например эвольвентных. О годности деталей судят по равномерности зазора, который образуется между проверяемым профилем и рабочим профилем нормального калибра. Точность изготовления тем выше, чем меньше протяженность и величина получающихся между ними зазоров, которые оценивают «на просвет» или «на краску» (по оставляемым следам слегка смазанного шаблона) либо с помощью набора щупов. В промышленности шаблоны широко применяют при обработке криволинейных контуров и фасонных поверхностей. Предельным называется калибр, воспроизводящий проходной и (или) непроходной пределы геометрических параметров элементов изделия. Предельные калибры позволяют установить, находится ли проверяемый размер в пределах допуска. Обычно для образования стандартных посадок такой контроль гарантирует качественное соединение деталей.
29. Принцип проектирования рабочих поверхностей калибров. Поля допусков калибров. Конструкция калибров, маркировка.
Принцип проектирования рабочих поверхностей калибров. В основу конструирования гладких калибров положен принцип подобия, по которому проходные калибры должны являться прототипами сопрягаемой детали и контролировать в комплексе все виды погрешностей данной простой или сложной (шлицевой) поверхности. Непроходные калибры должны иметь контакт, приближающийся к точечному, чтобы проверять у каждого элемента раздельно, не нарушен ли его непроходной предел
а – калибры для отверстия; б – калибры для вала (в скобках
указаны номера видов калибров по ГОСТ 24851-81)
В стандартах всех стран приняты схемы, при которых поля допусков калибров частично перекрываются с полями допусков изделий. У изделий высокой точности, имеющих малые допуски, перекрытие выбрано наименьшим и, следовательно, поля допусков в большей мере, чем у изделий неточных, переходят за границы чертежных полей допусков. У неточных изделий большое перекрытие малозаметно при изготовлении. Допуски на неточность изготовления калибров взяты из системы ИСО.
Конструкции калибров, маркировка. Гладкие калибры весьма разнообразны по конструкции, варианты которой рекомендованы ГОСТ 24851-81У непроходных калибров и непроходных сторон калибров предусмотрены отличия:
а) уменьшенная длина рабочей поверхности по сравнению с проходным калибром (проходной стороной);
б) для нутромеров наличие кольцевой канавки на стержне;
в) для двусторонних калибров-скоб наличие фаски 450 на сопряжениях передней и боковой плоскостей. Рабочие элементы калибров должны изготовляться из стали марки Х по ГОСТ 5950-73 или ШХ по ГОСТ 801-78, возможно применение сталей марок У10А и У12А по ГОСТ 1435-90, а также калибров диаметром более 10 мм из стали марок 15 или 20 по ГОСТ 1050-88.
Порядок маркировки калибров определяет ГОСТ 2015-84, который требует чтобы на каждом калибре были нанесены:
а) номинальный диаметр отверстия (вала);
б) обозначение поля допуска отверстия (вала);
в) числовые величины предельных отклонений отверстия (вала);
г) обозначение назначения калибра (например ПР, К-И, а всех их 12, но только два ПР и НЕ относятся к калибрам для отверстия –проходная и непроходная пробки, а для вала кроме ПР и НЕ кольца и скобы, есть калибры, обозначаемые К-ПР, К-НЕ, К-И, служащие для контроля калибров соответственно проходного, непроходного и изношенного проходного);
д) товарный знак предприятия-изготовителя.
Маркировка наносится на передний торец пробки или на боковую сторону скобы.
30. Виды соединений: свободные подвижные, разъемные неподвижные, неразъемные неподвижные. Посадки.
СОЕДИНЕНИЕ ПОДВИЖНОЕ — соединение, допускающее свободное взаимное смещение соединяемых элементов без деформирования и нарушения целостности связей.
Неподвижные разъемные соединения обеспечивают неизменное взаимное положение деталей, допуская разборку узла или агрегата без повреждения соединяемых и крепежных деталей. К ним относятся болтовые и винтовые соединения.
Неподвижные неразъемные соединения обеспечивают неизменное положение собираемых деталей и узлов относительно друг друга. К таким видам соединений относятся клепка, сварка, склеивание. Разборка этих соединений затруднена и сопровождается повреждением соединяемых (при сварке) либо крепежных деталей (заклепок) или разрушением скрепляющего вещества (при склеивании).
Посадки с зазором. Если до сборки диаметр отверстия больше диаметра вала, то при сборке соединения получается зазор, а посадка называется «с зазором».
Назначение в обеспечении достаточного места для размещения смазочного материала, компенсации ошибок монтажа, температурных и упругих деформаций. Посадки установлены в квалитетах 4 … 12.
31. Посадки в системе отверстия и в системе вала. Области применения систем.
Системы образования посадок, которые применяются в машиностроении, делятся на систему отверстия и систему вала. Термин отверстие является собирательным, его применяют для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей(рис.6, е-и).; термин вал – применяют для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей (рис.6, а-д). Для достижения разного характера сопряжений нецелесообразно одновременно смещать поля допусков обеих деталей.
В системе основного отверстия при данных разменах и точности соединения нужную посадку получают изменением предельных размеров вала (смещением его поля допуска относительно нулевой линии), не меняя при этом исполнительных размеров основной детали – отверстия (рис. 10, а).
В системе основного вала основной деталью является вал, нужную повадку получают изменением исполнительных размеров отверстия (рис. 10, б). Назначение одной и той же посадки в системе отверстия или системе вала не меняет посадку (значение зазора или натяга), а приводит лишь к изменению предельных размеров деталей (рис. 11).
Области применения посадок в системе вала и системе отверстия, которые формально равноправны, обуславливаются экономическими факторами. Система отверстия является в этом плане более предпочтительной. Для отверстий небольших и средних размеров по каждому размеру нужен специальный режущий инструмент – сверло, зенкер, развертка, протяжка. Для вала такого специализированного по размерам инструмента не нужно. Значит, инструментальное хозяйство при системе отверстия компактнее и проще, чем при системе вала, что дешевле.
В ряде случаев более дешевым может оказаться выполнение соединения в системе вала. Например, для деталей типа тяг, осей и валиков (особенно в сельскохозяйственном и транспортном машиностроении), точность которых обеспечивается сортаментом холоднотянутой стали; соединение пальца, поршня и шатуна – классический пример обеспечения разных посадок при использовании системы вала в одной сборочной единице (посадка поршень – палец с натягом, палец – шатун с зазором). Посадка подшипников и штифтов в корпус – в системе вала, а на вал – в системе отверстия (здесь основная причина использования системы вала – изготовление этих стандартных узлов и деталей на специализированных предприятиях).
32. Рекомендуемые и предпочтительные посадки.
Посадки предпочтительного применения являются частью рекомендованных посадок Единой системы допусков и посадок (ЕСДП) в интервале размеров от 1 до 500 мм (например, Н7/f6, Н7/n6 и т. д.) Унификация посадок позволяет обеспечить однородность конструктивных требований к соединениям и облегчить работу конструкторов по назначению посадок. Комбинируя разные варианты предпочтительных полей допусков валов и отверстий, можно значительно расширить возможности системы по созданию различных посадок без увеличения набора инструментов, калибров и другой технологической оснастки. Рекомендуемые посадки приведены в приложении 1 ГОСТ 25 347-82.
33. Единая система допусков и посадок. Посадки с зазором, посадки с натягом.
ГОСТ 25346-89 “Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений” и ГОСТ 25347-82 “Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки” излагают основные положения принятой единой системы допусков и посадок (ЕСДП). Действие этих стандартов распространяется на размеры 3150 мм. Аналогичный по содержанию ГОСТ 25348-82 охватывает размеры свыше 3150 до 10000 мм.
Для нормирования точностных требований такого же диапазона размеров (до 10000 мм.) системе ОСТ потребовалось 27 ОСТов и ГОСТов, вводимых постепенно в течение десятков лет.
Посадки с зазором. Если до сборки диаметр отверстия больше диаметра вала, то при сборке соединения получается зазор, а посадка называется «с зазором».
Назначение в обеспечении достаточного места для размещения смазочного материала, компенсации ошибок монтажа, температурных и упругих деформаций. Посадки установлены в квалитетах 4 … 12.
Применение посадок с зазором уместно во многих известных случаях:
- для соединений с точным центрированием деталей, когда относительное перемеще- ние этих деталей служит для установки, переключений, регулирования, наладки изделия и его составных частей (пиноль задней бабки, быстросменные кондукторные втулки);
34. Предельные зазоры (натяги), средний и вероятные зазоры (натяги).
Предельные зазоры, средний и вероятный зазоры. Предельных зазоров два: наибольший, равный разности между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала (Smax = Dmax - dmin) или алгебраической разности между верхним отклонением отверстия и нижним отклонением вала (Smax = ES - ei) и наименьший, представляющий разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала (Smin = Dmin - dmax) или алгебраическую разность между нижним отклонением отверстия и верхним отклонением вала (Smin = EI - es). Средний зазор равен полусумме наибольшего и наименьшего зазоров: Sm =(Smax = Smin)/2. Вероятный зазор находится расчетным путем как среднее квадратическое отклонение суммарной совокупности. При упрощенном расчете среднее значение зазора и рассеивание зазора соответственно:
Zm = Em – em; tz = √ta2 + tb2 ;
где Em = 0,5(ES + EI) и em = 0,5(es + ei) – средние отклонения размеров отверстия и вала; ta и tb – допуски отверстия и вала.
Среднее вероятное значение зазора равно Zm = Zmax – 0,5 tz = Zmin + 0,5tz
Предельные натяги, средний и вероятные натяги рассчитываются по тем же методикам и формулам, что и зазоры.
35. Обозначение размеров с указанием требований точности на чертежах.
Обозначение размеров с указанием точности на чертежах определяется ГОСТ 2.307. Требования этого стандарта распространяются на все технические документы промышленности и строительства. Основанием для определения величины изделия и его элементов служат размерные числа, нанесенные на чертеж. Для всех размеров, кроме справочных, которые обычно помечают звездочкой, о чем делают запись в технических требованиях чертежа, указывают предельные отклонения, состоящие из буквы (иногда из двух), обозначающей основное отклонение и цифры (или двух цифр), обозначающей номер квалитета (см. рис. 5). Например, вал: Ø10h7, но правомочны и другие обозначения, например Ø10-0,015 = Ø 10h7Ø
+0,019 -0,005 Н7
(-0,015) ; Ø10n6 = Ø10 +0,010; Ø10g6 = Ø10-0,014; обозначение Ø10е8 = Ø10Н7/е8 = Ø10Н7-е8 приняты для посадок, где мы после номинального размера должны указать сразу основное отклонение и квалитет для отверстия, а затем то же для вала. Размерные числа поверхностей, что не относится ни к валам ни к отверстиям обычно имеют симметричное расположение поля допуска относительно нулевой линии и обозначают следующим образом: 10js6 = 10± 0,0045.
Есть условные обозначения размеров с указанием точности для резьб, шлицевых и шпоночных соединений и отдельных их элементов. Примеры можно найти в соответствующей НД. ГОСТ 2.307-68 не допускает указывать поля допусков одними условными обозначениями, а обязывает применять комбинированные (или числовые) обозначения в следующих случаях:а) при номинальных размерах, не включенных в ряды нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69, например, 41,5Н7(+0,025) или 111h(-0,087);б) при назначении полей допусков, условные обозначения и предельные отклонения которых не предусмотрены ГОСТ 25 347-82, например, для пластмассовых деталей введен ряд специальных полей 65k10(+0,12), 72АZ11(+0,83 +0,64) и др.; таким же является широко применяемое в прямобочных шлицевых соединениях поле допуска F10;
в) при назначении предельных отклонений размеров уступов с несимметричным допуском, например 20D11 (+0,195 +0,065).
36. Нормирование точности размеров с неуказанными допусками. Классы точности, согласование классов с квалитетами при назначении требований. Указание точности размеров с не проставленными отклонениями на чертежах.
Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками устанавливает ГОСТ 25 670-83, а поля допусков для деталей из пластмасс – ГОСТ25 349-82. В Республике Беларусь эти параметры определяет СТБ1014-95 «Изделия машиностроения. Детали. Общие технические условия», где сказано в п. 4.2 что: «Неуказанные предельные отклонения линейных размеров по ГОСТ 25 670:
а) для номинальных размеров менее 1 мм – Н13; h13; ±t2/2;
б) для номинальных размеров свыше 1 мм – Н14; h14;± t2/2;
в) для длины резьбы (наружной и внутренней) полного профиля с шагом Р при выполнении не в упор – 2Р;
г) для длины резьбы в упор величина недореза (сбег + недовод) должны быть не более 4Р для наружной резьбы и 6Р для внутренней резьбы;
д) для деталей, получаемых гибкой и вытяжкой, поля допусков должны быть увеличены в зависимость от толщины исходного материала».
Далее в пункте 4.10 СТБ 1014-95 записано: «При соответствии деталей требованиям настоящего стандарта указание об этом вводится в НД и технические требования чертежей по следующим примерам:
А) при полном соответствии:
«Технические требования по СТБ 1014-95»;
б) при наличии дополнительных требований:
«Остальные технические требования по СТБ 1014-95».».
Указание точности размеров с не проставленными отклонениями на чертежах оговаривают общей записью в технических требованиях чертежа, причем уровень точности для различных элементов должен быть единым, т.е. ссылка может быть только на один квалитет, один класс точности или один квалитет и соответствующий ему класс точности. При необходимости, отклонения по другим квалитетам (более грубым или более точным) надо указывать около номинальных размеров. Для поверхностей металлических деталей, обрабатываемых резанием, в машиностроении рекомендуют 14-й квалитет и класс точности средний; в приборостроении чаще используют 12-й квалитет и класс точный. Для углов кроме 900, фасок и радиусов закруглений два уровня предельных отклонений указаны в стандарте особо и зависят они от степени точности неуказанных предельных отклонений линейных величин.
Выше отмечено как оформляются технические требования в таком случае в соответствии с СТБ 1014-95.
ГОСТ 25 670-83 предусматривает четыре варианта задания неуказанных предельных отклонений линейных размеров:
Если «в тело» надо задать допуски только диаметров, то пример для варианта 1 примет вид ØH14, Øh14, ±t2/2 . При желании во всех случаях вместо ±t/2 можно указывать ±IТ/2, например, вместо ±t/2 записать ±IТ14/2.
Запись в технических требованиях чертежа может быть сформулирована следующим образом: «Неуказанные предельные отклонения размеров Н14, h14, ±t2/2», что означает, что для охватывающих и охватываемых размеров допуск расположен «в тело», а для остальных свободных размеров он должен располагаться симметрично.
37. Отклонения и допуски формы и расположения поверхностей.
Отклонением расположения поверхности или профиля называют отклонение реального расположения поверхности (профиля) от его номинального расположения. Количественно отклонения расположения оценивают в соответствии с определениями. При оценке отклонений расположения отклонения формы рассматриваемых поверхностей (профилей) и базовых элементов должны быть исключены из рассмотрения. При этом реальные поверхности (профили) заменяют прилегающими, а за оси, плоскости симметрии и центры реальных поверхностей (профилей) принимают оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов.
Отклонение от параллельности плоскостей (рис. 13, а) – разность ЕРА наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостями в пределах нормируемого участка.
Отклонение от параллельности осей (прямых) в пространстве – геометрическая сумма ЕРА отклонений от параллельности проекций осей (прямых) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; одна из этих плоскостей является общей плоскостью осей, т.е. плоскостью, проходящей через одну (базовую) ось и точку другой оси (рис. 13, в). Отклонение от параллельности осей (или прямых) в общей плоскости – отклонение от параллельности ЕРАх проекций осей (прямых) на их общую плоскость. Перекос осей (прямых) – отклонение от параллельности ЕРАу проекций осей (прямых) на плоскость, перпендикулярную к общей плоскости осей и проходящую через одну из осей (базовую).
Отклонение от соосности– это наибольшее расстояние (ЕРС1, ЕРС2, …)между осью рассматриваемой поверхности вращения и базой (осью базовой поверхности или общей осью двух или нескольких поверхностей) на длине нормируемого участка
Отклонение от симметричности– наибольшее расстояние ЕРS между плоскостью симметрии (осью) рассматриваемого элемента (или элементов) и базой (плоскостью симметрии базового элемента или общей плоскостью симметрии двух или нескольких элементов) в пределах нормируемого участка
Отклонение от пересечения осей, которые номинально должны пересекаться, определяют как наименьшее расстояние ЕРХ между рассматриваемой и базовой осями
Позиционное отклонение – наибольшее расстояние ЕРР между реальным расположением элемента (его центра, оси или плоскости симметрии) и его номинальным расположением в пределах нормируемого участка
38. Основные понятия: элемент, номинальные, реальные и прилегающие элементы (поверхности, профили). Нормируемый участок. База.
Элемент-обобщенный термин, под которым в зависимости от соответсвующих условий может пониматься поверхность, линия, точка.
Номинальная форма- идеальная форма элемента,которая задана чертежом или другими техническими документами.
Номинальная поверхность – идеальная поверхность, размеры и форма которой соответсвуют заданным номинальным размерам и номинальной форме.
Номинальный профиль – профиль номинальной поверхности.
Реальная поверхность – поверхность ограничивающая тело и отделяющая его от окружающей среды.
Реальный профиль – профиль реальной поверхности.
Прилегающая прямая – прямая, соприкасающаяся с реальным профилем и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реального профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение
Прилегающая окружность – это окружность минимального диаметра, описанная вокруг реального профиля наружной поверхности вращения (рис. 12, б), или максимального диаметра, вписанная в реальный профиль внутренней поверхности вращения
Прилегающая плоскость – это плоскость, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка имело минимальное значение. Прилегающий цилиндр – это цилиндр минимального диаметра, описанный вокруг реальной наружной поверхности, или максимального диаметра, вписанный в реальную внутреннюю поверхность.
Нормируемый участок – участок поверхности или линии, к которому относятся допуск расположения, суммарный допуск формы и расположения или соответствующие отклонения. Примечание: если нормируемый участок не задан, то допуск формы, допуск расположения, суммарный допуск формы и расположения или соответствующие отклонения должны относиться ко всей рассматриваемой поверхности или длине рассматриваемого элемента.
База – элемент детали(или выполняющее ту же функцию сочетание элементов), по отношению к которому задается допуск расположения рассматриваемого элемента, а также определяется соответствующее отклонение
39. Отклонения формы, допуски формы, поля допусков формы.
Отклонение формы – отклонение формы реального элемента от номинальной формы, оцениваемое наибольшим расстоянием от точек реального элемента по нормали к прилегающему элементу.
Шероховатость поверхности не включается в отклонение формы. В обоснованных случаях допускается нормировать отклонение формы, включая шероховатость поверхности.
Волнистость включается в отклонение формы. В обоснованных случаях допускается нормировать отдельно волнистость поверхности или часть отклонения формы без учета волнистости.
Особым случаем оценки отклонения формы является отклонение от прямолинейности оси.
Допуск формы – наибольшее допускаемое значение отклонения формы.
Поле допуска формы – область в пространстве или на плоскости, внутри которой должны находиться все точки реального рассматриваемого элемента в пределах нормируемого участка, ширина или диаметр которой определяется значением допуска, а расположение относительно реального элемента – прилегающим элементом.
40. Отклонения расположения, допуски расположения, поля допусков.
Отклонение расположения – отклонение реального расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения
При оценке отклонений формы рассматриваемых элементов и баз должны исключаться из рассмотрения. При этом реальные поверхности (профили) заменяются прилегающими, а за оси плоскости симметрии и центры реальных поверхностей или профилей принимаются оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов.
Допуск расположения – предел, ограничивающий допускаемое значение отклонения расположения.
Поле допуска расположения – область в пространстве или заданной плоскости, внутри которой должен находиться прилегающий элемент или ось, центр, плоскость симметрии в пределах нормируемого участка, ширина или диаметр которой определяется значением допуска, а расположение относительно баз – номинальным расположением рассматриваемого элемента
41. Допуски в радиусном и диаметральном выражении. Рассматриваемый и базовый элементы.
Для ряда отклонений расположения (соосности, симметричности, пересечения осей, позиционного отклонения и отклонений формы заданного профиля или поверхности) кроме числового значения допуска следует указывать способ его задания в диаметральном или радиальном выражении. Это нужно из-за того, что ограничиваться может либо наибольшее предельное отклонение от базы в любом возможном направлении R или T/2, либо целиком возможное поле отклонений (Ø или Т) при условии симметричного расположения относительно базового элемента. В соответствии с международной практикой диаметральное выражение допуска расположения является предпочтительным.
Базовый элемент – элемент номинальной формы, служащий основой для оценки отклонений формы реальной поверхности или реального профиля.
Базовый элемент для оценки отклонений формы используется также для исключения влияния отклонений формы при определении отклонений расположения.
Рассматриваемый элемент – поверхность, для которой устанавливается требования к точности расположения.
42. Допуски взаимного расположения поверхностей. Суммарные отклонения формы и расположения поверхностей.
1. Допуск на отклонение от параллельности (EPA) TPA
а) плоскостей
б) прямых в плоскости
Схемы измерений
в) оси и плоскости
Схема измерений
г) осей
а) плоскостей
г) осей
3. Допуск на отклонение наклона (EPN) TPN
4. Допуск на отклонение от симметричности (EPS) TPS
5. Допуск на отклонение от пересечения (EPX) TPX
6. Допуск на отклонение от соосности (EPC) TPC
7. Допуск на позиционное отклонение (EPP) TPP
Суммарные отклонения формы и расположения: биение радиальное, торцевое, в заданном направлении, полное радиальное и полное торцевое биение.
Радиальное биение поверхности вращения относительно базовой оси является результатом совместного проявления отклонения от круглости профиля рассматриваемого сечения и отклонения его центра относительно базовой оси. Оно равно разности ECR наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной базовой оси. Если определяется разность
ECTR наибольшего и наименьшего расстояний от всех точек реальной поверхности в пределах нормированного участка до базовой оси, то находят полное радиальное биение. Оно является результатом совместного проявления отклонения от цилиндричности поверхности и отклонения от ее соосности относительно базовой оси.
Торцовое биение – это разность ЕСА наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля торцовой поверхности, до плоскости, перпендикулярной базовой оси. Торцовое биение определяется в сечении торцовой поверхности цилиндром заданного диаметра, соосным с базовой осью, а если диаметр не задан, то в сечении любого (в том числе и наибольшего) диаметра торцовой поверхности. Полное торцовое биение – это разность ЕСТА наибольшего и наименьшего расстояний от точек всей торцовой поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой оси.
Кроме определения биения в радиальном и торцовом направлениях можно измерить биение во множестве других направлений, если имеются соответствующие поверхности. Эти направления называются заданными. Биение в заданном направлении представляет разность ECD наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения в сечении рассматриваемой поверхности конусом, ось которого совпадает с базовой осью, а образующая имеет заданное направление до вершины конуса.
43. Допуски биения, допуски формы заданного профиля и заданной поверхности, поля допусков.
Допуски биения назначаются в соответствии с ГОСТ 24643-81 для биения торцового и биения торцового полного для интервала размеров до 10000 мм, а для обоих видов биения радиального в интервале до 2500 мм. При назначении допусков биения торцового под номинальным размером понимается заданный номинальный диаметр или номинальный больший диаметр торцовой поверхности. При назначении допусков биения торцового полного под номинальным размером понимается номинальный больший диаметр рассматриваемой торцовой поверхности. При назначении допусков радиального и биения радиального полного под номинальным размером понимается номинальный диаметр рассматриваемой поверхности. Под полем допуска биения надо понимать объем, внутри которого должны располагаться все точки действительной поверхности. Для биения радиального этот объем имеет вид втулки, ось которой совпадает с базовой осью поверхности, а наружный и внутренний диаметры являются наибольшим и наименьшим значениями номинального диаметра поверхности, но только не по допуску на диаметр, а по допуску на биение радиальное поверхности этого диаметра. Для биения торцового эта область представляет из себя диск. Степеней точности в соответствии с ГОСТ 24643-81 имеется 16, но их количество можно увеличить
Допуск формы заданного профиля может назначаться в диаметральном выражении – тогда это удвоенное наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданного профиля, а если рассматривать его в радиусном выражении, то это наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданного профиля. Допуск формы заданной поверхности также может задаваться двояко. Допуск в диаметральном выражении – удвоенное наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданной поверхности. Допуск в радиусном выражении – наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданной поверхности.
44. Степени точности допусков формы и расположения поверхностей. Уровни относительной геометрической точности допусков формы и расположения поверхностей.
Принцип установления уровней относительной точности обеспечивает необходимое разнообразие допусков с сохранением возможности единообразного решения типичных задач функционирования деталей и их изготовления с учетом масштабных факторов.
Для решения различных конструкторских задач необходимы допуски разной точности. Например, точность направляющих станка или измерительного прибора существенно выше точности дверного засова; подшипники шпинделя станка точнее подшипников автомобильных колес и т.д.
Понятие точности геометрических параметров не может рассматриваться как абсолютное. Известна связь допуска со значениями эффективных параметров. Следовательно, можно говорить об установлении в любой системе допусков и посадок уровней относительной точности, которые используются для назначения “одинаково точных” допусков однотипных параметров с разными номинальными значениями.
Уровни относительной точности в различных стандартных системах допусков и посадок называются по-разному. В системе допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей они называются квалитетами, в системах допусков формы и расположения поверхностей, допусков зубчатых колес – степенями точности. Для подшипников качения, допусков несопрягаемых поверхностей (“неуказанные допуски”) и некоторых других случаев используют понятие классов точности. Наименование уровней относительной точности зависит от конкретных объектов и сложившихся традиций.
Установленные стандартами уровни относительной точности используются как второй вход в таблицах допусков. Первым входом являются интервалы эффективных параметров, а значение допуска отыскивают на пересечении двух входов в таблицу по принципу “строка-столбец”.
Уровни относительной точности играют весьма важную роль в использовании аналогии для выбора норм точности при проектировании или технологического оборудования при разработке технологического процесса. Вне зависимости от конкретного значения нормируемого параметра можно, опираясь на уровень относительной точности, выбрать допуск (посадку) которые обеспечат удовлетворительное выполнение требуемых функций, а по уровню относительной точности параметра изготавливаемой детали – технологическое оборудование, обеспечивающее удовлетворительное поле практического рассеяния при обработке поверхности.
Поле допуска расположения TP — область в пространстве или заданной плоскости, внутри которой должен находиться прилегающий элемент или ось, центр, плоскость симметрии в пределах нормируемого участка, ширина или диаметр которой определяется значением допуска, а расположение относительно баз — номинальным расположением рассматриваемого элемента.
Допуском формы TF называется наибольшее допускаемое значение отклонения формы.
45. Неуказанные допуски формы и расположения. Зависимые допуски. Выступающие поля допусков расположения.Рабочий чертеж детали только тогда может считаться готовым, когда помимо изображения на нем конфигурации детали с соответствующими сечениями и разрезами» указаны требования к точности по всем четырем геометрическим параметрам для всех ее элементов.
Говоря о номинальных размерах, которые проставляют на чертеже, следует отметить, что они все, без исключения, должны быть указаны с основными отклонениями и допусками.
При этом у любой детали требования к точности размеров для всех ее элементов не могут быть одинаковыми, так как в каждой детали ее функциональное назначение определяется лишь несколькими элементами, а другие элементы детали играют роль связующих. Но эти связующие элементы тоже надо изготавливать, а потому и для них надо устанавливать требования к точности выполнения. Например, для простейшей детали в виде цилиндрического валика именно диаметр определяет его эксплуатационные функции, а длина, чаще всего, имеет второстепенное значение и редко когда тоже образует сопряжение и лишь определяет габариты.
Поэтому при проектировании детали конструктор, прежде всего, решает вопрос о нормировании точности тех ее элементов, которые определяют эксплуатационные свойства и практически не должен задумываться о точности других элементов, выполняющих вспомогательную роль. Для них на чертеже детали указывают только номинальные значения, и такие размеры называют размерами с неуказанными допусками. На производстве их часто называют «свободными размерами».
Зависимые допуски те, величина которых зависит не только от заданного предельного отклонения расположения, но и от действительных отклонений размеров рассматриваемых поверхностей. Зависимые допуски ограничивают отклонения расположения при размерах координируемых поверхностей, соответствующих максимуму материала детали, т. е. при наименьших предельных размерах отверстий и наибольших предельных размерах валов.
Выступающие поля допусков расположения – это поля допусков или часть их, ограничивающая отклонение расположения рассматриваемых
Рисунок 24 – Выступающее поле допуска расположения
элементов за пределами протяженности этих элементов (нормируемый участок выступает за пределы длины элемента – рис. 24). Если надо задать выступающее поле допуска расположения, то после числового значения допуска
Рисунок 25 – Оформление технических требований
к выступающему полю допуска.
46. Влияние микрогеометрии поверхности на качество продукции, оптимальная шероховатость.
Шероховатость поверхности и твердость – управляемые факторы. Шероховатость поверхности можно получить с заданной характеристикой у всех деталей партии; ее можно проверить, не повреждая детали.
Коэффициенты трения у менее шероховатых поверхностей меньше, чем у грубых как при сухом трении, так и при полусухом и жидкостном, реальная опорная поверхность также больше. В результате износ поверхностей тем меньше, чем меньше шероховатость поверхности при прочих равных условиях. Микронеровности поверхности вносят неопределенность в посадки, так как величина измеренного зазора или натяга отличается от величины эффективного зазора или натяга.
Встречаются, однако, случаи, когда поверхности должны быть шероховатыми, как, например, при шпатлевке, которая лучше держится на шероховатой поверхности; для сохранения смазки гладкость иногда должна быть ограничена, поскольку слегка шероховатая поверхность лучше удерживает масляный слой, нежели совершенно гладкая. Шероховатые поверхности лучше отводят тепло.
Неровности поверхности оказывают большое влияние на важные в эксплуатационном отношении показатели жидкостного трения; газодинамического сопротивления и эрозионного износа; трения и износа при скольжении; трения, износа и вибраций при качении; статической и динамической непроницаемости; контактной жесткости, сопротивления усталостным разрушениям при переменных нагрузках; прочности прессовых соединений; прочности сцепления при притирании и склеивании; электрического и термического сопротивления; отражательной способности и сопротивления в радиоволноводах; коррозийной стойкости и качества лакокрасочного и гальванического покрытий; точности измерений и т.д.
Экспериментально обнаружено, что с ростом высоты волны снижаются контактная долговечность стальных цилиндрических образцов, максимальная грузоподъемность упорных подшипников, износостойкость стальных пальцев в паре с бронзовой втулкой, вероятность работы без «схватывания» стальных плоских образцов и т.д. Такие экспериментальные данные имеют локальное значение, их используют на тех предприятиях, где проводились наблюдения для выбора норм точности.
Оптимальная шероховатость, методы ее определения. В процессе работы машины различают три периода: обкатку или приработку, когда у деталей повышенный износ; период нормальной работы (самый длительный) и период катастрофического износа, сопровождающийся постоянными, крупными и все более частыми поломками.
Получающаяся после приработки (при трении скольжения, трении качения и трении с проскальзыванием) шероховатость, обеспечивающая минимальный износ и сохраняющаяся в процессе длительной эксплуатации машин называется оптимальной. Оптимальная шероховатость характеризуется высотой, шагом и формой неровностей (радиусом впадин, углом наклона неровностей в направлении движения и др.). Параметры оптимальной шероховатости зависят от качества смазки и других условий работы трущихся деталей, их конструкций и материала. Оптимальная шероховатость не обязательно низкая. Так перед испытаниями компрессора шероховатость наружной поверхности поршня соответствовала Ra = 0,7 – 1,0 мкм, а зеркала цилиндра Ra = 0,2 –0,3. После испытаний в идеальных условиях в течение 1 000 часов шероховатость поршня не изменилась, а шероховатость зеркала цилиндра стала Ra = 0,7 –1,2.
47. Параметры волнистости поверхностей.
Под волнистостью поверхности понимают совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояния между смежными возвышенностями или впадинами превышает базовую длину l. Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности. Условно границу между различными порядками отклонений поверхности можно установить по значению отношения шага Sw к высоте неровностей Wz. При Sw/Wz <40 отклонения относят к шероховатости поверхности, при 1000 ≥(Sw/Wz)≥ 40 – к волнистости, при Sw/Wz > 1000 к отклонениям формы.
Высота волнистости Wz – среднее арифметическое из пяти ее значений (W1,W2, …W5), определенных на длине участка измерения Lw, равной не менее пяти действительным наибольшим шагам Sw волнистости (рис. 29):
Wz = (W1+W2+W3+W4+W5) / 5. (9)
Наибольшая высота волнистости Wmax – расстояние между наивысшей и наинизшей точками измеренного профиля в пределах длины Lw, измеренное на одной полной волне.
Средний шаг волнистости Sw – среднее арифметическое значение длин отрезков средней линии Swi, ограниченных точками их пересечения с соседними участками профиля волнистости
Sw = 1/n. (10)
Форма волны зависит от причин, которые вызывают волнистость поверхности. Чаще волнистость имеет синусоидальный характер, что является следствием колебаний в системе станок – приспособление – инструмент – деталь, возникающих из-за неравномерности сил резания, наличия неуравновешенных масс, погрешностей привода и т.п.
48. Параметры и характеристики шероховатости поверхностей: базовая длина, высотные и шаговые параметры.
Шероховатостью поверхности согласно ГОСТ 25142-82 называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины. Шероховатость поверхности изделий независимо от материала и способа изготовления можно оценивать количественно одним или несколькими параметрами: средним арифметическим отклонением профиля Ra, высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz, наибольшей высотой неровностей профиля Rmax, средним шагом неровностей Sm, средним шагом местных выступов профиля S, относительной опорной длиной профиля tp (p- значение уровня сечения профиля, рис. 30). Параметр Ra является предпочтительным из всех шести. Базирование при измерении шероховатости производится по средней линии профиля.
Базовая длина l – длина базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Базовая линия (поверхность) – линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) и служащая для оценки геометрических параметров поверхности.
Опорная длина профиля ηр - сумма длин отрезков bi, отсекаемых на заданном уровне р в материале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины:
ηp = Σ bi. (13)
Опорную длину профиля ηр определяют на уровне сечения профиля р, т.е. на заданном расстоянии между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль параллельно линии выступов профиля. Линия выступов профиля – линия, эквидистантная средней линии, проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины. Значение уровня сечения профиля р отсчитывают по линии выступов и выбирают из ряда 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% от Rmax. Относительная опорная длина профиля tp может быть равна: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90%.
Чертежом, как правило, задаются требования к шероховатости всей рабочей поверхности детали. Контроль соблюдения этих требований осуществляется обычно по некоторому числу профилей ограниченной длины. При этом возникают вопросы: какой длины должен быть каждый обследуемый профиль, т. е. участок измерения; сколько должно обследоваться таких участков; какие участки выбирать для измерений, чтобы оценить качество поверхности в целом
49. Относительная опорная длина профиля. Направление неровностей.
Относительная опорная длина профиля tp – отношение опорной длины профиля к базовой длине:
tp = ηр / l.
где .hр — опорная длина профиля находится как сумма длин отрезков, отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины. Относительная опорная длина профиля характеризует форму неровностей профиля. Значение tр нормируется в процентах и выбирается из ряда: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 %.Численные значения уровня сечения р нормируются в процентах от Rmax и выбираются из ряда 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 %.
Направление неровностей поверхности – условный рисунок, образованный нормальными проекциями экстремальных точек неровностей поверхности на среднюю поверхность.
Параллельное направление неровностей, когда неровности параллельны линии, изображающей на чертеже поверхность, для которой установлены требования к шероховатости.
Перпендикулярное - когда неровности перпендикулярны линии, изображающей на чертеже эту поверхность.
Перекрещивающиеся - когда неровности перекрещиваются в двух направлениях наклонно к линии, изображающей поверхность.
Произвольное - когда неровности имеют различное направление по отношению к линии, изображающей поверхность на чертеже.
Кругообразное - когда неровности имеют приблизительно кругообразную форму по отношению к центру поверхности.
Радиальное - когда неровности располагаются приблизительно ра-Диально по отношению к центру поверхности.
50. Комплексы параметров шероховатости поверхностей.
Выбор и назначение комплексов параметров шероховатости поверхностей зависят от условий, в которых будет работать деталь. Например, для трущихся поверхностей ответственных деталей целесообразно регламентировать допустимые значения Ra и tp, а также направление неровностей; для функционально важных поверхностей циклически нагруженных ответственных деталей - Rmax, Sm(или S) и направление неровностей; для соединения с натягом – только Ra. Чем ниже точность данной поверхности, тем грубее можно задавать для нее параметры шероховатости (это экономичнее и шероховатость будет гарантированно обеспечиваться технологически одновременно с размером без дополнительной обработки). Для неответственных поверхностей конструктор может не указывать шероховатость; в таком случае она не контролируется. Малая шероховатость наружных, видимых глазом поверхностей может задаваться из соображений удобства или эстетики.
51. Связь допусков размеров, формы и высотных параметров шероховатости поверхности.
При нормировании шероховатости поверхностей рекомендуется согласовывать допуск на шероховатость с допусками размеров, формы и расположения поверхностей. Высота неровностей Rz не должна превышать: 5% допуска размера при допуске формы и расположения, составляющем 25% допуска размера; 10% допуска размера при допуске формы и расположения, составляющем 40% допуска размера; 20% допуска размера при допуске формы и расположения, составляющем 60% допуска размера. При допуске формы и расположения, превышающем 60% допуска размера, устанавливается шероховатость поверхности с высотой неровностей Rz, составляющей 20% и более допуска размера.
52. Обозначение шероховатости на чертежах.
Согласно ГОСТ 2.309-73 шероховатость поверхностей обозначают на чертеже для всех выполняемых по нему поверхностей детали, независимо от методов их образования, кроме поверхностей детали, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции. Структура обозначения шероховатости приведена на рисунке 40. В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктор не устанавливает, применяют знак, показанный на рис. 40, б; этот знак является предпочтительным. В обозначении шероховатости поверхности, образуемой удалением слоя материала, применяют знак 40, в, а если поверхность образуется без снятия материала (литьем, ковкой, объемной штамповкой, прокаткой, волочением), применяют знак, показанный на рис. 40, г.
Рисунок 40 – Структура обозначения шероховатости поверхности
Значение параметра шероховатости Ra указывают в ее обозначении без символа, например 0,5; для остальных параметров – после соответствующего символа, например Rmax 6,3; Sm 0,63; S 0,32; Rz 32; t50 70. Здесь указаны наибольшие допустимые значения параметров шероховатости; их наименьшие значения не ограничиваются. Можно указывать вид обработки, если он является единственным для данной поверхности (рис. 41).
Рисунок 41 – Примеры обозначения шероховатости поверхности
Обозначения шероховатости поверхностей на изображении детали располагают на линиях контура, выносных линиях (по возможности ближе к размерной линии) или на полках линий-выносок. При недостатке места допускается располагать обозначения шероховатости на размерных линиях или на их продолжениях, а также разрывать выносную линию (рис. 42, а). При изображении изделия в разрывом обозначение шероховатости наносят только
а – обозначение шероховатости на размерных или
выносных линиях; б – на деталях, изображенных с разрывом
Рисунок 42 – Пример обозначения шероховатости
53. Контроль волнистости и шероховатости поверхностей.
Волнистость является элементарным отклонением поверхности любой формы. Высота неровностей волнистости и высота шероховатости примерно одинаковы, отношение же шагов к высоте различны.
Волнистость — совокупность периодически повторяющихся неровностей на поверхности, которые образуются прежде всего в связи с колебаниями или относительными колебательными движениями в системе станок—инструмент—изделие.
Волнистость определяется на нормальном сечении поверхности, причем шероховатость и другие отклонения формы исключаются. К волнистости, как правило. относятся периодические неровности, у которых отношение шага к высоте больше 40. У изделий с круглым сечением к волнистости относятся отклонения в радиальном сечении, у которых шаг меньше 1/15 окружности.
Измерение и контроль шероховатости поверхности – эти понятия на первый взгляд идентичны, но специалист знает, что при измерении любого параметра получают численные значения измеряемой величины, а при контроле определяют, входит ли деталь по контролируемому параметру в рамки наибольшего и наименьшего допустимых размеров. Как было сказано выше, все стандартизуемые параметры шероховатости определяются по профилю поверхности. Профильный метод – основной в оценке шероховатости во всем мире. Но детали машин контактируют друг с другом по поверхности и было бы вернее оценивать шероховатость по поверхности, а не по профилю. На основе этих двух методов и проводится измерение и контроль шероховатости поверхности.
54. Стандартизация подшипников качения. Система условных обозначений подшипников качения.
Стандартизация подшипников качения. Опоры вращения осей и валов называются подшипниками. По виду трения различают подшипники скольжения, в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей поверхности подшипника и подшипники качения, в котороых благодаря установке шариков или роликов между опорными поверхностями оси или вала и подшипника наблюдается трение качения. По направлению действия воспринимаемой нагрузки подшипники делят на радиальные, т.е. воспринимающие радиальные нагрузки, упорные, воспринимающие только осевые нагрузки и радиально-упорные, воспринимающие одновременно радиальные и осевые нагрузки.
Подшипники качения являются стандартными изделиями, которые изготовляют на специализированных подшипниковых заводах. Подшипники обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям колец и ограниченной внутренней взаимозаменяемостью между телами качения и дорожками качения колец. Вследствие особо высоких требований к точности указанных элементов используют принцип групповой сборки при изготовлении подшипников.
Термины и определения подшипников качения и их элементов регламентирует ГОСТ 24955-81; допуски и отклонения размеров, формы, точности вращения и зазоров ненагруженных подшипников – ГОСТ 25256-82. Основные размеры подшипников качения устанавливает ГОСТ 3478-79.
Система условных обозначений подшипников качения. Маркировка подшипников качения отражает основные параметры и конструктивные особенности подшипников. Обозначения наносят на торец колец подшипников. Первые две цифры, считая справа налево, обозначают внутренний диаметр подшипника. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм эти две цифры надо умножить на 5, чтобы получить фактический внутренний диаметр в миллиметрах. Для подшипников с внутренним диаметром до 20 мм принято иное обозначение: маркировки 00, 01, 02, 03 фактически означают диаметры 10, 12, 15 и 17 мм соответственно. Третья цифра справа указывает серию подшипника по диаметральным размерам и ширине. Приняты следующие обозначения: 1 – особо легкая серия, 2 – легкая, 3 – средняя, 4 – тяжелая, 5 – легкая широкая, 6 – средняя широкая серия. Четвертая цифра справа означает тип подшипника: 0 – радиальный шариковый однорядный, 1 – радиальный шариковый двухрядный сферический, 2 – радиальный с короткими цилиндрическими роликами, 3 – радиальный двухрядный сферический с бочкообразными роликами, 4 – радиальный роликовый с длинными цилиндрическими роликами, 5 – радиальный с витыми роликами, 6 – радиально-упорный шариковый, 7 – радиально-упорный роликовый конический, 8 – упорный шариковый, 9 – упорный роликовый. Пятая и шестая цифры справа характеризуют конструктивные особенности подшипника. Седьмая цифра обозначает серию подшипника по ширине.
55. Классы точности подшипников качения, их обозначения. Поля допусков колец подшипников качения.
ГОСТ 520 –89 распространяется на шариковые и роликовые подшипники с внутренним диаметром от 0,6 до 2000 мм и устанавливает пять классов точности подшипников, технические требования к материалам и термообработке, шероховатость присоединительных поверхностей, допуски на размеры, отклонения формы и расположения элементов отдельных колец и подшипников в сборе и др.
Классы точности подшипников качения обозначают в порядке повышения точности арабскими цифрами 0, 6, 5, 4 и 2. Класс точности проставляют через тире перед условным числовым обозначением подшипника, например, 5 – 208, 6 – 36 205. Нулевой класс в обозначениях не указывают, поскольку он является основным и принят к выпуску для всех типов подшипников качения. Чем выше класс точности, тем более ограничена номенклатура типоразмеров изготовляемых по ним подшипников. Это объясняется как сужением области их применения, так и существенным повышением цен подшипников. С повышением класса точности возрастают точностные требования ко всем элементам подшипников как внутренним, обеспечивающим точность вращения и зазоры, так и внешним, обеспечивающим посадку колец в изделии. Для внутренних колец шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников с номинальным размером присоединительного диаметра от 18 до 30 мм допуски составят в зависимости от класса точности в мкм:
Для всех классов точности подшипников верхнее отклонение присоединительных диаметров принято равным нулю. Таки образом, средние диаметры наружного и внутреннего колец dm и Dm приняты соответственно за диаметры основного вала и основного отверстия, а следовательно, посадку соединения наружного кольца с корпусом назначают с системе вала, а посадку в соединения внутреннего кольца с валом - в системе отверстия (рис. 49). Допускаемые отклонения посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов по овальности и конусообразности составляют соответственно для подшипников 0 и 6 классов точности половину, а для 5 и 4 – четверть допуска на диаметр в любом сечении посадочной поверхности.
Торцевое биение заплечиков валов и корпусов, в которые упираются кольца подшипников, для малых диаметров (до 50 и 80 мм соответственно) при переходе от 0 к 4-му классу точности уменьшается в пять раз и составляют не более 20 для валов и 40 мкм для корпусов (рис.50 и 51). Большое торцевое биение вызывает перекос кольца, что недопустимо. Так радиальные шариковые подшипники могут работать при перекосах не более 15', большие перекосы снижают долговечность подшипника, возможен его перегрев и разрыв сепаратора. Пагубно сказывается перекос колец и на роликовых подшипниках. На надежность работы подшипниковых узлов значительно влияет отклонение от соосности, но регламентация норм на отклонения от соосности отдельных элементов составных частей изделий затруднена в связи с разнообразием их конструкций, размеров, условий применения и сложности измерения.
К шероховатости посадочных и торцовых поверхностей колец подшипников, а также валов и корпусов предъявляют повышенные требования. Например, у колец подшипников классов точности 4 и 2 диаметром до 250 мм параметр шероховатости должен быть в пределах 0,63 – 0, 32 мкм. Особое значение имеет шероховатость поверхности дорожек и тел качения: уменьшение параметра шероховатости от 0,32 – 0,16 до 0,16 – 0,08 повышает ресурс подшипников более чем в два раза, а дальнейшее снижение шероховатости до 0,08 – 0,04 мкм еще на 40%.
56. Виды нагружения колец подшипников качения. Посадки колец подшипников качения, выбор посадок. Влияние посадки на радиальный зазор.
Установлено три вида нагружения: местное, циркуляционное и колебательное. При местном нагружении постоянная по величине радиальная нагрузка воздействует на один и тот же ограниченный участок дорожки качения (преимущественно наблюдается на невращающемся кольце подшипника) и вызывает местный износ. Поэтому идея присоединения таких колец к соответствующей детали в изделии заключается в получении посадки с небольшим средневероятным зазором, вследствие чего кольцо в процессе работы под воздействием отдельных толчков, сотрясений и других факторов будет периодически проворачиваться, износ дорожки станет более равномерным и долговечность кольца значительно возрастет.
Циркуляционный вид нагружения создается на кольце при постоянно направленной радиальной нагрузке, когда место нагружения последовательно перемещается по окружности кольца со скоростью его вращения. Посадка вращающегося циркуляционно нагруженного кольца должна обеспечивать гарантированный натяг, исключающий возможность относительных смещений или проскальзывание этого кольца и детали, так как их появление приведет к развальцовке поверхностей сопряжения, потере точности, перегреву и быстрому выходу узла из строя.
Колебательное нагружение имеет место при одновременном действии на кольцо двух радиальных нагрузок: постоянной по направления и вращающейся вокруг оси. В результате на одном участке дорожки качения они усиливают друг друга, а на другом – ослабляют. Если одна из нагрузок значительно превышает другую, то действием меньшей можно пренебречь и считать схему нагружения местной или циркуляционной.
ПОСАДКИ КОЛЕЦ
Перечень полей допусков, отобранных из ГОСТ 25347-82 для образования подшипниковых посадок, рекомендации для выбора из них оптимальных сопряжений в конкретных случаях и дополнительные требования к присоединительным поверхностям деталей содержит ГОСТ 3325- 85.
Отличие подшипниковых посадок от обычных посадок цилиндрических соединений при одинаковом обозначении и предельных отклонениях поля допуска сопрягаемой детали состоит в том, что зазоры и натяги в них будут иметь другие значения из-за отличий в величине, а для внутренних колец и расположении полей допусков основных деталей.
С повышением класса точности подшипника возрастают требования к точности посадочных мест деталей. При классе точности 2 она установлена на грани достижимой в производственных условиях (IT3, IT4, IT5). Посадку выбирают отдельно для каждого кольца по таблицам ГОСТ 3325-85 в зависимости от вращения или неподвижности кольца, вида нагружения, режима работы, а также размеров и типа подшипника.
ВЛИЯНИЕ ПОСАДКИ
В подшипниках качения различают исходный, монтажный и рабочий зазор. Исходный зазор подшипник качения имеет в свободном состоянии. По ГОСТ 24810-81 по типам подшипников установлены условные обозначения групп зазоров (обозначают арабскими цифрами, а одну из ни словом «нормальная»). Группы различаются размерами радиального и осевого зазоров. Условное обозначение группы радиального зазора, кроме нормальной, должно быть нанесено на подшипник и упаковку слева от обозначения класса точности подшипника. Монтажный зазор устанавливается в подшипнике после его сборки в изделии. Вследствие посадки одного из колец с гарантированным натягом монтажный зазор всегда меньше исходного. Рабочий зазор имеет место между телами качения и дорожками качения при установившемся режиме работы. Он является наиболее важным. Его значение определяется действующими радиальными усилиями и температурой. Рабочий зазор не должен быть большим, так как чем он меньше, тем равномернее и на большее число тел качения распределяется нагрузка. Отсутствие рабочего зазора может привести к заклиниванию тел качения. В то же время при больших нагрузках подшипники монтируют с некоторым предварительным натягом, который при работе переходит в небольшой зазор. В ответственных случаях монтажный натяг находят расчетным путем.
57. Нормирование точности поверхностей сопрягаемых с подшипниками (точности размеров, формы, расположения и параметров шероховатости). Обозначение посадок подшипников качения на чертежах.
Торцевое биение заплечиков валов и корпусов, в которые упираются кольца подшипников, для малых диаметров (до 50 и 80 мм соответственно) при переходе от 0 к 4-му классу точности уменьшается в пять раз и составляют не более 20 для валов и 40 мкм для корпусов (рис.3 и 4). Большое торцевое биение вызывает перекос кольца, что недопустимо. Так радиальные шариковые подшипники могут работать при перекосах не более 15', большие перекосы снижают долговечность подшипника, возможен его перегрев и разрыв сепаратора. Пагубно сказывается перекос колец и на роликовых подшипниках. На надежность работы подшипниковых узлов значительно влияет отклонение от соосности, но регламентация норм на отклонения от соосности отдельных элементов составных частей изделий затруднена в связи с разнообразием их конструкций, размеров, условий применения и сложности измерения.
К шероховатости посадочных и торцовых поверхностей колец подшипников, а также валов и корпусов предъявляют повышенные требования. Например, у колец подшипников классов точности 4 и 2 диаметром до 250 мм параметр шероховатости должен быть в пределах 0,63 – 0, 32 мкм. Особое значение имеет шероховатость поверхности дорожек и тел качения: уменьшение параметра шероховатости от 0,32 – 0,16 до 0,16 – 0,08 повышает ресурс подшипников более чем в два раза, а дальнейшее снижение шероховатости до 0,08 – 0,04 мкм еще на 40%.
Для обозначения подшипниковых посадок введены специальные обозначения. В качестве символа основного отклонения принята начальная буква L. В сочетании с цифрой класса точности подшипника получены удобные обозначения для полей допусков присоединительных диаметров наружных колец (l0 … l2) и внутренних колец (L0 … L2). На рисунке 5,а показано назначение и написание посадок колец подшипника 6-308 при условии, что вращается и испытывает циркуляционное нагружение наружное кольцо. Расточка в корпусе выполнена на всем протяжении размером Ø90N7 и потому для защитной крышки вынужденно назначается комбинированная внесистемная посадка Ø90 N7/d10, обеспечивающая свободную установку крышки, закрепляемую затем винтами, и экономичность изготовления ее посадочной поверхности.
Кроме того стандарт допускает и другой метод обозначения сопряжений подшипников и деталей. Поскольку применение системы отверстия для соединения внутреннего кольца подшипника с валом и системы вала для соединения наружного кольца с корпусом является обязательным, на сборочных чертежах посадки колец подшипников можно обозначать одним полем допуска, например Ø40k6, Ø90Н7
58. Классификация конических деталей и соединений.
Угловые размеры широко используют при конструктивном оформлении деталей и получении конических соединений. Во многих случаях эти размеры являются независимыми (фаски, скосы, наклонные поверхности, штамповочные и литейные уклоны), т.е. не связаны расчетными зависимостями с другими принятыми линейными или угловыми параметрами. Но угловые размеры нередко координируют оси отверстий для крепежных деталей. В подобных случаях задаются предельные отклонения оси отверстия от номинального расположения по радиусу и центральному углу . Координирующие угловые размеры определяют взаимозаменяемость в соединениях деталей посредством болтов, винтов, шпилек и т. п. Значительно реже встречаются угловые размеры, непосредственно влияющие на собираемость и некоторые эксплуатационные свойства. Например, в электрических машинах встречаются соединения секторов, расположенных по окружности центральные углы между плоскими торцами которых определяют собираемость узла.
Особыми свойствами конических соединений являются самоцентрируемость деталей, регулируемосгь характера сопряжения и простота обеспечения герметичности. Последнее свойство достигается индивидуальной притиркой деталей по коническим поверхностям, вследствие чего герметичные детали (запорные краны, клапаны четырехтактных двигателей, запорные иглы карбюраторов и т. п.) функционально не взаимозаменяемы. Обеспечение высокой концентричности при неподвижных соединениях определяет посадку на конус различных ответственных быстровращающихся деталей: маховиков двигателей внутреннею сгорания, вращающихся частей центрифуг, сепараторов, режущих инструментов и т. п. Возможность регулировать посадку относительным осевым смещением деталей используется в ряде конических подшипников, в дозаторах, а при модификации в плоский клин — для регулирования зазоров в призматических направляющих станков, для закрепления штампов на молотах и т. п.
59. Призматические элементы детали, расположенные под произвольными углами.
Углы конусов и призматических элементов деталей машин можно подразделить на три разновидности: нормальные углы общего назначения; нормальные углы специального назначения (конические резьбы, конусы инструментов, отверстия шпинделей и под оправки для металлорежущих станков и т. д.); специальные углы, размеры которых нельзя округлить до нормальных углов вследствие их зависимости от других принятых размеров (их регламентируют стандарты на конкретные изделия).
Угловые размеры призматических элементов деталей, как правило, бывают свободными.
Для угловых размеров, не связанных расчетными зависимостям ми с другими принятыми размерами, установлены три ряда нормальных углов*, из которых 1-й ряд предпочитают 2-му, а 2-й — 3-му. Первый ряд включает девять значений: 0°, 5°, 15°, 20°, 30е, 45°, 60°, 90° и 120°. Второй ряд содержит 11 дополнительных значений, которые вставлены в промежутки между значениями 1-го ряда: 30', Г, 2°, 3°, 4°, 6°, 7°, 8°, 10°, 40° и 75°. Третий ряд имеет 23 дополнительных значения, причем 17 дополнительных значений вставлены между значениями 1-го и 2-го рядов и добавлено шесть значений, превышающих 120°, 135°, 150°, 165°, 180°, 270° н 360°.
60. Нормальные углы, нормальные конусности и углы конусов.
Для угловых размеров, не связанных расчетными зависимостями с другими принятыми размерами, установлены три ряда нормальных углов, из которых 1-й ряд предпочитают 2-му, а 2-й —3-му. Первый ряд включает 8 значений: 0°; 5°; 15°; 30°; 45°; 60°; 90° и 120°. Второй ряд содержит 16 значений, причем дополнительные 8 значений вставлены в промежутки между значениями 1-го ряда: 0°30'; 1°; 2°; 3°; 8°; 10°; 20° и 75°. Третий ряд имеет 43 значения, причем 22 дополнительных значения вставлены между значениями 2-го ряда и добавлено пять значений, превышающих 120°, а именно 135°; 150°; 180°; 270° и 360°. Для призматических деталей (рис. 59), кроме нормальных углов, ГОСТ 8908—81 допускает применять шесть стандартных уклонов S от 1 : 500 до 1 : 10. Уклон в этих случаях представляет собой отношение перепада высот (H - h) точек наклонной стороны от второй (базовой) стороны к расстоянию L между местами их измерения:
S = (H — h)/L = tgβ.
Рисунок 59 – Параметры призматических деталей
61. Допуски углов, степени точности, интервалы определяющих размеров, выражение допусков в угловых и линейных единицах. Поля допусков.
Допуски углов призматических элементов деталей и углов конусов установлены ГОСТ 8908—81. Угловые допуски задаются в зависимости от номинальной длины конуса (при конусности С ≤ 1 : 3) или в зависимости от длины образующего конуса L1 (при С > 1 : 3, т. е. для а > 30°); для призматических элементов деталей — всегда в зависимости от длины меньшей стороны угла, обозначаемой L1.
Установлено 17 степеней точности, обозначаемых в порядке убывания точности цифрами 1, 2, ..., 17. В технической документации номер степени
проставляют после условного обозначения допуска угла. Значения допусков в степенях образуют геометрическую прогрессию со знаменателем φ = 1,6. Используя эту закономерность, при необходимости разрешается образовывать сверхточные степени 0 и 01.
Допуск угла АТ представляет собой разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями угла. В ГОСТ 8908—81 допуски углов приведены в нескольких вариантах. Исходными являются значения АТа, указанные в микрорадианах. На их основе получены округленные значения допусков углов АТ’а в градусах, минутах, секундах, простравляемые на чертежах. Кроме того, те же допуски приведены в виде линейных величин АТh (для призматических элементов) и ATD (для конических поверхностей). Значения допусков углов АТh и ATD в каждой строке таблицы приведены для крайних значений интервалов длин. Промежуточные значения при необходимости определяют интерполированием. Указанные допуски используют, в частности, при косвенном контроле угловых отклонений.
Поля допусков. Поле допуска – это область, в пределах которой может находиться реальная образующая угла. Допуски углов могут быть расположены «в плюс» (+АТ), «в минус» (—АТ) или симметрично (±АТ/2) относительно номинального угла, что предпочтительно.
62. Конические соединения, их параметры: диаметр, конусность, базорасстояние.
Коническое соединение (рис. 48, б) — соединение наружного и внутреннего конусов, имеющих одинаковые номинальные углы конусов, характеризуется большим диаметром D, малым диаметром d, длиной конического соединения L и базорасстоянием соединения zp, (расстояние между принятыми базами собранных конусов)- zp определяет относительное осевое расположение конических деталей.
В осевом сечении конического соединения и отдельных конусов различают угол конуса а. и угол уклона а/2 вместо этих углов часто используют понятия уклон i и конусность С.
Основной плоскостью называют плоскость поперечного сечения конуса, в котором задается номинальный диаметр конуса. Базовой плоскостью является плоскость, перпендикулярная оси конуса и служащая дли определения осевою положения основной плоскости или осевого положения данного конуса относительно сопрягаемою с ним конуса. В качестве базовой выбирают торцовую плоскость какого-либо заплечика, буртика, или места перехода конуса в цилиндр, чаще всего со стороны большого диаметра Расстояние между основной и базовой плоскостями конуса zе или zi, называют базорасстоянием конуса. Базовая и основная плоскости конуса могут совпадать.
63. Система допусков и посадок для конических деталей и соединений. Допуски формы конических поверхностей.
При заданных конусности и размерах поверхности определяющими показателями конического соединения являются параметры конической посадки и базорасстояние соединения. Посадки в конических соединениях аналогично цилиндрическим характеризуют зазором или натягом, значение которых определяется разностью (до сборки) диаметров внутреннего и наружною конусов в их поперечных сечениях, совмещаемых после фиксации взаимного осевого положения сопрягаемых деталей
Установлено два способа нормирования допусков конусов При первом способе задают единый допуск ТD на диаметр конуса в любом сечении по длине, который одновременно ограничивает отклонения угла и формы конуса. Обычно его подсчитывают (см. прил. 1 к ГОСТ 25307—82) исходя из допустимых отклонений угла конуса, тогда он численно равен допуску АТD . Поле допуска конуса в рассматриваемом случае представляет пространство между двумя предельными конусами (рис. 51), в пределах которого должны находиться все точки реальной поверхности конуса. Способ является предпочтительным при фиксации конусов в соединении по конструктивным элементам или заданному базорасстоянию. Он обеспечивает максимальную простоту операции контроля отдельных конусов (по двум диаметрам на заданном расстоянии). При необходимости допуск ТD может бить дополнен более узкими допусками угла и формы конуса с условием, что они находятся в пределах основного поля допуска на диаметр. При втором способе у конусов раздельно нормируют каждый вид погрешностей: задают допуск диаметра в заданном сечении (обычно сечении основной плоскости) ТDS, допуск АТ угла конуса, допуск ТFR круглости и допуск ТFL прямолинейности образующей конуса. Способ применяют преимущественно для конусов высокой степени точности, особенно несопрягаемых.
Для образования конических посадок отобран ряд полей допусков из ГОСТ 25346—89, которые в ГОСТ 25307—82 указаны посредством синоптической таблицы. Большая их часть принята из имеющихся в ГОСТ 25347—82, где и следует брать для них предельные отклонения. Для полей допусков, установленных дополнительно, отклонения приведены в ГОСТ 25307—82. В соединениях с фиксацией конусов по конструктивным элементам или заданному базорасстоянию при назначении посадок следует применять поля допусков 4 ... 9-го квалитетов с основным отклонением Н для внутренних конусов (т. е. в системе отверстия) и любым из основных отклонений d, e, f, g, h, js, k, m, n, p, r, s, t, u, x, z с учетом распределения каждого из них в пределах упомянутых квалилетов. Рекомендуется в посадках сочетать поля допусков одного квалитета, допускается в обоснованных случаях повышать точность наружного конуса, но не более чем на два квалитета.
64. Выбор посадки и методы получения заданного характера конических сопряжений. Указания на чертежах угловых размеров, допусков углов призматических элементов, допусков и посадок конусов.
Существует несколько способов фиксации взаимного осевою положения наружного и внутреннего конусов в соединении: путем совмещении конструктивных элементов сопрягаемых конусов, когда детали при сборке продвигают до соприкосновения соответствующих базовых плоскостей; путем установле ния между базовыми плоскостями сопряженных конусов предписанного базорасстояния zp; путем осевого смещения сопрягаемых конусов на заданную величину Еа от их начального положения, за которое принимают положение в момент фактического соприкосновения данной пары конусов (последующий отвод конусов образует посадки с зазором, дополнительное сближение под усилием запрессовки – посадки с натягом); посадки с натягом, кроме того, возможно осуществлять путем фиксации положения конических деталей соединения по моменту достижения при запрессовке заданного усилия.
Расположение допусков на сопрягаемые конусы существенно влияет на характер соединения и характер контакта в начальном положении. Ясно, что изменение размеров конусов в пределах заданного на диаметр допуска Т0 при сборке приведет к отклонению действительного размера базорасстояния соединения. С эксплуатационной точки зрения желательно получать его симметричным (±Δzр/2) относительно поминального значения zр. Такой результат будет достигаться, если допуск у обоих конусов будут симметричными (±ТDei/2), либо односторонними одинаково направленными (—ТDe и —ТDi , либо +ТDe и +ТDi , как показано на рис. 67, а). При разностороннем направлении, например, в «тело» (—ТDe и +ТDi), конусы в зависимости от степени использования допусков в процессе обработки после сборки будут «проваливаться» (рис. 67, б); в случае обратного направления допусков — «выпирать» (рис. 67, а), достигая при крайних значениях той же величины Δzр. При условии ТDe = ТDi имеем (без учета действительных отклонений углов уклона)
Δzр = ТD / (tg α / 2). (33)
Когда нормальное функционирование конусного соединения определяется, кроме всего прочего, ограниченными отклонениями базорасстояния, то допуски на диаметры в таких случаях являются производными н должны подсчитываться (см. прил. 4 к ГОСТ 25307—82).
Погрешности углов уклона сопряженных деталей мало сказываются на изменении базорасстояния Δzр. Зато они сильно влияют на характер контакта сопрягаемых конусов. Более желательным является замыкание по большому диаметру, нежели по малому, так как при этом поверхность соприкосновения больше (меньше давление и износ, надежнее передача Мкр), а величина возможных боковых отклонений тела наружного конуса при одной и той же ошибке угла уклона меньше. Для обеспечения в начальном положении контакта у больших оснований конусов следует назначать односторонние предельные отклонения: для наружного конуса плюс АТе, для внутреннего конуса минус АТi.
Достаточно точное равенство конусностей (или углов конуса) двух сопрягаемых деталей имеет особое значение для неподвижных соединений. Различие конусностей отверстия и вала приводит к повышению локальных давлений, нарушению соосности и уменьшению нагрузочной способности. По экспериментальным данным максимальный вращающий момент, передаваемый за счет трения, уменьшается примерно на 4% на 1 угловую минуту разности углов конуса вала и конуса отверстия (в пределах первых 10 угловых минут).
Конусности сопрягаемых конических поверхностей общего назначения стандартизованы и составляют ряд, содержащий 18 значений, причем первые 12 значений округлены по значениям конусности К (от 1 : 200 до 1:3) и остальные 6 — по значениям утла конуса (от 45 до 1200). Кроме конусностей общего назначения допускаются к применению конусности специальных назначений, область распространения которых регламентирована в стандартах на конкретные изделия.
65. Контроль углов призматических деталей и конусов, методики и средства контроля.
Измерение и контроль углов. Реально высшей степенью точности, достижимой в настоящее время в производственных условиях, является 5 для наружных конусов (конусные калибры-пробки) и 6 для внутренних конусов (конусные калибры-втулки). Степени 7, 8 используют для изделий высокой точности (конусы инструментов, конические концы валов и осей для тщательно центрируемых деталей и т. п.); степени 10 ... 12 применяют при нормальной точности (центровые гнезда и центры, угловые пазы в направляющих и др.); cтепени 13 ... 15 — в деталях пониженной точности, степени 16, 17 — для свободных размеров. Варианты задания допусков на углы для трех возможных в практике случаев приведены на рис. 60. Задание допуска через АТ'α и его контроль угломерным измерительным средством не требует дополнительных разъяснений. На призматиче ских элементах для рассматриваемого варианта при любом значении угла нормируется и контролируется допуск АТD (рис 60, в), измеряемый по нормали на конце меньшей стороны плоского угла.
При значительных углах конуса (С > 1 : 3) необходимое для контроля значение АТD (рис 60, б) следует определять по зависимости АТD = АТh /
/( cos α / 2), где α – номинальное значение угла.
Методы и средства контроля и измерения конусов. Объекты угловых измерений в машиностроении и приборостроении, многочисленные и разнообразные по точности размеров измеряемых углов, характеру и размерам сторон, требуют и разнообразных средств измерений, различных по точности, пределам измерений, производительности и назначению. Для того чтобы разобраться в этой массе средств и методов измерений, необходимо их классифицировать. Важнейшим признаком, по которому их классифицируют, является вид (тип) меры, с которой сравнивают измеряемый угол. Такими мерами, во-первых, являются прототипы изделий (их часто называют «жесткими мерами») в виде угловых плиток, угольников, конических калибров и шаблонов, а также многогранных призм (рис. 61 и 62).
Вторая группа измерительных средств — гониометрическая — объединяет приборы и устройства, у которых измеряемый угол сравнивают с соответствующим значением подразделения встроенной в прибор угломерной круговой или дуговой (секторной) шкалы (рис. 63). Третья группа средств — тригонометрическая — отличается тем, что мерой, с которой сравнивают измеряемое изделие, является угол прямоугольного треугольника (рис. 64). Две стороны этого угла воспроизведены или измерены средствами и методами линейных измерений. Эта группа наиболее разнородная по пределам измерений и физическим принципам, положенным в основу действия измерительных средств. В частности, к ней наряду с синусными и тангенсными устройствами, координатными приборами (в том числе автоматами для сортировки конусов) относятся также автоколлимационные и интерференционные приборы.
Единицы измерения угловых единиц в СИ являются дополнительными и включают единицу плоского угла радиан (рад) — угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу, и единицу телесного угла стерадиан (ср) — телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы.
Методы и средства измерения углов и конусов входят в общую классификацию, предусматривающую подразделение методов измерения по характеру их осуществления и средств измерения по принципу действия и устройству. Однако методы и средства измерения углов и конусов можно классифицировать дополнительно с учетом их специфики, что может быть полезным при выборе методов и средств для конкретных случаев угловых измерений. Главная особенность измерений углов заключается в том, что их суммарные
истинные значения могут быть определены геометрически, т. е. расчетным путем, с неограниченной точностью.
Так, сумма плоских внутренних центральных углов в замкнутом контуре точно равна 2π рад = 360°, а сумма внутренних углов т-угольника равна (т — 2) π = (т — 2)180°. Косвенные методы измерения углов сводятся к тригонометрическим методам, а метод сравнения реализуется с помощью жестких мер.
При измерении отклонения рп (в линейных единицах) измеряемого угла изделия от углового размера установочной меры с помощью прибора для относительных измерений и при визуальной оценке наибольшей величины просвета рв используют приближенное соотношение Δα = pn / m, где m – расстояние между упором и точкой, в которой измерялось отклонение или оценивался просвет. При контроле припасовки по краске качество изделия оценивают по числу и расположению пятен на контролируемой поверхности.
66. Типы резьб, используемых в машиностроении и приборостроении. Основные термины и определения (профиль, диаметры, шаг, угол наклона боковой стороны профиля).
Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении (свыше 60% всех деталей имеют резьбы). Резьба играет большую роль в самых разнообразных конструкциях машин и приборов. До середины 19 века она выполнялась заводами различно, без общих норм. В сороковых годах 19 века была проведена унификация крепежных резьб и введен в качестве стандартного, под названием Витворта, треугольный профиль с закругленными вершинами и впадинами, с углом профиля в 550 и определенным числом ниток на 1 дюйм длины в зависимости от диаметров. В некоторых странах (США и др.) находят применение дюймовые резьбы с плоскими срезами профиля по вершинам и впадинам и с углом профиля 600 под названием резьба Селлерса. В конце 19 века с развитием метрической системы была разработана метрическая резьба с углом профиля 600 и шагом в метрических единицах. Различают резьбы общего применения и специальные. К первой группе относятся резьбы (рис. 1 – 8.1 с 244 плаката «Резьбовые соединения»):
Эксплуатационные требования к резьбам зависят от назначения резьбовых соединений. Общими для всех резьб являются требования долговечности и свинчиваемости без подгонки.
Существенный вклад в области нарезания резьбы и повышения ее точности при нарезании внес в 1833 году ученик Модсли Джозеф Витворт.
67. Стандартные профили, диаметры, шаги. Длины свинчивания. Погрешности размеров резьбы.
рассмотрим на примере метрической резьбы, но сначала отметим, что видов резьб, которые стандартизованы, существовало на 1974 год не менее 31 вида. ( Метрическая, метрическая с натягом, метрическая для пластмасс, трапецеидальная однозаходная, упорная, трубная цилиндрическая, коническая дюймовая с углом профиля 600, трубная коническая с углом профиля 550, резьба труб геологоразведочного бурения, окулярная для оптических приборов, для объективов микроскопов, замковая для труб геологоразведочного бурения, дюймовая с профилем Витворта с α = 550 (Англия и Канада), дюймовая с α = 600 (США) – от метрической отличается соотношением шагов и диаметров, унифицированная дюймовая резьба (UST) в США, Англии и Канаде, питчевая, модульная и т.д.
Опыты, проведенные в мире, показали, что метрическая резьба отличается повышенной прочностью по сравнению с резьбой, имеющей меньшие срезы, при этом профиле облегчено накатывание наружной и нарезание внутренней резьб. У метрической цилиндрической резьбы рассматривают следующие параметры (рис. 2): наружный d(D), внутренний d1(D1) и средний d2(D2)диаметры наружной и внутренней резьбы, шаг Р (для многозаходной резьбы ход Рn = Р*n, где n – число заходов), угол профиля α, высота исходного треугольника Н, угол наклона сторон профиля β и γ, угол подъема резьбы ψ, длина свинчивания l, рабочая высота профиля Н1 и номинальный радиус закругления впадины внутренней резьбы R.
Профиль, номинальные размеры диаметров и параметры Р, α и Н1 являются общими как для наружной, так и для внутренней резьб. Профиль метрической резьбы для диаметров от 0,25 до 600 мм и размеры его элементов (Н = 0,8660254Р; Н1 = 0, 541265877Р; R = 0,144337567Р) регламентированы ГОСТ 9150-81, который предусматривает срезы вершин резьбы, равные Н/4 у гайки и Н/8 у болта. Резьбы с этими срезами прочнее, имеющих меньшие срезы. Метрическая резьба - самотормозящаяся. Впадины резьбы болтов и гаек могут быть плоскими и радиусными. Вторые более предпочтительны т.к. прочнее. Главное различие между отдельными разновидностями метрической резьбы состоит в разных соотношениях между диаметром резьбы и шагом. Если исходить из шага основной резьбы (резьбы с крупным шагом), то мелкие шаги, а их в дополнение к крупному для каждого диаметра может быть до пяти, окажутся уменьшенными соответственно в 1,5; 2; 3; 4 и 6 раз. Диаметр и шаг резьб с крупным шагом связаны зависимостью d = 6Р1,3. В основной метрической резьбе с крупным шагом установлено несколько десятков разных шагов, от 0,2 до 6 мм включительно, с расчетом, чтобы каждому номинальному диаметру резьбы соответствовал один крупный шаг. Это дает большую экономию в резьбонарезном и измерительном инструменте. Мелкие шаги также унифицированы. Метрическая резьба одного и того же диаметра бывает с крупным и мелким шагом. Крупный шаг в обозначении резьбы не указывается. ГОСТ 8724-81 устанавливает три ряда диаметров, в каждом из которых предусмотрены крупный и мелкие шаги. Первый ряд, как и в других случаях, предпочтительнее второго, второй – третьего.
В дюймовой резьбе сначала (в 1927 году) был стандартизован закругленный профиль номинально без радиальных зазоров по вершинам и впадинам, а также с плоскосрезанными вершинами профиля и закругленными впадинами с радиальными зазорами. В то время еще не стоял вопрос о нормализации точности изготовления резьбы. Впоследствии при стандартизации допусков на резьбу выявилась целесообразность замены закругленных впадин плоскими срезами; это диктовалось сложностью изготовления резьбонарезного инструмента и дополнительным трудозатратам на закругление впадин.
Длины свинчивания подразделяют на три группы: S (малые), N (нормальные) и L (большие). Допуск резьбы, если нет особых оговорок, относится к наибольшей нормальной длине свинчивания или ко всей длине резьбы, если она меньше наибольшей нормальней длины свинчивания. При изготовлении резьбовых деталей неизбежны погрешности, ухудшающие качество резьбового соединения. Для обеспечения свинчиваемости действительные контуры винта и гайки не должны выходить за предельные контуры, определяемые стандартом. Длина свинчивания, к которой относится допуск резьбы, при нужде должна быть оговорена в технических требованиях или указана в обозначении резьбы в случае:
а) если она относится к группе L;
б) если она относится к группе S, но меньше, чем вся длина резьбы.
Пример обозначения резьбы с длиной свинчивания, отличающейся от нормальной:
М12-7g6g-30
Погрешности размеров резьбы весьма разнообразны. Они могут быть у каждого параметра (ось резьбы, профиль, боковые стороны профиля, угол профиля, углы наклона сторон, наружный диаметр, средний диаметр, внутренний диаметр, шаг резьбы, ход резьбы, высота исходного профиля и т.п.) всех параметров больше 10.
68. Влияние отклонений диаметров, шагов, угла наклона боковой стороны профиля на прочность резьбы и свинчиваемость.
В случае отклонений диаметров «не в тело» болт и гайка могут не свинчиваться. Отклонение от номинальной линии должно быть «в тело». Ухудшает свинчиваемость отклонение шага в любую сторону (так называемый набег шага – рис. 70).
Рисунок 70 – Погрешность шага резьбы
Для обеспечения свинчиваемости при набеге шага нужно или уменьшить средний диаметр болта, сделав лишний проход резцом, что и делается обычно, или увеличить средний диаметр гайки, если резьбу нарезаем резцом, при нарезании метчиком это невозможно. В любом случае прочность соединения снижается из-за уменьшения поверхностей контакта гайки и болта. Аналогично влияет на свинчиваемость, требует компенсации за счет изменения среднего диаметра и тем самым снижает прочность отклонение угла профиля или его половины (рис. 71).
Рисунок 71 – Погрешность угла наклона сторон профиля резьбы
69. Накопленная погрешность шага. Предельные контуры резьбы.
Накопленная погрешность шага является результатом того, что ошибка в шаге редко бывает местной (рис. 4), обычно она является прогрессивной, возрастающей пропорционально числу полных шагов на длине свинчивания (ΔPn) и происходит из-за копирования ошибок шага метчика или плашки (возникает из-за погрешностей кинематики станка, на котором изготавливают инструмент) или из-за погрешностей кинематики станка, особенно при нарезании резьбы с помощью коробки подач станка.
Предельные контуры резьбы определяются:
а) номинальным профилем (у болта мельче впадина и острее вершина, у гайки глубже впадина и шире вершина);
б) основным отклонением для гайки H, G, F, E и для болта h, g, f, e, d;
в) классом точности (точный, средний, грубый);
г) степенью точности (2 … 10 для наружной резьбы и 4 … 10 для внутренней резьбы – 2-я степень применяется только в посадках с натягом, а 9 и 10 для деталей из пластмасс).
70. Диаметральная компенсация отклонений шага и угла наклона боковой стороны профиля. Приведенный средний диаметр резьбы.
Диаметральная компенсация отклонений шага и угла наклона профиля нужна при возникновении этих отклонений. Если ошибок в наклоне боковых сторон профиля нет (Δα/2 = 0), а есть только ошибка в шаге у болта, то при равенстве средних диаметров болта и гайки свинчивания не будет, пока средний диаметр болта не уменьшим на fp (рис. 4, б). Из прямоугольного треугольника находим
fp = ΔPn ctg α/2 (33)
или для метрической резьбы диаметральная компенсация погрешности шага на длине свинчивания fp = 1,732ΔPn. При ошибках у болта в угле наклона сторон профиля приходим к необходимости диаметральной компенсации этой погрешности (рис. 5), равной
fα = (0,582Δα/2) / sinα (34)
или для метрической резьбы
fα = 0,36РΔα/2. (35)
Отклонение среднего диаметра Δd2 при изготовлении резьбы складываясь с шаговой и угловой компенсациями составляет погрешность изготовления среднего диаметра резьбы и не должно превышать табличного допуска среднего диаметра:
Td2 = Δd2 + fp + fα (36)
TD2 = ΔD2 +fp + fα (37)
Учитывая что диаметральная погрешность шага резьбы на длине свинчивания fp = 1,732ΔPn, а для угла наклона сторон профиля для метрической резьбы погрешность измеряется fα = 0,36РΔα/2, фактический средний диаметр равен
Td2 (TD2) = Δd2 (ΔD) + 1,732ΔPn + 0,36РΔα/2. (37-1)
Приведенный средний диаметр резьбы это действительное значение среднего диаметра резьбы, увеличенное для наружной или уменьшенное для внутренней резьбы на суммарную диаметральную компенсацию отклонений шага и угла наклона боковой стороны профиля для болта:
d2пр = d2' + fp + fα (38)
для гайки
D2пр = D2' – (fp + fα) (39)
71. Методы нормирования отклонений шага и угла наклона боковой стороны профиля. Резьбовые сопряжения с зазором. Резьбовые сопряжения с натягом, особенности сборки.
Для резьб с натягом установлены допускаемые отклонения половины угла профиля и шага резьбы шпилек и гнезд на длине свинчивания. Отклонение половины угла профиля и шага резьбы контролируют только у шпилек, для гнезд эти отклонения обеспечивают при изготовлении резьбообразующего инструмента соответствующей точности.
Резьбовые сопряжения с зазором. (ГОСТ 16093-81) Внутренние и наружные резьбы общего назначения и большинство специальных резьб соединяются по боковым сторонам профиля. В зависимости от характера сопряжения различают резьбы с зазором, с натягом и с переходными посадками за счет соответствующего расположения полей допусков по d(D), d2(D2). Большинство сопряжений выполняется все-таки с зазором (рис. 6). Это позволяют иметь основные отклонения резьбы для гайки H, G, F, E и для болта h, g, f, e, d, от чего резьбовые соединения могут работать при высокой температуре, легко и быстро свинчиваться, иметь повышенную циклическую прочность и быть покрытыми антикоррозионными покрытиями. Наибольшее распространение имеет посадка Н/g. Предпочтительно следует сочетать поля допусков одной степени точности.
Резьбовые сопряжения с натягом (ГОСТ 4608-81) используют, когда конструкция узла не допускает применения резьбового соединения болт-гайка, если возможно нарушение герметичности и самовывинчивание шпилек под воздействием вибраций, переменных нагрузок и изменения рабочей температуры. Посадки с натягом (ГОСТ 4608 -81) распространяются на метрические резьбы диаметром 5 … 45 мм и шагом 0,8 …3 мм. Расположение полей допусков, создающих натяги, относится к среднему диаметру (рис. 7). Посадки с натягом предусмотрены только для системы отверстия, имеющей большое технологическое преимущество перед системой вала.
Особенности сборки резьбовых соединений с натягом заключаются в том, что вворачиваемая деталь шпилька имеет резьбу с двух сторон и для заворачивания шпилек применяют специальные ключи типа «газовых» и обгонных муфт, шпильковерты (рис.8) или две гайки. Шпильку надо завинчивать в корпус настолько туго, чтобы исключить ее проворачивание при затяжке в процессе сборки и эксплуатации или при отвинчивании гайки для ремонта и осмотра механизма.
72. Методики контроля резьбовых поверхностей. Резьбовые калибры. Форма профиля резьбовых калибров.
Правила контроля резьбы калибрами установлены ГОСТ 24939-81, допускающим свинчивание непроходного калибра с годной контролируемой резьбой до двух оборотов, что вызвано тем, что при многих методах нарезания резьбы инструмент (метчик, плашка, резьбонарезная головка) работает с самозатягиванием вдоль оси, отчего деформируются первые витки. В процессе изготовления резьбы рабочий должен пользоваться новым проходным и частично изношенным непроходным калибрами. Контролеры ОТК и представителя заказчика проверяют детали частично изношенными проходными и новыми непроходными калибрами. Проходные калибры должны свинчиваться с деталью на всю длину на любом участке детали и без приложения силы.
Резьбовые калибры используются при комплексном контроле соблюдения предельных контуров сопрягаемых резьб на длине свинчивания. При этом одновременно проверяют средний диаметр, шаг, половину угла профиля, внутренний и наружный диаметры резьбы путем сопоставления действительного контура резьбовой детали с предельными, которые представляет резьбовой калибр. Этот метод прост и используется везде - от массового до единичного производства, в отличие от контроля гладких цилиндрических поверхностей предельными калибрами используемого только в массовом производстве,.
Форма профиля калибров. В соответствии с принципом Тейлора резьбовые проходные калибры представляют собой прототип сопрягаемого изделия и имеют полный профиль и нормальную длину свинчивания, непроходные резьбовые калибры имеют укороченный профиль высотой 0,2 – 0,3 Р и неполное число витков (2,5 – 3). Для контроля резьбы болтов применяют калибры-кольца и резьбовые регулируемые скобы, резьба в отверстиях контролируется резьбовыми пробками.
73. Классификация зубчатых передач и предъявляемые к ним точностные требования.
Зубчатые передачи широко применяют как в машинах, так и в приборах. По эксплуатационному назначению можно выделить четыре основные группы передач:
- отсчетные;
К отсчетным относят зубчатые передачи измерительных приборов, делительных механизмов металлорежущих станков и делительных машин. Эти зубчатые передачи обычно имеют малые модуль, скорость и нагрузку. Основные требования к ним – точная согласованность углов поворота обоих колес – кинематическая точность.
К скоростным зубчатым передачам относят передачи турбинных редукторов, двигателей турбовинтовых самолетов, где окружные скорости достигают 150 м/с при довольно большой мощности (до 40 МВт). Основной показатель таких зубчатых передач– плавность работы, т.е. отсутствие циклических погрешностей, многократно повторяющихся за оборот колеса, что достигается минимизацией погрешностей формы и взаимного расположения зубьев. При больших нагрузках играет роль и полнота контакта зубьев. Существенны шумовые характеристики, вибрация, статическая и динамическая уравновешенность зубчатых колес. Величина модуля у таких зубчатых передач средняя.
К силовым относят зубчатые передачи шестеренных клетей прокатных станов, подъемно-транспортных механизмов, передающих большие крутящие моменты при малых скоростях. Основное требование – максимальное пятно контакта. Модуль, как правило, большой.
К передачам общего назначения повышенных требований не предъявляют.
По историческим сведениям к конструированию зубчатых передач приложил свою руку и гений Возрождения Леонардо до Винчи. Им были сконструированы спиральные и конические зубчатые передачи.
74. Стандартизация элементов зубчатых зацеплений. Погрешности зубчатых колес и передач.
Стандартизация зубчатых зацеплений. При постоянном передаточном отношении, высоком кпд, надежности, простоте, большом диапазоне передаваемой мощности и малым габаритам у зубчатых передач довольно высокая сложность изготовления, повышенный шум, необходимость точного монтажа. Это приводит к большому разнообразию зубчатых передач. Зубчатые передачи делят на цилиндрические, конические, винтовые, гипоидные, червячные и спироидные (ГОСТ 16530) – смотри рисунок 1 плаката «Теоретические основы зубчатых передач». Цилиндрические зубчатые колеса могут выполняться с зубьями разной формы: прямыми, косыми, шевронными с дорожкой и шевронными непрерывными внешнего и внутреннего зацеплений. Конические колеса – с прямыми, тангенциальными, круговыми, с эвольвентной или циклоидной линией зубьев. Передачи со скрещивающимися валами бывают винтовыми цилиндрическими, гипоидными коническими, из двух непрямозубых конических колес (рис. 5), червячная с цилиндрическим и глобоидным червяками и спироидная, состоящая из зубчатых колес с коническими начальными поверхностями и винтовыми зубьями у меньшего зубчатого колеса.
Точность зубчатых колес проверяют разными методами и средствами. Стандартизовано несколько вариантов показателей точности зубчатых колес. Выбор контролируемых параметров зубчатых колес зависит от требуемой точности, размера, особенностей производства и других факторов.
Погрешности зубчатых колес и передач и их влияние на работоспособность и надежность передачи. Погрешности у зубчатых колес возникают при нарезании и вызваны они четырьмя видами нарушений в настройке зубообрабатывающего оборудования и дефектами инструмента. А именно (рис. 4 плаката «Теоретические основы зубчатых передач»):
75. Влияние погрешностей на работоспособность и надежность передачи. Нормы точности зубчатых колес и передач.
радиальными неточностями
тангенциальными
осевыми
погрешностями производящей поверхности инструмента
Радиальные, тангенциальные и осевые нарушения в настройке оборудования при нарезании зубчатых колес приводят, кроме всего прочего, к изменению гарантированного (минимального) бокового зазора между неработающими поверхностями зубьев зубчатой передачи (рис. 7 плаката «Теоретические основы зубчатых передач»), которые нужны для размещения смазки и компенсации увеличения объема зубьев при их нагревании.
Влияет на точность и температура в цехе, где нарезают колесо. Например, при измени температуры на 10 оС конусность на колесе шириной b = 250 мм у станка с диаметром устанавливаемого изделия 2000 мм может достичь 0,05 – 0,07 мм. «Суточные полосы» в виде длинных волнообразных поверхностей на зубьях, вызванных остыванием станка и детали в нерабочую ночную смену, достигающих 0,01 мм, приводят к возрастанию местной нагрузки до 50 %.
Все выше названные погрешности, возникшие при нарезании прямозубых, косозубых и шевронных зубчатых колес диаметром до 6300 мм, шириной зубчатого венца или полушеврона до 1250 мм и модулем от 1 до 55 мм, ограничиваются при изготовлении и эксплуатации через четыре группы норм точности. ГОСТ 1643-81 ОНВ Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски:
Кроме уже названных причин, проявившихся при нарезании зубчатых колес, нарушения в работе зубчатых передач возникают из-за неравномерности нагрева зубчатых колес и корпуса, неточностей монтажа передачи, отсутствия смазки. Бывает, что нужны весьма малые боковые зазоры, как в реверсивных передачах, так и большие – в скоростных турбинных передачах. Для уменьшения влияния всех этих погрешностей и их регламентации и введены нормы, которые уже перечислены выше.
76. Нормы кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев, нормы бокового зазора и межосевого расстояния. Степени точности, виды сопряжений и допусков бокового зазора, классы точности межосевого расстояния.
Показатели кинематической точности устанавливаются в соответствии с ГОСТ 1643-81. Если кинематическая точность зубчатых колес относительно рабочей оси соответствует требованиям стандарта и требований селективной сборки не выдвигается, кинематическую точность зубчатых передач допускается не контролировать. Если собранная передача соответствует по кинематической точности требованиям стандарта, то отдельно кинематическую точность зубчатых колес контролировать не надо. Нормы плавности надо контролировать у зубчатых колес, но при их соответствии требованиям НД передачу не контролируют. И, наоборот, – при хорошей работе передачи зубчатые колеса можно не проверять. Показатели контакта зубьев устанавливаются в зависимости от граничных значений номинального коэффициента осевого перекрытия. Если точность зубчатых колес по нормам контакта и действительные значения fxr и fyr соответствуют требованиям ГОСТ 1643-81, пятно контакта в зубчатых передачах допускается не контролировать. Аналогично при соответствии суммарного или мгновенного пятна контакта требованиям НД контроль по другим показателям, определяющим контакт зубьев в передаче, не обязателен. Большинство норм кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев в зависимости от условий работы зубчатого колеса по правым и левым профилям допускается назначать из разных степеней точности.
Точность зубчатых колес проверяют разными методами и с помощью разных средств, поэтому установлено несколько равноправных вариантов показателей точности колес.
Степени точности, виды сопряжений и допусков бокового зазора, классы точности межосевого расстояния. Точность изготовления зубчатых колес и передач задается степенью точности, а требования к боковому зазору – видом сопряжения и видом допуска. По кинематической точности, плавности и полноте контакта зубчатые колеса и передачи делятся на 12 степеней точности, из которых по 1, 2 и 3-й степеням точности для мелкомодульных и 1 и 2-й степеням для среднемодульных передач числовые значения норм пока не установлены. Степени точности характеризуются коэффициентами точности, составляющими ряды со знаменателями геометрической прогрессии для различных показателей от 1,26 до 1,6. Высшие из имеющихся степеней точности 3, 4 и 5 предназначены для изготовления измерительных колес, применяемых при комплексном контроле зубообрабатывающего инструмента и точных зубчатых колес. В различных машинах и станках широкое распространение при окружных скоростях 6 – 10 м/с получила 7-я степень точности.
Кроме этого установлено шесть видов сопряжений зубчатых колес в передаче A, B, C, D, E и Н (рис. 8 плаката «Теоретические основы зубчатых передач» и рис. 2, а плаката «Пятно контакта. Боковой зазор и его контроль»), определяющих гарантированные боковые зазоры jn min и восемь типов допуска Тjn на боковой зазор x, y, z, a, b, c, d и h. В сопряжениях вида Н норма на зазор jn min равна нулю, а в остальных видах его величина возрастает от Е до А соответственно допускам квалитетов от IT7 до IT11 гладких цилиндрических соединений, т.е. с коэффициентом 1,6, соответствующим ряду R5. Видам сопряжений Н и Е соответствует вид допуска на боковой зазор h, а видам сопряжений D, C, B и А – виды допуска d, c, b и a. Соответствие между видом сопряжения и видом допуска разрешается изменять, используя при этом более грубые виды допусков z, y и x.
Сопряжение вида В обеспечивает минимальную величину бокового зазора, при котором исключается возможность заклинивания стальной или чугунной передачи от нагрева при разности температур зубчатых колес и корпуса в 250С.
Гарантированный боковой зазор в каждом виде сопряжений обеспечивается при соблюдении соответствующих классов отклонений межосевого расстояния, которых предусмотрено шесть (с I по VI). Сопряжениям Н и Е соответствует II класс, а для сопряжений D, C, B и А – классы III, IV, V и VI соответственно. Допускается изменять соответствие между видом сопряжения и классом отклонений межосевого расстояния.
77. Показатели точности зубчатых колес и передач по нормам кинематической точности, плавности, контакта зубьев, по нормам бокового зазора и межосевого расстояния.
Выбор контролируемых параметров зубчатых колес зависит от требуемой точности, размера, особенностей производства и других факторов. Предпочтение следует отдавать комплексным показателям и суммарному пятну контакта. При комплексном контроле точность колес и передач оценивают по суммарному проявлению отклонений отдельных параметров, часть из которых может быть увеличена за счет уменьшения других или же вследствие компенсации одних погрешностей другими. Нормы точности включают в себя следующие параметры:
Для каждой из трех норм точности (кинематической, плавности и контакта) и бокового зазора предусмотрены отдельные показатели точности, из которых либо один, либо два в совокупности (рис. 10.З) определяют степень точности колеса и образуют контрольные комплексы.
Степень точности по нормам кинематической точности может быть установлена, еcли проверить:
1) кинематическую погрешность F'ir(рис. 10.3, а);
2) накопленную погрешность окружного шага Fpr (рис. 10.3, б), под которой понимается погрешность во взаимном расположении зубьев колеса, измеренных по одной окружности;
3) радиальное биение зубчатого венца Frr (рис. 10.3, в) и колебание длины общей нормали Fwr (рис. 10.3, г) как комплекс из двух допусков;
4) радиальное биение зубчатого венца Frr (см. рис. 10.3, в) и погрешность обката Fcr, под которой понимается кинематическая погрешность станка для образования зубьев колеса;
5) колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колеса F"ir, т. е. изменение расстояния между осями колес — проверяемого и измерительного (рис. 10.3, д), и колебания длины общей нормали Wwr (см. рис. 10.3, г).
6) колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колеса F"ir (см. рис. 10.3, д) и погрешность обката Fcr,
7) радиальное биение зубчатого венца Frr (см. рис. 10.3, в) в колесах 8-й степени точности и грубее.
Из перечисленных комплексов определения кинематической точности выбирают один, который и применяют на данном заводе.
Показатели F'ir (см. рис. 10.3, а) и Fpr (см. рис. 10.3, б) характеризуют каждый в отдельности кинематическую погрешность колеса, которая возникает в основном вследствие погрешности станка и неточности установки заготовки при обработке. В остальных контролируемых комплексах предусматривается нормирование допусками двух элементов, из которых один выявляет погрешности, вносимые из-за погрешности станка, другой — погрешности, вносимые вследствие погрешности установки заготовки на станок.
Степень точности колеса по нормам плавности может быть установлена, если проверить:
1) циклическую погрешность fzkr (рис. 10.4, а), которая является удвоенной амплитудой гармонической составляющей кинематической погрешности колеса;
2) отклонение шага fptr (рис. 10.4,6), которое характеризует кинематическую погрешность зубчатого колеса при его повороте на один номинальный шаг (при степенях точности 7-й и грубее).
Стандарт предусматривает еще и другие показатели плавности работы колеса: колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе f"ir комплекс из двух показателей — погрешности профиля зуба ffr и отклонения шага зацепления fpbr равного разности между действительным и номинальным шагами зацепления.
Степень точности колеса по нормам контакта зубьев чаще всего определяется пятном контакта (рис. 10.4,0), т. е. частью боковой поверхности зуба колеса, на которой располагаются следы прилегания его к зубу парного колеса (на профиль которого нанесен слой краски) после вращения собранной передачи при легком торможении. Допуск на пятно контакта предусмотрен в процентах по длине а и по высоте пятна hр прилегания к длине зуба b и высоте hm в виде (а/b)100 % и (hр/hm)100 %.
При составлении чертежей на зубчатые передачи и колеса конструкторы пользуются нормативными документами. Для промышленности автомобильной, авиационной, станкостроительной, приборостроения указываются конкретные показатели норм точности или комплексы норм, применяемые в данной отрасли машиностроения. Ограниченное число рекомендуемых показателей упрощает контроль колес на производстве и снижает его стоимость.
78. Комплексные и дифференциальные показатели, предельные отклонения и допуски. Контрольные комплексы.
Комплексным показателем называют такие показатели, которые характеризуют точность зубчатого колеса или зубчатой передачи по нескольким параметрам. Так комплексным показателем нормы кинематической точности является кинематическая погрешность (наибольшая и местная), которую обычно устанавливают в однопрофильном зацеплении, и измерительное межосевое расстояние. При однопрофильном зацеплении зубьев контактируют только одни боковые профили, а между неработающими боковыми профилями имеется боковой зазор jn. Такой вид зацепления является обычным для реальных зубчатых передач. Комплексным показателем полноты контакта зубьев является суммарное пятно контакта – часть активной (рабочей) поверхности зуба зубчатого колеса, на которой расположены следы прилегания его к зубьям парного зубчатого колеса после вращения собранной передачи при легком торможении, обеспечивающем непрерывное контактирование зубьев обоих зубчатых колес. Дифференцированные показатели определяют точность только одного параметра зубчатого колеса или зубчатой передачи.
При разработке системы допусков для зубчатых передач зубчатое колесо надо рассматривать как звено механизма, погрешности которого определяют характер нарушения кинематических функций этого механизма, снижают его долговечность и т.д. Показатели точности должны не только регламентировать точность отдельного колеса, но и определять эксплуатационные параметры всей передачи, характер которых зависит от их служебного назначения. В условных обозначениях показателей точности изготовления последний индекс – буква r обозначает действительное значение (real – действительный). Без буквы r тот же символ обозначает допуск на данную величину. Буква O, стоящая в обозначении на предпоследнем месте, обозначает, что показатель относится к собранной зубчатой передаче; если ее опустить, то тот же символ будет обозначать показатель зубчатого колеса, рассматриваемого отдельно от передачи. Отклонения обозначаются буквой E, причем верхнее – с индексом s и нижнее – индексом i; их ставят после указываемого также в индексе обозначения нормируемого показателя.
Предельные отклонения зубчатых колес и зубчатых передач представляют собой отклонение действительного закона относительного движения колес реальной передачи от закона относительного движения колес идеально точной передачи:
F(φ) = f(φ) – f0(φ); (9.2)
где F(φ) – функция кинематической погрешности реальной передачи;
φ – координата, определяющая мгновенное положение ведущего колеса передачи;
f(φ) и f0(φ) – законы относительного движения колес соответственно реальной и идеальной передач.
Наибольшие погрешности зубчатых колес и зубчатых передач ограничены допусками. Допуска установлены не для всех показателей точности.
Контрольные комплексы. Все 35 вариантов показателей для контроля норм кинематической точности, норм плавности, норм контактов зубьев, норм бокового зазора и межосевого расстояния сведены в четыре контрольные комплекса, включающие требования для зубчатых колес и зубчатых передач. Для зубчатых передач из этого количества предусмотрено 9 показателей, остальные – для зубчатых колес. Каждый из комплексов равноправен с другими. Комплексы показателей точности и показатели, обеспечивающие гарантированный боковой зазор, в соответствии с ГОСТ 1643-81 устанавливаются изготовителем.
79. Обозначение точности зубчатых колес и передач.
Точность изготовления зубчатых колес и передач задают степенью точности, а требования к боковому зазору – видом сопряжения по норм бокового зазора. Примеры условного обозначения:
7 – С ГОСТ 1643-81 – цилиндрическая передача со степенью точности 7 по всем трем нормам, с видом сопряжения зубчатых колес С и соответствием между видом сопряжения и классом отклонений межосевого расстояния;
8 – 7 – 6 – Ва ГОСТ 1643-81 – цилиндрическая передача со степенью точности 8 по нормам кинематической точности, со степенью 7 по нормам плавности, со степенью 6 по нормам контакта зубьев, с видом сопряжения В, видом допуска на боковой зазор а и соответствием между видом сопряжения и классом отклонений межосевого расстояния;
7 – 600y – ГОСТ 1643-81 – передача 7 степени точности с гарантированным боковым зазором 600 мкм (не соответствующим ни одному из шести видов сопряжений) и допуском на боковой зазор вида у;
7 – Са /V- 128 ГОСТ 1643-81 – передача со степенью точности 7 по всем нормам, с видом сопряжения колес С, видом допуска на боковой зазор а и более грубым классом отклонений межосевого расстояния – V и уменьшенным боковым зазором в 128 мкм.
80. Основные эксплуатационные требования к штифтовым, шпоночным и шлицевым соединениям. Стандартизация штифтов и штифтовых соединений.
Штифты служат для точного центрирования деталей типа крышек по отношению к корпусу с последующим закреплением болтами или винтами, могут применяться в качестве предохранительного элемента и фиксирующего элемента при регулировках, а также для скрепления деталей машин, передающих небольшие нагрузки. Для фиксации взаимного положения деталей машин обычно пользуются двумя штифтами, притом только гладкими. Гладкие штифты применяют также и для скрепления деталей машин. Просечные штифты применяют только для скрепления деталей машин. По сравнению с гладкими они не требуют разворачивания отверстий и при отсутствии дополнительных средств закрепления их в гнезде более надежны от выпадения. Эти штифты допускают многократную сборку и разборку соединений.
Шпонка служит для передачи крутящего момента для неподвижного соединения типа вал-зубчатое колесо. Вследствие смятия и среза шпонок, ослабления сечения валов и втулок пазами и образования концентраторов напряжений шпоночные соединения не могут передавать большие крутящие моменты. В результате перекосов и смещения пазов и контактных деформаций от радиальных сил в шпоночных соединениях возможен перекос втулки на валу.
Этих недостатков лишены шлицевые соединения, передающие большие крутящие моменты, имеющие большое сопротивление усталости и высокую точность центрирования и направления.
По форме различают конические и цилиндрические штифты. По конструкции и те и другие делают гладкими и просечными, т.е. с насеченными или выдавленными канавками. Преимущество конических штифтов по сравнению с цилиндрическими в том, что без ущерба для надежности соединения их можно неоднократно вынимать из отверстия и ставить назад. Конические штифты изготовляют с конусностью 1 : 50, обеспечивающей самоторможение. По конструкции рабочей части штифты выполняют гладкими и с насеченными или выдавленными канавками, что не требует развертывания отверстия (как для гладких штифтов) и создает надежное соединение, предохраняющие штифт от выпадения в процессе работы. Штифты бывают незакаленные гладкие цилиндрические диаметром от 0,6 до 50 мм, закаленные гладкие цилиндрические диаметром от 0,6 до 20 мм. Насеченные делают диаметром от 1 до 16 мм с цилиндрической насечкой, а от 1,6 до 16 – с конической. ГОСТ 26862-86 «Штифты. Общие технические условия» обобщает требования к штифтам. В нем приведены предусмотренные стандартами следующие 10 видов штифтов диаметрами от 0,6 до 50 мм (рис. 2 плаката «Штифтовые, шпоночные и шлицевые соединения»):
- цилиндрические – ГОСТ 3128-70;цилиндрические закаленные ГОСТ 24296-80;
- цилиндрические с внутренней резьбой (для глухих отверстий)– ГОСТ 12207-79;
- цилиндрические заклепочные (с засверленными концами) – ГОСТ 10774-80;
Кроме названных в ГОСТ 26862-86 штифтов могут быть и другие, например, пружинные, коррозионностойкие, антимагнитные, с особыми требованиями по свариваемости.
81. Стандартизация шпонок и шпоночных соединений. Посадки шпонок по боковым сторонам( свободное, нормальное и плотное соединение).
Размеры, допуски и посадки шпоночных соединений с призматическими шпонками устанавливает ГОСТ 23360-78, с сегментными шпонками – ГОСТ 24071-80. НД для призматических шпонок не регламентирует соединения для крепления режущего инструмента и специальные шпоночные соединения.
Посадки шпонок по боковым сторонам (свободное, нормальное и плотное соединения). Для получения разных посадок призматических шпонок (рис. 4) установлены поля допусков на ширину b шпонок, пазов валов и втулок. Для ширины шпонки установлено поле допуска h9 (для высоты шпонки h11 и для длины h14), что позволяет делать их централизовано, как подшипники, независимо от посадки. Установлены три типа шпоночных соединений: свободное, нормальное и плотное. Для свободного соединения установлены поля допусков ширины b для паза на валу Н9 и для паза во втулке D10, что дает посадку с зазором; для нормального соединения – соответственно N9 и Js9; для плотного соединения – одинаковые поля допусков на ширину b для паза на валу и во втулке Р9. Нормальные и плотные соединения имеют переходные посадки. Сопряжения шпонки с пазами на валу и во втулке выполняется в системе вала.
82. Классификация шлицевых соединений и предъявляемые к ним точностные требования.
При увеличенных нагрузках и повышенных требованиях к центрированию вместо шпоночных применяют шлицевые (зубчатые) соединения втулок с валами. Как в тех случаях, когда втулка должна перемещаться вдоль вала (коробки скоростей, муфты), так и в тех, когда такого перемещения не требуется. В них нагрузка на вал и втулку распределяется равномернее, чем в шпоночных соединениях, причем концентрация напряжений меньше и обеспечивается лучшее центрирование на валу. В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делят на прямобочные, эвольвентные и треугольные (рис. 6).
Шлицевые соединения с треугольным профилем не стандартизованы и регламентируются отраслевыми нормалями.
83. Типы и основные элементы шлицевых деталей и соединений (диаметры, ширина шлиц). Виды центрирования, принципы их выбора.
В зависимости от профиля зубьев шлицевых соединений меняются и основные элементы. В шлицевых прямобочных соединениях это поверхности с диаметрами d и D (от 14 до 125 мм), число z (от 6 до 20) и угол γ расположения шлицев, ширина зуба b. В эвольвентных – по боковым поверхностям и наружному диаметру, в треугольных – по боковым поверхностям. Модуль для эвольвентного шлицевого соединения – это то же, что и модуль для зубчатого колеса.
Виды центрирования, принципы их выбора. Одним из основных показателей точности шлицевых соединений является концентричность сопрягаемых деталей, которая обеспечивается соосностью центрирующих поверхностей валов и втулок. Вид центрирования определяется эксплуатационными требованиями и технологическими факторами. Чтобы понять это, надо знать как изготовляются шлицевые валы и отверстия. Шлицы на валах фрезеруют либо последовательно, вырезая паз за пазом фасонной фрезой на горизонтально-фрезерном станке, либо обрабатывают сразу все шлицы червячной фрезой на зубофрезерном станке. Точность при этом получается недостаточной. При наличии термообработки накладываются погрешности от коробления детали и шлиц. Поэтому точные элементы шлицевого валика при окончательной обработке обязательно шлифуют. Шлифование боковых сторон шлиц и внутреннего диаметра у валиков не представляет особой сложности. Шлицевые отверстия во втулках сначала сверлят, а затем протягивают круглой и шлицевой протяжками. Протяжки, особенно шлицевые, - это сложный дорогостоящий высокопроизводительный инструмент. При большом числе деталей такая обработка экономична, так как сразу получается высокая точность, которая при незакаленных втулках обычно не требует последующей обработки. Следовательно, основным мотивом при выборе центрирования по d или D является возможность наиболее производительно и экономично произвести чистовую обработку посадочных поверхностей. Именно поэтому основные способы центрирования соединений с прямобочными шлицами, которые примерно равнозначны, это центрирование втулок на валах по наружному диаметру D и по внутреннему диаметру d – второй способ применяется при высокой твердости сопрягаемых поверхностей (каленую втулку можно точно обработать только по этому размеру и только шлифованием); по боковым сторонам шлиц b – применяется при невысокой точности центрирования и реверсивных ударных нагрузках и это самый простой и дешевый вид центрирования.
Разделение прямобочных шлицевых соединений на три серии (легкую, среднюю и тяжелую) позволяет при постоянном внутреннем диаметре усилить соединение при первом переходе за счет увеличения большего диаметра, а потом и увеличения числа зубьев.
У эвольвентных шлицевых соединений центрирование осуществляется по наружному диаметру, по боковым поверхностям зубьев и по внутреннему диаметру. Центрирование по внутреннему диаметру не рекомендуется. Выбор вида центрирования, как и у прямобочных шлицевых соединений у эвольвентных соединений зависит от условий эксплуатации и технологических факторов. Если материал втулки поддается обработке протягиванием или калиброванием, то по соображениям экономичности (а это всегда главное соображение) выбирают центрирование по диаметру впадин втулки Df соединения.
Эвольвентные соединения имеют следующие преимущества перед прямобочными при выборе:
Треугольные зубчатые шлицевые соединения применяют чаще всего вместо посадок с натягом и при тонкостенных втулках для передачи небольших крутящих моментов. Наряду с цилиндрическими соединениями применяют и конические. Обычно конусность 1 : 16. Центрирование только по боковым сторонам зубьев. Часто втулка имеет разрез и стягивается на валу с помощью клеммного соединения.
84. Стандартизация точности шлицевых прямобочных соединений. Поля допусков и рекомендуемые посадки.
Поля допусков и рекомендуемые посадки прямобочных шлицевых соединений назначают в системе отверстия. Допуски и основные отклонения размеров d, D, b назначают по ГОСТ 25346-82 равновеликими как и для гладких соединений. Для параметров валов в стандарте приводится 20 полей допусков с использованием допусков 5 – 10 квалитетов, для параметров втулок – восемь полей допусков с использованием допусков 6 – 10 квалитетов. На рисунке 7 показано расположение полей допусков шлицевой втулки (рис. 7, а), вала (рис. 7, б) и соединения (рис. 7, в). Посадки назначают в зависимости от способа центрирования. Стандарт устанавливает для центрирующих поверхностей валов 20 полей допусков 5 – 10 квалитетов с основными отклонениями d, e, f, g и h – для образования посадок с зазорами, а также js, k, m и n – для образования посадок типа переходных. Для центрирующих поверхностей втулок установлены поля допусков H6, H7 H8 – для размеров D и d; F8, D9, D10, F10 и Js10 – для размера b. При центрировании по D и d посадки создаются не только по центрирующим поверхностям, но также и по боковым сторонам зубьев. При высоких требованиях к точности центрирования надо получать минимальные зазоры по центрирующим поверхностям. Для центрирования по внутреннему диаметру установлено 12 посадок по d и 32 посадки по ширине зубьев. Для центрирования по наружному диаметру установлено 7 посадок по D и 16 по b. Для центрирования только по b установлено 23 посадки. Для не центрирующих диаметров установлены поля допусков: для D вала - a11 и втулки - H12, для d - H11 для втулки, а у вала этот диаметр должен быть не менее диаметра, значения которого приведены в НД. При этом создаются большие зазоры.
Например: H7/f7, H7/g6 для d и D (дают соединения с зазором); H7/n6, H7/js6 для d и D (дают соединения с переходными посадками); D9/h9, F10/f9 для b. Из общего числа полей допусков и посадок НД выделяет предпочтительные и ограниченного применения.
85. Стандартизация точности шлицевых эвольвентых соединений. Исходный контур, модули. Поля допусков, степени точности и рекомендуемые посадки.
Стандартизация точности шлицевых эвольвентных соединений оговорена ГОСТ 6033-80, распространяющемся на шлицевые эвольвентные соединения с углом профиля 300 и устанавливает исходный контур, форму зубьев, номинальные диаметры D, модуль m, число зубьев z = 6 – 82, номинальные размеры элементов и измеряемые величины при центрировании по боковым поверхностям зубьев, а также допуски и посадки.
Исходный контур, модули. Поскольку эвольвентное шлицевое соединение равносильно соединению двух зубчатых колес с наружными (вал) и внутренними (втулка) зубьями, то при одинаковом количестве зубьев на него распространены и принципы построения профиля зубьев, аналогичные тем, что используются для зубчатых колес. Так элементами эвольвентного шлицевого соединения являются: номинальный (исходный) диаметр D (от 4 до 500 мм), делительная окружная толщина зуба s и ширина впадины втулки e (номинально s=e), диаметр основной окружности db, диаметр делительной окружности d, смещение исходного контура xm, делительный окружной шаг p. Соотношения между отдельными элементами следующие: модуль как и у зубчатого колеса m = p/π (от 0,5 до 20 мм), p = 2s = 2e; диаметр делительной окружности d = mz; диаметр основной окружности db = mzcоs300; диаметр окружности впадин втулки Df = D; диаметр окружности вершин зубьев втулки Da = D – 2m; диаметр окружности впадин вала df = D – 2,2m; диметр окружности вершин зубьев вала da = D – 0,2m
Поля допусков, степени точности и рекомендуемые посадки. При центрировании по боковым сторонам зубьев используют два вида допусков (одинаковые для e и s): Te(Ts) – допуск собственно ширины впадины втулки (толщины зуба вала), контролируемый отдельно в случаях, когда не применяют комплексный калибр; Т – суммарный допуск, включающий отклонение собственно ширины впадины (толщины зуба) и отклонение формы и расположения элементов профиля впадины (зуба), контролируемый комплексным калибром.
По ширине впадины втулки установлены три степени точности (7, 9 и 11), а по толщине зуба вала – пять (7, 8, 9, 10 и 11). Величины допусков Te и Ts возрастают в зависимости от роста номера степени точности с коэффициентом 1,4. По аналогии с единой системой допусков и посадок (ЕСДП) для гладких соединений для полей допусков установлены основные отклонения, причем: одно основное отклонение Н ширины впадины е втулки и десять основных отклонений (a, c, d, f, g, h, k, n, p и r) толщины зуба s вала. Вторые отклонения получают, как в гладких цилиндрических соединениях. Чтобы отличить степень точности от квалитета, ее указывают перед буквой, обозначающей основное отклонение.
При центрировании по наружному диаметру (Df для втулки и da для вала) допуски и основные отклонения устанавливают непосредственно по ЕСДП для гладких цилиндрических соединений. Для центрирующего диаметра Df применяют поля допусков Н7 и Н8, а для диаметра da – поля допусков n6, js6, h6, g6 и f7. Предпочтительным является поле допуска Н7. В данном случае поля допусков ширины впадины втулки е и толщины зуба вала s должны соответствовать 9 или 11 степеням точности. При таком способе центрирования и плоской форме дна впадины выполняется равенство Df = Da = D.
86. Обозначение точности шлицевых соединений и деталей на чертежах.
Условные обозначения прямобочных шлицевых соединений должны содержать на первом месте букву, обозначающую поверхность центрирования, число зубьев и номинальные размеры d, D и b соединения вала и втулки, обозначения полей допусков или посадок диаметров, а также размера b, помещаемого после соответствующих размеров.
Пример условного обозначения соединения с числом зубьев z = 8, внутренним диаметром d = 36 мм, наружным диаметром D = 40 мм, шириной зуба b = 7 мм, с центрированием по внутреннему диаметру, посадкой по диаметру центрирования Н7/е8 и по размеру b – D9/f8: d – 8x 36H7/e8 x 40H12/a11 x 7D9/f8;
То же, при центрировании по наружному диаметру с посадкой по диаметру центрирования Н8/h7 и по размеру b – F10/h9: D – 8 x 36 x 40H8/h7 x 7F10/h9; b – 8 x 36 x 40H12/a11 x 7D9/h8. Пример обозначения втулки и вала для первого случая:
d – 8 x 36 x 40H12 x 7D9; d – 8 x 36e8 x 40a11 x 7f8.
Условные обозначения эвольвентных шлицевых соединений валов и втулок должны содержать номинальный диаметр соединения, модуль, обозначение посадки соединения (полей допусков вала и отверстия), помещаемое после размеров центрирующих элементов, и номер стандарта.
Пример обозначения соединения D = 50 мм, m = 2 мм с центрированием по боковым сторонам зубьев, с посадкой по боковым поверхностям зубьев 9H/9g:
50 x 2 x 9H/9g ГОСТ 6033-80.
Пример обозначения втулки и вала того же соединения:
50 x 2 x 9H ГОСТ 6033-80; 50 x 2 x 9g ГОСТ 6033-80.
Пример обозначения соединения D = 50 мм, m = 2 мм с центрированием не по боковым сторонам, а по Df, с посадкой по диаметру центрирования H7/g6:
50 x H7/g6 x 2 ГОСТ 6033-80. Пример обозначения втулки и вала того же соединения:
50 x H7 x 2 ГОСТ 6033-80; 50 x g6 x 2 ГОСТ 6033-80.
87. Калибры для контроля прямобочных и эвольвентных шлицевых деталей.
Поля допусков, назначенные на элементы деталей шлицевого соединения и указанные в условном обозначении, в массовом и крупносерийном производствах контролируют независимо друг от друга специальными гладкими калибрами. Для прямобочных шлицевых валов комплект калибров включает три скобы (см. рис. 8). У деталей каждый шлиц контролируют по всей длине, наружный диаметр – в нескольких поперечных сечениях по длине, внутренний – надвигая скобу с торца по впадинам в нескольких продольных сечениях. Аналогичный комплект для втулки состоит из калибра-пластины для ширины пазов, гладкой пробки для контроля внутреннего диаметра и листовой пробки для контроля наружного диаметра по впадинам втулки. Погрешности формы и расположения, а значит и собираемость контролируют после раздельного контроля элементов соединения специальными комплексными проходными калибрами; втулку – шлицевой пробкой, вал – шлицевым кольцом. В единичном и мелкосерийном производствах контроль шлицевых деталей выполняется с помощью различных универсальных средств измерения (рис. 9).
Эвольвентные шлицевые соединения контролируют комплексными проходными и гладкими непроходными калибрами. Гладкими непроходными калибрами контролируют толщину зубьев на валу и ширину пазов во втулке. Наружный и внутренний диаметры эвольвентных шлицевых деталей, как и у прямобочных, проверяются предельными скобами и пробками, выполненными с допусками для обычных гладких калибров.
88. Основные понятия, относящиеся к расчету размерных цепей: виды цепей, звенья, виды звеньев, передаточные отношения. Точность размеров, входящих в размерные цепи.
Размерная цепь – совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. Цепи, состоящие из геометриче6ских размеров, являются наиболее распространенными в машиностроении и при расчете имеют раз особенностей. В частности при составлении и при расчете детальных цепей надо учитывать последовательность операций обработки размеров и т.д.
Размеры, образующие размерную цепь, называют звеньями. В зависимости от вида звеньев различают линейные (звенья – линейные размеры), угловые (звенья – угловые размеры) и смешанные размерные цепи. От того, как расположены звенья, цепи делятся на плоские (звенья расположены в одной или нескольких параллельных плоскостях) и пространственные (честь или все звенья расположены в непараллельных плоскостях). При расчете пространственные размерные цепи приводят к плоским размерным цепям путем проецирования на координатные плоскости. Размеры в плоских цепях могут быть взаимно параллельны или могут быть приведены к этому виду путем проецирования на линии одного направления. При проецировании размеры изменяются, т.е. их величины умножают на косинусы или синусы углов, которые условно можно считать постоянными коэффициентами. Звенья каждой линейной размерной цепи обозначают какой-либо одной прописной буквой русского алфавита с соответствующим числовым индексом, звенья угловых цепей – строчной буквой греческого алфавита с индексом.
Любая размерная цепь состоит из составляющих звеньев и одного замыкающего. Все составляющие звенья функционально связаны с замыкающим звеном. Замыкающим называют звено размерной цепи, являющееся исходным в результате ее решения. Таким образом, разделение звеньев на составляющие и замыкающее звено связано с последовательностью процессов обработки или сборки, т.е. технологическими процессами. Размер замыкающего звена в процессе обработки или сборки получается как следствие обеспечения заданной точности каждого из составляющих звеньев. Следовательно, замыкающее звено в размерной цепи является самым малоточным, так как его погрешность суммируется из погрешностей остальных размеров. Поэтому при выявлении размерных цепей надо стремиться составлять их из минимально необходимого числа звеньев. С этим требованием связаны два способа проставления размеров на чертеже детали: цепочкой (когда есть один увеличивающий общий размер, а остальные уменьшающие размеры расположены цепочкой) – в этом случае допуск замыкающего звена будет максимальным, и проставление размеров лесенкой (когда составляется несколько короткий размерных цепей из трех звеньев) – в этом случае получается несколько замыкающих звеньев с минимальными допусками).
89. Методы решения размерных цепей. Расчет размерных цепей методом максимум-минимума.
для достижения полной взаимозаменяемости при расчете размерных цепей используется метод максимума-минимума. Для рассмотрения данного вопроса понятнее и проще начать не с прямой, а с обратной задачи. Для решения размерных цепей используют ряд расчетных формул.
Первая формула для определения номинального значения замыкающего звена размерной цепи
m – 1
АΔ= ∑ ξiАi (1)
i = 1
где m – общее число звеньев в размерной цепи, включая замыкающее; i – номер составляющего звена; ξi – передаточное отношение i-го звена размерной цепи.
Передаточное отношение отражает характер составляющего звена (увеличивающие звенья имеют знак плюс, уменьшающие – минус) и степень влияния отклонений данного составляющего звена на отклонения замыкающего звена. Для цепей с параллельными звеньями передаточное отношение равно либо +1, либо –1.
Рассматривая цепи с параллельными звеньями формулу (1) можно записать в развернутом виде, из которого следует, что номинал замыкающего звена равен разности сумм номиналов увеличивающих и уменьшающих размеров:
n р
АΔ=∑Аi - ∑ Аi (2)
i=1 i=1
где n и р – число соответственно увеличивающих и уменьшающих звеньев в размерной цепи.
Формула для определения предельных отклонений замыкающего звена (верхнего ЕsΔ и нижнего ЕiΔ) могут быть названы уравнениями отклонений. Предельные отклонения замыкающего звена в рассматриваемом случае наиболее удобно и быстро определять по зависимостям, включающим верхние Еsi и нижние Еii предельные отклонения составляющих звеньев:
n → р ← n → р ←
ЕsΔ = ∑Еsi – ∑Еii; ЕiΔ = ∑Еii – ∑Еsi (3)
i=1 i=1 i=1 i=1
Тогда предельные размеры замыкающего звена определяются как алгебраическая сумма номинального размера и предельных отклонений:
АΔmax = АΔ + ЕsΔ (4)
АΔmin = АΔ+ ЕiΔ (5)
Уравнение допусков устанавливает, что допуск замыкающего звена при расчете размерной цепи по методу полной взаимозаменяемости равен сумме допусков всех составляющих звеньев:
m - 1
ТΔ = ∑ Тi (6)
i = 1
На рисунке 4 приведен пример расчета замыкающего звена. На концевой шейке закаленного вала диаметром 28k6(+0,015+0,002) имеется открытый шпоночный паз, дно которого согласно ГОСТ 23 360-78 должно быть выдержано в размер 24-0,2. Паз приходится фрезеровать до термообработки, когда вал проточен под шлифование в размер диаметром 28,4h11(-0,13). Технологу надо определить размер, в который надо фрезеровать паз, чтобы после шлифования он гарантированно получился по глубине в заданных пределах.
На рис.4, а показан вид вала с торца, а на рис. 4, б – схема размерной цепи. В качестве звеньев в нее вошли радиусы шейки до и после шлифования. Анализируя условия задачи, заключаем, что замыкающим звеном является размер 24-0,2, а искомым размер Б1. Находим, что звенья Б1 и Б3 увеличивающие, а звено Б2 – уменьшающее. Имеем БΔ=24-0,2 мм; Б2 = 14,2-0,065 мм; Б3 = 14+0,007+0,001 мм; Б1 = ?
Согласно формуле (2)
БΔ = (Б1+Б3) – Б2,
откуда
Б1 = БΔ + Б2 – Б3 = 24 + 14,2 – 14 = 22,2 мм.
С помощью формул (3) и (4) определяем отклонения для звена Б1;
Е sБ1 = ЕsБΔ + ЕiБ2 – ЕsБ3 = 0 + (-0,065) – (+0,007) = -0,072 мм;
Еi Б1 = ЕiБΔ + ЕsБ2 – ЕiБ3 = (-0,2) + 0 – (+0,001) = - 0,201 мм.
Получаем технологический размер Б1 = 24,2 –0,072-0,201 с допуском ТБ1 = 0,129 мм.
Проверим решение по формуле (6):0,129 + 0,065 + 0,006 = 0,2, что верно.
Решение прямой задачи слагается из нескольких этапов.
1 Выявляется замыкающее и составляющие звенья размерной цепи, чертят схему, отмечая увеличивающие и уменьшающие звенья, проводят проверку правильности назначения номиналов составляющих звеньев по уравнению (1).
2 Определяют среднюю точность составляющих звеньев размерной цепи, исключая размеры стандартизованных деталей, если они (подшипники качения, например) являются составляющими звеньями размерной цепи.
3 С учетом найденного среднего квалитета на составляющие звенья назначают стандартные поля допусков.
4 Согласовывают получающийся суммарный допуск всех составляющих звеньев с допуском замыкающего звена.
5 Проверяют предельные отклонения замыкающего звена решением обратной задачи и, если надо, корректируют отклонения и даже номинал одного из составляющих звеньев.
90. Расчет размерных цепей с использованием теории вероятностей. Методы обеспечения точности замыкающего звена.
Используя предельные теоремы теории вероятностей допуск замыкающего звена ТΔ (рис. 5) определяют путем квадратичного суммирования допусков составляющих звеньев с учетом закона их распределения:
┌m-1--------------
ТΔ= tΔ √ ∑ ξi2λi2Тi2, (7)
i =1
где tΔ - коэффициент риска; λi - относительное среднеквадратическое отклонение. Для цепей с параллельными звеньями ξi2 = 1,
В зависимости от принимаемого процента риска Р при совпадении центра группирования с координатой центра отклонений (для нормального закона распределения и равновероятного выхода за обе границы поля допуска) значение tΔ выбирают из ряда:
Относительное среднеквадратиче6ское отклонение при расчетах на стадии проектирования принимают, исходя из предполагаемого закона распределения: λi2 = 1/3, если при расчете неизвестен характер кривой рассеяния размеров (для изделий мелкосерийного и индивидуального производства); λi2 = 1/6, если предполагается, что рассеяние размеров близко к закону равнобедренного треугольника Симпсона; λi2 = 1/9, если предполагается, что кривая рассеяния будет иметь нормальный (по закону Гаусса) характер (для крупносерийного и массового производств).
Часто используется коэффициент относительного рассеяния Кi. Он связан со стандартным показателем λi соотношением Кi = tΔ λi. При наиболее употребительном проценте риска Р = 0,27 (tΔ = 3) значения коэффициента относительного рассеяния Кi = 1 при законе распределения Гаусса; Кi =1,22 (Кi2 = 1,5) при законе Симпсона и Кi = 1,73 (Кi2 = 3) при неизвестном законе распределения.
Формула (7) приобретает более простой вид
┌m-1--------------
ТΔ= tΔ √ ∑ Кi2 Тi2 (8)
i =1
Координаты середины поля допуска замыкающего звена
m-1
ЕсΔ= ∑ ξi Есi (9)
i =1
где Есi – координата середины поля допуска i-го составляющего звена, подсчитываемая по его предельным отклоениям:
Есi = 0,5(Еsi + Еii). (10)
Тогда предельные отклонения замыкающего звени могут быть найдены по соотношениям:
ЕсΔ = ЕсΔ + 0,5ТΔ ; ЕiΔ = ЕcΔ – 0,5ТΔ. (11)
При несимметричных законах распределения размеров составляющих звеньев надо определить центр группирования (математического ожидания) отклонений замыкающего звена ЕmΔ. В общем случае
m-1
ЕmΔ = ∑ (ξi Есvi +0,5αi│ξi│Vi) (12)
i =1
где Есvi – координата середины поля рассеяния i-го звена (при совпадении поля рассеяния с полем допуска Есvi = Есi и рассеяние равно допуску: Vi = Тi); αi – коэффициент относительной асимметрии i-го звена, равный отношению смещения (абсолютной асимметрии) координаты центра группирования кривой распределения Еmi от координаты середины поля допуска Есi к половине величины допуска (рис.6)
αi = 2 (Еmi - Есvi)/ Тi (13)
При отсутствии конкретных данных о законах распределения разменов замыкающих звеньев (на стадии проектирования) значения αi принимают ориентировочно. Методы расчета коэффициентов относительной асимметрии и относительного рассеяния замыкающих звеньев изложены в ГОСТ 19 415-74.
При симметричном рассеянии размера замыкающего звена (αΔ =0) координата его середины поля рассеяния равна величине координаты центра группирования: ЕсvΔ = ЕmΔ.
При решении прямой задачи вероятностным методом формула для определения среднего квалитета звеньев позволяет найти среднее число единиц допуска аm и имеет вид:
┌m-1----------
аm = ТΔ / tΔ √ ∑ ii2 λi2 (14)
i =1
Кроме указанных методов как при полной, так и неполной взаимозаменяемости может быть применен способ пробных расчетов при котором допуски на составляющие размеры назначают экономически целесообразными с учетом вида производства, конструктивных требований, опыта эксплуатации подобных механизмов и проверенных для данного производства значений коэффициентов Кi и αi. Приемлемость назначенных полей допусков проверяют сначала на суммарное влияние по формуле (6) или (7) с корректировкой их величины в случае необходимости, а затем по предельным отклонениям замыкающего звена по формуле (3) или (11).
91. Метод полной взаимозаменяемости.
для достижения полной взаимозаменяемости при расчете размерных цепей используется метод максимума-минимума. Данный метод применяется в крупносерийном и массовом производствах.
При простановке на чертежах размеров частей отдельной детали, как правила, надо избегать образования размерных цепей, включающих больше двух размеров, иначе будет иметь место значительное накопление допусков у замыкающего звена, что снизит общую точность детали.
92. Методы неполной взаимозаменяемости. Селективная сборка. Индивидуальный подбор. Методы компенсации. Приемы технологической компенсации. Регулировка.
Групповую взаимозаменяемость (селективную сборку) обычно применяют в тех случаях, когда полная взаимозаменяемость элементов данного комплекса технически не достижима или экономически нецелесообразна. Групповая взаимозаменяемость заключается в том, что приемлемое для производства поле допуска размера каждой детали делится на несколько, обычно равных по величине, групповых полей допусков, в пределах которых осуществляют сортировку по размерам изготовленных деталей и выполняют сборку узлов по определенным группам. Причем детали разных сортировочных групп не взаимозаменяемы. Последнее условие относится к недостаткам групповой взаимозаменяемости. Однако точность соединения, характеризующаяся точностью зазора или аналогичного ему замыкающего звена цепочки размеров деталей, повышается во столько раз, на сколько размерных групп разбиты детали при сортировке. Еще одно требование, которое надо учитывать при разбиении на группы это то, что величина допуска на отклонение формы должна быть меньше части допуска детали, приходящегося на одну группу сортировки. Групповая взаимозаменяемость применяется, например, при изготовлении подшипников качения (сортируются кольца по размерам дорожек качения и шарики или ролики), двигатели внутреннего сгорания, где сортируются поршни и поршневые пальцы, плунжерные пары. Групповая взаимозаменяемость, как правило, распространяется на короткие размерные цепи типа «отверстие – вал – зазор», в которых замыкающим звеном является зазор. При TD ≠ Td групповой зазор (или натяг) при переходе от одной группы к другой не остается постоянным, следовательно, однородность соединений не обеспечивается. Поэтому селективную сборку целесообразно применять при TD = Td.
Селективную сборку применяют не только в сопряжениях гладких деталей цилиндрической формы, но и более сложных по форме, например резьбовых. По содержанию она всюду одинакова.
Селективная сборка позволяет в n раз повысить точность сборки (точность соединения) без уменьшения допусков на изготовление деталей пли обеспечить заданную точность сборки (точность соединения) при расширении допусков до экономически целесообразных величин. Вместе с тем селективной сборке присущи недостатки: усложняется контроль (требуются больший штат контролеров, более точные измерительные средства, контрольно-сортировочные автоматы); растет трудоемкость процесса сборки (в результате создания сортировочных групп), возможно увеличение незавершенного производства вследствие разного числа деталей в парных группах.
Селективная сборка обеспечивает неполную, групповую взаимозаменяемость, ввиду чего этот метод используют обычно в условиях завода-изготовителя при обеспечении внутренней взаимозаменяемости. Исключением, например, являются поршни, поршневые пальцы к двигателям внутреннего сгорания и некоторые другие запасные части-
Применение селективной сборки целесообразно в массовом и крупносерийном производствах для соединений высокой точности, когда дополнительные затраты на сортировку, маркировку, сборку и хранение деталей по группам окупаются высоким качеством изделий. При производстве подшипников качения, сборке ответственных резьбовых соединений с натягом селективная сборка является единственным экономически целесообразным методом обеспечения требуемой точности.
Для сокращения объемов незавершенного производства, образующегося при селективной сборке, строят эмпирические кривые распределения размеров соединяемых деталей. Если смещения центров группирования и кривые распределения размеров соединяемых деталей одинаковы и соответствуют, например, закону Гаусса, то количество собираемых деталей в одноименных группах будет одинаковым. Следовательно, только при идентичности кривых распределения сборка деталей одноименных групп устраняет образование незавершенного производства.
Необходимой точности замыкающего звена размерной цепи комплекса элементов машины можно добиться ее пригонкой, т.е. путем снятия слоя металла с компенсирующей детали и регулированием, т.е. изменением размера компенсирующей детали без снятия слоя металла. При этом методе предписанная точность исходного размера достигается дополнительной обработкой при сборке детали по одному из заранее намеченных составляющих размеров цепи. Здесь детали по всем размерам, входящим в цепь, изготовляют с допусками, экономически приемлемыми для данных условий производства. При подгонке рассчитывают предельные отклонения компенсирующего звена с учетом того, что на нем должен остаться достаточный слой металла, подлежащий удалению при сборке или монтаже. Предельные размеры компенсатора определяют методами функциональной взаимозаменяемости. Величину нужного для пригонки слоя металла находят по методу максимум-минимум как разность наибольшего расчетного и наибольшего эксплуатационно-допустимого значения замыкающего звена.
Для того чтобы пригонка всегда осуществлялась за счет предварительно выбранного размера, называемого технологическим компенсатором, необходимо по этому размеру оставлять припуск на пригонку, достаточный для компенсации величины превышения исходного размера и вместе с тем наименьший для сокращения объема пригоночных работ.
Способ пригонки можно применять только в единичном и мелкосерийном производствах, когда нельзя использовать иные способы обеспечения требуемой точности. В единичном и мелкосерийном производствах, когда это допускается конструкцией изделия, применяют также способ совместной обработки деталей в предварительно собранном виде или способ обработки деталей, установленных в одном приспособлении.
Регулирование можно осуществлять неподвижным компенсатором, выполняемым, например, в виде прокладок или проставных колец, имеющих разные толщины для лучшего подбора по толщине. Подвижный компенсатор обычно представляет собой узел из конической или клиновой пары в сочетании с винтовой парой. Так регулируется зазор в шариковых двухрядных подшипниках с закрепительными втулками шпинделя станка, у которого внутреннее кольцо устанавливается на коническую втулку, при втягивании которой в кольцо происходит уменьшение зазора в подшипнике.