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
3. ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства и способах достижения требуемой точности.
Более простое определение термина метрология – область знаний, относящихся к измерению.
Она состоит из теоретической (фундаментальной), законодательной, практической (прикладной) метрологии.
Предметом теоретической метрологии является разработка фундаментальных основ метрологии (систем единиц измерения, средств измерений (СИ), эталонов, методов измерений, точности измерений).
Предметом законодательной метрологии является установление обязательных технических и юридических требований, комплекс взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерения и единообразия средств измерений.
Предметом практической метрологии являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии, т.е. организация поверки и калибровки СИ, а также метрологического надзора и контроля за правильностью их использования.
Метрологическое обеспечение (МО) – установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.
Метрологическое обеспечение предприятия – это комплекс работ по обеспечению единства измерений на каждом предприятии.
Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты, выраженные в узаконенных единицах, и погрешности измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.
Научная основа МО - метрология.
Техническая основа МО – система государственных эталонов величин, система передачи размеров единиц величин от государственных эталонов рабочим средствам, система поверки, калибровки средств измерений, система государственных испытаний или метрологической аттестации средств измерений, система стандартных образцов состава и свойств веществ, система стандартных справочных данных о физических величинах.
Организационная основа МО – государственная (национальная) метрологическая служба, которая включает в себя сеть государственных метрологических центров, являющихся держателями эталонов, и метрологических служб государственных органов управления (юридических лиц), т.е., это совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.
Поверка осуществляется государственной метрологической службой с целью определения и подтверждения соответствия средств измерений установленным техническим требованиям. Калибровке с той же целью подвергаются СИ, не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору.
Метрологический контроль и надзор – деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы или метрологической службы юридического лица в целях проверки соблюдения установленных правил и норм.
Закон РФ «О техническом регулировании», принятый 27.12.2003 г., вступил в действие с 27 июня 2004 г. и отменил законы РФ «О стандартизации» и «О сертификации». Этот закон установил новый взгляд на такие виды деятельности, как стандартизация и сертификация.
Техническое регулирование – это правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных требований к продукции, к процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации, утилизации, а также в области установления и применения на добровольной основе требований к продукции, процессам производства и т.д., выполнению работ или оказанию услуг и правовое регулирование отношений в области оценки соответствия (декларирование соответствия, сертификации).
Технический регламент (ТР) – документ, который принят международным договором РФ, ратифицированным в порядке, установленном законодательством РФ, федеральным законом или указом президента или правительства, и устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования (объект - продукция, в том числе здания, сооружения, процессы производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации).
Цели принятия ТР:
1) защита жизни и здоровья граждан и имущества;
2) охрана окружающей среды, жизни животных (и здоровья), растений;
3) предупреждение действий, вводящих в заблуждение потребителей.
Технический регламент с учетом степени риска причинения вреда устанавливает минимально необходимые требования, обеспечивающие безопасность излучения, биологическую безопасность, взрывобезопасность, механическую безопасность, пожарную, промышленную, термическую, химическую, ядерную и радиационную безопасность, а также электромагнитную совместимость и единство измерений.
Он должен содержать исчерпывающий перечень продукции, процессов и т.д., в отношении которых устанавливается его требование, требования к характеристикам продукции или процесса, но не должен содержать требования к конструкции и исполнению.
В техническом регламенте могут содержаться требования к продукции, обеспечивающие защиту отдельных категорий граждан, например, детей.
Основой для разработки ТР могут быть международные и национальные стандарты. Правительством РФ утверждается программа разработки ТР, которая должна ежегодно уточняться с учетом интересов экономики страны.
Стандартизация – деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышения конкурентоспособности продукции, работ и услуг.
Стандарт – документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов производства эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполняемых работ и оказания услуг.
Категории нормативной документации указаны в табл.1.
Таблица 1
Категории нормативной документации
|
Категории нормативной документации до введения закона «О техническом регулировании» |
Законом «О техническом регулировании» приняты следующие категории нормативной документации |
|
1. ГОСТ Р – государственный стандарт; 2. ОСТ – отраслевой стандарт; 3. СТП – стандарт предприятий; 4. СТО – стандарт научно-технических и инженерных обществ (союзов, ассоциаций и других общественных организаций). Кроме того, узаконены такие категории нормативной документации, как: ПР – правила, Р- рекомендации, ТУ – технические условия, а также в сфере стандартизации действуют классификаторы технико-экономической и социальной информации (ОКТЭИ, ОКП); Кроме этого регламентированы такие категории, как: - международный стандарт – ИСО (ISO); -региональный стандарт - EN; -межгосударственный стандарт – ГОСТ; -национальный стандарт – (государственный стандарт РФ – ГОСТ Р ) |
1. Технический регламент (ТР) 2. Национальные стандарты (ГОСТ Р); 3. Правила стандартизации, нормы и рекомендации в области стандартизации (ГСС – государственная система стандартизации – 0001); 4. Применяемые в установленном порядке классификации, общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации; обязательны для применения при создании государственных информационных систем и информационных ресурсов. 5. Стандарты организаций Примечание. В соответствии с законом «О техническом регулировании» стандарты используются на добровольной основе. Технический регламент обязателен к применению! Категории международных стандартов сохранились. |
Стандарт также может содержать требования к терминологии, символике, упаковке, маркировке или этикеткам и правила их нанесения.
При регистрации стандарта к аббревиатуре ГОСТ добавляется номер регистрации и год регистрации.
Иногда стандарты объединяются в системы стандартов, каждая из которых имеет свой номер, который проставляется перед номером регистрации стандарта и отделяется от него точкой.
Основные системы общетехнических и организационно методических стандартов:
0001 Государственная система стандартизации (ГСС);
0002 Единая система конструкторской документации (ЕСКД);
0003 Единая система технологической документации (ЕСТД);
0006 Унифицированные системы документации (УСД), системы планово- экономической учетной, статистической, товаросопроводительной, потребительской, транспортной, банковской и других видов документации;
0008 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ);
0020 Комплексная система общих технических требований (КСОТТ) и контроля качества (КСКК);
0025 Единая система Государственного управления качеством продукции (ЕСГУКП).
Оценка соответствия проводится в форме госконтроля (надзора), аккредитации, испытания, регистрации, подтверждения соответствия (декларирование и сертификация), приемки и ввода в эксплуатацию объекта (при строительстве).
Подтверждение соответствия – это документальное удостоверение соответствия продукции, процессов производства и т.д., оказания технических услуг, требованиям ТР, положениям стандарта или условиям договора.
Сертификация – форма осуществляемого органом по сертификации подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров.
Подтверждение соответствия на территории РФ может носить добровольный или обязательный характер.
Добровольное подтверждение осуществляется в форме добровольной сертификации для установления соответствия национальным стандартам, стандартам организаций, системам добровольной сертификации или условиям договора. Добровольное подтверждение проводится по инициативе заявителя на условиях договора с органом по сертификации. Объекты сертификации, прошедшие проверку, маркируются знаком соответствия.
Знак соответствия – это обозначение, служащее для информирования приобретателей, о соответствии объекта сертификации требованиям системы добровольной сертификации или национальному стандарту. Система добровольной сертификации обычно включается в единый Реестр зарегистрированных систем добровольной сертификации.
Обязательное подтверждение соответствия осуществляется в формах обязательной сертификации или договора о соответствии, в том числе декларации соответствия. Порядок подтверждения соответствия техническим регламентам, формы и схемы обязательного подтверждения устанавливаются техническим регламентом. Объектом обязательного подтверждения может быть только продукция, выпускаемая на территории РФ.
Декларирование соответствия осуществляется по одной из двух схем:
1- я схема - принятие декларации о соответствии на основании собственных доказательств (это техническая документация, результаты собственных исследований и измерений и другие документы, установленные техническим регламентом);
2- я схема - принятие декларации о соответствии на основании собственных доказательств и доказательств, полученных с участием органов по сертификации и аккредитованной испытательной лаборатории (3-я сторона).
При второй схеме декларирования к собственным доказательствам добавляются протоколы исследований и измерений аккредитованной испытательной лаборатории, а также сертификат системы качества, если он имеется. Декларация о соответствии подлежит регистрации.
Круг заявителей устанавливается техническим регламентом.
Обязательная сертификация осуществляется органом по сертификации (ГОСТ Р – государственная система сертификации) на основании договора заявителя. Схемы сертификации определенных видов продукции устанавливаются соответствующим ТР.
Соответствие продукции удостоверяется сертификатом соответствия и может маркироваться знаком обращения на рынке. Это обозначение служит для информирования приобретателя о соответствии выпускаемой продукции требованиям ТР. Срок действия сертификата определяется ТР.
Аккредитованные испытательные лаборатории проводят исследования на условиях договоров с системами по сертификации. Результаты испытаний оформляются протоколами. Лаборатория несет ответственность за достоверность результатов испытаний.
Выполнение работ по метрологии и стандартизации необходимо для обеспечения взаимозаменяемости при производстве и эксплуатации изделий.
Взаимозаменяемость - принцип нормирования требований к размерам элементов деталей, узлов, механизмов, используемый при конструировании, благодаря которому представляется возможным изготавливать их независимо и собирать или заменять без дополнительной обработки при соблюдении технических требований к изделию.
Это комплексное понятие и обеспечивается на всех стадиях производства.
Виды взаимозаменяемости:
Принципы взаимозаменяемости – комплекс исходных научно-технических положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обеспечивает взаимозаменяемость деталей и изделий в целом.
К ним относятся: стандартизация, предпочтительность, преемственность, точность измерений, метрологическое обеспечение производства.
Рассмотрим некоторые из них.
Принцип предпочтительности
ГОСТ 8032 устанавливает ряды предпочтительных чисел, которые построены по законам геометрической прогрессии со знаменателем:
Q = ,
где R - число членов прогрессии в одном десятичном интервале:
R = 5, 10, 20, 40 - по этим степеням построены основные ряды;
R = 80, 100 - по этим степеням построены дополнительные ряды.
В обозначение ряда входит буква R и значение числа членов прогрессии: R5, R10, R20, R40.
Например: для ряда R 5 → Q = ≈ 1,6.
В ряд R 5 входят числа: 10, 16, 25, 40, 63; 100, 160, 250, . . .
R10 → Q = ≈ 1,25: 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80; 100, …
R20 → Q = ≈ 1,12 : 10, 11, 12, 14, 16, 18, 20, 22, . . .
R40 → Q = ≈ 1,06 : 10, 10,5, 11, 11,5, . ..
Члены прогрессии, расположенные в интервале от 1 до 10, составляют исходный ряд.
В соответствии с принципом предпочтительности ряд R5 следует предпочитать ряду R10, ряд R10 - ряду R20, т.е. предпочтение следует отдавать ряду с более крупной градаций.
На основе ряда предпочтительных чисел построены ряды нормальных линейных размеров в диапазоне от 0,001 до 100 000 мм (ГОСТ 6636).
Так как ряды линейных размеров не совсем соответствуют рядам предпочтительных чисел, они имеют другие обозначения: Ra5, Ra10, Ra20, Ra40.
ГОСТ 6636 не распространяется:
Принцип преемственности
Изменение роли и места детали и возможный переход погрешностей обработки и измерения на погрешность функционирования детали в механизме называется принципом инверсии (преемственности).
Для уменьшения погрешностей изготовления и измерения необходимо соблюдать при проектировании технологических процессов принцип совмещения баз: конструкторских, эксплуатационных, технологических и измерительных. То есть схемы обработки и измерения детали должны быть аналогичны схеме работы этой детали в механизме.
Материал изложен в соответствии со следующими нормативными документами:
Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» от 27.04.93.
Закон РФ « О техническом регулировании» от 27.12.2002.
3.2. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Допуски и посадки
в области допусков и посадок (ГОСТ 25346)
Размеры разделяют: на свободные и сопрягаемые; на охватываемые и охватывающие.
Принято любую охватываемую поверхность называть валом. А любую охватывающую поверхность – отверстием.
Все параметры вала обозначаются строчными буквами латинского алфавита (маленькими), а все параметры отверстия – прописными (большими).
d – Ø вала.
D – Ø отверстий.
Размер – числовое значение линейной величины в выбранных единицах измерения.
Действительный размер – размер элемента, установленный измерением с допустимой погрешностью.
Предельные размеры – два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться, или которым может быть равен действительный размер. (наибольший и наименьший).
Номинальный размер – размер, относительно которого определяются отклонения.
На чертеже проставляется номинальный размер и отклонение.
Отклонение – алгебраическая разность между размером (действительным, предельным) и соответствующим номинальным размером.
Отклонение:
действительное;
предельное.
Предельные отклонения разделяются на:
- верхние;
- нижние.
Е, е – действительные отклонения;
ES, es – верхнее отклонение отверстия и вала соответственно.
EI, ei – нижнее отклонение отверстия и вала соответственно.
(ES, es и EI, ei) – предельные.
ES = Dmax – D es = dmax – d
EI = Dmin – D ei = dmin – d
а) эскиз соединения отверстия и вала; б) схема расположения полей допусков отверстия и
вала
Рисунок 1
Допуск (Т)– разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.
Td = dmax – dmin = es – ei.
Td = Dmax – Dmin = ES – EJ.
Пример: d = 30мм; Td = 20 мкм
dmax = 30 мм.
dmin = dmax – Td = 30 - 0,02 = 29,98 мм.
Основное отклонение – одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии.
В данной системе допусков и посадок основным отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии. У полей, расположенных выше нулевой линии, основным является нижнее отклонение. У полей, расположенных ниже – верхнее отклонение.
Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении полей допусков и посадок.
Поле допуска – поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами, и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера.
При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям размера относительно нулевой линии.
Поле допуска = Т + основное отклонение (задает положение).
Основные отклонения обозначаются буквами латинского алфавита: строчными – для валов (а – zc), прописными – для отверстий (А – ZC).
Правила записи числовых значений отклонений:
Ø30 ± 0,15
4. Если одно из предельных отклонений равно нулю, оно не указывается
Ø30 +0, 25 ; Ø30- 0, 25
Посадка – характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки.
Для образования посадок используют либо основное отверстие, либо основной вал.
Основной вал – вал, верхнее отклонение которого равно нулю: es = 0 → h .
Основное отверстие – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю: EI = 0 → H
Номинальный размер посадки – номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение.
Стандартом предусмотрены три группы посадок:
с натягом (N);
с зазором (S);
переходные (S/N).
Натяги и зазоры – характеристики посадки. К ним относится и допуск посадки.
Зазор (S) – разность между размерами отверстия и вала до сборки, если размер, отверстия больше размера вала.
Натяг (N) – разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.
Посадка с зазором.
Ts = Smax – Smin = TD + Td.
Smax = Dmax – dmin = ES – ei.
Smin = Dmin – dmax = EI– es.
Посадки с натягом
TN = Nmax – Nmin = TD + Td.
Nmax = dmax – Dmin = es – EJ.
Nmin = dmin – Dmax = ei – ES.
Посадки переходные
TS/N = Smax + Nmax.
Smax = Dmax – dmin = ES – ei.
Nmax = dmax – Dmin = es – EI.
допусков и посадок
Система допусков и посадок - совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенная на основе теоретических и экспериментальных исследований.
Признаки:
Первый признак. Основание системы.
По этому признаку посадки разделяются на две системы:
Посадки системы отверстия – посадки, в которых требуемые зазоры получаются сочетанием полей допусков валов с полем допуска основного отверстия, признаком которого является EI= 0 (обозначается H ).
Рисунок
Система отверстий – совокупность полей допусков валов (кроме h) и одного отверстия - H.
Ø30Н7 /к6
Ø30Н7 /f6 } СН
Ø30Н7 /р6
Посадки системы вала– посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала, для которого характерно es = 0 (обозначается h).
рисунок
Система вала – совокупность всех полей допусков отверстий (кроме Н) и основного вала h.
Ø30К7/h6)
Ø30F7/h6) – Сh
Ø30Р7/h6)
Предпочтительной является система отверстий.
Пример применения системы вала:
1. Соединения гладкого вала с несколькими отверстиями по различным посадкам.
Рисунок
3.Соединение, шпонки с пазами отверстия и вала по ширине шпонки.
Рисунок
Шпонка по высоте играет роль гладкого вала. На паз колеса требуется одно поле допуска, а на паз вала – другое, шпонка при этом обрабатывается по единому полю допуска (h9). Можно сказать, что это частный случай первого варианта.
Второй признак.
Система допусков и посадок - односторонняя предельная
Этот признак регламентирует расположение полей допусков основных деталей.
Преимущества:
Рисунок
Третий признак. Диапазоны и интервалы размера.
В рассматриваемой системе допусков допуски цилиндрических деталей до размера 31500 мм разбиты на 5 диапазонов:
1) менее 0,01 мм до 0,1 мм исключительно;
2) от 0,1 мм до 1 мм исключительно;
3) от 1 мм до 500 мм включительно;
4) свыше 500 мм до 10000 мм включительно;
5) свыше 10000 мм до 31500 мм включительно.
В свою очередь диапазоны разбиты на интервалы размеров. Для получения рядов допусков каждый диапазон разбивается на интервалы по следующему принципу:
Например, диапазон от 1 до 500 мм разбит на 13 основных интервалов, а начиная с 10 мм для полей допусков с большими зазорами и натягами каждый основной интервал разбит на дополнительные интервалы.
Четвертый признак. Единица допуска.
Обозначается i (мкм) для размеров до 500 мм, а для размеров свыше 500 мм - I (мкм).
Она отражает влияние конструктивных технологических и метрологических факторов, является характеристикой точности и выражает зависимость допуска от номинального размера (является функцией номинального размера).
i =
0,45 - погрешности изготовления.
0,001D – погрешности измерения.
D = - среднее геометрическое крайних размеров интервала.
рисунок
|
Интервалы размеров, мм |
до 3 |
св. 3 до 6 |
св. 6 до 10 |
св. 10 до 18 |
св. 18 до 30 |
св. 30 до 50 |
св. 50 до 80 |
св. 80 до 120 |
св. 120 до 180 |
св. 180 до 250 |
св. 250 до 315 |
св. 315 до 400 |
св. 400 до 500 |
|
i, мкм |
0,6 |
0,75 |
0,9 |
1,1 |
1,3 |
1,6 |
1,9 |
2,2 |
2,5 |
2,9 |
3,2 |
3,6 |
4 |
Пятый признак. Квалитет (степень точности)
Квалитет – совокупность допусков для всех номинальных размеров данного диапазона, которые характеризуются постоянной относительной точностью, выраженной коэффициентом a, который называется числом единиц допуска.
Число единиц допуска во всем диапазоне размеров данного квалитета постоянное, а величина допуска зависит от номинального размера и номера квалитета.
Стандартом предусматривается 20 квалитетов:
01, 0, 1, 2, . . . , 18
уменьшение точности
увеличение допуска.
01, 0, 1 – используются для плоскопараллельных концевых мер;
2, 3, 4 – для калибров и контрольных калибров;
5÷12 – для размеров сопряженных поверхностей (для образования посадок);
13÷17 – для несопрягаемых (свободных) размеров;
18 – для изделий из пластмасс.
Шестой признак. Нормальная температура.
Допуски и отклонения, устанавливаемые стандартом относятся к деталям, размеры которых определены при температуре +20°С.
Седьмой признак. Посадки.
Для оборудования посадок с различными зазорами и натягами для размеров до 500 мм предусмотрено по 27 вариантам основных отклонений валов и отверстий.
|
Отверстия |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
Js |
K |
M |
N |
|
Валы |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
h |
js |
k |
m |
n |
Продолжение таблицы
|
P |
R |
S |
T |
U |
V |
X |
Y |
Z |
ZA |
ZB |
ZC |
|
p |
r |
s |
t |
u |
v |
x |
y |
z |
za |
zb |
zc |
a÷h – посадки с S (зазором).
js÷n – посадки переходные (S/N).
p÷zc – посадки с N (натягом).
CD, EF, FG (cd, ef, fg) – используются для размеров до 10 мм в часовой технике.
ZA, ZB, ZC (za, zb, zc) – для размеров до 11 мм для изделий из пластмасс.
Рисунок
Взаимосвязь одноименных основных отклонений выражается общим правилом:
EI = - es → от А до Н;
ES = - ei → от К до ZC;
Общее правило распространяется на все посадки с зазором, на переходные с 9-го квалитета и грубее, и посадки с натягом с 8-го квалитета и грубее.
Условное обозначение поля допуска состоит из обозначения основного отклонения и квалитета, которые указываются справа от номинального размера.
Ø40Н7 – отверстие Ø55f6 – вал
Обозначение посадки включает общий номинальный размер отверстия и вала, обозначения полей допусков отверстия и вала, разделенные косой чертой.
Посадка: Ø 40 Н7/ к6;
Смешанный способ:
Ø 50 Н7/к6 →
Пример: Ø 40Н7/f6 → Ø 40 F7/h6
IT6 = a*i = 10*1,6 = 16
IT7 = a*i = 16*1,6 = 25
IT8 = a*i = 25*1,6 = 40
Основные отклонения: H → EI= 0; Td = ES – EI
F → EI = +25
f → es = -25
h → es = 0
Рисунок
Второе отклонение:
Н7 → ES = EI + IT7 = +25
h6 → ei = es – IT6 = -16
F7 → ES = +25 +25 = +50
f6 → ei = es – IT6 = -25-16 = -41
[65 = 25+40 (IT8)] – пояснение
«Второе отклонение поля допуска определяется из основного отклонения и величины допуска (смотри формулу расчета допуска размера через отклонение)»/
TD = ES – EJ
Td = es –ei
Специальное правило определения основных отклонений отверстий для размеров свыше 3 мм и при разнице квалитетов между отверстием и валом, равной 1:
«Основное отклонение отверстия равно основному отклонению вала, взятому с противоположным знаком с прибавлением величины Δ»:
ES = - ei + Δ – правило ( отверстие в Системе вала).
Δ = JTq – JTq-1 – (разность между допусками соседних квалитетов). То есть разность между допусками рассматриваемым квалитетом отверстия и допуском ближайшего более точного квалитета.
Область применения специального правила:
Специальное правило позволяет получить одинаковые предельные зазоры и натяги в однотипных посадках системы отверстий и системы валов, в которых отверстие заданного квалитета соединяется с валом ближайшего более точности квалитета.
Пример: → СН
рисунок
TS/N = Smax + Nmax = 23+18 = 41 (мкм)
TS/N = TD + Td = 25 + 16 = 41 (мкм).
Назначаем одноименную посадку в системе вала:
ES = - ei + Δ = -2 + 9 = +7
Δ = IT7 – IT6 = 25-16 = 9
EY = ES – IT7 = +7 – 25 = -18
TS/N=41мкм
рисунок
Таблица значений числа единиц допуска «а»
|
Квалитет |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
а |
7 |
10 |
16 |
25 |
40 |
64 |
100 |
160 |
250 |
400 |
640 |
1000 |
1600 |
R5
Стандартом допускаются любые сочетания полей допусков отверстий и валов, но рекомендуется для применения более узкие два ряда полей допусков:
Таблица предпочтительных полей допусков отверстий и валов для образования посадок в системе отверстия.
|
Основные отверстия |
Поля допусков валов |
Количество полей |
|
Н7 |
e8, f7, g6, h6, js6, k6, n6, p6, r6, s6 |
10 |
|
H8 |
d9, e8, h7, h8 |
4 |
|
H9 |
d9 |
1 |
|
H11 |
d11, h11 |
2 |
Σ 17
Для образования посадок в системе вала.
|
Основные валы |
Поля допусков отверстий |
Количество полей |
|
h6 |
F8, H7, Js7, K7, N7, P7 |
6 |
|
h7 |
H8 |
1 |
|
h8 |
E9, H9 |
2 |
|
h11 |
H11 |
1 |
Σ 10
Обозначения отклонений свободных размеров
Все конструктивные элементы разделяют на три группы:
К размерам 3-ей группы относятся:
рисунок
Предельные отклонения, непосредственно не указанные после номинальных размеров на поле чертежа, а оговоренные общей записью в технических требованиях к чертежу называются неуказанными предельными отклонениями.
Значение таких отклонений могут быть, заданными квалитетами с 12 по 17-ый (предпочтительно четные) по ГОСТ 25346, либо классами точности по ГОСТ 25670.
Стандартом ГОСТ 25670 устанавливается четыре класса точности:
Основные отклонения задается в зависимости от вида размера (охватываемые, охватывающие или остальные).
На охватываемые размеры (наружные) поле допуска задается как на основной вал, т.е. h (-t) ; на охватывающие – как на основное отверстие, т.е. H (+t) , на остальные – симметрично ± IT/2 ( ± t/2 ) :
На остальные размеры:
js 12 (или, или)
Для деталей, подвергающиеся механической обработке, на свободные размеры рекомендуется назначать 14-ый квалитет (средний класс точности).
Примеры записи о неуказанных предельных отклонения в технических требованиях чертежа:
1) H14; h 14; ± t 2 / 2 (или ); (предпочтительный способ)
2) Неуказанные предельные отклонения: H14; h 14; ± t 2/ 2 (или );
3)Неуказанные отклонения: отверстия – Н14; валы – h14; остальные - ; (либо заменяем обозначение классами, т.е. +t2; -t2; ).
ГОСТ 30893.1-2002 ОНВ. Общие допуски.
Стандарт распространяется на металлические детали, изготовленные резанием. Или детали, изготовленные формообразованием из листового металла, и устанавливает общие допуски для линейных и угловых размеров, если эти допуски не указаны непосредственно у номинальных размеров.
Общий допуск размера - предельные отклонения (допуски) линейных или угловых размеров, указываемые на чертеже или в других технических документах общей записью и применяемые в тех случаях, когда предельные отклонения (допуски) не указаны индивидуально у соответствующих номинальных размеров.
Общие допуски по указанному стандарту применяют для следующих размеров с неуказанными индивидуально предельными отклонениями:
- линейных размеров (например, наружных, внутренних, диаметров, радиусов, расстояний, размеров уступов, размеров притупленных кромок: наружных радиусов закруглений и размеров фасок);
- угловых размеров, включая угловые размеры, обычно не указываемые, т.е. прямые углы (900), если нет ссылки на ГОСТ 30983.2, или углы правильных многоугольников;
- линейных и угловых размеров, получаемых при обработке деталей в сборе.
Общие допуски по указанному стандарту не применяют для:
- размеров, к которым относятся ссылки на общие допуски по другим стандартам;
- справочных размеров;
- номинальных (теоретически точных) размеров, заключенных в прямоугольные рамки.
Общие допуски по ГОСТ 30893.2 применяют, если на чертеже или в другой технической документации имеется ссылка на указанный стандарт.
Общие допуски установлены по четырем классам точности. При выборе класса точности следует учитывать обычную точность соответствующего производства. Если для отдельных размеров необходимы меньшие допуски или допустимы и экономически выгодны большие допуски, то соответствующие предельные отклонения необходимо указывать непосредственно у размера согласно ГОСТ 2.307.
Общие допуски линейных размеров ограничивают только местные размеры элемента, т.е. размеры, измеренные по двухточечной схеме в любом сечении, и не ограничивают все отклонения формы элемента.
Общие допуски угловых размеров ограничивают угол между прилегающими плоскостями или прямыми, образующими стороны рассматриваемого угла, и не ограничивают отклонений формы элементов, образующих стороны угла.
Указание общих допусков
Ссылка на общие допуски линейных и угловых размеров должна содержать номер настоящего стандарта и буквенное обозначение класса точности, например, для класса точности средний:
«Общие допуски по ГОСТ 30893.1 – m » или «ГОСТ 30893.1 – m».
Элементы деталей имеют размеры и геометрические характеристики (форма, ориентация, расположение) поверхностей. Функция деталей требует ограничения размеров и геометрии элементов, т.е. установления определенных пределов (допусков), превышение которых может привести к нарушению этой функции.
Ограничение размеров и геометрии элементов на чертеже должно быть полным и пониматься однозначно.
Значения общих допусков установлены по классам точности, характеризующим различные уровни обычной производственной точности, достигаемой без применения дополнительной обработки повышенной точности. Выбор класса точности проводят с учетом возможностей производства и функциональных требований к детали.
Если по функциональным требованиям для элемента необходимы допуски размеров, меньше чем общие допуски, то они указываются непосредственно у размера.
Дополнительные требования, отражающие потребности экономики страны, указаны в таблице.
Таблица Дополнительные варианты неуказанных предельных отклоне- ний линейных размеров, нашедшие применение в промышленности
|
Дополнительный вариант |
Класс точности |
Обозначения предельных отклонений |
||
|
размеров отверстий |
размеров валов |
размеров элементов, не относящихся к отверстиям и валам |
||
|
1 |
точный f |
H12 |
h12 |
± t1 /2 (± IT12/2) |
|
средний m |
H14 |
h14 |
± t2 /2 (± IT14/2) |
|
|
грубый c |
H16 |
h16 |
± t3 /2 (± IT16/2) |
|
|
очень грубый v |
H17 |
h17 |
± t4 /2 (± IT17/2) |
|
|
2 |
точный f |
+t1 |
-t1 |
± t1 /2 |
|
средний m |
+t2 |
-t2 |
± t2 /2 |
|
|
грубый c |
+t3 |
-t3 |
± t3 /2 |
|
|
очень грубый v |
+t4 |
-t4 |
± t4 /2 |
Примечание 1 Предельные отклонения по квалитетам ( H, h, ± IT/2 ) должны соответствовать ГОСТ 25346 и ГОСТ 25348.
2 Симметричные предельные отклонения по классам точности (± t/2) должны соответствовать приведенным в таблице 1 ГОСТ 30893.1-2002, при этом обозначение ± t1 /2 соответствует обозначению f , ± t2 /2 – m, ± t3 /2 – c, ± t4 /2 - v.
Односторонние предельные отклонения (+t1 , -t1 ) должны соответствовать приведенным в таблице А.2 .
3 Назначение дополнительных вариантов предельных отклонений линейных размеров с неуказанными допусками при новом проектировании рекомендуется ограничить.
Признаки основных посадок
Допускается различие квалитетов на единицу, и очень редко - на две.
↓ ↓
СН СН IT7 и IT6 → 1
↓ ↓
СН Ch
↓ ↓
Ch CH IT9 и IT6 → 3
Расчет и назначение посадок
Посадки могут назначаться тремя методами.
1. Метод прецедентов (аналогов).
Заключается в том, что конструктор отыскивает в однотипных ранее сконструированных и находящихся в эксплуатации случаях применения составной части, подобной проектируемой и назначает используемую в этой части или узле посадку.
Является развитием метода прецедентов основан на классификации деталей машин по конструктивным и эксплуатационным признакам и выпуске справочников с примерами применяемых посадок.
Недостатки:
Качественное, а не количественное описание эксплуатационных припусков и сложность их идентификации с проектируемыми.
Является наиболее обоснованным методом выбора допусков и посадок. Основан на расчете соединений на прочность, жесткость и т.д.
Недостатки:
Посадки эти не проверены опытом, есть погрешность при взаимозаменяемости.
Расчетный метод
Тпос. = TD + Td = aD * i + ad * i = i (dD + dd).
(основываясь на выполнении признака одинаковой точности отверстия и вала).
Пример:
b = 8 мм
Smax = 600 мкм
Smin = 300 мкм
подобрать посадку расчетным методом.
320/2 = 160 (12-й квалитет).
рисунок
апосадки = dD + dd = 320
↓ ↓
(12-ый) (12-ый)
Если 170 → 64 + 100
↓ ↓
10-ый 11-ый
↓ ↓
вал отверстие
Smin = EJ – es
es = EJ – Smin = 0 – 300
Smax = ES – ei
ei = ES – Smax = +150 – 600 = -450
Основную посадку мы взять не сможем, так как стандартного поля допуска для вала с предельными отклонениями нет.
Наиболее подходящая:
рисунок
Получается комбинированная посадка.
Smin = 300
Smax = 600
Δ Тпос. =
Δ Тпос. = = 0
Метод подобия
Посадки характеризуются гарантированным минимальным зазором Smin, необходимым для размещения смазки между сопрягаемыми поверхностями, для компенсации температурных деформаций, погрешностей формы и расположения в целях обеспечения собираемости изделия.
Основные требования к посадкам с зазором:
Виды посадок с зазором:
Применяют в неподвижных соединениях с дополнительным креплением, при необходимоси частой разборки (для сменных деталей); для центрирования неподвижных соединений при невысоких требованиях к точности центрирования; в подвижных соединениях при медленных продольных перемещениях.
H7/h6 – применяется:
Установлены для валов 4÷6 квалитетов.
Применяются для особо точных и точных подвижных соединений с min гарантированным зазором, в которых требуется обеспечить плавность и точность перемещений (чаще возвратно-поступательных) и ограничить зазор.
H7/g6, G7/h6 – передвижные шестерни на валах коробок передач:
Характеризуются измеренным гарантированным зазором, достаточным для обеспечения свободного вращения в подшипниках скольжения. При консистентной и жидкой смазке при легких и средних режимах работы. Применяется в неподвижных соединениях для обеспечения легкой сборки при невысоких требованиях к точности центрирования.
H8/f/8 (F8/h8)
H8/f9 (F9/h9) для подшипников скольжения при значительных скоростях вращения.
Характеризуются значительным гарантированным зазором, обеспечивающим вращательное движение при повышенных режимах работы (n > 1500 об/мин).
H7/e8; H8/e8 ( E9/h8) – коренные шейки коленчатого вала в подшипниках двигателей внутреннего сгорания.
Характеризуются большим гарантированным зазором, позволяющим компенсировать значительные отклонения расположения сопрягаемых поверхностей и температурные деформации.
Предназначены для неподвижных неразъемных соединений без дополнительного крепления винтами, штативами и т.п. Относительная неподвижность достигается за счет напряжений, возникающих в материале сопрягаемых деталей.
Основные способы сборки деталей с натягом:
Виды посадок с натягом:
Характеризуются малым натягом, применяются при малых крутящих моментах или осевых силах для соединения тонкостенных деталей или для центрирования тяжелонагруженных или быстровращающихся с дополнительным креплением.
H7/p6; P7/h6
Применяются: клапанные седла в гнездах при работе в условиях вибрации; втулки и кольца в корпусах.
Характеризуется умеренными гарантированными натягами, обеспечивающими передачу нагрузок средней величины без дополнительного крепления, а такие в соединениях, воспринимающих тяжелые нагрузки, но с дополнительным креплением. Посадки типа H/r, R/h – для деталей из цветных и легких металлов.
При размерах выше 80 мм – для деталей из черных металлов по назначению аналогично легкопрессовым соединениям и установлены для относительно высоких степеней точности. Валы с 5 по 7, отверстия с 6 по 7 квалитеты.
H7/r6 при Ø ≤ 80 мм.
H7/s6 при Ø > 80 мм.
H7/t6, T7/h6.
Характеризуются большими гарантированными натягами. Предназначены для соединений при тяжелых динамических нагрузках без дополнительного крепления. Используются в 7-ом и 8-ом квалитете: H7/u7, H8/u8, U8/h7.
Применение – дисковые и тарельчатые несъемные муфты на концах валов.
Предназначены для неподвижных, но разъемных соединений деталей, обеспечивают хорошее центрирование и применяются с дополнительным креплением. Отличаются друг от друга вероятностью получения зазоров или натягов.
H7/n6 (глухая) 1% 99%
H7/m6 (тугая) 20% 80%
H7/k6 (напряженная) 60% 40%
H7/js6 (плотная) 99% 1%
вероятность вероятность
зазора натяга
H/js, Js/h – применяют, если при центрировании детали допускаются небольшие зазоры или требуется обеспечить легкую сборку; для сменных деталей.
H7/js6, Js7/h6 – предпочтительные посадки:
H/k, K/h – наиболее применяемый тип переходных посадок из-за влияния отклонения формы поверхностей при большой длине соединения зазоры в большинстве случаев не ощущаются.
H7/k6, K7/h6 – посадки:
H/m, M/h – обеспечивают преимущественный натяг; применяют для неподвижных соединений деталей на быстровращающихся валах с дополнительным креплением.
H7/m6, M7/h6 – применяют:
H/n, N/h – наиболее прочные из переходных посадок; применяются для центрирование деталей в неподвижных соединениях, передающих большие усилия, с дополнительным креплением.
H7/n6, N7/h6 – применяют:
3.3. НОРМИРОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
3.3.1. Основные термины и определения
Шероховатость характеризует качество поверхности наряду с другими физико-механическими свойствами, такими как остаточное напряжение, наклеп и т.д.
Шероховатость – совокупность неровностей поверхности с относительно мелкими шагами в пределах базовой длины l.
Шероховатостью нормируются требования к поверхностным неровностям по профилям, получаемым в сечении рассматриваемой поверхности плоскостями, перпендикулярными этой поверхности.
В основу нормирования и оценки шероховатости поверхности положена система M (система средней линии профиля m-m).. Система М – система отсчета отклонений профиля, в которой в качестве базовой линии выбрана средняя линия профиля.
Для изложения данной темы необходимо ввести несколько терминов и определений.
Реальная поверхность – поверхность, ограничивающая тело и отделяющая его от окружающей среды.
Реальный профиль – профиль реальной поверхности в заданном сечении.
Номинальная поверхность – поверхность, заданная в технической документации без учета допускаемых отклонений
Номинальный профиль – профиль, получаемый при сечении номинальной поверхности плоскостью.
Базовая линия (поверхность) – линия (поверхность) заданной геометрической формы определенным образом проведенная относительно профиля (поверхность) и служащая для оценки геометрических параметров поверхности.
Базовая длина (l) – длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности и для количественного определения ее параметров.
Средняя линия профиля (m) – базовая линия, имеющая форму номинального профиля, и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимальные.
3.3.2. Показатели шероховатости
В соответствии с ГОСТ 2789 шероховатость поверхности характеризуют три группы показателей (рис.17): высотные, шаговые и показатели, связанные с формой неровностей профиля.
Рис.17. Параметры шероховатости поверхности
Высотные показатели
Rmax – наибольшая высота неровностей профиля, которая равна расстоянию между линией выступа и линией впадин. Этот показатель характеризует полную высоту профиля.
Линия выступов профиля – линия, эквидистантная средней линии, проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины.
Линия впадин профиля – линия, эквидистантная средней линии, проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины.
Ra – среднее арифметическое отклонение профиля (средняя высота всех неровностей). Параметр предпочтительный. Дает более полную оценку шероховатости, так как измеряется и суммируется расстояние большого числа точек реального профиля до средней линии:
Ra = ,
где yi -отклонение профиля в системе М; это расстояние между любой точкой профиля и средней линией;
Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам (средняя высота наибольших неровностей):
Rz = ,
где Hi max – отклонения пяти наибольших максимумов профиля (высота вершин); Hi min – отклонения пяти наибольших минимумов профиля (высота впадин).
Шаговые показатели
Параметры Sm и S характеризуют взаимное расположение (расстояние) характерных точек неровностей – вершин (максимумов) профиля и точек пересечения профиля со средней линией (нулей профиля):
Sm – средний шаг неровностей профиля в пределах базовой длины:
Sm = ,
где Sm - среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.
S – средний шаг неровностей по вершинам (местных выступов профиля):
S = ,
где n - число шагов в пределах базовой длины l;
Si - шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, пересекающей профиль в трех соседних точках и ограниченной двумя крайними точками.
Показатели, связанные с формой неровностей профиля
ηр – опорная длина профиля – сумма длин отрезков «bi », отсекаемых на заданном уровне сечения « р » в материале профиля линией, эквидистантной средней линии « m » в пределах базовой длины:
ηр = ;
tp - относительная опорная длина профиля, %. Это отношение опорной длины профиля к базовой длине:
tp = ,
где p – уровень сечения профиля – расстояние между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов. Измеряется в % от Rmax.
Показатель tp позволяет оценить влияние формы неровностей на эксплуатационные показатели детали. С увеличением tp возрастает трудоемкость процессов обработки.
В ГОСТ 2789 установлены стандартные ряды уровней сечения профиля
и относительной опорной длины.
Направление неровностей и их обозначения
В обоснованных случаях устанавливают требования к направлению неровностей (рис.18) и виду (или последовательности видов) обработки, если он единственный для обеспечения качества поверхности.
Рис.18. Направление неровностей и их обозначения
Шероховатость и эксплуатационные показатели изделий
Шероховатость оказывает влияние на такие эксплуатационные показатели изделий, как контактная жесткость и прочность узлов (зависит от Ra или Rz, Sm, tp и направления неровностей), герметичность соединений (зависит от Ra или Rz, tp); износостойкость (зависит от Ra или Rz, tp, направления неровностей; наименьший коэффициент трения получается при несовпадении направления движения с направлением неровностей); усталостная прочность деталей при циклических нагрузках (зависит от Rmax, Sm или S); коррозионная стойкость деталей (зависит от Ra ,Rz, tp); гидравлическое сопротивление при движении жидкости в трубопроводах (зависит от Ra или Rz, Sm или S ).
Шероховатость связана с точностью изготовления изделия, т.е. с квалитетом. Чем меньше допуск, тем более высокие требования предъявляются к параметрам шероховатости, т.е. тем меньше должна быть шероховатость. Вопрос нормирования шероховатости дополнительно рассматривается в разделе «Нормирование точности формы и расположения».
Значения параметров Ra ,Rz, Rmax следует выбирать из рядов предпочтительных величин по ГОСТ 2789. Значения параметра Ra принято выбирать по варианту 1, который соответствует предпочтительному ряду.
3.3.4. Обозначение шероховатости поверхности
В соответствии с ГОСТ 2.309 шероховатость на чертежах обозначается тремя знаками (рис.19).
Первый знак означает, что конструктор не устанавливает вид обработки поверхности (знак, предпочтительный для обозначения).
Второй знак обозначает шероховатость поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала.
Третий знак обозначает шероховатость поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала (литье, штамповка и другие пластические методы обработки) с указанием значения параметра шероховатости.
1) 2) 3)
Рис.19.Знаки обозначения шероховатости на чертеже
Рис. 20. Возможное размещение знака
шероховатости
Поверхности, не подлежащие по данному чертежу дополнительной обработке, должны быть отмечены третьим знаком без указания значения параметра шероховатости. Состояние поверхности при этом должно соответство-
вать требованиям, установленным соответствующими стандартами или техническими условиями, причем на этот документ в чертеже должна быть приведена ссылка, например, в виде указания сортамента материала или технических условий на заготовку.
Знак шероховатости может указываться на контурной линии чертежа, на размерных линиях или на их продолжениях, на рамке допуска формы, на полках линий – выносок (рис.20).
Значения параметров могут быть заданы четырьмя способами:
При указании двух и более параметров шероховатости поверхности в обозначении шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке:
При нормировании требований к шероховатости поверхности параметрами Ra ,Rz, Rmax базовую длину в обозначении шероховатости не приводят, если она соответствует ГОСТ 2789 для выбранного значения параметра шероховатости. На рис.21, а представлена схема обозначения шероховатости на чертежах до внесения изменений в ГОСТ 2.309, а на рис.21, б - схема обозначения с учетом изменений.
а) б)
Рис. 21. Место и порядок записи параметров шероховатости:
а - в старом обозначении; б - в новом обозначении
Согласно изменениям, все параметры шероховатости должны быть указаны с обозначением символа, в том числе и параметр Ra. Кроме того, все параметры теперь должны указываться под полочкой знака шероховатости в той последовательности, которая представлена на рис.21, б.
Обозначение шероховатости поверхностей повторяющихся элементов изделия (отверстий, пазов, зубьев и т.д.), количество которых указано на чертеже, а также обозначение шероховатости одной и той же поверхности, независимо от числа изображений или поверхностей, имеющих одинаковую шероховатость и образующих контур (рис.22), наносят один раз.
а) б)
Рис.22. Обозначение одинаковой шероховатости поверхностей, образующих контур:
а - новое обозначение; б – старое обозначение
Обозначения шероховатости симметрично расположенных элементов симметричных изделий наносят один раз.
Примеры обозначения шероховатости в старом и новом обозначении представлены на рис.23, a, б.
а) б)
Рис. 23. Примеры обозначения шероховатости:
а – старое обозначение; б – новое обозначение
Если все поверхности имеют одинаковую шероховатость, то значения параметров шероховатости указываются в правом верхнем углу (рис. 24, а).
Если часть поверхностей имеет одинаковую шероховатость, то дополнительно ставится под полочкой знак шероховатости в скобках (рис.24, б).
Если часть поверхностей по данному чертежу не обрабатывается, шероховатость указывается в соответствии с рис. 24, в (полочка не рисуется, параметры не указываются).
а) б) в)
Рис.24. Варианты обозначения шероховатости в правом углу чертежа
Материал изложен в соответствие с литературными источниками [1-7] и нормативной документацией:
ГОСТ 2789–73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.
ГОСТ 2.309–73. ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхности.
3.4. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ
Отклонения (погрешности) формы и взаимного расположения поверхностей возникают в процессе обработки деталей из-за неточности и деформации станка, инструмента, приспособления, деформации изделия, неравномерности припуска и т.д.
В подвижных соединениях эти отклонения приводят к уменьшению износостойкости деталей вследствие повышенного удельного давления на выступах неровностей и ухудшению плавности работы (перемещения).
В неподвижных соединениях отклонения формы вызывают неравномерность натягов, вследствие чего снижается прочность соединения, герметичность.
Отклонения формы и расположения снижают не только эксплуатационные показатели, но и технологические: уменьшается точность и возрастает трудоемкость сборки, увеличивается объем пригоночных работ, снижается точность измерения размеров. Поэтому для обеспечения требуемой точности параметров изделия, его работоспособности и долговечности необходимо указывать не только предельные отклонения размеров, но в ответственных случаях назначать допуски формы и расположения поверхностей.
3.4.1. Допуски формы
Отклонением формы EF называется отклонение формы реальной поверхности от формы номинальной поверхности.
Допуском формы (Тф) называется наибольшее допустимое значение отклонения формы.
Номинальная поверхность – идеальная поверхность (то есть не имеющая отклонений формы и размеров), номинальная форма которой задана чертежом или другой технической документацией.
Реальная поверхность – поверхность, ограничивающая и отделяющая деталь от окружающей среды.
Профиль поверхности – линия пересечения поверхности плоскостью или заданной поверхностью.
Реальный профиль – профиль реальной поверхности в заданном сечении.
Номинальный профиль – профиль, получаемый при сечении номинальной поверхности плоскостью.
Отсчет отклонений погрешностей формы реальной поверхности выполняют от прилегающей поверхности.
Прилегающая поверхность – поверхность, имеющая форму номинальной поверхности, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонения от нее наиболее удаленной точки реальной поверхности L имело минимальное значение: EF2< EF1< EF3 ,таким образом, за начало отсчета принимается прямая II-II (рис.25).
Рис. 25. Варианты расположения прилегающего профиля плоской
поверхности (прилегающей прямой)
Погрешности формы делятся на комплексные и элементарные (частные). Перечень видов допусков формы поверхности или ее профиля представлен в табл. 8.
Таблица 8
Виды отклонений формы поверхности или ее профиля
|
Вид поверхности |
Отклонения и допуски формы |
|||
|
Комплексные показатели |
Частные |
|||
|
Плоская |
Плоскостность (допуск формы поверхности) |
Прямолинейность в плоскости (в пространстве), (допуск формы профиля) |
Выпуклость Вогнутость |
|
|
Цилиндрическая |
Цилиндричность (допуск формы поверхности) |
Поперечное сечение |
Круглость (допуск формы профиля) |
Овальность Огранка |
|
Продольное сечение |
Отклонение профиля продольного сечения |
Конусообразность Бочкообразность Седлообразность |
Примечание: 1. Для комплексных отклонений цилиндрической поверхности и огранки погрешность форм рассчитывается по формуле: EF= R – r.
2. Для остальных частных отклонений цилиндрической поверхности: EF =0,5 (dmax – dmin).
Погрешности формы плоской поверхности или ее профиля
Комплексные виды:
Поле допуска плоскостности – область в пространстве, ограниченная двумя параллельными плоскостями, отстоящими одна от другой на расстоянии, равном допуску плоскостности Тф.
Частные виды погрешностей формы плоской поверхности:
а) б)
Рис.26. Частные виды погрешностей формы плоской поверхности:
а - выпуклость; б - вогнутость
Погрешности формы цилиндрической поверхности или ее профиля
Комплексные виды:
В продольном сечении:
В поперечном сечении:
Поле допуска цилиндричности – область в пространстве, ограниченная двумя соосными цилиндрами, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску цилиндричности Тф.
Поле допуска профиля продольного сечения – область на плоскости, проходящей через ось цилиндрической поверхности, ограниченная двумя парами параллельными прямыми, имеющими общую ось симметрии и отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску профиля продольного сечения Тф.
а) б)
Рис. 27. Комплексные виды отклонений профиля цилиндрической поверхности:
а – отклонение профиля продольного сечения;
б – отклонение от круглости (отклонение формы профиля в поперечном сечении)
Поле допуска круглости – область на плоскости перпендикулярной оси поверхности вращения или проходящей через центр сферы, ограниченная двумя концентричными окружностями, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном допуску круглости Тф.
а) б)
Рис. 28. Частные виды отклонений профиля цилиндрической поверхности
в поперечном сечении: а – овальность; б - огранка
Частные виды отклонений формы цилиндрической погрешности
В поперечном сечении:
В продольном сечении:
а)
б)
в)
Рис.29. Частные виды отклонения формы профиля цилиндрической поверхности
в продольном сечении: а – конусообразность; б - седлообразность; в - бочкообразность
3.4.2. Допуски расположения поверхностей
Правильное функционирование и выполнение служебных функций машиной обеспечивается за счет относительного движения или положения поверхностей. Положение одной поверхности относительно другой определяется расстояниями и поворотами.
Отклонения расположения – отклонения реального расположения нормируемого элемента (поверхности, оси, плоскости симметрии) от номинального положения.
Допуск расположения – предельно допустимые отклонения расположения.
Для оценки точности расположения поверхностей назначаются базы, то есть элементы, относительно которых задаются допустимые отклонения расположения. Базой может быть плоскость, образующая поверхности, ось или плоскость симметрии.
Базирование – придание определенности (неизменности) положения детали относительно поверхностей других деталей, с которыми она соединена.
Деталь в пространстве (трехмерном) имеет шесть степеней свободы: три продольных перемещения, три вращения вокруг осей.
Для того чтобы придать детали определенное положение в пространстве, необходимо лишить ее шести степеней свободы. Для этого используются различные виды баз,
Классификация поверхностей и баз
На рис.30 представлена схема классификации поверхностей деталей по признаку служебного функционирования. На рис. 31, б указаны обозначения поверхностей вала в соответствии с их служебным назначением, которое они выполняют в представленном на рис.31, а узле.
Рис. 30. Классификация поверхностей
Исполнительная поверхность (ИП) – поверхность, при помощи которой машина или отдельные ее механизмы выполняют свое служебное назначение. Исполнительные поверхности делятся на поверхности для базирования и рабочие.
Рабочие поверхности участвуют в осуществлении того или иного рабочего процесса машины.
Базирующие поверхности или базы - поверхности или заменяющие их сочетания поверхностей, относительно которых определяется положение других поверхностей детали. Деталь может содержать несколько базовых модулей: одни содержат основные базовые поверхности, другие – вспомогательные базовые поверхности.
Основные базовые поверхности (ОБП) – поверхности или заменяющие их сочетания поверхностей, при помощи которых деталь присоединяется к другим деталям машин и занимает в отношении их требуемое положение.
Вспомогательные базовые поверхности (ВБП)– поверхности или заменяющие их сочетание поверхностей, при помощи которых деталь определяет положение всех других присоединяемых к ней деталей относительно своих основных баз.
а) б)
Рис.31. Пример классификации поверхностей вала по служебному назначению:
а – часть редуктора; б – классификация поверхностей вала
Связующие поверхности служат для объединения всех исполнительных поверхностей в единое пространство тело-деталь и придания детали нужных форм, размеров, технологичности, прочности, эстетичности. Все связующие поверхности, как правило, являются свободными поверхностями.
Свободная поверхность (СП) – не сопрягаемая с поверхностями других деталей.
Комплект баз – это совокупность баз, образующая систему координат (прямоугольную или цилиндрическую) для правильной и однозначной оценки точности расположения отдельных элементов детали. Базовые поверхности в зависимости от числа лишаемых степеней свободы получили названия установочная (У), направляющая (Н), опорная (О), двойная направляющая (ДН), двойная опорная (ДО).
Установочная база – поверхность (или заменяющее ее сочетание поверхностей), определяющая положение детали при помощи трех опорных точек, лишающих деталь трех степеней свободы (одного перемещения в направлении одной оси (Y) и двух вращений вокруг двух других осей, параллельных осям Z и X). Обычно это поверхность (плоскость) с наибольшими габаритными размерами.
Направляющая база – поверхность, определяющая положение детали при помощи двух опорных точек, лишающих деталь двух степеней свободы (одного перемещения в направлении оси X и одного вращения вокруг оси, параллельной оси Y). Обычно это поверхность с наибольшей протяженностью при наименьшей ширине.
Опорная база – поверхность, определяющая положение детали при помощи одной опорной точки, лишающей деталь одной степени свободы (одного перемещения в направлении оси Z). Обычно это поверхность с наименьшими габаритными размерами.
Двойная направляющая база – поверхность, определяющая положение детали при помощи четырех опорных точек, лишающих деталь четырех степеней свободы (двух перемещений в направлении осей X и Y и двух вращений вокруг осей, параллельных осям X и Y). Обычно это длинная цилиндрическая поверхность с соотношением l / d > 0,8.
Двойная опорная база – поверхность, определяющая положение детали при помощи двух опорных точек, лишающих деталь двух степеней свободы (двух перемещений в направлении осей X и Y ). Обычно это короткая цилиндрическая поверхность с соотношением l / d > 0,8.
Возможны четыре комплекта баз для деталей типа «КОРПУС» (ограничены рядом пересекающихся плоских поверхностей) или для деталей типа
«ТЕЛО ВРАЩЕНИЯ» (ограничены поверхностями вращения):
- установочная (У) – направляющая (Н) – опорная (О);
- двойная направляющая (ДН) – опорная (О) – опорная (О);
- установочная (У) – двойная опорная (ДО) – опорная (О);
- двойная направляющая (ДН) – направляющая (Н).
Правило выбора базы для назначения допусков расположения
При назначении допусков расположения в качестве основной конструкторской базы для назначения допуска расположения выбирается та, которая лишает деталь наибольшего числа степеней свободы.
Относительно этой базы задаются допуски расположения других основных баз, которые совместно образуют координатный угол (координатную систему детали). Затем назначаются допуски расположения вспомогательных баз относительно основных баз по соответствующим координатам и рабочих поверхностей относительно основных или вспомогательных баз.
3.4.3. Нормирование точности формы и расположения
Допуски формы и расположения разделяют на три группы:
ГОСТ 24643 устанавливает 16 степеней точности для допусков формы и расположения. С увеличением номера степени точность формы и расположения уменьшается. При переходе от одной степени точности к другой допуск изменяется в 1,6 раза.
Допуски формы и расположения находятся в некоторой зависимости от допуска на размер поверхности. В связи с этим вводится понятие относительной геометрической точности (ОГТ).
Стандартом предусматривается три группы относительной геометрической точности A, B, C:
- в группе А допуск формы не должен превышать 60% от допуска на размер;
- в группе В допуск формы не должен превышать 40% от допуска на размер;
- в группе С допуск формы не должен превышать 25% от допуска на размер.
Исходя из этих условий, значения допусков формы, а также значение шероховатости, можно вычислить по зависимостям, указанным в табл.9, округлив их затем до стандартной величины, или назначить по степеням точности методом подобия. Допуски расположения назначаются в основном методом подобия по справочникам.
Таблица 9
Зависимость допусков формы и шероховатости от допуска на размер
|
Группа относительной геометрической точности |
Плоские поверхности |
Цилиндрические поверхности |
Шероховатость |
|
Группа А (нормальная): |
Тф = 0,6 Тразм.. |
Тф = 0,3 Тразм. |
Ra = 0,05 Тразм.. |
|
Группа В (повышенная ) |
Тф = 0,4 Тразм.. |
Тф = 0,2 Тразм. |
Ra = 0,025 Тразм. |
|
Группа С (высокая ) |
Тф = 0,25 Тразм. |
Тф = 0,125 Тразм.. |
Ra = 0,012 Тразм.. |
Области применения групп относительной геометрической точности:
группа А – поверхности при небольших скоростях относительного перемещения и небольших нагрузках, если не предъявляется особых требований к плавности хода или минимальному трению. Рекомендуется для посадок с натягом и переходных при необходимости разборки и повторной сборки, повышенных требованиях к точности центрирования и стабильности натяга;
группа В – назначается при средних скоростях и нагрузках, повышенных требованиях к плавности хода и герметичности уплотнений; для переходных посадок или с натягом при повышенных требованиях к точности и прочности в условиях больших скоростей и нагрузок, ударов и вибраций;
группа С – в подвижных соединениях при высоких скоростях и нагрузках и высоких требованиях к плавности хода, снижению трения и герметичности уплотнения.
Примеры назначения степеней точности
1-2 – шейки под подшипники шпинделей прецизионных станков (высокоточные), шарики и ролики для подшипников, дорожки качения подшипников особо высокой точности;
3-4 – посадочные места подшипников повышенной точности, поршневые пальцы, подшипниковые шейки коленчатых валов, плунжеры и золотники;
5-6 – детали средней точности, подшипники скольжения, посадочные поверхности подшипников качения нормальной точности;
7-8 – поршни автомобилей и тракторов, цилиндры и гильзы, подшипники скольжения крупных турбин, тихоходных двигателей;
9-10 – подшипники скольжения при малых скоростях и давлении.
Допуски расположения могут быть заданы в диаметральном (Ø, Т) или в радиусном (R, Т/2) выражениях.
Знаки Ø, R используются при обозначении соответственно диаметрального и радиусного выражений допусков расположения для цилиндрических поверхностей.
Знаки Т, Т/2 применяются при обозначении соответственно диаметрального и радиусного выражений допусков расположения для плоских поверхностей.
В диаметральном или радиусном выражении могут быть заданы следующие виды допусков:
Допуски расположения могут быть зависимые и независимые.
Независимые допуски специального обозначения не имеют, а зависимые обозначаются на чертежах знаком, который указывается после значения допуска или после обозначения базы.
Этот знак имеет следующий вид:
Зависимый – переменный допуск расположения, минимальные значения которого указывается в чертеже и который допускается повышать на величину, соответствующую отклонению действительных размеров поверхности детали от наибольшего предельного размера вала или наименьшего предельного размера отверстия.
Зависимые допуски расположения назначаются для соединений с гарантированным зазором, осуществляемых с помощью винтов, болтов, крышек и так далее, в которых требуется обеспечить собираемость изделия.
Зависимые допуски контролируются комплексными калибрами.
Независимый – допуск расположения (или формы), величина которого постоянна для всех деталей, изготовляемых по данному чертежу, и не зависит от действительных размеров рассматриваемых поверхностей (обозначения на чертежах не имеют).
Независимые допуски применяются для соединений с натягом, где необходимо обеспечить правильную работу соединения (герметичность, равномерность радиального зазора и так далее).
Независимые допуски контролируются универсальными средствами измерений и контрольными приспособлениями.
Суммарные допуски расположения
Суммарные допуски ограничивают погрешности, возникшие в результате имеющихся погрешностей и формы и расположения.
Допуски биения – суммарные, так как на величину биения оказывают влияние погрешность расположения поверхности и погрешность формы поверхности.
Радиальное биение в рассматриваемом сечении зависит от имеющегося отклонения формы профиля цилиндрической поверхности в поперечном сечении (отклонение от круглости) и отклонения центра профиля относительно базовой оси вращения.
Полное радиальное биение является результатом совместного проявления отклонения от цилиндричности рассматриваемой поверхности (отклонение формы) и отклонения от соосности поверхности относительно базовой оси. Этот вид допуска задается только для поверхностей с номинальной цилиндрической формой.
Торцевое биение определяется на базовом диаметре, в качестве которого принимается диаметр, отличающийся от диаметра наружной поверхности на 2-3 мм. Торцевое биение является результатом отклонения от общей плоскости точек, лежащих на базовой окружности и отклонения от перпендикулярности торца относительно оси базовой поверхности.
Полное торцевое биение является результатом совместного проявления отклонения от плоскостности рассматриваемой поверхности (отклонение формы) и ее отклонения от перпендикулярности относительно базовой оси (отклонение расположения).
Допуск биения назначают на поверхности деталей, совершающих вращательное движение в узле или механизме.
3.4.4. Обозначение допусков формы и расположения на чертеже
Для обозначения видов допусков используются условные знаки, указанные в табл.10.
Предпочтительно допуски формы и расположения указывать на поле чертежа с использованием рамки, состоящей из двух или трех полей, и стрелки, связывающей рамку с нормируемым элементом и перпендикулярной ему, а не записью в технических требованиях чертежа (рис.32),
Стрелка, указывающая на нормируемый элемент, может быть перпендикулярна не только основной линии, изображающей нормируемый элемент, но и выносной линии (рис. 32, б).
Обозначение допуска формы или расположения на чертеже включает:
Таблица 10
Условное обозначение и виды допусков формы и расположения
|
Допуски формы |
Допуски расположения |
|
Суммарные допуски формы и расположения |
|
|
|
Базовый элемент обозначается при помощи зачерненного треугольника и связывается с рамкой, в которой указывается условное обозначение базы (рис.33, рис.36, б). Базы обозначаются заглавными буквами русского алфавита.
а) б)
Рис.32. Схема обозначения допусков формы и расположения на чертежах: а – общая схема; б - обозначение нормируемого элемента с помощью выносной линии
Знак базы может быть непосредственно связан с рамкой условного обозначения допуска расположения, тогда третье поле в рамке отсутствует (рис.36, а).
Рис.33. Схема обозначения базового элемента
Примеры условных обозначений допусков формы представлены на рис.34.
а) б) в) г)
Рис.34. Условные обозначения: а - допуск круглости и цилиндричности; б - допуск плоскостности и его значение; в - допуск плоскостности на нормируемом участке;
г – допуск плоскостности, заданный к наклонной поверхности
Если базой является ось, то знак базы ставится напротив размерной линии поверхности. Если базой является поверхность, то - на образующей поверхности со сдвигом от размерной линии (рис.35.).
Рис.35. Варианты обозначение базового элемента
Два варианта обозначения базового элемента представлены на рис.36. В первом случае (рис.36, а) базой является поверхность, во втором (рис.36, б) - ось цилиндрической поверхности, для которой задан диаметральный размер.
а) б)
Рис. 36. Два варианта обозначения базы: а – знак базы связан с рамкой допуска;
б - знак базы связан с рамкой обозначения базы
а) б)
Рис. 37. Обозначение допуска биения: а – радиального; б - торцового и радиального
На рис.37, а обозначен допуск радиального биения, заданный относительно двух баз А и Б. Совместное обозначение двух одинаковых по значению допусков радиального и торцового биений относительно одной базы представлено на рис.37, б.
На рис.38 представлены обозначения зависимых допусков соосности, заданных в радиусном (рис. 38, а) и диаметральном выражениях (рис. 38, б).
а) б)
Рис. 38. Обозначение зависимого допуска соосности: а – в радиусном выражении;
б – в диаметральном выражении
3.4.5. Контроль отклонений формы и расположения
Отклонение формы контролируется с помощью поверочных линеек. плоскопараллельных концевых мер длины, уровней, оптико-механических приборов, измерительных машин.
Отклонения расположения контролируются при помощи поверочных плит, линеек, валиков, специальных приспособлений, координатно-измерительных машин, универсальных измерительных средств измерения.
Материал изложен в соответствии с литературными источниками [1-7] и нормативной документацией:
ГОСТ 24642-81. ОНВ. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения.
ГОСТ 24643-81.ОНВ. Допуски формы и расположения. Числовые значения.
ГОСТ 2.308-79. ЕСКД. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей.
3.5. ДОПУСКИ РАСПОЛОЖЕНИЯ ОСЕЙ ОТВЕРСТИЙ ПОД КРЕПЕЖНЫЕ ДЕТАЛИ
В соответствии с ГОСТ 14140 возможны два типа соединения деталей с помощью крепежных деталей (винтов, болтов, шпилек, заклепок и т.д.): тип А и тип В.
Тип А - соединения с помощью болтов и заклепок. В этом случае в обеих соединяемых деталях предусматривается сквозное отверстие под проход крепежных деталей с гарантированным диаметральным зазором S (имеется минимальный гарантированный зазор между заклепкой и отверстием).
Тип В – сквозные отверстия под проход крепежной детали предусмотрены только в одной из соединяемых деталей, а в другой детали имеются или резьбовые отверстия (винтовые, шпилечные соединения) или отверстия, обеспечивающие натяг (соединение без зазора).
При параллельном расположении осей отверстия под крепежные детали могут размещаться на прямых линиях (координация в системе прямоугольных координат) или на окружностях (координация в системе полярных координат).
Классификация видов расположения осей отверстий под крепежные детали предусматривает одиннадцать видов (с I по XI) по ГОСТ 14140.
В одну сборочную группу с отверстиями под крепежные детали могут входить и другие конструктивные элементы (центрирующие отверстия, буртики, привалочные плоскости и т.п.), по которым детали также должны соединяться или совмещаться. При сборке они являются сборочными базами и должны приниматься в качестве баз при простановке размеров и допусков, определяющих расположение осей отверстий под крепежные детали.
Диаметры сквозных отверстий под крепежные детали и соответствующие им гарантированные зазоры (Smin) выбираются в зависимости от типа соединения, вида расположения отверстий и способа получения отверстий (пробивка штампами, литье по выплавляемым моделям, обработка по разметке).
Допуски расположения осей отверстий под крепежные детали могут устанавливаться одним из двух способов:
а) позиционными допусками в диаметральном выражении Т (смещение от номинального расположения) осей (рис. 40, а).
б) предельными отклонениями ± δ размеров L, координирующих оси отверстий (рис. 40, б).
Нормирование позиционных допусков является предпочтительным для отверстий, образующих одну сборочную группу за исключением І и ІІ видов расположения. Позиционные допуски комплексно ограничивают отклонения осей от номинального расположения и благодаря этому наиболее полно и надежно обеспечивают требования взаимозаменяемости. В таблицах стандарта устанавливаются допуски расположения осей отверстий для деталей, к которым предъявляется требование полной взаимозаменяемости при независимом изготовлении отверстий в соединяемых деталях.
Допуски расположения при требованиях взаимозаменяемости устанавливаются исходя из расчета зазора Sp:
Т = Sp - для соединений типа А;
Т = 0,5 Sp - для соединений типа В,
где Sp - min расчетный зазор, Т - позиционный допуск в диаметральном выражении (удвоенное предельное смещение от номинального расположения по ГОСТ 14140).
Когда взаимозаменяемость не требуется, собираемость обеспечивается различными способами совместной обработки.
Технологические преимущества позиционного допуска: используется наибольшее поле допуска, упрощается расчет кондукторов и комплексных калибров. Позиционные допуски применяют преимущественно в серийном и массовом производстве, в которых отверстия получаются с помощью кондукторов, пробивных штампов, пресс-форм, а контролируются комплексными калибрами.
а) б) в)
Рис.39. Допуски расположения для осей отверстий под крепежные детали:
а - позиционный допуск; б – соотношение позиционного допуска и предельных отклонений на координирующие размеры; в - предельные отклонения на координирующие размеры
Предельные отклонения координирующих размеров используются при обработке отверстий по разметке или на координатно-расточных станках, а измерение расположения осей производят универсальными средствами (для единичного и мелкосерийного производства). Расчетные формулы для этих предельных отклонений зависят от вида расположения осей отверстий.
Недостатки этого способа назначения допусков расположения:
1) сокращенный допуск на изготовление;
2) усложняется выбор и простановка предельных отклонений, так как необходимо учитывать вид расположения отверстий;
3) обеспечение взаимозаменяемости становится менее надежным и часто требует нормирования дополнительных параметров (например, отклонение оси от общей плоскости ряда отверстий).
Допуски расположения для осей сквозных отверстий, как правило, должны назначаться зависимыми.
В соединениях типа В допуски расположения осей резьбовых отверстий под шпильки или под тяжело нагруженные винты, а также осей гладких отверстий, по которым крепежная деталь (штифт) соединяется по переходной посадке или с натягом рекомендуется назначать независимыми.
Для осей резьбовых отверстий под малонагруженные винты допуски расположения можно назначать зависимыми. В этом случае значение зависимого допуска связано с действительными отклонениями приведенного среднего диаметра резьбового отверстия от нижнего предела.
Материал изложен в соответствии с литературными источниками [1-7] и нормативной документацией:
ГОСТ 14140-81.ОНВ. Допуски расположения осей отверстий для крепежных деталей.ГОСТ 16085-80. Калибры для контроля расположения поверхностей. Допуски.
Глава 8. КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ ГЛАДКИМИ КАЛИБРАМИ
Для выполнения операций технического контроля, особенно в массовом и крупносерийном производстве, рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК) широко используют калибры.
Калибр – средство контроля, воспроизводящее геометрические параметры элементов изделия, определяемые заданными предельными линиями или угловыми размерами, и контактирующее с элементами изделия по поверхностям, линиям или точкам. Под элементом изделия понимается конструктивно- законченная часть изделия. Например: вал, отверстие, паз, выступ, резьба и т.д.[4].
Калибры – это специальная технологическая оснастка, предназначенная для оценки годности деталей и изделий машиностроения (допусковый контроль).
Контроль калибрами ведет к определенному ужесточению допуска на изготовление детали по сравнению с табличной величиной [2]. Контроль калибрами имеет выше производительность, чем измерение действительных размеров деталей измерительными средствами. Однако проектирование и изготовление калибров экономически выгодно в крупносерийном и массовом производстве.
С помощью калибров ведется рассортировка деталей на годные и негодные (брак). Калибры не определяют числовое значение (действительный размер) контролируемого параметра, а лишь устанавливают, входит ли элемент изделия в границы предельных размеров. Различают исправимый брак, когда валы выполнены с завышенными размерами, а отверстия − с заниженными, и неисправимый брак, когда размеры валов занижены, а размеры отверстия − завышены.
Применяются калибры для контроля гладких цилиндрических поверхностей, для конусных, резьбовых, шпоночных и шлицевых поверхностей, а также для контроля расположения поверхностей.
Различают калибры нормальные и предельные.
Нормальный калибр – калибр, воспроизводящий заданный линейный или угловой размер и форму сопрягаемой с ним поверхности контролируемого элемента изделия, т.е. калибр имеет только проходную сторону.
Нормальные калибры (шаблоны, калибры расположения) используют для контроля деталей со сложным профилем поверхностей. О годности детали судят по величине зазора между ее контуром и нормальным калибром на равномерность просвета или под щуп.
Предельный калибр – калибр, воспроизводящий проходной и непроходной пределы геометрических параметров изделия, т.е. эти калибры имеют проходную ( ПР) и непроходную ( НЕ) стороны.
К предельным калибрам относятся гладкие калибры для контроля валов и отверстий, резьбовые калибры и другие.
По назначению калибры разделяют:
- на рабочие, предназначенные для проверки размеров деталей рабочими и контролерами ОТК;
- приемочные − обычно это изношенные рабочие калибры (их размеры в пределах допуска на износ), используют их представители заказчика;
- контрольные (контркалибры), использующиеся для проверки размеров рабочих и приемочных калибров и для установки размера регулируемой скобы.
Для контроля наружных (охватываемых) поверхностей валов применяют калибры-скобы, а для контроля внутренних (охватывающих) поверхностей отверстий – калибры-пробки.
Калибры-скобы могут быть регулируемые и нерегулируемые. Регулируемые калибры-скобы допускают переналадку на другой размер (за счет подвижной вставки) или восстановление размера проходной стороны по мере ее износа. Нерегулируемые скобы применяют более широко, так как они имеют жесткую конструкцию, дешевле и проще в производстве.
Исполнительным размером калибра является размер, по которому изготавливается новый калибр. Допуски на изготовление калибра задаются «в тело» калибра в виде одностороннего отклонения: положительного для скобы и отрицательного для пробки. Номинальными размерами проходных калибров ПР и непроходных НЕ служат соответственно предельные размеры детали.
Номинальный размер проходного калибра ПР соответствует максимуму материала проверяемого объекта, т.е. для вала – наибольшему предельному размеру, а для отверстия – наименьшему предельному размеру.
Номинальный размер непроходного калибра НЕ соответствует минимуму материала проверяемого объекта, т.е. для вала − наименьшему предельному размеру, а для отверстия – наибольшему предельному размеру.
Допуски на изготовление и износ гладких калибров заданы в ГОСТ 24853 «Калибры гладкие для размеров до 500мм. Допуски». Приняты условные обозначения полей допусков Н − для пробок и Н − для скоб. Значение допуска калибра зависит от номинального размера детали и квалитета контролируемого размера (табл. 8. 1). Схемы расположения полей допусков калибров-пробок даны на рис. 8.1.
У всех проходных калибров поля допусков (H и Н) сдвинуты внутрь поля допуска детали: на величину Z − для калибров-пробок и Z − для калибров-скоб. Для номинальных размеров свыше 180 мм поле допуска непроходного калибра также смещается внутрь поля допуска детали на величину − для пробок и − для скоб. Для размеров до 180 мм = = 0.
Таблица 8.1
Допуски и отклонения гладких калибров
и контркалибров, мкм, (по ГОСТ 24853-81)
|
Квалитет |
Обозначение |
Интервалы номиналов контролируемых размеров, мм |
Допуски формы пробки |
|||||||||
|
Св. 3 до 6 |
6… 10 |
10… 18 |
18… 30 |
30… 50 |
50… 80 |
80… 120 |
120… 180 |
180… 250 |
250… 315 |
|||
|
6 |
Z |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,0 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
IT1 |
|
Y |
1,0 |
1,0 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,0 |
3,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
||
|
,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2,0 |
3,0 |
||
|
Z1 |
2,0 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
||
|
Y1 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
||
|
H |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
7,0 |
8,0 |
||
|
H1 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
10 |
12 |
||
|
Hp |
1,0 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,5 |
4,5 |
6,0 |
||
|
7 |
Z,Z1 |
2,0 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
IT2 |
|
Y,Y1 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
6,0 |
7,0 |
||
|
,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3,0 |
4,0 |
||
|
H,H1 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
10 |
12 |
||
|
Hp |
1,0 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,5 |
4,5 |
6,0 |
||
|
8 |
Z,Z1 |
3,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
12 |
14 |
IT2 |
|
Y,Y1 |
3,0 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
5,0 |
6,0 |
6,0 |
7,0 |
9,0 |
||
|
,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4,0 |
6,0 |
||
|
H |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
10 |
12 |
||
|
H1 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
5,0 |
7,0 |
8,0 |
10 |
12 |
14 |
16 |
||
|
Hp |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
7,0 |
8,0 |
||
|
9* |
Z,Z1 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
11 |
13 |
15 |
18 |
21 |
24 |
IT2 |
|
,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4,0 |
6,0 |
||
|
H |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
10 |
12 |
||
|
H1 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
10 |
12 |
14 |
16 |
||
|
Hp |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
7,0 |
8,0 |
||
|
10* |
Z,Z1 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
11 |
13 |
15 |
18 |
24 |
27 |
IT2 |
|
,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
7,0 |
9,0 |
||
|
H |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
10 |
12 |
||
|
H1 |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
10 |
12 |
14 |
16 |
||
|
Hp |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
7,0 |
8,0 |
||
|
11* |
Z,Z1 |
12 |
14 |
16 |
19 |
22 |
25 |
28 |
32 |
40 |
45 |
IT4 |
|
,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10 |
15 |
||
|
H,H1 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
9,0 |
11 |
13 |
15 |
18 |
20 |
23 |
||
|
Hp |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
7,0 |
8,0 |
||
|
12* |
Z,Z1 |
12 |
14 |
16 |
19 |
22 |
25 |
28 |
32 |
45 |
50 |
IT4 |
|
,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
15 |
20 |
||
|
H,H1 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
9,0 |
11 |
13 |
15 |
18 |
20 |
23 |
||
|
Hp |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
7,0 |
8,0 |
Примечание: Для квалитетов, отмеченных (*) для всех интервалов размеров Y = Y1 =0.
Рис. 8.1. Схемы расположения полей допусков калибров–пробок для контроля отверстий:
а − до 180 мм, квалитеты 6…8; б − свыше180 мм, квалитеты 6…8;
в − до 180 мм, квалитеты 9…17; г − свыше180 мм, квалитеты 9…17
|
а) |
б) |
Рис. 8.2. Схемы расположения полей допусков калибров-скоб для контроля валов
квалитетов 6...8: а − до 180 мм; б − свыше 180 мм
|
а) |
б) |
Рис. 8.3. Схемы расположения полей допусков калибров-скоб
для контроля валов квалитетов 9…17: а − до 180 мм; б − свыше 180 мм
Для проходных калибров предусматривается допуск на износ, который отражает средневероятный износ калибра. Для калибров до 8-го квалитета допуск на износ выходит за границу поля допуска детали на величину Y − для пробок и Y − для скоб. Для калибров более грубых квалитетов (9...17) износ ограничивается проходным пределом, т.е. Y = Y =0. Эксплуатация калибра возможна в пределах границы износа. Этими калибрами пользуются представители заказчика и их называют приемочными калибрами.
При эксплуатации калибров-скоб контроль их годности осуществляется с помощью контркалибров, по форме соответствующих валу. Контркалибры имеют допуски на изготовление Нр, которые располагаются симметрично относительно середины полей допусков калибров на изготовление и границы износа. Схемы расположения полей допусков калибров-скоб даны на рис.8.2 и рис.8.3. Контркалибры изготавливаются в виде шайб в комплекте из 3-х штук, так как проверяют проходную сторону рабочего калибра (К-ПР), износ проходной стороны (К-И) и непроходную сторону (К-НЕ).
Контрольные калибры целесообразно изготавливать только на специализированных предприятиях, выпускающих скобы большими партиями. В остальных случаях контроль скоб выполняется блоками из концевых мер длины.
Исполнительные размеры калибров, согласно соответствующей схеме расположения полей допусков, подсчитываются по формулам табл. 8.2.
Таблица 8. 2
Формулы для расчета предельных и исполнительных
размеров калибров
|
Вид калибра |
Контролируемый размер |
|
|
до 180 мм |
свыше 180 мм |
|
|
Пробки |
(рис. 8.1, а; рис.8.1, в) предельные размеры ПРmax = (Dmin + Z + H/2) ПРmin = (Dmin + Z − H/2) ПРизн = (Dmin − Y) НЕmax = (Dmax + H/2) НEmin = (Dmax − H/2) исполнительные размеры (d)* ПР = (Dmin + Z + H/2) НЕ = (Dmax + H/2) |
(рис. 8.1, б;рис.8.1, г) предельные размеры ПРmax = (Dmin + Z + H/2) ПРmin = (Dmin + Z − H/2) ПРизн = (Dmin − Y + ) НЕmax = (Dmax − + H/2) НEmin = (Dmax − − H/2) исполнительные размеры (d)* ПР = (Dmin+ Z + H/2) НЕ = (Dmax − + H/2) |
|
Скобы |
(рис. 8.2, а; рис.8.3, а) предельные размеры ПРmax = (dmax - Z + H2) ПРmin = (dmax - Z - H2) ПРизн = (dmax+ Y) НЕmax = (dmin + H/2) НEmin = (dmin − H/2) исполнительные размеры (D)* ПР = (dmax − Z−H2)+ H1 НЕ = (dmin – H/2) + H1 |
(рис. 8.2, б; рис.8.3, б) предельные размеры ПРmax = (dmax − Z + H/2) ПРmin = (dmax − Z − H/2) ПРизн = (dmax + Y − ) НЕmax = (dmin + + H/2) НEmin = (dmin + − H/2) исполнительные размеры (D)* ПР = (dmax − Z − H/2) + H1 НЕ = (dmin+ − H/2) + H1 |
|
Контр- калибры |
(рис. 8.2, а;рис. 8.3, а) исполнительные размеры (d) К-И =(dmax+Y +H /2)-Нр К-ПР = (dmax – Z + H /2) -Нр К-НЕ = (dmin+ H /2) -Нр |
(рис. 8.2, б; рис.8.3, б) исполнительные размеры (d) К-И = (dmax+Y − +H /2) -Нр К-ПР = (dmax – Z +H /2) -Нр К-НЕ = (dmin+ +H /2) -Нр |
Примечание: *. Исполнительные размеры указывать на рис. 8.6….рис.8.13.
Исполнительные размеры калибров следует округлять:
В конструкции калибров соблюдается принцип подобия (принцип Тейлора), согласно которому по своей форме калибры являются прототипом сопрягаемой детали. Это обеспечивает собираемость деталей, входящих в соединение. Проходная сторона калибра контролирует в комплексе все погрешности элемента изделия, а непроходная сторона проверяет раздельно, не нарушен ли непроходной предел (не чрезмерно ли удален при обработке металл) [2].
Калибры для контроля валов обычно выполняют в виде скоб, так как кольца неудобны для использования и сложны в изготовлении. Рекомендуется проверять валы в нескольких сечениях по длине и не менее чем в двух взаимно перпендикулярных направлениях каждого сечения, чтобы оценить погрешность формы контролируемой детали.
Проходная пробка выполняется большей длины (равной длине отверстия), чем непроходная и должна свободно проходить под действием силы тяжести в годное отверстие. Непроходная пробка не должна входить в отверстие. Конструкция калибров должна быть удобной в эксплуатации, жесткой, обеспечивать высокую точность и износоустойчивость. Технические требования на калибры оговариваются в ГОСТ 2015. Обеспечиваются необходимые требования выбором материала калибра (сталь Х и Ш, ШХ15; У10А; У12А и др.), термообработкой – закалкой до HRC 57…63, применением износостойких покрытий (хромирование) или вставок из твердого сплава.
Шероховатость рабочих поверхностей гладких калибров определяется по табл. 8. 3.
Таблица 8.3
Шероховатость рабочих поверхностей гладких калибров
|
Вид калибра |
Квалитет контролируемого размера |
Значения Ra, мкм, для номинальных размеров, мм |
|
|
Свыше 0,1 до 100 |
Свыше100 до 360 |
||
|
Пробка |
6 |
0,025 (0,04) |
0,05 (0,08) |
|
7...9 |
0,05 (0,08) |
0,1 (0,16) |
|
|
10...12 |
0,1 (0,16) |
0,1 (0,16) |
|
|
Скоба |
6...9 |
0,05 (0,08) |
0,1 (0,16) |
|
10...12 |
0,1 (0,16) |
0,1 (0,16) |
|
|
Контркалибр |
6...9 |
0,025 (0,04) |
0,05 (0,08) |
|
10 и грубее |
0,05 (0,08) |
0,1 (0,16) |
Примечания: 1. В скобках даны рекомендуемые значения Ra по ГОСТ 2015-84, а перед скобками − предпочтительные по ГОСТ 2789-73.
2. Шероховатость торцов: Ra = 1,6 мкм; шероховатость фасок: Ra = 0,8 мкм.
Гладкие калибры могут быть выполнены в трех вариантах:
- однопредельные (рис. 8.11...рис.8.13)для относительно больших размеров;
- двусторонние применяются для пробок размером от 1мм до 50 мм
(рис. 8.4 и рис. 8.10), а скобы предусмотрены лишь для размеров до 10 мм;
- односторонние двухпредельные скобы (рис 8.5…рис.8.9) используются наиболее широко, так как они компактнее, дешевле и ускоряют процесс контроля в два раза.
Допуск цилиндричности для пробок определяется по особо точным квалитетам ГОСТ 25346-89: для калибров 6 квалитета – по IT1; для калибров 7…10 квалитетов – по IT2; а для 11…12 квалитетов – по IT4 (см. гл.1, табл. 1.1)
На каждом калибре должна быть маркировка, включающая следующие требования:
Маркировка производится на лыске ручки пробки или на переднем торце вставки, у скобы – на лицевой стороне.
Примеры оформления чертежей представлены: на рис. 8.4 калибра-пробки, а на рис. 8.5 – калибра-скобы.
Рис. 8.4. Пробка 8133 – 0994 Н7, ГОСТ 14810 – 69
Рис. 8.5. Скоба 8133 – 0122 js6, ГОСТ 18360 – 93
Основные размеры калибров выбираются по рекомендациям стандартов:
− для пробок ГОСТ 14807-69...ГОСТ 14825-69,
− для скоб ГОСТ 18360-93...ГОСТ 18365-93 .
Для удобства выполнения курсовой работы в данном пособии приведены таблицы из указанных стандартов для всех вариантов предлагаемых заданий (табл. 8.4 - табл. 8.11). Диаметры валов и отверстий более 360 мм для расчета калибров не выбирать.
Нормирование точности подшипников качения
ГОСТ 3189 Подшипники шариковые и роликовые системы условных обозначений.
ГОСТ 3395 Подшипники качения, типы, конструктивное исполнения.
ГОСТ 3478 Подшипники качения, основные размеры.
ГОСТ 520 Подшипники качения, технические условия.
ГОСТ 24955 Термины и определения.
ГОСТ 25256 Допуски и отклонения размеров, формы, точности вращения и зазоры ненагруженных подшипников.
Условные обозначения:
D – наружный диаметр (охватываемая), (диаметр отверстия корпуса).
d – внутренний диаметр (диаметр вала).
dmp – средний диаметр подшипника (отверстия).
Dmp – средний диаметр отверстия (наружный Ф) в единичном сечении.
Δ dmp (Δ Dmp) – отклонение среднего диамтера отверстия (наружного диаметра) в единичном сечении.
В, С, (Т) – номинальная ширина (монтажная высота, т.е. Т) подшипника.
В –ширина внутреннего кольца.
С – ширина наружного кольца.
Система условных обозначений подшипников.
Полное условное обозначение подшипника состоит из основного условного обозначения (ОУО) и дополнительных знаков, расположенных слева и справа.
Знаки слева отделяются от основного условного обозначения знаком «-«.
Дополнительные знаки справа начинаются с прописной буквы.
ОУО в подшипниках с Ф отверстия 10мм и более (кроме Ф: 22, 28, 32 и более) состоит из семи знаков.
7 6 5 4 3 2 1
х х х х х х х
7 – серия по ширине.
65 – конструктивное исполнение.
4 –тип подшипника.
3 – серия по диаметру.
21 – получается делением d на 5.
Серия по диаметру:
0, 8, 9, 1, 7, 2, 3, 4, 5, 6.
Перечень серий диаметров указан в порядке увеличения наружного диаметра при одинаковом внутреннем диаметре подшипника.
Серия по ширине:
7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Перечень серий ширины (высоты) указан в порядке увеличения размера ширины или высоты.
Условное обозначение размерной серии формируется из цифр, стоящих на третьем и седьмом местах ОУО, остальные места ОУО заменяются нулями.
0060305 → 0000300 – условное обозначение размерной серии (т.е. просто 300).
Условное обозначение типа состоит из чисел от 0 до 9.
0 – шариковый радиальный подшипник.
7 – роликовый конический.
Конструктивное исполнение устанавливается ГОСТом 3395. УО конструктивного исполнения по этому ГОСТу включает числа, стоящие на 4-ом, 5-ом и 6-ом местах ОУО, остальные места заменяются нулями.
0060305 → 0060000 = 60 000.
Знаки, стоящие слева от ОУО, определяют класс точности, группу радиального зазора, момент трения, категорию подшипника.
Знаки, стоящие справа, определяют материал детали, конструктивные изменения, смазку, требования по уровню вибрации, специальных требований.
Знаки, состоящие слева.
Устанавливаются стандартом следующие основные классы точности: 0, 6, 5, 4, 2
Дополнительные классы: 7, 8 грубее нулевого класса.
8, 7, 0, 6, 5,4, 2, Т
повышение точности
7 и 8 применяются по заказу потребителей в неответственных узлах.
Класс 6Х используется для роликовых конических подшипников.
Класс Т предусмотрен для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиального уклона.
Классы точности подшипников характеризуются предельными значениями размеров, формы и расположения поверхностей подшипников.
Категории подшипников: А, В, С.
В них устанавливаются допустимые уровни вибрации и другие дополнительные технические требования.
Категория А – 16 дополнительных требований.
Категория В – 9 дополнительных требований.
Категория С – подшипники 8, 7, 0, 6 классов точности, которым не предъявляются дополнительные требования.
Знаки справа. Обозначение информации, расположенной справа, состоит из двух или трех знаков, начинаются обозначения с заглавной буквы русского алфавита, а второй знак, или второй и третий представляют из себя цифры от1 до 9.
А75 – 3180206 Е Т2 С2
А – категория А
7 – радиальный зазор гр. 7
5 – класс точности 5
3180206 – ОУО
Е – сепаратор из пластического материала
Т2 – температура отпуска колец 250°С
С2 – смазка ЦИАТИМ – 221.
Подшипниковые посадки
Кольца подшипника находятся в разных режимах работы.
Поля допусков на посадочные поверхности под подшипники:
для классов точности подшипника Р0, Р6 (Р – класс точности подшипника).
Наружное кольцо:
рисунок
Внутреннее кольцо:
рисунок
Особенности подшипниковых посадок:
Для не вращающегося кольца соединения с посадочной поверхностью требуется обеспечить небольшой средневероятный зазор, который позволяет кольцу проскальзывать относительно посадочной поверхности, что обеспечивает равномерный износ дорожки качения кольца, а следовательно продлевает срок службы подшипника.
Назначение посадок для подшипников качения
Признаки для выбора:
1) Характер работы кольца.
На вращающееся кольцо назначается посадка с достаточно большим натягом; на невращающееся – с небольшим средневероятным зазором или натягом.
2) Характер нагружения кольца.
Три вида нагружения: местный вид нагружения – кольцо воспринимают постоянным по направлению результирующим радиальную нагрузку Fr одним и тем же ограниченным участком окружности дорожки качения. (кольцо не вращается относительно нагрузки).
Циркуляционный вид – кольцо воспринимает результирующую радиальную нагрузку последовательно всей поверхностью дорожки качения (кольцо вращается постоянно по направлению, или наоборот).
Колебательный вид – невращающееся кольцо воспринимает равнодействующую двух радиальных нагрузок, одна из которых постоянна по направлению, другая, меньшая по величине, вращается.
Посадки находятся методом подбора для местного вида нагружения.
Для назначения посадки на кольцо с циркуляционным видом нагружения (вращающееся) рассчитывают интенсивность радиальной нагрузки:
Pr = (Н/мм)
b = В – (r1 + r2)
b– длина контакта кольца с сопрягаемой поверхностью.
В – ширина кольца.
k1 – динамический коэффициент посадки (при перезагрузках k1 = 1. до 150°С), при перезагрузках до 300% k1 = 1,8.
k2 – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга, если вал полый (т.е. имеет осевое отверстие), а корпус тонкостенный (для сплошного вала k2 = 1).
k3 – коэффициент неравномерного распределения радиальной нагрузки между рядами тел качения в многорядных и сдвоенных подшипников.
Посадки определяются по интенсивности радиальной нагрузки по специальным таблицам.
3) Характер режима работы.
По расчетам долговечности различают:
легкий режим: долговечность свыше 10 000 часов.
нормальный: долговечность 5 000÷10 000 часов.
тяжелый: долговечность 2800÷5 000 часов.
4). Тип и размер подшипника.
Чем больше размер, тем больше степень натяги должна быть обеспечена.
5) Условия монтажа.
Степень натяга уменьшается в труднодоступных местах.
Нормирование точности шлицевых соединений
Шлицевые соединения используются для передачи больших крутящих моментов, для центрирования деталей относительно друг друга и соединении между собой.
Центрирование – совмещение осей сопрягаемых поверхностей и связанных с ними рабочих поверхностей.
В зависимости от профиля зубьев шлицевой поверхности шлицевые соединения делятся на:
→ Наибольшее распространение получили прямобочные шлицевые соединения, как обеспечивающую хорошую точность центрирования и меньшую технологическую трудоемкость.
→ Эвольвентные соединения обеспечивают лучшие центрирование и плавность работы, но более трудоемки в изготовлении.
→ Треугольные шлицевые соединения используются для передачи небольших крутящих моментов, и в малогабаритных соединениях.
рисунок
Стандартом предусмотрено три серии соединений, характеризующиеся соотношением числа зубьев и диаметров (Z x d x D):
- легкие;
- средние;
- тяжелые.
Серия назначается в зависимости от крутящего момента.
Легкая серия характеризуется широким и невысоким зубом, применяется для слабонагруженных неподвижных соединений.
Средняя серия характеризуется большим числом зубьев и большей высотой зубьев.
Выбор посадок зависит от характера работы соединения (подвижные, неподвижные) и от закаливаемости деталей.
Для назначения посадок выбирается элемент центрирования (из трех любой может быть элементом центрирования: ширина, d, D).
Центрирование по D выбирается если втулка не закаливается
Точность параметра достигается протягиванием.
Центрирование по d применяется если втулка имеет высокую твердость. Метод достижения точности – шлифование.
Центрирование по b применяется при невысоких требованиях к точности центрирование и передаче знакопеременных нагрузок (реверсивное движение).
Втулки закаливаются, если шлицевая поверхность имеет подвижное соединение для износостойкости поверхностей, а также для увеличения прочности при передаче больших крутящих моментов.
Для центрирующих элементов назначаются более точные посадки в системе отверстий. При этом посадки по ширине зуба назначается достаточно высокой точности при любом способе центрирования для обеспечения минимальных боковых зазоров.
Предпочтительные посадки для шлицевых соединений
|
Центрирование по d |
|||
|
d |
D |
b |
Примечания |
|
подв.; неподв. |
; под; непод; под; непод. |
Втулка закалена |
|
|
Центрирование по D |
|||
|
Н11
|
под; непод. |
подв; неподв. |
Втулка не закалена |
|
Центрирование по b |
|||
|
; ; неп.; подвиж. |
Точность центрирования невысокая, знакоперемен ные нагрузки |
Условное обозначение шлицевых соединений
У1О1
- посадка
Пример: Z = 8; d = 62; D = 68; b = 12.
Соединения легкой серии, подвижное, втулка закалена.
Центрирование по d:
Условное обозначение шлицевого соединения (ГОСТ 1139).
Обозначение шлицевого отверстия:
Обозначение шлицевого вала:
Нормирование точности шпоночных соединений
Шпоночные соединения предназначены для соединения валов между собой с помощью муфты, а также для соединения с валами различных деталей.
Кроме того, шпоночные соединения служат для передачи крутящих моментов и для направления детали вдоль вала.
Стандартами предусматриваются соединения с помощью призматических, клиновых, сегментных шпонок. Наибольшее распространение получили призматические шпонки, так как позволяют обеспечить более точные центрирование и получить как неподвижные, так и подвижные соединения (направляющие шпонки).
Призматические шпоночные соединения
Параметры шпонок: ГОСТ 23360.
Этим ГОСТом предусматривается три исполнения шпонок:
рисунок.
А: для закрытых валов.
В: для ступенчатых валов.
С: для открытых пазов (открытые пазы на концах валов редукторов).
Основные размеры шпоночного соединения
рисунок
Глубина пазов может задаваться одним из двух указанных на эскизе размеров. На чертеже указываются только один размер. При этом рекомендуется для вала при закрытом пазе указывать размер t1. При открытом пазе предпочтительным является: d – t1.
Для втулки предпочтительным размером глубины паза является размер d + t2 (контролируется калибром-пробкой со шпонкой).
На длину шпонки устанавливается поле h14.
На длину шпоночного паза устанавливает H15.
На высоту шпонки (h) устанавливают h9.
На ширину шпонки (b):
Схема расположения полей допусков на ширину втулки:
рисунок
Контроль шпоночных пазов по ширине в серийном и массовом производстве выполняется предельными калибрами (пластинками).
Симметричность пазов контролируется комплексными калибрами. Отверстие контролируется пробкой со шпонкой. Вал – накладной призмой со стержнем.
3.13. СИСТЕМА ДОПУСКОВ НА УГЛОВЫЕ РАЗМЕРЫ.
ПОСАДКИ КОНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
3.13.1. Система допусков на угловые размеры
Принято угловые размеры разделять:
- углы конусов составляют особую наиболее распространенную группу.
Углы конусов могут задаваться величиной угла, конусностью, обозначаемой буквой C, или уклоном i. Конусность и уклон связаны с основными размерами конуса.
а) б)
Рис. 64. Основные размеры: а – конуса; б – призматического элемента
Прямая круговая коническая поверхность (в дальнейшем коническая поверхность или просто конус) - поверхность вращения, полученная прямой образующей, вращающейся относительно оси и пересекающей ее.
К основным размерам конуса относятся (рис.64, а): диаметр большого основания D , диаметр малого основания d, угол конуса α (конструкторская форма), угол уклона α /2, длина конуса L.
Под основанием конуса понимают окружности, образованные пересечением конической поверхности с перпендикулярными плоскостями, ограничивающими его в осевом направлении.
При рассмотрении допусков и посадок конических соединений пользуются терминами (рис.65), указанными далее.
Основная плоскость - плоскость поперечного сечения конуса, в котором задается номинальный диаметр конуса.
Базовая плоскость - плоскость, перпендикулярная оси конуса и служащая для определения осевого положения основной плоскости или осевого положения данного конуса относительно сопрягаемого 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. Базовая и основная плоскости конуса могут совпадать.
Базорасстояние конуса ze или zi - это расстояние между основной и базовой плоскостями конуса. Базорасстояние наружного конуса обозначается ze, базорасстояние внутреннего конуса - zi.
а) б) в)
Рис. 65. Основные параметры: а – внутреннего конуса; б – наружного конуса;
в – конусного соединения
Конусность С - отношение разности диаметров двух поперечных сечений к расстоянию между ними.
Конусность С в соответствии с определением рассчитывается по формуле: С = (D - d) / L = 2tg.
Конусность часто указывают в виде отношения 1: x, где x – расстояние между поперечными сечениями конуса, разность диаметров которых равна 1 мм, например C = 1:20.
Угол уклона (уклон) связан с размерами D, d, L соотношением:
i = C/2 = tg.
Для достижения взаимозаменяемости установлены ряды нормальных конусностей (ГОСТ 8593). Предусмотрены конусности специального применения для инструментальных конусов: конусы Морзе 0,1,2,3,4,5,6; конусы Морзе укороченные – В7, В10, В12, В16, В18, В22, В24, В32, В45; конусы метрические.
При измерении размеров универсальными средствами на конусные поверхности рекомендуется проставлять размеры, указанные на рис.66.
За единицу измерения плоского угла в международной системе единиц (СИ) принят радиан - угол между двумя радиусами, вырезающими на окружности дугу, длина которой равна радиусу.
Однако более удобной для измерений является система единиц, основанная на градусной мере, в которой для отсчета угла используются градус, минута, секунда. Соотношение между градусом и радианом: 1 рад = 570 17' 45".
Кроме того, угол может быть задан приращением размера в линейной мере на определенной длине, например, уклон призматического элемента.
а) б)
Рис. 66. Рекомендуемые для простановки размеры:
а – на наружный конус; б – на внутренний конус
Стандартом ГОСТ 8908 предусматривается три ряда предпочтительных значений углов, заданных в угловых единицах измерения и установлено семнадцать степеней точности, обозначаемых в порядке убывания точности: AT1, AT2, AT3,…AT17. Латинские буквы AT обозначают допуск угла – разность между наибольшим и наименьшим предельными (допустимыми углами). При переходе от одной степени к другой значение допуска изменяется по геометрической прогрессии со знаменателем φ=1,6.
Области применения реально достижимых степеней точности:
1-4 – резервные степени;
5 - для конических калибров – пробок;
6 - для конических калибров-втулок;
7, 8 – высокая точность (конусы инструментов, конические концы валов и осей для точно центрируемых деталей);
9 -12 – нормальная точность (центровые гнезда и центры, угловые пазы в направляющих и т.д.);
13-15 – пониженная точность;
16-17 – для свободных размеров.
Стандартом для каждой степени точности установлены четыре вида допусков на угловые размеры (рис.67):
ATα – допуск угла, выраженный в радианной мере (например, AT17 = 80000 мкрад), и соответствующее ему точное значение в градусной мере (например, AT17 = 4˚35΄ 01˝);
ATα΄- допуск, выраженный в градусной мере, но с округленным значением по сравнению с выражением в радианной мере. Таким образом, угол 17 степени точности будет равен AT17 = 4˚. На чертежах рекомендуется указывать округленный допуск угла;
ATh – допуск, выраженный в линейной мере (в мкм) длиной отрезка на перпендикуляре к короткой стороне угла, противолежащего углу ATα на расстоянии L1 от вершины этого угла;
ATD – допуск угла конуса, выраженный в линейной мере, как разность диаметров в двух нормальных к оси конуса сечениях плоскостями на заданном расстоянии между ними; определяется по перпендикуляру к оси конуса.
Исходными являются значения ATα в микрорадианах; на их основе получены округленные значения допусков углов ATα΄в градусах, минутах, секундах, проставляемые на чертежах. Кроме того, те же допуски приведены в виде линейных величин ATh (для призматических элементов) и ATD (для конических поверхностей). Последние допуски используются при косвенном контроле угловых отклонений.
а) б) в)
Рис. 67. Виды допусков углов:
а - допуск угла; б – конусность С 1:3; в – конусность С > 1:3
Допуски углов назначают: для конусов с конусностью не более 1: 3 – в зависимости от длины конуса L; для конусов с конусностью свыше 1: 3 – в зависимости от длины образующей конуса L1; для углов призматических элементов – в зависимости от длины меньшей стороны угла.
Таким образом, связь между допусками углов в угловых и линейных единицах определяется по формуле:
АТh = 10-3 АT ∙L,
где ATh - в мкм; АТ – в мкрад; L – мм.
Для конусов с конусностью больше, чем 1: 3, значение АТD определяется по формуле:
АТD = АТh / cos(/2),
где – номинальный угол конуса. Для малых углов (С1:3): АTD ATh.
Применяются три основных типа расположения поля допуска относительно номинального угла: плюсовое (+AT), минусовое (+AT) и симметричное (±AT/2).
а) б) в)
Рис. 68. Типы расположения полей допусков для угла призматического элемента:
а - ( + АТ); б – ( – АТ); в – ( АТ /2)
а) б) в)
Рис. 69. Типы расположения полей допусков для угла конуса:
а - ( + АТ); б – ( – АТ); в – ( АТ /2)
При любом расположении поля допуска отклонения угловых размеров отсчитываются от номинального размера угла. Типы расположения полей допусков для угла призматического элемента представлены на рис. 68, а для угла конуса – на рис.69.
3.13.2. Допуски и посадки конических соединений
Широкое распространение конических соединений вызвано рядом их ценных свойств: самоцентрируемость, возможность легкого регулирования зазора и натяга с помощью изменения осевого расположения деталей, способность конической пары к быстрой разборке и сборке, герметичность и т.д.
Коническое соединение - соединение наружного и внутреннего конусов, имеющих одинаковые номинальные углы конусов, которые характеризуются большим диаметром D, малым диаметром d, длиной L конического соединения и базорасстоянием соединения zp (расстояние между принятыми базами конусов).
Базорасстояние соединения zp определяет относительное осевое расположение конических деталей.
Для конусов различают следующие виды допусков:
Допуски конусов нормируют двумя способами.
Первый способ заключается в совместном нормировании всех видов допусков, т.е. допуском TD диаметра конуса в любом сечении. Допуск TD определяет поле допуска конуса, ограниченное двумя предельными конусами, между которыми должны находиться все точки реальной поверхности конуса. Он ограничивает не только отклонения диаметра, но и отклонения угла и формы конуса, если эти отклонения не ограничены меньшими допусками (рис. 70).
Второй способ представляет собой раздельное нормирование каждого вида допуска: допуска TDs диаметра конуса в заданном сечении, допуска AT угла конуса, допуска TFR круглости и допуска TFL прямолинейности образующей конуса.
Допуски AT угла конуса и допуски формы конуса TFR и TFL назначают в том случае, если отклонения угла конуса ограничены более узкими пределами, чем это возможно при более полном использовании допуска TD.
Рис. 70. Поле допуска диаметра конуса в любом сечении
Допуски TD и TDs должны соответствовать ГОСТ 25346 и ГОСТ 25347 (по квалитетам с 01 по 18). Допуски AT должны соответствовать ГОСТ 8908, а допуск круглости TFR и прямолинейности образующей TFL - ГОСТ24643. При выбранном квалитете допуски TD и TFR назначают по номинальному диаметру большого основания конуса, а допуски TDs и TFL - соответственно по номинальному диаметру в заданном сечении и длине конуса L .
Полем допуска конуса называется область в пространстве, внутри которой должны находиться все точки реальной поверхности конуса (рис. 70).
ГОСТ 25307 устанавливает следующие основные отклонения: для наружных конусов – d, e, f, g,h, js, k, m, n, p, r, s, t, u, x, z; для внутренних конусов - H, Js, N . Перечисленные основные отклонения образуют поля допусков в сочетании с допусками 4 –12 квалитетов. Основные отклонения h, js, H, Js образуют поля допусков в сочетании с допусками всех квалитетов, установленных ГОСТ 25346.
Рекомендуется в посадках сочетать поля допусков одного квалитета. Допускается в обоснованных случаях повышать точность наружного конуса, но не более чем на два квалитета.
Различают следующие виды конических соединений:
Коническое соединение характеризуется конической посадкой и базорасстоянием соединения.
Конические посадки подразделяются на четыре типа в зависимости от способа фиксации взаимного осевого положения наружного и внутреннего конусов:
первый тип - посадки с фиксацией путем совмещения конструктивных элементов сопрягаемых конусов (рис. 71, а); при этом могут быть получены посадки любого характера;
второй тип - посадки с фиксацией по заданному осевому расстоянию zpf между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов (рис. 71, б); при этом могут быть получены посадки любого характера;
третий тип - посадки с фиксацией по заданному осевому смещению Ea сопрягаемых конусов от их начального положения, за которое принимается положение в момент фактического соприкосновения данной пары конусов (рис. 71, в). Осевые отклонения конусов отсчитывают от основной плоскости. Они положительны, если направлены от вершины конуса, и отрицательны, если направлены к вершине конуса. При смещении в осевом направлении внутреннего конуса влево получают посадки с зазором, а при смещении вправо – посадки с натягом.
четвертый тип - посадки с фиксацией по заданному усилию запрессовки Fs , прилагаемому в начальном положении конусов (рис. 71, г). При этом способе могут быть получены только посадки с натягом. Чем больше усилие запрессовки Fs , тем больше натяг в соединении.
а) б)
в) г)
Рис. 71. Посадки конусов с фиксацией: а - путем совмещения конструктивных элементов конусов; б – по заданному осевому расстоянию zpf между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов; в – по заданному осевому смещению Ea сопрягаемых конусов от их начального положения; г – по заданному усилию запрессовки FS
В посадках двух первых типов (выполненных путем совмещения конструкторских элементов или по заданному осевому расстоянию между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов) допуски конусов предпочтительно нормировать первым способом (совместным).
В посадках третьего и четвертого типа (выполненных по заданному осевому смещению сопрягаемых конусов или по заданному усилию запрессовки), допуски конусов предпочтительно нормировать вторым способом (раздельным). Этим же способом предпочтительно нормировать допуски несопрягаемых конусов.
Контроль углов и конусов
Контроль и измерение углов и конусов осуществляют с помощью специальных калибров-пробок, калибров-втулок и средств измерения угловых размеров, из которых наибольшее применение имеют угловые меры и поверочные угольники, угломеры оптические и с нониусом, уровни и синусные линейки.
Калибры для конусов снабжены двумя рисками, между которыми должны находиться торцы контролируемых конусов.
Угловые меры применяют для передачи размера единицы плоского угла, в соответствии с поверочной схемой, от эталона к рабочим мерам, а также для непосредственного измерения углов изделий.
Поверочные угольники служат для проверки взаимной перпендикулярности плоскостей изделий и установки изделий при монтажных работах.
Для косвенного измерения углов и конусов часто используют синусную линейку, обеспечивающую измерение углов с погрешностью от 3' до 50". Измеряемый угол α находят из соотношения:
sin α = h /L,
где h - размер блока концевых мер длины, устанавливаемых под ролик синусной линейки; L - расстояние между осями роликов синусной линейки.
Размер блока концевых мер подбирают таким образом, чтобы достигалось равенство показаний индикаторного прибора при его первом и втором положениях.
Косвенное измерение конусов выполняется также с помощью роликов (шариков), концевых мер длины.
Измерение угловых размеров мелких деталей выполняется на инструментальных и универсальных микроскопах
Тема изложена в соответствии с источниками [7, 8] и нормативной документацией:
ГОСТ 8.417- 2002. ГСИ. Единицы величин.
ГОСТ 8908 – 81. ОНВ. Нормальные углы и допуски углов.
3.10. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
3.10.1. Классификация резьбовых поверхностей
По эксплуатационному назначению:
По профилю витка (виду контура осевого сечения):
По виду поверхности, на которую нанесена резьба: цилиндрические и конические.
По числу заходов: однозаходные и многозаходные.
По направлению витка: правые и левые (LH).
По принятой единице измерения параметров резьбы: метрические и
дюймовые.
3.10.2. Метрическая резьба. Основные размеры
Профиль метрической резьбы (рис.51) и основные параметры, указанные далее, установлены ГОСТ 9150:
d, D – наружный диаметр болта и гайки соответственно. Он принимается за номинальный диаметр резьбы;
d2, D2 – средний диаметр болта и гайки соответственно. По среднему диаметру ширина канавки равна ширине выступа и половине номинального шага Р для однозаходной резьбы;
d1, D1 – внутренний диаметр болта, гайки. Внутренний диаметр резьбы определяет опасное сечение болта (шпильки, винта и т.д.);
Р – шаг резьбы - расстояние между одноименными соседними типовыми поверхностями профиля резьбы, измеренное в направлении, параллельном оси резьбы;
α – угол профиля резьбы – угол между боковыми сторонами профиля в осевой плоскости. При симметричном профиле контролируется половина угла профиля α/2;
l - длина свинчивания (высота гайки) - длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьбы в осевом направлении;
ψ – угол подъема – угол между касательной к винтовой поверхности в точке, лежащей на среднем диаметре, и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы. От этого угла зависит самоторможение в резьбе;
Ph - ход резьбы- это величина осевого смещения болта или гайки за один полный оборот.
Для однозаходной резьбы ход равен шагу, для многозаходной резьбы ход равен шагу, умноженному на число заходов: Ph = n∙P, где n – число заходов.
Рис. 50. Профиль резьбы
Кроме перечисленных, различают следующие параметры резьбы: высоту исходного треугольника H, рабочую высоту профиля H1.
Стандартом предусматриваются два типа метрической резьбы:
- с крупным и мелким шагом для диаметров резьбы от 1 до 68 мм;
- только с мелким шагом для диаметров св. 68 до 600 мм.
В обозначении резьбы с мелким шагом он указывается, а в резьбе с крупным шагом его размер не обозначается.
3.10.3. Посадки с зазором для метрической резьбы
Поле допуска резьбы, так же, как и в гладких соединениях, задается основным отклонением и степенью точности.
Основные отклонения
Для образования резьбовых соединений с зазором ГОСТ16093 предусматривает перечень основных отклонений, указанный на рис.52.
Взаимосвязь одноименных основных отклонений выражается равенством EI = - es , т.е. одноименные основные отклонения равны по величине и противоположны по знаку.
Значения основных отклонений рассчитываются в зависимости от шага резьбы: esh =0; esg = -(15+11P); esf = -(30 + 11P); ese = - (50+11P); esd = -(80+11P).
а) б)
Рис. 51. Основные отклонения: а - для болта; б - для гайки
Основные отклонения заданы для всех трех диаметров болта и гайки: наружного, среднего и внутреннего.
Область применения основных отклонений:
F, E - используются для специального применения при значительной толщине слоя защитного покрытия;
h – для отсчетных перемещений (в средствах измерений);
g – для крепежа в массовом производстве;
f, e, d – для образования посадок с большим зазором, необходимом при наличии защитного покрытия, а также при большой длине свинчивания или при больших рабочих температурах.
Точность резьбовых соединений (допуск) назначается степенью точности на нормируемые диаметры болта и гайки.
Для болта нормируются диаметры средний d2 и наружный d (диаметр выступов), а для гайки – средний D2 и внутренний D1 (диаметр выступов).
Таким образом, устанавливаются следующие степени точности на нормируемые диаметры:
d → 4, 6, 8
d2 → 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (9, 10 – для изделий из пластмасс).
D1 → 4, 5, 6, 7, 8.
D2 → 4, 5, 6, 7, 8, 9 (9 – для изделий из пластмасса).
Допуски для внутреннего диаметра болта d1 и наружного диаметра гайки D не устанавливаются.
В обозначении полей допусков резьбовых поверхностей, в отличие от полей допусков на гладкие поверхности, на первом месте указывается номер степени точности, а на втором – обозначение основного отклонения.
Например: 7Н, 8G; 7g, 6g, 8e.
Обозначение поля допуска резьбы состоит из обозначения поля допуска среднего диаметра, помещаемого на первом месте, и обозначения поля допуска диаметра выступов.
Например: 7g6g; 4H5H.
Если обозначение поля допуска диаметра выступов совпадает с обозначением поля допуска среднего диаметра, то оно в обозначении поля допуска не повторяется.
Например: 8G; 6g.
В обозначении резьбового соединения на первом месте указывается поле допуска гайки, затем косая черта, после черты поле допуска болта.
Например: 7Н/6g; 4H5H/4g; 7Н/7g6g.
Длина свинчивания и классы точности метрической резьбы
Длина свинчивания l - длина участка взаимного перекрытия наружной и внутренней резьбы в осевом направлении.
Так как при изготовлении обеспечение заданной точности резьбы зависит от имеющейся у нее длины свинчивания (главным образом из-за погрешности шага), ГОСТ 16093 по этому признаку устанавливает три группы длин свинчивания резьбы: короткие S, нормальные N, длинные L.
Из условия равнопрочности резьбы болта на срез и его тела на разрыв для метрической резьбы с крупным шагом длина свинчивания составляет 0,8d. Она принята в качестве высоты стандартных гаек.
В соответствии с установившейся практикой поля допусков резьбовых поверхностей в зависимости от длин свинчивания распределяются на три класса: точный, средний, грубый.
Точный класс рекомендуется для отсчетных перемещений (микровинты приборов).
Средний – для крепежных изделий массового производства, то есть для резьбы общего назначения.
Грубый – для глухих длинных отверстий, а также при нарезании резьбы на горячекатаных заготовках.
Понятие о классах точности условное. Они используются для сравнительной оценки точности резьбы и рекомендованы к применению в зависимости от длины свинчивания.
При одном и том же классе точности допуск среднего диаметра следует увеличить на одну степень при длине свинчивания L, и уменьшить на одну степень при длине свинчивания S по сравнению с N.
Для получения различных посадок допускаются любые сочетания полей допусков резьбы болта и гайки. Рекомендуется поле допуска внутренней резьбы назначать из одного класса точности с полем допуска наружной резьбы при одинаковой группе длин свинчивания.
Схемы расположения полей допусков для болта и гайки строятся относительно номинального профиля резьбы (рис.52 и рис.53).
Схемы расположения полей допусков
Предельные отклонения полей допусков определяются по ГОСТ 16093 и отсчитываются от номинала соответствующего нормируемого диаметра как от нулевой линии.
Рис.52. Схема расположения поля допуска болта
(для основных отклонений g, f, e, d)
Рис.53. Схема расположения поля допуска гайки
(для основных отклонений G, F, E )
Так как резьбовая поверхность не является симметричной по расположению зубьев относительно оси симметрии, отклонения отсчитываются в половинном размере, приходящимся на радиус, а не на соответствующий диаметр. Вторые половины отклонений расположены на диаметрально противоположных профилях изделия.
3.10.4. Условное обозначение резьбы
В условном обозначении резьбы обозначение поля допуска должно следовать за обозначением резьбы.
В условное обозначение однозаходной резьбы должны входить: буква М, номинальный диаметр резьбы и мелкий шаг резьбы, выраженные в миллиметрах и разделенные знаком «х», например: М8х1,25.
Крупный шаг в обозначении однозаходной резьбы может быть опущен, например: М8.
Правая резьба не обозначается. Условное обозначение левой резьбы должно дополняться буквами LH, например: М8х1-LH.
Обозначение группы длин свинчивания «нормальная» N в обозначении резьбы не указывается. Обозначение группы длин свинчивания «короткая» S и «длинная» L указывается за обозначением поля допуска резьбы и отделяется от него чертой. Обозначение групп длин свинчивания допускается дополнять указанием в скобках длины свинчивания в миллиметрах, например: М8-7g6g- L (30).
Полное обозначение резьбы включает обозначение размера и полей допусков резьбы по ГОСТ 16093.
Таблица 13
Поля допусков резьбы, установленные в классах точности
|
Класс точности поверхности |
Длина свинчивания |
|||
|
S |
N |
L |
||
|
Наружная |
Точный Средний Грубый |
(3h4h) 5g6g (5h6h) - |
4g, 4h 6h, 6g, 6f, 6e, 6d (8h), 8g |
(5h4h) (7e6e), 7g6g, (7h6h) (9g8g) |
|
Внутренняя |
Точный Средний Грубый |
4H 5H, (5G) - |
4H5H, 5H 6H; 6G 7H, 7G |
6H 7H, (7G) 8H, 8G |
Примечания: 1. Поля, заключенные в скобки, не рекомендуются для применения.
2. Поля, заключенные в рамку, - предпочтительные.
Таким образом, можно составить структурную схему полного обозначения однозаходной левой резьбы с мелким шагом и полями допусков гайки и болта:
M d x P – XX/XX – длина свинчивания (если не N) – LH.
Пример: М20х2 – 7Н/7g6g – L – LH.
Это метрическая резьба, с наружным диаметром 20 мм, с мелким шагом 2 мм, с одинаковым полем допуска для среднего и внутреннего диаметров гайки 7H, с полем допуска 7g для среднего диаметра болта и полем допуска 6g для наружного диаметра болта. Длина свинчивания L. По направлению витка резьба левая.
Пример: М20 – 6Н/6g.
Обозначение расшифровывается следующим образом: М – резьба метрическая; d (D) = 20 мм; резьба однозаходная, n =1; Р = 2,5 – крупный шаг (не обозначается); резьба правая (не обозначается); 6Н – поле допуска для диаметров D2 и D1 одинаковое; 6g – поле допуска для диаметров d2 и d одинаковое;. длина свинчивания – N (не обозначается).
Многозаходная резьба должна обозначаться буквой М, номинальным диаметром резьбы, знаком «х», буквами Ph, значением хода резьбы, буквой P и значением шага.
Пример: М16х Ph 3Р1,5.
Это условное обозначение двухзаходной резьбы с номинальным диаметром 16 мм, ходом 3 мм и шагом 1,5 мм.
Пример для левой резьбы: М16хPh 3Р1,5 – LH.
Для большей ясности в скобках текстом может быть указано число заходов резьбы.
Пример: М16х Ph 3Р1,5 (два захода).
Таким образом, можно составить структурную схему полного обозначения многозаходной левой резьбы:
Md x Phх Pх– XX/XX – длина свинчивания (если не N) - LH.
Пример: М20 х Ph5 Р2,5– 7Н / 7g 6g – L – LH.
Обозначение резьбы расшифровывается следующим образом: М - резьба метрическая; d (D) = 20 мм; ход Ph = 5; n = 5 : 2,5 = 2 – число заходов; Р = 2,5 – крупный шаг; 7Н – поля допусков гайки по D2 и D1; 7g – поле допуска болта по d2; 6g – поле допуска болта по d; длина свинчивания относится к группе L; LH – резьба левая.
3.10.5. Контроль резьбы
Основным посадочным и контролируемым параметром резьбы является средний диаметр. Допуски на отклонение шага и половины угла профиля не задаются, а входят в допуск среднего диаметра.
Таким образом, допуск среднего диаметра является суммарным и включает в себя допуск на средний диаметр и две диаметральные компенсации погрешности угла профиля и погрешности шага:
Td2 (D2) = fd2(D2) + fρ + fα.
Для метрической резьбы эти составляющие определяются следующим образом:
- диаметральная компенсация погрешности шага:
fρ = (мм),
где ΔРn - накопленная погрешность по шагу (это ошибка по длине свинчивания; она является прогрессивной, возрастающей пропорционально числу полных шагов n на длине свинчивания);
- диаметральная компенсация погрешности угла профиля:
fα = (мм), где = .
Для обеспечения свинчивания надо профиль резьбы болта сместить вниз (рис.54), где полость гайки расширяется, т.е. надо уменьшить действительный средний диаметр болта на fα (дополнительный проход резьбовым резцом по впадинам болта).
Рис. 54. Диаметральная компенсация погрешностей угла профиля
Зависимости для fα и fρ дают возможность привести отклонения ΔР и к одному (диаметральному) направлению и к одной размерности (мм).
Для определения годности резьбы рассчитывают приведенный средний диаметр d2пр для болта или D2пр для гайки. Приведенный средний диаметр - средний диаметр воображаемой идеальной резьбы (она имеет те же шаг и углы наклона боковых сторон, что и номинальный профиль резьбы, и длину, равную заданной длине свинчивания), увеличенный у болта и уменьшенный у гайки на величину диаметральных компенсаций. Для болта он равен: d2пр= d2изм+(fp +f), для гайки D2пр=D2изм - (fр+f),
где d2изм., (D2изм) – значение среднего диаметра резьбы болта (гайки), полученное путем измерения; fρ и fα - диаметральные компенсации погрешностей шага и половины угла профиля.
Условия годности резьбы по среднему диаметру для болта и гайки складываются из условия прочности и условия свинчиваемости (рис.56):
- условие прочности: для болта - d2изм d2min; для гайки - D2изм D2max;
- условие свинчиваемости: для болта - d2пр d2max; для гайки - D2пр D2min.
В массовом производстве контроль резьбовых поверхностей выполняется калибрами. Для контроля наружного диаметра болта (d) и внутреннего диаметра гайки (D1) применяются гладкие предельные калибры: скобы – для болтов, пробки – для гаек. Средние диаметры резьбы (d2, D2), а также внутренний d1 и наружный D проверяют одновременно с проверкой, накопленной по длине свинчивания погрешности шага ΔРn и погрешности половины угла профиля .
Рис. 55. Схема условия годности резьбы болта и гайки
Проходные резьбовые калибры должны свинчиваться с проверяемой резьбой, то есть выполняется комплексная проверка резьбы по среднему диаметру, шагу и углу профиля (P и α/2).
Непроходные калибры проверяют средние диаметры болта и гайки, и удостоверяются, что d2 не меньше, а D2 не больше установленных предельных размеров. Непроходной калибр не должен свинчиваться с проверяемой поверхностью.
В соответствии с принципом подобия проходные резьбовые калибры имеют полный профиль резьбы и длину свинчивания, равную длине проверяемой резьбы. Непроходные калибры имеют укороченный профиль (чтобы уменьшить влияние погрешности угла профиля) и укороченную длину (но не менее 3-х витков), чтобы уменьшить влияние ошибок шага. Поэтому соприкосновение боковых сторон калибра с боковыми сторонами профиля резьбы происходит лишь около среднего диаметра. Укороченный профиль получают у пробок путем уменьшения наружного диаметра и прорезания канавки у впадины по внутреннему диаметру резьбы; у колец и скоб - увеличение внутреннего диаметра и прорезание канавок у впадин по наружному диаметру.
Материал изложен в соответствии с литературными источниками [2-7] и нормативной документацией:
ГОСТ 11708-82.ОНВ. Резьба. Термины и определения.
ГОСТ 9150- 2002 (ИСО68-1-98). ОНВ. Резьба метрическая. Профиль.
ГОСТ 8724- 2002 (ИСО261-98). ОНВ. Резьба метрическая. Диаметры и шаги.
ГОСТ 24705-81. ОНВ. Резьба метрическая. Основные размеры (диаметральные).
ГОСТ 16093–2004 (ИСО965-1:1998; ИСО965-3:1998). ОНВ. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором.
Расчет допусков размеров, входящих в размерные цепи
Размерная цепь – совокупность геометрических размеров, расположенных по замкнутому контуру, и определяющих взаимные положения и точность поверхностей деталей при изготовлении, измерении и сборке.
В линейных цепях линейные размеры расположены на параллельных прямых.
В плоских цепях размеры расположены произвольно в одной или нескольких произвольных параллельных плоскостях.
В пространственных размеры расположены произвольно в пространстве.
Звенья размерной цепи обозначаются заглавными буквами русского алфавита с цифровым индексом.
Все звенья делятся на составляющие и замыкающее (замыкающее – одно).
рисунок
А1÷А6 – составляющие.
АΔ – замыкающее.
Составляющий размер должен характеризовать поверхность одной детали.
Замыкающее звено – звено, получаемое в размерной цепи последним в результате решения поставленной задачи.
Составляющее звено – звено размерной цепи, изменение которого вызывает изменение замыкающего звена.
Все составляющие звенья по своему влиянию на замыкающее звено делятся на:
Увеличивающие звенья – звенья, при увеличении которых замыкающее звено увеличивается.
Уменьшающие – звенья, при увеличении которых замыкающее звено уменьшается.
Увеличивающие звенья обозначаются стрелкой
Уменьшающие звенья обозначают
Правила обхода по контуру размерной цепи для определения характера звена:
Считаем замыкающее звено уменьшающим по отношению к самому себе, и проставляем направлением стрелкой влево (←). И обходим цепь в этом направлении, расставляя стрелками направление обхода над звеньями.
«Все составляющие звенья, имеющие то же направление стрелок, что и у замыкающего звена, являются уменьшающими, а противоположное направление – увеличивающими».
С помощью размерных цепей решаются 2 задачи:
Прямая задача: по размеру и допуску замыкающего звена определяются допуски и предельные отклонения составляющих звеньев. (это основная задача, решаемая при проектировании).
Обратная задача: по размерам и допускам составляющих звеньев определяется размер, допуск и отклонения замыкающего звена. Эта задача используется при проведенных расчетах.
Методы достижения точности замыкающего звена:
АΔ = .
Уравнения размерных цепей устанавливают взаимосвязь между параметрами замыкающего звена и составляющих звеньев.
ТΔ (WΔ) = . m = n+k.
ESΔ = .
EJΔ = .
Решение прямой задачи может осуществляться двумя способами:
Этот способ применим в случае, когда все размеры цепи входят в один интервал размеров.
ТА1 = ТА2 = … = Тi = Тсредний. Тср =
Все размеры могут быть выполнены по какому-либо одному квалитету, величины допуска будет зависеть от номинального размера.
Таким образом, квалитет определяется нахождением среднего числа единиц допуска аm.
Выявление звеньев и составление рациональных размерных цепей
В каждой размерной цепи может быть только одно замыкающее звено.
По чертежам общих видов и сборочных единиц выявляются и фиксируются все требования к точности.
Пример: Обеспечить собираемость деталей с валом.
= 1,6 мм; = 2,0 мм; = 53; = 3; = 22; = 32.
рисунок
Для обеспечения полной взаимозаменяемости сборки решение ведут методом расчета на MAX – MIN.
АΔ = (32+22+3) – 55 = 2 (мм).
ESΔ = - АΔ = 2-2 = 0.
EIΔ = - AΔ = 1,6-2 = -0,4 мм.
АΔ = 2-0,4 ΔТ = 400 = 0,4 допуск замыкающего звена.
аm = =
(замена на основании уравнения размерной цепи): ТΔ = ΣТi.
= =
аm = = = 74 единицы.
ТΔ = - = 2-1,6 = 0,4 = 400 мкм.
Принимаем 10 квалитет: а = 64 для всех звеньев.
(остальной) = 55 js10. (±0,060).
(охватываемый) h10. (-0,040).
(охватываемый) h 10. (-0,084).
(охватываемый) h10. (-0,100).
Проверка: (обратная задача).
0,344 < 0,4 на 0,056 мм.
И смотрим: изменение квалитета на единицу у какого звена дает изменение допуска на 0,056 мм.
Это получилось звено А3. Изменим квалитет А3 на 11 квалитет:
IT 11 = 0,130 мм = 22 h11(-0,130)
0,130-0,084 = 0,046
ESΔ = [0+0+0] – [-0,060] = +0,060 мм.
EJΔ = [(-0,040)+(-0,13)+(-0,10)] – [(+0,06)] = -0,33.
ΣТΔ = 0,344+0,046 = 0,39
ESΔ+EJΔ = 0,06+0,33 = 0,39 (типа все верно).
рисунок
Выбираем согласующее звено (по конструкции):
А2 –самое простое по конструкции.
Принимаем его отклонения неподвижными и решаем уравнения отклонений размерных цепей относительно этих неизвестных, подставив в левую часть уравнений требуемые отклонения замыкающего звена.
О = [ESA2 + 0 + 0] – [(-0,06)]
ESA2 = -0,06
• 0,4 = [EJA2 + (0,13) + (-0,10)] – [(0,06)]
• 0,4 = EJA2-0,23-0,06 EJA2 = -0,11 = TA2 = 0,05 мм.
3.12. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Условные обозначения:
1 –параметры шестерни;
2 – параметры ведомого колеса;
' – параметры, контролируемые при однопрофильном зацеплении;
" – параметры, контролируемые при двухпрофильном зацеплении;
F – параметры (отклонения) кинематической точности;
f – контрольные параметры (отклонения) плавности;
t - индекс величин, относящихся к окружному (торцовому) сечению;
b – индекс величин, относящихся к основной окружности;
о– показатели зубчатой передачи;
r – действительное (реальное) отклонение.
Классификация
По взаимному расположению осей ведущего и ведомого колес:
цилиндрические колеса с параллельными осями валов;
конические колеса с пересекающимися осями валов;
винтовые колеса со скрещивающимися осями валов (червячные);
передача, осуществляемая шестерней и рейкой (для преобразования вращательного в поступательное движение и наоборот).
По расположению зубьев относительно образующей колеса:
прямозубые;
косозубые;
шевронные;
криволинейные.
По относительному вращению колес и расположению зубьев:
передача с внешним зацеплением;
передача с внутренним зацеплением.
ГОСТ 1643 распространяется на эвольвентные цилиндрические зубчатые передачи внешнего и внутреннего зацепления с прямыми, косыми и шевронными зубчатыми колесами, исходный контур которых выполнен в соответствии с ГОСТ 13755. Делительный диаметр достигает 6300 мм, модуль находится в пределах от 1 до 56 мм, ширина венца до 1250 мм.
Основные параметры колеса:
da – диаметр окружности выступов;
df – диаметр окружности впадин;
dв – диаметр основной окружности;
d – диаметр делительной окружности;
а – межосевое расстояние;
w – длина общей нормали;
Pb (Pα) – основной шаг (по основной окружности) или шаг зацепления;
Рt – окружной шаг (шаг по делительной окружности);
m - модуль, число, показывающее, сколько миллиметров диаметра делительной окружности приходится на один зуб зубчатого колеса;
Делительная окружность (поверхность) делит зуб на головку и ножку:
ha - высота головки - расстояние между делительной окружностью колеса и окружностью вершин (выступов) зубьев; ha = m;
h f - высота ножки – расстояние между делительной окружностью колеса и окружностью впадин; h f = 1,25m;
h – полная высота зуба h = 2,25m.
3.12.1. Степени точности цилиндрических зубчатых колес
Зубчатые колеса изготавливают с погрешностями, вызываемыми погрешностями профиля зубообрабатывающих инструментов (фрез, долбяков), неточностью их установки на станке, отклонениями размеров и формы заготовки, а также неточностью установки заготовки на станке, погрешностями в кинематических цепях станка. Совместное действие перечисленных погрешностей приводит к кинематической погрешности колеса, отсутствию плавности его работы и нарушению прилегания поверхностей зубьев, как по длине, так и по высоте зуба. Предельные отклонения параметров зубчатого колеса ограничены системой допусков.
По точности изготовления зубчатые колеса разделяют на 12 степеней точности в порядке убывания точности: 1, 2, 3, … , 12.
Степень точности – заданный уровень допустимого несоответствия значений действительных параметров их расчетным (номинальным) значениям.
Допуски установлены для степеней точности от 3-й до 12-й. Допуски и отклонения для степеней 1-й и 2-й не установлены – это резервные степени.
Для дифференциации точности колес в зависимости от их служебного назначения зубчатые передачи подразделяют на четыре вида - отсчетные, скоростные, силовые и общего назначения.
В соответствии с перечисленными группами передач построена система допусков на зубчатые колеса. Все показатели точности передач и колес сгруппированы в три нормы точности:
Нормы кинематической точности – определяют точность передачи вращения с одного вала на другой, то есть величину полной погрешности (ошибки) угла поворота ведомого зубчатого колеса в пределах его полного оборота. Обычно выражается величиной длины дуги делительной окружности в линейных единицах измерения.
Нормы плавности – характеризуют равномерность вращения или степени плавности изменения кинематических погрешностей передачи. Выражается погрешностью по шагу при повороте на один номинальный угловой шаг.
Нормы контакта – отражают полноту прилегания поверхностей зубьев, сопряженных колес передачи. Характеризуются величиной и расположением пятна контакта сопряженной пары.
Степени точности назначают для каждого вида норм точности дифференцированно с учетом того, к какой группе относится данная передача, т.е. три вида норм могут комбинироваться и назначаться из разных степеней точности с учетом ограничений, приводимых в стандартах.
Для передач общего назначения для всех норм точности назначают, как правило, одинаковую степень точности, например 7-ю.
Критерием для выбора степени точности по норме плавности является окружная скорость (табл.13).
Таблица 14
Соответствие окружной скорости и степени точности
|
Степень точности колес |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Окружная скорость, V м/с |
св. 50 |
до 50 |
до 30 |
до 16 |
до 10 |
до 6 |
до 2 |
менее 2 |
||
|
Примечание. Для широких косозубых колес скорости могут быть увеличены в два раза. |
Степени 3, 4, 5, 6 назначаются на скоростные передачи, с окружной скоростью от 10 до св.50 м/с;
Степени 7, 8, 9 назначают на средние передачи, с окружной скоростью от 2 до 10 м/с;
Степени 10,11,12 назначают на тихоходные передачи, с окружной скоростью менее 2 м/с.
Области применения различных степеней точности:
3 - 5 степени – для цилиндрических зубчатых колес, измерительных приборов, для делительных механизмов зуборезного инструмента;
3 - 6 степени – для редукторов турбин, для прецизионных станков;
6 - 7 степени – для авиационных двигателей (4 -7), легковые автомобили (5 - 8), металлорежущие станки (3 - 8), редукторы;
8 - 9 степени – грузовые автомобили, тракторы, подъемные механизмы, краны, прокатные станы, ответственные шестерни сельскохозяйственных машин;
10 -12 степеней – тихоходные машины, лебедки, несоответственные шестерни сельскохозяйственных машин.
Стандарт допускает комбинированные нормы из разных степеней точности.
При комбинировании степеней точности требуется, чтобы:
Таким образом, для средних и высокоскоростных передач (автомобильных, турбинных) степень точности по нормам плавности целесообразно назначить более точную, чем по нормам кинематической точности.
Для делительных, кинематических, отсчетных передач и механизмов целесообразно принимать одинаковые степени точности по нормам кинематической точности и плавности работы.
Для силовых (тяжелонагруженных) передач, работающих при малых и средних скоростях (шестеренные клети прокатных станов) степень точности по контакту должна быть точнее, чем по кинематической точности и по плавности.
Указанное комбинирование норм из разных степеней точности существенно и с точки зрения технологической, поскольку каждая отдельная операция улучшает качество колеса только лишь в отношении показателей одной нормы, а не всех трех норм точности вместе.
3.12.2. Боковой зазор. Вид сопряжения
Теоретически эвольвентные зубчатые зацепления являются двухпрофильными (в контакте оба профиля зуба).
Практически такие зацепления неработоспособны из-за наличия:
погрешности изготовления и ошибок монтажа;
температурных деформаций;
изгиба зубьев под нагрузкой;
из-за отсутствия смазки между сопряженными поверхностями.
Таким образом, работоспособным является однопрофильное зацепление, в котором передача вращения осуществляется парой сопряженных профилей, а другая пара профилей образует боковой зазор, необходимый для компенсации выше указанных погрешностей.
Боковой зазор jn обеспечивает небольшой люфт (поворот) зубчатого колеса в передаче при заторможенном или неподвижном втором колесе. Боковой зазор измеряется вдоль линии зацепления между касательными к нерабочим профилям зубьев в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, и в плоскости, касательной к основным цилиндрам.
Для нормальной работы боковой зазор в передаче должен быть не меньше установленного гарантированного зазора jn min и не больше наибольшего допустимого зазора.
Требования к боковому зазору между нерабочими профилями зубьев в собранной передаче, объединенные в норму бокового зазора, назначают дополнительно независимо от точности изготовления передач и колес.
Величина бокового зазора является характеристикой вида сопряжения (рис.60).
Рис. 59. Схема расположения полей допусков на боковой зазор
Стандартом предусматривается шесть видов сопряжения и восемь видов допусков бокового зазора для зубчатых передач с модулем св. 1 мм (табл. 14).
Выбор вида сопряжения не зависит от степени точности зубчатого колеса, а зависит от межосевого расстояния, скорости вращения, и температурного режима работы передачи.
Для нерегулируемых передач с модулем св. 1 мм установлены шесть классов отклонений межосевого расстояния, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами I, II, III, IV, V, VI.
Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается при соблюдении предусмотренных классов отклонений межосевого расстояния. Например, для передач с модулем св.1 мм сопряжения H и E обеспечиваются при II классе, а сопряжения D,C,B и A - соответственно при III, IV, V и VI классах соответственно.
Для гарантированного бокового зазора jn min по ГОСТ 1643 установлены ряды значений, зависящие от вида сопряжения и равные допускам (ITq) определенных квалитетов по ГОСТ 25346 на соответствующее межосевое расстояние передачи (табл. 15).
Таблица 15
Соответствие видов сопряжения и видов допусков jn
|
Виды сопряжений |
H |
E |
D |
C |
B |
A |
Примечание |
|
Виды допусков бокового зазора, Тjn |
h |
h |
d |
c |
b |
a |
Дополнительные виды допусков: x, y, z |
|
Гарантированный боковой зазор jn min |
0 |
IT7 |
IT8 |
IT9 |
IT10 |
IT11 |
Допуск на соответствующее межосевое расстояние a |
|
Классы отклонений межосевого расстояния |
|
|
|
V |
V |
V |
На нерегулируемые передачи |
|
Примечание. Обозначения видов сопряжений расположены в порядке возрастания допусков бокового зазора. |
Величина необходимого бокового зазора, соответствующая температурной компенсации, определяется по формуле:
jn I = a [α1(t1 – 200)- α2 (t2 -200)] ∙ 2Sinα,
где a – межосевое расстояние передачи, a = m ( z1 + z2 )/ 2 , мм; α1 и α2 - коэффициенты линейного расширения для материала соответственно зубчатых колес и корпуса; t1 и t2 – предельные температуры, для которых рассчитывается боковой зазор, соответственно зубчатых колес и корпуса. При расчетах можно принять: α стали = 12∙10-6, 1/ град; α чугуна = 11∙10-6, 1/ град; α алюмин. = 20∙10-6,1/ град.
При угле исходного профиля α = 200 получим:
jn I = 0,684 a [α1(t1 – 200)- α2 (t2 -200)].
Величина бокового зазора, обеспечивающая нормальные условия смазки, зависит от окружной скорости и способа подачи смазки. Ориентировочно ее можно определить в зависимости от модуля:
Тогда необходимый гарантированный боковой зазор рассчитывается как сумма двух слагаемых: jn min = jn I + jn II.
Наибольший боковой зазор не ограничивается стандартом. Это вызвано тем, что боковой зазор является замыкающим звеном размерной цепи, в которой допусками ограничены отклонения всех составляющих размеров (межосевое расстояние и смещение исходных контуров на шестерне и колесе, непараллельность и перекос осей), поэтому величина наибольшего зазора не может превзойти значения, получающегося при определенном сочетании составляющих размеров.
3.12.3. Условные обозначения степеней точности
Условное обозначение можно представить в виде следующей схемы:
Х - Х - Х - Х Х / Х ГОСТ 1643
Рис. 60. Схема обозначения точности зубчатой передачи
Точность изготовления зубчатых колес и передач задается степенью по нормам кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев в передаче, а требования к боковому зазору – видом сопряжения и видом допуска бокового зазора.
Цифры, обозначающие степени точности, между собой и от слитно пишущихся букв, обозначающих вид сопряжения и вид допуска, разделяются знаком тире.
Когда на одну из норм не задается степень точности, взамен соответствующей цифры указывается буква N: N -7-6-В ГОСТ 1643.
При сохранении соответствия между видом сопряжения, видом допуска бокового зазора, классом отклонений межосевого расстояния, последние не обозначаются: 8-6-6-А ГОСТ 1643 (вид допуска jn → a, класс отклонений межосевого расстояния VI, соответствующий виду сопряжения для нерегулируемых передач).
Вид допуска бокового зазора указывается, если он не соответствует виду сопряжения: 8-6-6-А b ГОСТ 1643 (вид допуска jn → b).
Если по всем нормам степень одинаковая, то она обозначается один раз: 7-В ГОСТ 1643 (степени одинаковые по всем нормам, вид допуска бокового зазора соответствует виду сопряжения jn → b, при сохранении соответствия между видом сопряжения и классом отклонений межосевого расстояния).
Если минимальный боковой зазор не соответствует ни одному виду сопряжения (стандартному), то в обозначении указывается его числовое значение в мкм: 7-6-6-500 x ГОСТ 1643 (дополнительный вид допуска jn → x).
При выборе более грубого класса отклонений межосевого расстояния, чем предусмотрено для данного вида сопряжения, в условном обозначении точности цилиндрической передачи указывается принятый класс и рассчитанный по формуле уменьшенный гарантированный боковой зазор:
j΄n min = jn min - 0,68 ( f ΄a| - | fa| ),
где jn min и fa - табличные значения гарантированного бокового зазора и предельного отклонения межосевого расстояния для данного вида сопряжения;
j΄n min - рассчитанный гарантированный боковой зазор; f΄a - отклонение межосевого расстояния для более грубого класса.
Пример условного обозначения: 7 – Ca/V -128 ГОСТ 1643-81 (межосевое расстояние передачи aw = 450 мм, j΄n min =128 мкм).
Следует отметить, что при принятии более точного класса отклонений межосевого расстояния наименьший боковой зазор в передаче будет больше бокового зазора, указанного в ГОСТ1643. Его величина, рассчитанная по той же формуле, может не указываться в условном обозначении точности передач.
3.12.4. Контрольные показатели
Точность зубчатых колес может оцениваться по каждой норме и виду сопряжения, комплексными показателями либо комплексом поэлементных показателей.
Для этого стандартом установлено девять комплексов для контроля кинематической точности колес, восемь комплексов для контроля плавности работы колес. Часть из них представлена в табл. 16. Рассмотрим эти показатели.
Таблица 16
Комплексы контрольных показателей колеса
|
Нормы |
Прямозубые и узкие косозубые колеса |
||
|
Авиация |
Автостроение, станкостроение, редукторы |
Тракторостроение, краны |
|
|
Степени точности |
4-6 |
6-8 |
8-9 |
|
Кинематической точности |
и Fvw |
1) Fr и Fvw 2) и Fvw |
|
|
Плавности работы |
fpb и ff |
1); 2) fpt |
|
|
Контакта зубьев |
Fβ |
суммарное пятно контакта, % (по высоте и ширине) |
|
|
Бокового зазора |
EHs и TH |
1) EHs и TH 2) EWms и Twm |
EWms, Twm |
|
Монтажа (при нерегулируемом расположении) |
fx , f y , fa |
Полнота контакта зубьев в передаче оценивается пятном контакта, а для передач с нерегулируемым расположением осей - показателями fx , fy, (непараллельность осей, перекос осей).
Норма бокового зазора контролируется в передаче с нерегулируемым расположением осей показателем fa (отклонение межосевого расстояния), а в передаче с регулируемым расположением осей показателем jn min (величиной минимального бокового зазора).
Комплексы контроля, применяемые при приемке колес, являются равноправными, но не равноценными. Первый из них (для каждой нормы), образованный одним комплексным показателем, дает наиболее полную оценку точности колеса. Каждый последующий характеризует значительную долю основной погрешности или отдельные ее составляющие.
Выбор того или иного комплекса контрольных показателей зависит от назначения и точности зубчатых колес и передач, их размеров, установившейся практики контроля, объема и условий производства и других факторов.
Кинематическая точность
Рассмотрим некоторые нормы кинематической точности, представленные в табл.16.
- допуск кинематической погрешности зубчатого колеса за оборот зубчатого колеса. Он является комплексным параметром.
Наибольшая кинематическая погрешность F’ir - разность между действительным и номинальным расчетным углами поворота зубчатого колеса на рабочей оси, ведомого измерительным (образцовым) зубчатым колесом в пределах одного поворота (измеряется на приборах для однопрофильного зацепления).
Кинематическая погрешность может рассматриваться как результат одновременного действия двух составляющих погрешностей: радиальной и тангенциальной (касательной).
Радиальная составляющая является следствием эксцентриситета заготовки относительно оси вращения стола зуборезного станка, радиального биения стола, и зуборезного инструмента.
Тангенциальная составляющая является следствием погрешностей зуборезного станка, ведущих к нарушению равномерности обката инструмента и изделия а, особенно, кинематических погрешностей конечного звена кинематической цепи привода вращения стола (конечного делительного колеса, червячной пары и т.п.), которые целиком переносятся на обрабатываемое колесо.
Таким образом, заменяющие комплексы должны, как правило, состоять из двух показателей. В табл.16 включены два комплекса, характеризующие кинематическую точность:
1) ; 2)
В первый комплекс входит Fr - допуск на радиальное биение зубчатого венца. Это наибольшая разность расстояний в пределах зубчатого колеса от его рабочей оси до делительной прямой элемента нормального исходного контура одиночного зуба или впадины, условно наложенного на профили зубьев колеса.
Погрешность радиального биения Frr является следствием несовпадения рабочей оси колеса с геометрической (технологической) осью колеса. Проверяется этот показатель на биениемере.
Второй показатель первого и второго комплекса Fvw – допуск на колебание длины общей нормали.
Колебание длины общей нормали Fvwr = W max – Wmin – разность между максимальной и минимальной длинами общей нормали в одном и том же зубчатом колесе.
Рис. 61. Длина общей нормали
Действительная длина общей нормали Wr – расстояние между двумя параллельными плоскостями, касательными к двум разноименным активным боковым поверхностям зубьев колеса (рис. 62). Она зависит от тангенциальных составляющих погрешности обката при обработке зубчатых колес. Общая нормаль измеряется по касательной к основной окружности на индикаторных нормалемерах.
Номинальная длина общей нормали W – расчетная длина общей нормали, соответствующая номинальному положению исходного контура:
W = m [1,476 (2 zn-1)+0,014 z],
где zn – число зубьев, охватываемое длиной общей нормали, рассчитывается по формуле zn= 0.111 z+0,5 с округлением до ближайшего целого числа. Стандартом устанавливается допуск на длину общей нормали TW .
Под номинальным положением исходного контура понимают положение исходного контура на зубчатом колесе, лишенном погрешностей, при котором номинальная толщина зуба соответствует плотному двухпрофильному зацеплению
Во второй комплекс вместо Fr включен показатель .
- допуск на колебание измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса.
Колебание измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса - разность между наибольшим и наименьшим действительными межосевыми расстояниями при двухпрофильном (беззазорном) зацеплении измерительного зубчатого колеса с контролируемым колесом при повороте последнего на полный оборот. Контролируется при двухпрофильном (беззазорном) зацеплении на межцентромерах (межосемерах).
При комбинировании норм кинематической точности и плавности работы из различных степеней рассчитывают по формуле:
F”i компл.=|F”i – f””i |F +| f””i |f .
Плавность работы цилиндрических колес
Нормы плавности являются доминирующими для скоростных передач.
Далее рассмотрим некоторые нормы плавности работы.
- допуск на колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе. Колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе fir”– разность между наибольшим и наименьшим действительными расстояниями при двухпрофильном зацеплении измерительного зубчатого колеса с контролируемым колесом при повороте последнего на один угловой шаг. Контролируется при повороте на один шаг в беззазорном зацеплении. Контроль осуществляется на межцентромерах.
fpb – допуск на отклонение шага зацепления (или основного нормального шага). Отклонение шага зацепления fpbr - разность между действительным и номинальным шагами зацепления. Отклонение шага зацепления ограничивается верхним + fpb и нижним - fpb предельными отклонениями. Измеряют на шагомере в направлении, перпендикулярном направлению зубьев.
fpt – допуск на отклонение торцового (окружного) шага. Он ограничивает fptr - кинематическую погрешность зубчатого колеса при его повороте на один номинальный угловой шаг (измеряется на шагомерах).
ff – допуск на погрешность профиля зуба. Погрешность профиля зуба ffr определяется с помощью эвольвентомера. Это расстояние по нормали между двумя ближайшими друг к другу номинальными торцовыми профилями зуба (т.е. эвольвентами), между которыми размещается активный действительный торцовый профиль зуба зубчатого колеса. Под действительным торцовым профилем зуба понимают линию пересечения действительной боковой поверхности зуба колеса в плоскости, перпендикулярной его рабочей оси.
Нормы контакта зубьев в передаче
Долговечность и износостойкость зубчатых передач зависит от полноты контакта сопряженных боковых поверхностей зубьев колеса. Для обеспечения требуемой полноты контакта в передаче установлены наименьшие размеры суммарного пятна контакта.
Суммарное пятно контакта – часть активной боковой поверхности зуба колеса, на которой располагаются следы прилегания его к зубьям парного колеса после вращения под нагрузкой собранной пары при непрерывном контакте зубьев обоих колес (рис.62).
Рис. 62. Суммарное пятно контакта
Оно определяется относительными размерами в процентах:
по длине: b/B ∙100 %,
где b – расстояние между крайними точками следов прилегания за вычетом разрывов; B – длина зуба (ширина венца);
по высоте: a / hp ∙100 %,
где a – средняя высота следов прилегания; hp – высота активной боковой поверхности зуба.
Fβ - допуск направления зуба - другой показатель полноты контакта.
Погрешность направления зуба Fβr – это расстояние между двумя, ближайшими друг к другу номинальными делительными линиями зуба торцовых сечений, между которыми заключена действительная делительная линия зуба в пределах рабочей ширины зубчатого колеса. Измеряется на ходомерах.
Действительная делительная линия зуба – это линия пересечения действительной боковой поверхности зуба зубчатого колеса делительным цилиндром, ось которого совпадает с рабочей осью колеса.
Полнота контакта зубьев в передачах с нерегулируемым расположением осей оценивается показателями fx , fy, (непараллельность осей, перекос осей).
Отклонение от параллельности осей fxr - отклонение от параллельности проекций рабочих осей зубчатых колес в передаче на плоскость, в которой лежит одна из осей и точка второй оси в средней плоскости передачи, т.е. в плоскости, проходящей через середину рабочей ширины зубчатого венца. Оно определяется в торцовой плоскости в линейных единицах на длине, равной рабочей ширине зубчатого венца.
Перекос осей fyr - отклонение от параллельности проекции рабочих осей зубчатых колес в передаче на плоскость, параллельную одной из осей, и перпендикулярную плоскость, в которой лежит эта ось и точка пересечения второй оси со средней плоскостью передачи.
Боковой зазор цилиндрической передачи
Для передач с регулируемым расположением осей показателем бокового зазора является гарантированный боковой зазор - наименьший предписанный боковой зазор jn min.
Боковой зазор обеспечивают путем радиального смещения исходного контура рейки (зуборезного инструмента) от его номинального положения в тело колеса (рис.63). С увеличением смещения исходного контура зуб становится тоньше, а боковой зазор передачи больше. При этом между минимальным боковым зазором и наименьшим смещением исходного контура имеется следующая зависимость (рис.63, б):
ac = jn min /2 ; jn min = EHs ∙2 Sin α; при α = 20 0 jn min = 0,68∙EHs.
Зубчатое колесо со смещением исходного контура получается в том случае, когда его делительная окружность катится не по средней линии рейки (или по делительной поверхности исходного производящего колеса), а по параллельной ей линии.
EHr - смещение исходного контура. Это расстояние по нормали между делительной окружностью колеса и средней линией исходной рейки называется
EHs – наименьшее дополнительное смещение исходного контура для зубчатого колеса с внешним зубьями берется со знаком «минус», для колеса с внутренними зубьями EHs принимается со знаком «плюс». Оно, кроме получения гарантированного бокового зазора, одновременно должно компенсировать погрешности изготовления зубчатого колеса (колебание размеров толщины зубьев, основного шага, отклонение в направлении зубьев) и монтажа передачи (отклонение от параллельности осей).
На дополнительное смещение исходного контура назначается допуск ТН.
ТН – допуск на смещение исходного контура. Он определяет зону расположения реальных значений дополнительных смещений (рис. 63, а). Отрезок d-f соответствует величине реального бокового зазора, полученного в результате смещения исходного контура на величину EHr.
а) б)
Рис. 63. Обеспечение бокового зазора: а- смещение исходного контура;
б - взаимосвязь минимального бокового зазора и наименьшего смещения исходного контура
Контроль смещения исходного контура осуществляется с помощью зубомеров смещения.
Боковой зазор может быть обеспечен и проконтролирован другими показателями, связанными с длиной общей нормали W.
Наименьшее отклонение длины общей нормали EWs - наименьшее предписанное отклонение длины общей нормали, осуществляемое с целью обеспечения в передаче гарантированного бокового зазора.
Отклонение длины общей нормали EWr – это разность значений действительной и номинальной W длины общей нормали. Допуск на длину общей нормали TW ограничивает наибольшее отклонение длины общей нормали.
Наименьшее отклонение средней длины общей нормали EWms - другой показатель бокового зазора.
Средняя длина общей нормали Wm = – среднее арифметическое значение из всех действительных длин общей нормали по колесу.
EWms - это наименьшее предписанное отклонение средней длины общей нормали, осуществляемое с целью обеспечения в передаче гарантированного бокового зазора. Значение наименьшего отклонения средней длины общей нормали определяют суммированием слагаемого І, равного EW и слагаемого ІІ, зависимого от показателя Fr: -EWms = EWms І + EWms ІІ.
Отклонение средней длины общей нормали E Wmr– разность значений средней длины общей нормали по зубчатому колесу и номинальной длины общей нормали: E Wmr = Wm – W.
ТWm – допуск на среднюю длину общей нормали, установленный стандартом. Наибольшее отклонение средней длины общей нормали: - (EWms+ ТWm).
Таким образом: Wm = W
Таблица 17
Требования к точности поверхностей зубчатых колес
|
Степень плавности |
Степень точности |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Шероховатость поверхности, Ra |
0,2 |
0,4 |
0,8 |
1,6 |
1,6 |
|
|
Tda |
h8 |
h8 |
h8 |
h8 |
h9 |
|
|
Точность отверстия |
H6 |
H7 |
H7 |
H8 |
H9 |
|
|
Степень контакта |
Радиальное биение |
0,25 ТН |
||||
|
Торцовое биение |
Материал изложен в соответствии с литературными источниками [1-6] и
ГОСТ 1643-81. ОНВ. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски.
Глава 7. ВЫБОР УНИВЕРСАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
7.1 Факторы, влияющие на выбор средств и методов измерения
В современном машиностроительном производстве наибольшую часть составляют геометрические параметры деталей. Контроль их в процессе производства является обязательным. Затраты на выполнение контрольных операций существенно влияют на себестоимость изделий машиностроения, а точность их оценки определяет качество выпускаемых изделий.
Правильность выбора средств измерения должен уметь оценивать конструктор, технолог и метролог. При выполнении операций технического контроля (измерение деталей и изделий) должен обеспечиваться принцип единства измерений. Единство измерений - это такое состояние измерений, при котором результаты измерений выражены в узаконенных единицах и погрешность измерений известна с указанной вероятностью 1. Контроль должен быть объективным и достоверным.
На выбор методов и средств измерений влияет большое количество факторов, которые необходимо учитывать.
Организационно-технические факторы зависят от специфики производства (тип производства, стабильность техпроцесса, обеспечения полной или групповой взаимозаменяемости и т.п.). Формы контроля могут быть в виде сплошного 100%-ного контроля всех деталей (единичное, мелкосерийное производство, нестабильный техпроцесс, групповая взаимозаменяемость) и в виде выборочного, статистического контроля (крупносерийное, массовое производство, полная взаимозаменяемость, стабильный техпроцесс). Универсальные средства измерений находят широкое применение во всех типах производства, так как имеют низкую себестоимость. Производительность операций контроля при этом также низкая. Применение специальных средств измерения должно быть экономически обосновано. Калибры, контрольные приспособления, средства автоматизированного контроля относятся к средствам единичного производства.
Их проектирует и изготавливает предприятие-потребитель, применение их выгодно в крупносерийном, массовом производстве. Они должны быть аттестованы и периодически подвергаться калибровке.
Параметры изделия (габариты, масса, жесткость конструкции, конструктивные особенности, доступность к точкам контроля и контролируемый размер) также существенно влияют на выбор методов и средств измерения. Могут быть использованы контактные и бесконтактные, абсолютные и относительные, прямые и косвенные методы измерений, а также стационарные и переносные средства измерений (для крупногабаритных деталей). Для деталей нежесткой конструкции необходимо применять бесконтактные методы измерений. Косвенные методы применяются в том случае, если непосредственное измерение размера невозможно.
Применяются различные средства измерений для деталей типа вал, втулка (отверстие), зубчатое колесо, резьбовая деталь и так далее. Метрологические характеристики средств измерений (цена деления, пределы и диапазон измерения, погрешность и класс точности) необходимо согласовывать с контролируемыми параметрами изделия 1;2;.
Номинальный размер определяет выбор средств измерения по пределу измерения. Допуск на контролируемый параметр определяет выбор средств измерений по допускаемой погрешности измерения (табл.7.1).
7.2. Источники погрешностей измерения и способы их устранения
Погрешности измерения зависят от субъективных и объективных причин. Субъективные погрешности зависят от оператора, его квалификации, навыка работы, его утомляемости и других факторов. Различают субъективные погрешности профессиональные, а также субъективные погрешности присутствия (теплоизлучение оператора), погрешности действия обусловлены настройкой прибора и перемещением подвижных частей, погрешности, обусловленные параллаксом (кажущееся смещение стрелки прибора при неправильном расположении оператора).
Большинство субъективных погрешностей относится к случайным, хотя они могут быть систематическими (например, погрешности настройки прибора).
Объективные погрешности измерений могут быть как систематические, так и случайные. Правильность измерения определяется стремлением к нулю систематических погрешностей. Поэтому необходимо выявлять источники систематических погрешностей и устранять их до начала измерения. Точность измерения оценивается стремлением к нулю случайных погрешностей.
При измерении линейных размеров может проявиться систематическая температурная погрешность, которая зависит от температурного режима процесса измерения. Нормальные условия для выполнения линейных измерений установлены ГОСТ 8.050.
В производственных условиях трудно обеспечить точное соблюдение температурного режима, однако для компенсации температурных погрешностей необходимо выдерживать детали и приборы в одних и тех же температурных условиях от 2 до 12 часов при колебании температуры в пределах 2…4 0С
Источники систематических объективных погрешностей:
инструментальные погрешности, зависящие от конструкции, изготовления и износа измерительного средства (Δ ), которые определяются при их аттестации;
погрешности установочных мер при относительном методе измерения, зависящие от формы контактных наконечников приборов (контакт должен быть точечный, а не плоскостной);
погрешности базирования, обусловленные погрешностями поверхностей контакта детали и измерительного средства, для их исключения необходимо соблюдать принцип единства баз конструкторских и измерительных.
Способы исключения систематических погрешностей следующие:
до начала измерения (профилактика измерений);
в процессе измерения (экспериментальное исключение);
по окончании выполнения измерений;
перевод систематической погрешности в случайную и выполнение многократных измерений.
До начала выполнения измерений геометрических параметров необходимо устранить температурную погрешность, погрешность базирования, проверить нулевую установку прибора, наличие сертификата годности и другие причины. В процессе измерения возможно противодействие погрешностей, т.е. в начале увеличивающее воздействие и затем уменьшающее. Например, поворот детали на 180 для исключения эксцентриситета осей, при измерении при прямом и обратном ходе.
По окончании измерений вносится известная поправка погрешность с обратным знаком. Например, при относительном методе измерения погрешность блока концевых мер, найденная по аттестату на поверку (калибровку) набора концевых мер длины.
Наиболее существенными при измерении являются систематические инструментальные погрешности, которые должны быть меньше допускаемых погрешностей измерения, оговоренных в ГОСТ 8.051 и 8.549.
В этих стандартах погрешности измерений даны для выполнения однократных измерений при устранении известных источников систематических погрешностей до начала измерения. Допускаемая инструментальная погрешность должна всегда регламентировать выбор средств измерений.
Если систематическая погрешность является доминирующей, т.е. она существенно больше случайной, присущей данному методу, то измерение достаточно выполнить один раз. Эти однократные измерения наиболее часто используются при техническом контроле изделий машиностроения.
Если случайная погрешность является доминирующей, то необходимо выполнять многократные измерения. Число измерений n необходимо выбрать таким образом, чтобы ошибка среднего арифметического была меньше систематической инструментальной погрешности, т.е. чтобы последняя опять определяла точность результата измерения, так как погрешность среднего арифметического убывает в n раз.
7.3. Выбор средств измерений в зависимости
от точности измерения
Выбор средств измерений для однократных измерений заключается в сравнении его систематической погрешности Δ (табл.7.2) с допускаемой погрешностью измерения (табл.7.1), в установлении приемочных границ и приемочного процента риска. Необходимо соблюдать условие .
Если нет необходимых по точности средств измерения, то более грубые должны быть индивидуально аттестованы, т.е. необходимо определить систематическую погрешность и учитывать ее путем введения поправки в результат измерения.
Допускаемая погрешность измерения включает случайные и неучтенные систематические погрешности (погрешность СИ).
В табл.1 даны допускаемые погрешности измерения для сопрягаемых размеров по ГОСТ 8.051.
Для размеров с неуказанными допусками (12…17 квалитеты) допускаемая погрешность измерения по ГОСТ 8.549 равна половине допуска размера =0,5IT. Это необходимо учитывать, чтобы не усложнять процесс измерения грубых (несоответственных) размеров.
7.4 Влияние погрешности измерения на достоверность
результатов контроля
При приемочном контроле погрешность измерения накладывается на погрешность изготовления и оказывает влияние на достоверность результатов контроля. Детали, у которых размеры находятся близко к границам поля допуска, могут быть неправильно оценены, т.е. годные забракованы, а бракованные пропущены как годные. Такое сочетание погрешности измерения и истинного размера контролируемой детали является случайным событием.
В ГОСТ 8.051 установлены параметры разбраковки:
m - в % риск заказчика, необнаруженный брак, т.е. число деталей в процентах от общего числа измеренных, размеры которых выходят за приемочные границы;
n - в % риск изготовителя, т.е. ложный брак, забракованы фактически годные детали (истинные размеры в пределах поля допуска);
с - вероятностная величина выхода размера за каждую границу поля допуска у неправильно принятых деталей.
На рис.7.1 представлены графики по определению параметров разбраковки при распределении контролируемых размеров по нормальному закону в зависимости от коэффициента точности технологического процесса: K=IT/ тех,
где IT - допуск на контролируемый размер (допуск вала – Td или отверстия TD);
тех - среднее квадратичное отклонение технологического процесса (погрешности изготовления).
На каждом графике указаны по три кривых, которые выбираются в зависимости от Амет () = мет /IT 100%, (1)
где Амет() - относительная погрешность метода измерения (коэффициент точности измерения);
мет - среднее квадратичное отклонение погрешности измерения принятого средства измерения.
При доверительной вероятности P=0,95 случайная погрешность (соответствующая неисключенной инструментальной погрешности), принимается как 2мет. Тогда мет = /2.
Когда точность технологического процесса неизвестна (на этапе конструкторских разработок), ориентировочно предельные значения параметров разбраковки можно определить по табл.7.3.
Рекомендуется принимать Aмет(σ)=16%для размеров с допусками по квалитетам со 2-го по 7-й; Aмет ()=12% для размеров по 8-му и 9-му квалитетам, а для размеров более грубых квалитетов Aмет() =10% .
Анализ данных о параметрах разбраковки позволяет сделать ряд выводов:
точность технологического процесса в большей мере влияет на параметры
разбраковки, чем погрешность измерения;
число неправильно забракованных деталей обычно больше, чем число неправильно принятых;
с увеличением погрешности средств измерений Амет() возрастают параметры m и n.
При отсутствии необходимых по точности средств измерения, возможно использование более грубых при их индивидуальной аттестации.
7.5 Роль технических служб в выборе средств измерений
В выборе измерительных средств участвуют конструкторские, технологические и метрологические службы в пределах возложенных на них служебных обязанностей.
Конструктор, назначая точность размера (квалитет), решает вопрос о возможном проценте неправильно принятых деталей (риск заказчика - m).
Возможны три варианта установления приемочных границ (размеры, по которым производится приемка изделий).
При первом варианте (рис.2,а) приемочные границы совпадают с нормируемыми предельными значениями проверяемого изделия. Тпр=IT
Возможное влияние погрешности измерения учитывается конструктором при выборе квалитета и вида посадки. Этот вариант является основным в практике конструирования.
Во втором варианте (рис.2,б) приемочные границы устанавливают введением так называемого производственного допуска, который меньше табличного допуска на величину погрешности измерения. Смещение производится с каждой стороны на половину допускаемой погрешности измерения. Этот вариант применяется редко, так как возрастает риск изготовителя. Тпр=IT- или Тпр=IT-
В третьем варианте (рис.2,в) также вводится производственный допуск, однако смещение производится на величину с0,5 вероятностного выхода размера за пределы поля допуска у неправильно принятых деталей: Тпр=IT-2c.
Если погрешнесть выбранного средства измерения больше допускаемой, то в расчетах учитывать её ()
Последние два варианта применяются при выпуске особо ответственных изделий (авиация, космонавтика, приборостроение и другие), когда недопустим выход бракованных деталей на сборку, а также с целью расширения области использования грубых универсальных средств (таких как штангенциркуль, у которого большая абсолютная погрешность и малая относительная)
Т а б л и ц а 7.3
Предельные значения параметров рассортировки деталей
по ГОСТ 8.051
|
Относительная погрешность метода измерения A мет (σ),% |
Количество в % от общего количества измеренных деталей |
Вероятный выход размера за границы поля допуска с/IT |
|
|
забракованных деталей в принятой партии m |
годных деталей в забракованных n |
||
|
1,6 |
0,37-0,39 |
0,7-0,75 |
0,01 |
|
3 |
0,87-0,90 |
1,2-1,3 |
0,03 |
|
5 |
1,6-1,7 |
2,0-2,25 |
0,06 |
|
8 |
2,6-2,8 |
3,4-3,7 |
0,1 |
|
10 |
3,1-3,5 |
4,5-4,75 |
0,14 |
|
12 |
3,75-4,1 |
5,4-5,8 |
0,17 |
|
16 |
5,0-5,4 |
7,8-8,25 |
0,225 |
|
П р и м е ч а н и я Табличные значения соответствуют нормальному закону распределения размеров в технологическом процессе и учитывают только случайные погрешности измерения с доверительной вероятностью P=0,997. В каждой строке первое значение m, n соответствует нормальному закону распределения погрешности измерения; второе – закону равной вероятности. |
Технолог производит выбор средств измерений для операционного и приемочного контроля, оценивая действительный и ложный брак с учетом допускаемой погрешности измерения. Если повышаются требования к точности измерения, то сокращается процент ложного брака, однако удорожается процесс измерения. Применяемые средства измерения должны обеспечивать оптимальное значение погрешности измерения, т.е. необходимо оценивать затраты на измерения и потери от ложного брака (рис.3).
Метрологическая служба предприятия контролирует правильность выбора и эксплуатации средств измерений, дает рекомендации конструкторам и технологам при выполнении метрологической экспертизы технической документации, осуществляет поверку (калибровку) и аттестацию средств измерений.
Для решения спорных вопросов между изготовителем и заказчиком может быть назначена арбитражная перепроверка забракованных деталей.
Для этой цели используются более точные измерительные средства, погрешность которых принимается 30% от ранее выбранной по табл.1 допускаемой погрешности: Δ арб =0,3δ
С,руб Затраты на
измерение
Сумарные
затраты
Потери
от брака
опт Погрешность
измерения
Рис.7.3. Влияние погрешности измерения на стоимость изделий
7.6. Пример выбора средств измерений
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: вал размером Ø40k6 ; производство –
- серийное, распределение погрешностей изготовления и измерения подчиняется нормальному закону, IT/σтех = 4,5.
По табл.1 устанавливается допуск на изготовление (IT) и допускаемая погрешность измерения (δ):
IT= 0.016 мм; δ= 5 мкм .
Это микрометр рычажный МР-50 ГОСТ 4381 с кодом 5 или скоба рычажная СР-50 ГОСТ 11098 с кодом 8. Учитывая наличие средств измерений в лаборатории, выбираем микрометр рычажный. Его техническая характеристика: предел измерения 25 - 50 мм, цена деления отсчетного устройства 0.002 мм, предельная погрешность измерительного средства Δ = 6 мкм (контакт любой). Методы измерения – прямой, контактный, абсолютный с отсчетом результата измерения по микровинту и отсчетной шкале. Перед началом работы проверить правильность нулевой установки по установочной мере – 25 мм и выдержать деталь и прибор в лаборатории не менее трех часов.
Далее производится оценка влияния погрешности измерения микрометра рычажного на результаты рассортировки деталей. Определяется относительная точность метода измерения по формулам (1):
А мет (σ) =3/16 ·100%=18.5% , σ мет =Δ/2=6/2=3 мкм.
По графикам рис.2 при A мет (σ) = 16% для заданной точности технологического процесса находим: m=1,8%; n=4,5%; с/IT=0,07.
Следовательно, с=0,07ּ16=1,12 мкм ≈ 1 мкм
Оценка годности деталей производится по предельно допустимым размерам:
d max = Ø40.018 мм; d min = Ø40.002 мм.
Среди годных деталей могут оказаться бракованные детали (не более 1,8%), у которых размеры выходят за границы поля допуска на величину до 1,0 мкм.
Это риск заказчика.
Риск изготовителя в этом случае будет не более 4,5%, т.е. будут забракованы фактически годные детали.
Принимаем условие недопустимости риска заказчика при и производим расчет производственного допуска:
Tпр = IT – 2с = 16–2·1,0 = 14,0 мкм.
В этом случае увеличится риск изготовителя. Предельно допустимые размеры с учетом производственного допуска будут следующие:
d max. пр = Ø40.018 - 0.001 ≈ 40.017 мм,
d min. пр =Ø40.002 + 0.001 ≈ 40.003 мм.
Выбираем средство измерений для арбитражной перепроверки деталей. Допускаемая погрешность при арбитражной перепроверке по формуле (2) составит
δ арб = 0.3·5 = 1.5 мкм.
По табл.2 выбираем вертикальный оптиметр с кодом 26. Техническая характеристика: цена деления 0.001 мм, предельная инструментальная погрешность
Δ = 1.5 мкм, предел измерения 0…100 мм.
Метод измерения – относительный, прямой, контактный.