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
ВВЕДЕНИЕ.
Повышение качества и надежности машин является важнейшей проблемой, в решении которой большое значение имеют взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Рассмотрение этих вопросов составляет основное содержание курса.
Цель курса – ознакомить студентов с современным состоянием теории допусков, вопросами стандартизации и основами технических измерений.
Настоящие методические указания и контрольные задания разработаны применительно к рабочей программе курса, содержащей 15тем.
Первая тема включает вопросы метрологии в целом, вторая- стандартизации и качества продукции. В них рассматриваются основные понятия, системы управления качеством, методы его оценки и контроля. В последующих темах раскрываются такие вопросы как: «понятие и основные определения взаимозаменяемости», «системы допусков и посадок для элементов цилиндрических и плоских соединений.», «обозначение посадок на чертежах, Расчет и конструирование калибров для контроля деталей гладких соединений.» и многие другие.
Каждая из последующих тем программы относится к определенному типовому элементу конструкции машин (коническим, резьбовым, шпоночным и другим соединениям) и предусматривает комплексное изучение вопроса (особенности допусков, методы и средства измерения и контроля, соответствующие каждому типовому элементу).Пятнадцатая тема посвящена вопросу сертификации, ее основным определениям и целям.
Лекции курса «Метрология, стандартизация и сертификация» изучается в основном самостоятельно. В них излагаются отдельные, наиболее трудные для усвоения и наименее освещенные в литературе, вопросы курса, рассматриваются новейшие разработки в этой области.
Лекция 1. «Метрология. Основные определения и задачи. История метрологии.»
1.1.Исторические аспекты метрологии
Проблема обеспечения единства измерений имеет возраст, сопоставимый с возрастом человечества. Как только человек стал обменивать или продавать результаты своего труда, возник вопрос - как велик эквивалент этого труда и как велик продукт, представленный на обмен или продажу. Для характеристики этих величин использовались различные свойства продукта - размеры,- как линейные, так и объемные,- масса или вес, позднее цвет, вкус, состав и т. д. и т. п. Естественно, что в давние времена еще не существовало развитого математического аппарата, не было четко сформулированных физических законов, позволяющих охарактеризовать качество и стоимость товара. Тем не менее проблема справедливой сбалансированной торговли была актуальна всегда. От этого зависело благосостояние общества, от этого же возникали войны.
Первыми средствами обеспечения единства измерений были объекты, которые имеются в распоряжении человека всегда. Так появились первые меры длины, опирающиеся на размеры рук и ног человека. На Руси использовались локоть, пядь, сажень, косая сажень. На Западе - дюйм, фут, сохранившие свое название до сих пор. Поскольку размеры рук и ног у разных людей были разными, то должное единство измерений не всегда удавалось обеспечить. Следующим шагом были законодательные акты различных правителей, предписывающие, например, за единицу длины считать среднюю длину стопы нескольких людей. Иногда правители просто делали две зарубки на стене рыночной площади, предписывая всем торговцам делать копии таких «эталонных мер». В настоящее время такую меру можно видеть на Вандомской площади в Париже в том месте, где когда-то располагался главный рынок Европы.
По мере развития человечества и науки, особенно физики и математики, проблему обеспечения единства измерений стали решать более широко. Появились государственные службы и хранилища мер, с которыми торговцам в законодательном порядке предписывалось сравнивать свои меры. Для определения размеров единиц выбирались размеры объектов, не изменяющиеся со временем. Например, для определения размера единицы длины измерялся меридиан Земли, для определения единицы массы измерялась масса литра воды. Единицы времени с давних времен до настоящего момента связывают с вращением Земли вокруг Солнца и вокруг собственной оси.
Дальнейший прогресс в обеспечении единства измерений состоял уже в произвольном выборе единиц, не связанных с веществами или объектами. Это связано с тем фактом, что изготовить копию меры (передать размер единицы какой-либо величины) можно с гораздо более высокой точностью, чем повторно независимо воспроизвести эту меру. В самом деле, точность определения длины меридиана и деления его на 40 миллионов частей оказывается очень невысокой.
Здесь в кратком историческом экскурсе интересно вспомнить, что программа измерения длины парижского меридиана оказалась более полезной в составлении подробных карт перед наполеоновскими войнами, чем в точном определении единицы длины.
Гигантский скачок в точности измерений механических величин был совершен при внедрении лазеров в измерительную технику. Образно говоря, точность средств измерения стала определяться параметрами отдельного атома. Если выбрать определенный тип атома, определенный изотоп элемента, поместить атомы в резонатор лазера и использовать все преимущества, присущие лазерному излучению, то реально достижимая погрешность воспроизведения единицы длины может сказываться в тринадцатом-четырнадцатом знаках.
Сейчас важно помнить, что рассматриваемая проблема оптимального выбора физических величин и единиц будет существовать всегда, так как научно-технический прогресс постоянно предоставляет новые возможности в практике измерений. Сегодня это лазеры и синхротронное излучение, и завтра, возможно, появятся новые горизонты, опирающиеся на «теплую сверхпроводимость» или какое-либо замечательное достижение человеческой мысли.
1.2. Понятие, основные задачи и проблемы метрологии.
Слово «метрология» по своему образованию состоит из греческих слов «метро» мера и «логос» учение и означает учение о мерах. Слово «мера» в общем смысле означает средство оценки чего-либо. В метрологии оно имеет два значения: как обозначение единицы (например, «квадратные меры») и как средство для воспроизведение единицы величины.
В современной метрологии термин «мера физической величины» означает средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров. Примером мер являются гири, измерительные сопротивления и т.п.
В соответствии с принятым определением метрология это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Под единством измерений понимается такое их состояние, когда результаты измерений выражаются в узаконенных единицах величин, а погрешности результатов измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы. Единство измерений призвано обеспечить прежде всего сопоставимость результатов измерений, полученных в разных местах и в разное время, с помощью различных методов и средств измерений. Это связано со все возрастающим ростом требований в современном обществе к точности и достоверности используемой измерительной информации практически во всех сферах деятельности — научно-технической, экономической и социальной.
Точность измерений характеризует близость их результатов к истинному значению измеряемой величины и отражает близость к нулю погрешности результата измерений.
Предмет метрологии как науки об измерениях составляют следующие задачи:
Метрология состоит из следующих основных разделов:
Выделение законодательной метрологии с самостоятельный раздел обусловлено необходимостью законодательного регулиро-вания и контроля со стороны государства за деятельностью по обеспечению единства измерений.
Деятельность по обеспечению единства измерений (ОЕИ) регулируется Законом РФ «Об обеспечении единства измерений», принятом в 1993 г. Это закон устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в РФ. Он регулирует отношения государственных органов управления РФ с физическими и юридическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи, поверки и импорта средств измерений и направлен на защиту интересов граждан и экономики страны от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений. Подробнее правовые вопросы обеспечения единства измерений рассматриваются ниже в соответствующем разделе.
В России сформирована Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) как система управления деятельностью по обеспечению единства измерений, возглавляемая, реализуемая и контролируемая Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулированием). Целью ГСИ является создание общегосударственных правовых, нормативных, организационных, технических условия для решения задач по ОЕИ Нормативная база ГСИ насчитывает более 2500 обязательных и рекомендательных документов, регламентирующих практически все аспекты в области метрологии. Подробнее о задачах и составе ГСИ будет сказано в разделе о правовых основах ОЕИ.
.
1.3. Метрологические показатели измерительных средств
и методы измерений
При выборе измерительных средств должны быть учтены организационно-технические формы контроля, масштаб производства, конструктивно-технологические и точностные характеристики деталей и изделий. Каждый размер или параметр может быть измерен несколькими средствами с различными погрешностями, которые зависят от точности самих средств, их настройки, метода и условий измерения. Погрешность годного прибора не должна превышать установленного для него уровня, что обеспечивается систематической поверкой прибора. Допустимые погрешности измерений, устанавливаемые ГОСТом, могут составлять от 20 (квалитеты 10-17) до 35 (квалитеты 5-9) процентов измеряемой величины допуска. С целью уменьшения дополнительных погрешностей при измерении должны соблюдаться предусмотренные стандартом условия: температура 20 °С, атмосферное давление 101325 Па, относительная влажность окружающего воздуха 58 %, положение деталей в пространстве, освещенность и т.п.
Под техническими измерениями понимают измерения размеров деталей и изделий, производимых в машиностроении, в отличие от измерений свойств материала или других физических величин (температуры, давления и т. п.).
При изготовлении деталей их действительные размеры в силу различных причин иногда оказываются вне поля допуска (интервала допускаемых величин). Годность действительных размеров устанавливают либо путем измерения, либо путем контроля.
По назначению средства измерения могут быть универсальными и специальными.
Универсальные средства измерения предназначены для измерения длин и углов в определенном диапазоне размеров независимо от конфигурации измеряемой детали, специальные – для конкретных размеров деталей определенной формы.
В зависимости от отличительных признаков, имеющихся у средств измерения, их часто классифицируют на меры, измерительные инструменты и приборы. Поскольку не всегда можно четко провести точную грань между измерительным инструментом и прибором, в последнее время отказываются от понятия «измерительный инструмент» и все измерительные средства делят на меры и измерительные приборы.
Мера – средство измерения, предназначенное для воспроизведения длины (в общем случае – физической величины) заданного размера. Примером меры как специального измерительного средства являются калибры, широко применяемые в серийном и массовом производстве для контроля годности изготовленных изделий.
Калибрами называются меры, имеющие форму поверхности, противоположную (обратную) контролируемому объекту и воспроизводящие его номинальные (нормальные калибры, шаблоны, щупы) или предельные (предельные калибры – проходной ПР и непроходной НЕ) размеры.
Существуют и универсальные, так называемые многозначные меры, воспроизводящие ряд одноименных величин различного размера (линейки с делениями, плоскопараллельные концевые меры длины и др.).
Измерительный прибор – средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации, выдаваемой отсчетными устройствами (шкальными, цифровыми, регистрирующими).
По характеру оценки измеряемой величины различают абсолютный и относительный методы измерения и соответствующие им средства измерения. При абсолютном методе оценка значения всей измеряемой величины производится непосредственно по шкале прибора (например, при измерении штангенциркулем, микрометром, на длиномере и др.).
Относительный (сравнительный) метод основан на сравнении измеряемой величины с установочной мерой, по которой прибор предварительно настраивается на нуль. По шкале прибора в этом случае определяется отклонение измерительной величины от установочной меры (например, измерение на миниметре, с помощью индикаторного нутромера, тангенциальным зубомером и др.).
Метод измерений может быть прямым или косвенным в зависимости от способа получения измеряемой величины.
Прямой метод характеризуется непосредственной оценкой измеряемой величины по показанию прибора.
При косвенном методе измеряют некоторые величины, связанные с искомой функциональной зависимостью. Косвенным методом измерения пользуются в тех случаях, когда искомая величина недоступна для измерения прямым методом или не может быть измерена с достаточной точностью.
По характеру взаимодействия средств измерения с поверхностью измеряемой детали методы и средства измерения разделяются на контактные и бесконтактные.
Контактными называются измерения, при которых измерительное средство имеет механический контакт с поверхностью измеряемого объекта.
Бесконтактными называются измерения, при которых измерительное средство не имеет механического контакта с поверхностью измеряемого объекта. Бесконтактные методы основаны на проекционном, фотографическом, пневматическом и других подобных способах измерения.
В зависимости от количества одновременно выявляемых различных параметров методы и средства измерения разделяют на дифференцированные (поэлементные) и комплексные.
Дифференцированным (поэлементным) называется измерение, при котором у детали (изделия) сложной формы измеряют каждый из ее элементов или параметров, характеризующих точность. Например, при измерении резьбы каждый ее параметр (диаметр, шаг, угол профиля) определяют отдельно. Дифференцированные методы и средства измерения наиболее удобны при изготовлении деталей, так как позволяют выявить, какой из элементов детали вышел за пределы допустимых значений.
Комплексными называются измерения, при которых определяется влияние всех элементов сложных деталей (изделий) вместе, в их взаимосвязи между собой, т.е. выявляются эксплуатационные показатели. Например, проверка резьбы на свинчивание с комплексными резьбовыми калибрами позволяет одновременно определить соответствие допускаемым значениям сразу всего комплекса параметров резьбы. Комплексные измерительные средства чаще всего используются при приемочном контроле готовых деталей (изделий), поскольку выявляют свойства, близкие к эксплуатационным.
По характеру взаимосвязи результатов измерения с технологическим процессом производится разделение приборов на активные и пассивные.
Приборы активного контроля предназначены для измерения размеров детали в процессе ее обработки на станке и дают информацию о необходимости изменения режимов обработки.
Приборами пассивного контроля производят измерения после окончания обработки и фиксируют полученную точность обработки детали.
Метрологические характеристики (показатели) – совокупность параметров универсальных измерительных средств, характеризующих точность измерения, область их возможного и наиболее рационального применения. Ниже приведены основные показатели измерительных средств.
Диапазон измерения (предел изменения прибора) – диапазон размеров, который может быть измерен данными измерительными средствами и для которого нормируется допускаемая погрешность.
Диапазон показаний (пределы показаний по шкале) – область значений измеряемого размера, которая может быть отсчитана по шкале прибора.
Цена деления (шкалы) – разность значений измеряемой величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Обычно применяются цены деления из ряда 1; 2; 5.
Измерительное усилие – сила, с которой измерительный наконечник прибора воздействует на измеряемую поверхность в направлении измерения.
Погрешность прибора – разность между показаниями прибора и истинным (действительным) значением измеряемой величины.
Погрешность измерения – отклонение значений величины, найденной путем ее измерения, от истинного значения измеряемой величины.
Измерением называется нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.
Измерение может быть:
прямое, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (например, измерение массы на циферблатных весах, температуры термометром, размера штангенциркулем и др.);
косвенное, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.
относительное измерение – отношение величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.
При выборе измерительных средств пользуются метрологическими показателями.
К основным показателям относятся: цена деления шкалы, интервал деления шкалы, допускаемая погрешность измерительного средства, пределы измерения и измерительное усилие.
Ценой деления шкалы называется разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Например, у индикатора часового типа цена деления равна 0,01 мм. Если стрелка прибора переместится от одного деления шкалы до другого, это значит, что измерительный наконечник переместился на 0,01 мм.
Цену деления не следует принимать за точность прибора. Точность прибора определяется погрешностью и может быть больше или меньше цены деления.
Интервал деления шкалы – это расстояние между двумя соседними отметками шкалы. У большинства измерительных средств интервал деления составляет от 1 до 2,5 мм. Чем больше интервал деления на шкале, тем удобнее отсчет по шкале, хотя это обычно ведет к увеличению ее габаритов.
Допускаемой погрешностью измерительного средства называется наибольшая погрешность, при которой измерительное средство может быть допущено к применению. Для каждого вида измерительных средств, выпускаемых отечественными предприятиями, обязательно устанавливается допускаемая погрешность.
При рассмотрении погрешности измерений часто выделяется вариация или нестабильность показаний измерительного средства, под которой понимается разность показаний этого средства при многократных измерениях одной и той же величины.
Пределы измерений измерительного средства – это наибольший и наименьший размеры, которые можно измерить данным средством.
Пределы измерений по шкале – наибольшее и наименьшее значения размера, которые можно отсчитать непосредственно по шкале.
Измерительное усилие – усилие, возникающее в процессе измерения при контакте измерительных поверхностей с контролируемым изделием.
Измерительное средство и приемы его использования в совокупности образуют метод измерения. По способу получения значений измеряемых величин различают следующие методы измерений.
Метод непосредственной оценки характеризуется определением всей измеряемой величины непосредственно по показаниям измерительного средства, например при измерении детали штангенциркулем значение размера 25,5 мм.
Метод сравнения с мерой, которым определяют отклонение измеряемой величины от известного размера установочной меры или образца. Например, индикатор закрепляют в стойке на плите и устанавливают на нуль по какому-то образцу, а затем измеряют деталь. В этом случае индикатор будет показывать отклонение размера контролируемой детали относительно размера установочного образца.
При оценке годности деталей на производстве иногда пользуются понятием контроля деталей. Под контролем понимается не определение действительного значения размера, а регистрация факта, что размер детали не выходит из пределов допускаемых наибольшего и наименьшего размеров, т.е. из пределов допуска, например при контроле деталей в условиях серийного и массового производства калибрами.
Лекция №2 «Взаимозаменяемость и стандартизация. Основные определения. Методы стандартизации и ее цели.»
Основы принципа взаимозаменяемости.
.
2.1 Понятие о взаимозаменяемости и ее видах.
Взаимозаменяемостью называется возможность сборки независимо изготовленных деталей в узел без дополнительных операций обработки и пригонки. При этом должна обеспечиваться нормальная работа механизма.
При современном серийном производстве детали производят в одних цехах, а собирают машины, узлы и приборы в других. В процессе сборки применяют различные крепежные детали, изделия из неметаллических материалов, подшипники качения и другие изделия, изготовленные на разных специализированных предприятиях. Несмотря па это, сборка происходит без дополнительных подгоночных и доводочных операций, а собранные машины и их части удовлетворяют предъявляемым требованиям. Это возможно при условии взаимозаменяемости узлов и деталей.
Раньше взаимозаменяемость рассматривалась как принцип собираемости деталей и узлов. Сейчас взаимозаменяемость распространяется и на износостойкость, твердость, внутренние напряжения, т. е. на качественные показатели, определяющие надежность и долговечность работы машин, узлов и деталей.
Взаимозаменяемость подразделяется на полную и неполную, внешнюю и внутреннюю, функциональную и по геометрическим параметрам.
Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних — в изделия при соблюдении предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических требований по всем параметрам качества. Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим исходным условием обеспечения взаимозаменяемости. Кроме этого, для обеспечения взаимозаменяемости необходимо выполнять и другие условия: устанавливать оптимальные номинальные значения параметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материалу деталей, технологии их изготовления и контроля и т. д. Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные единицы, от которых зависят надежность и другие эксплуатационные показатели изделий. Это требование, естественно, распространяется и на запасные части. При полной взаимозаменяемости: упрощается процесс сборки — он сводится к простому соединению деталей рабочими преимущественно невысокой квалификации; появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливать необходимый темп работы и применять поточный метод; создаются условия для автоматизации процессов изготовления и сборки изделий, а также широкой специализации и кооперирования заводов (при которых завод-поставщик изготовляет унифицированные изделия, сборочные единицы и детали ограниченной номенклатуры и поставляет их заводу, выпускающему основные изделий.
упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена новой (запасной).
Иногда для удовлетворения эксплуатационных требований необходимо изготовлять детали и сборочные единицы с малыми экономически неприемлемыми или технологически трудно выполнимыми допусками. В этих случаях для получения требуемой точности сборки применяют групповой подбор деталей (селективную сборку), компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц и изделий. Такую взаимозаменяемость называют неполной (ограниченной). Ее можно осуществлять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другм параметрам.
Внешняя взаимозаменяемость — это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных поверхностей. Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по размерам присоединительных поверхностей; в подшипниках качения — по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца.
Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изделие. Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца.
Функциональная взаимозаменяемость стандартных изделий — это свойство независимо изготовляемых деталей занимать свое место в изделии без дополнительной обработки. Функциональная взаимозаменяемость предполагает не только возможность нормальной сборки, но и нормальную работу изделия после установки в нем новой детали или другой составной части взамен вышедшей из строя. Функциональными являются геометрические, электрические, механические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели машин и других изделий или служебные функции сборочных единиц. Например, зазор между поршнем и цилиндром (функциональный параметр) влияет на мощность двигателей (эксплуатационный показатель).
Взаимозаменяемость по геометрическим параметрам — необходимое условие для соблюдения функциональной взаимозаменяемости, она является ее частным видом.
2.2 Основные определения взаимозаменяемости.
В России действуют Единая система допусков и посадок (ЕСДП) и Основные нормы взаимозаменяемости, которые базируются на стандартах и рекомендациях ИСО. ЕСДП распространяется на допуски размеров гладких элементов деталей и на посадки, образуемые при соединении этих деталей. Основные нормы взаимозаменяемости включают системы допусков и посадок на резьбы, зубчатые передачи, конуса и др.
Размеры, предельные отклонения и допуски.
При конструировании определяются линейные и угловые размеры детали, характеризующие ее величину и форму. Они назначаются на основе результатов расчета деталей на прочность и жесткость, а также исходя из обеспечения технологичности конструкции и других показателей в соответствии с функциональным назначением детали. На чертеже должны быть проставлены все размеры, необходимые для изготовления детали и ее контроля.
Размеры, непосредственно или косвенно влияющие на эксплуатационные показатели машины или служебные функции узлов и деталей, называются функциональными. Они могут быть как у сопрягаемых (например, у вала и отверстия), так и у несопрягаемых поверхностей (например, размер пера лопатки турбины, размеры каналов жиклеров карбюраторов и т. п.).
Параметр — это независимая или взаимосвязанная величина, характеризующая какое-либо изделие или явление (процесс) в целом или их отдельные свойства. Параметры определяют техническую характеристику изделия или процесса преимущественно с точки зрения производительности, основных размеров, конструкции. 1
Размер — это числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерения. Размеры подразделяют на номинальные, действительные и предельные.
Номинальный — это размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений. Номинальный размер — это основной размер, полученный на основе кинематических, динамических и прочностных расчетов или выбранный из конструктивных, технологических, эксплуатационных, эстетических и других соображений и указанный на чертеже.
Действительный — это размер, установленный измерением с допустимой погрешностью.
Предельные — это два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер. Предельные размеры на предписанной длине должны быть истолкованы следующим образом:
а) для отверстий — диаметр наибольшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть вписан в отверстие так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности (размер сопрягаемой летали идеальной геометрической формы, прилегающей к отверстию без зазора), не должен быть меньше, чем проходной предел размера. Дополнительно наибольший диаметр в любом месте отверстия не должен превышать непроходного предела размера;
б) для валов — диаметр наименьшего правильного воображаемого цилиндра, который может быть описан вокруг вала так, чтобы плотно контактировать с наиболее выступающими точками поверхности (размер сопрягаемой детали идеальной геометрической формы, прилегающей к валу без зазора), не должен быть больше, чем проходной предел размера. Дополнительно минимальный диаметр в любом месте вала не должен быть меньше, чем непроходной предел размера.
Наибольший предельный размер — это больший из двух предельных, наименьший — это меньший из двух предельных размеров (рис. 1). ГОСТ 25346-89 установлены связанные с предельными размерами новые термины — «проходной» и «непроходной» пределы.
Термин «проходной предел» применяют к тому из двух предельных размеров, который соответствует максимальному количеству материала, а именно верхнему пределу для вала, нижнему — для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом проходным калибром.
Термин «непроходной предел» применяют к тому из двух предельных размеров, который соответствует минимальному количеству материала, а именно нижнему пределу для вала, верхнему — для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном проверяемом непроходным калибром.
Отклонение — это алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером.
Действительное отклонение — это алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.
Предельное отклонение — это алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.
Классификацию отклонений по геометрическим параметрам целесообразно рассмотреть на примере соединения вала и отверстия. Термин «вал» применяют для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, термин «отверстие» — для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей. Термины «вал» и «отверстие» относятся не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей другой формы (например, ограниченным двумя параллельными плоскостями — шпоночное соединение). Предельные отклонения подразделяют на верхнее и нижнее. Верхнее — это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами, нижнее отклонение — это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. В ГОСТ 25346-89 приняты условные обозначения: верхнее отклонение отверстия —ES, вала — es, нижнее отклонение отверстия — EI, вала — ei. В таблицах стандартов верхнее и нижнее отклонения указаны в микрометрах (мкм), на чертежах — в миллиметрах (мм). Отклонения, равные нулю, не указываются.
Допуск — это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями (рис. 1.1):
Но ГОСТ 25346-89 введено понятие «допуск системы» — это стандартный допуск (любой из допусков), устанавливаемый данной системой допусков и посадок. Нулевая линия — это линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. При горизонтальном расположении нулевой линии положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные — вниз (рис.1).
Поле допуска — это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии(рис.2.1).
Рис. 2.1. Поля допусков отверстия и вала при посадке с зазором (отклонения отверстия положительны, отклонения вала отрицательны)
Для упрощения допуски можно изображать графически в виде полей допусков (рис. 2). При этом ось изделия всегда располагают под схемой.
Соединения и посадки. Две или несколько подвижно или неподвижно соединяемых деталей называют сопрягаемыми. Поверхности, по которым происходит соединение деталей, называют сопрягаемыми. Остальные поверхности называют несопрягаемыми (свободными). В соответствии с этим различают размеры сопрягаемых и несопрягаемых (свободных) поверхностей. В соединении деталей, входящих одна в другую, есть охватывающие и охватываемые поверхности.
Посадкой называют характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.
В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала посадка может быть: с зазором, натягом или переходной, при которой возможно получение как зазора, так и натяга. Схемы полей допусков для разных посадок показаны на рис 1.2
Рис. 2.2. Схемы полей допусков посадок: в — с зазором; б — натягом; в — переходной
Зазор S — разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала. Наибольший, наименьший и средний зазоры определяют по формулам:
Smax= Dmax-dmin ; Smin= Dmin-dmax ; Sm=
Натяг N — разность размеров валаа и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. Наибольший, наименьший и средний натяги определяют по формулам:
Nmax=dmax –Dmin ; Nmin=dmin-Dmax ; Nm=(Nmax+Nmin)/2
Посадка с зазором — посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении (поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала).
В переходных посадках допуск посадки –сумма наибольшего натяга и наибольшего зазора, взятых по абсолютному значению,TSN=Smax+Nmax.
Для всех типов посадок допуск посадок численно равен сумме допусков отверстия и вала, то есть TS(TN)=TD+Td.
2.3.Понятие о стандартизации. Методы стандартизации.. Основные определения цели и задачи стандартизации.
Крупнейшей международной организацией в области стандартизации является ИСО (до 1941 г. называлась ИСА, организована в 1926 г.) Высшим органом ИСО является Генеральная Ассамблея, которая собирается раз в 3 года, принимает решения по наиболее важным вопросам и избирает Президента организации. Организация состоит из большого количества клиентов. В Уставе указывается основная цель ИСО – «содействовать благоприятному развитию стандартизации во всем мире для того, чтобы облегчить международный обмен товарами и развивать взаимное сотрудничество в различных областях деятельности.
На основе стандартизации сформированы принципы и нормативные акты взаимозаменяемости, метрологии, технических измерений, систем управления качеством и сертификации.
Стандартизация (в соответствии с законом «О техническом регулировании») — это деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг.
Стандартизация осуществляется в целях:
Стандартизация направлена на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного применения в отношении реально существующих или потенциальных задач.
Стандартизацию следует рассматривать как практическую деятельность, как систему управления и как науку.
Стандартизация как практическая деятельность заключается в установлении нормативных документов по стандартизации и применению правил, норм и требований, обеспечивающих оптимальное решение повторяющихся задач в сферах общественного производства и социальной жизни. Эта деятельность направлена на:
Стандартизация как система управления практической деятельностью осуществляется в Российской Федерации на основе Государственной системы стандартизации (ГСС), являющейся системой планового управления практической деятельностью по стандартизации. Она опирается на комплекс нормативно-технических документов, устанавливающих взаимоувязанные требования по организации и методике выполнения практических работ по стандартизации.
Стандартизация как наука о методах и средствах стандартизации выявляет, обобщает и формулирует закономерности деятельности по стандартизации в целом и по ее отдельным направлениям. Развитие стандартизации как науки помогает улучшать систему организации этой деятельности и способствует совершенствованию практических работ в этой области.
Объектом стандартизации являются продукция, работа (процесс), услуга, подлежащие или подвергшиеся стандартизации, которые в равной степени относятся к любому материалу, компоненту, оборудованию, системе, их совместимости, правилу, процедуре, функции, методу или деятельности. При этом услуга как объект стандартизации охватывает как услуги для населения, так и производственные услуги для предприятий и организаций.
Основными задачами стандартизации являются:
создание и ведение систем классификации и кодирования технико-экономи ческой информации;
2.4. Основные понятия и определения в системе стандартизации.
Нормативный документ — документ, устанавливающий правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов. Нормативный документ охватывает такие понятия, как стандарты и иные нормативные документы по стандартизации, нормы, правила, своды правил, регламенты и другие документы, соответствующие основному определению.
Стандарт — документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг. Стандарт также может содержать требования к терминологии, символике, упаковке, маркировке или этикеткам и правилам их нанесения;
Международный стандарт — стандарт, принятый международной организацией;
Национальный стандарт — стандарт, утвержденный национальным органом Российской Федерации по стандартизации;
Комплекс стандартов — совокупность взаимосвязанных стандартов, объединенных общей целевой направленностью и устанавливающих согласованные требования к взаимосвязанным объектам стандартизации.
Регламент — документ, содержащий обязательные правовые нормы и принятый органами власти.
Техническое регулирование — правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, а также в области установления и применения на добровольной основе требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг и правовое регулирование отношений в области оценки соответствия.
Технический регламент — документ, который принят международным договором Российской Федерации, ратифицированным в порядке, установленном законодательством Российской Федерации, или федеральным законом, или указом Президента Российской Федерации, или постановлением Правительства Российской Федерации и устанавливает обязательные для применения и исполнения требования.
Все действующие в Российской Федерации государственные, межгосударственные, региональные, национальные стандарты других стран вносятся в ежегодно переиздаваемый указатель «Государственные стандарты».
Государственные стандарты (ГОСТ Р) разрабатываются на продукцию, работы и услуги, имеющие межотраслевое значение, и не должны противоречить законодательству Российской Федерации. Государственные стандарты должны содержать:
В государственных стандартах содержатся как обязательные для выполнения требования к объекту стандартизации, так и рекомендательные. К обязательным относятся: требования по обеспечению безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, по обеспечению технической и информационной совместимости, взаимозаменяемости продукции, единства методов их контроля и единства маркировки, а также иные требования, установленные законодательством Российской Федерации.
Примеры условного обозначения государственных стандартов:
ГОСТ Р 2.501. 93
Где:
93- Год утверждения стандарта
01-Порядковый регистрационный номер
5-Классификационная группа
2-Комплекс стандартов (код системы ЕСКД)
В случае отсутствия в структуре обозначения стандарта классификационной группы порядковый регистрационный номер проставляется непосредственно после кода системы:
ГОСТ Р 1.5 92
Где:
92-Год утверждения стандарта
5-Порядковый регистрационный номер
1-Комплекс стандартов (код системы ГСС).
2.5. Методы стандартизации.
При стандартизации широкое применение получили следующие методы: упрощение (симплификация); упорядочение (систематизация и классификация) объектов стандартизации; параметрическая стандартизация; унификация; агрегатирование; типизация.
Симплификация — это метод стандартизации, который заключается в сокращении типов изделий в рамках определенной номенклатуры до такого числа, которое является достаточным для удовлетворения существующей потребности на данное время.
Упорядочение объектов стандартизации является универсальным методом в области стандартизации продукции, процессов и услуг. Упорядочение как управление многообразием связано прежде всего с сокращением этого многообразия. В него входят систематизация и классификация.
Систематизация заключается в расположении в определенном порядке и последовательности, удобной для пользования. Наиболее простой формой систематизации является расположение систематизируемого материала в алфавитном порядке (в справочниках, библиографиях и т. п.). В технике широко применяют цифровую систематизацию по порядку номеров или в хронологической последовательности. Например, в стандарт помимо номера вводят цифры, указывающие год его утверждения.
Классификация заключается в расположении предметов и понятий по классам и размерам в зависимости от их общих признаков. В качестве международной системы принята универсальная десятичная система (УДК). Ее используют в публикациях, журналах, библиографических каталогах и т. п.
2.6.Методы стандартизации.
При стандартизации широкое применение получили следующие методы: агрегатирование; типизация ;упрощение (симплификация); упорядочение (систематизация и классификация) объектов стандартизации; параметрическая стандартизация; унификация.
Агрегатирование — это метод создания и эксплуатации машин, приборов и оборудования из отдельных стандартных, унифицированных узлов, многократно используемых при создании различных изделий на основе геометрической и функциональной взаимозаменяемости.
Агрегатирование обеспечивает расширение области применения машин, приборов, оборудования разного функционального назначения путем их компоновки из отдельных узлов, изготовленных на специализированных предприятиях. Эти агрегаты должны обладать полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатационным показателям и присоединительным размерам.
Агрегатирование дает возможность уменьшить объем проектно-конструкторских работ, сократить сроки подготовки и освоения производства, снизить трудоемкость изготовления изделий и снизить расходы на ремонтные операции.
Большое распространение получили агрегатные станки, состоящие из унифицированных элементов. При смене объекта производства их легко разобрать и из тех же агрегатов собрать новые станки для обработки других деталей.
Типизация — метод стандартизации, заключающийся в установлении типовых объектов для данной совокупности, применяемых за основу (базу) при создании других объектов, близких по функциональному назначению.
Типизация развивается в трех основных направлениях: стандартизация типовых технологических процессов; стандартизация типовых конструкций изделий общего назначения; создание нормативно-технических документов, устанавливающих порядок проведения каких-либо работ, расчетов, испытаний и т. п.
Симплификация — это метод стандартизации, который заключается в сокращении типов изделий в рамках определенной номенклатуры до такого числа, которое является достаточным для удовлетворения существующей потребности на данное время.
Упорядочение объектов стандартизации является универсальным методом в области стандартизации продукции, процессов и услуг. Упорядочение как управление многообразием связано прежде всего с сокращением этого многообразия. В него входят систематизация и классификация.
Систематизация заключается в расположении в определенном порядке и последовательности, удобной для пользования. Наиболее простой формой систематизации является расположение систематизируемого материала в алфавитном порядке (в справочниках, библиографиях и т. п.). В технике широко применяют цифровую систематизацию по порядку номеров или в хронологической последовательности. Например, в стандарт помимо номера вводят цифры, указывающие год его утверждения.
Классификация заключается в расположении предметов и понятий по классам и размерам в зависимости от их общих признаков. В качестве международной системы принята универсальная десятичная система (УДК). Ее используют в публикациях, журналах, библиографических каталогах и т. п.
Для классификации промышленной и сельскохозяйственной продукции используют Единую десятичную систему классификации продукции (ЕДСКП). Все множество продукции делят на 100 классов в соответствии с отраслями производства и конкретизируют ее по свойствам и назначению. Затем каждый класс делят на 10 подклассов, каждый подкласс на 10 групп, каждую группу на 10 подгрупп и каждую подгруппу на 10 видов. Каждый вид может включать 9999 конкретных наименований продукции.
Параметрическая стандартизация применяется для установления рациональной номенклатуры изготавливаемых изделий с целью унификации, повышения серийности и развития специализации их производства. Для этого разрабатывают стандарты на параметрические ряды этих изделий.
Параметрическим рядом называют закономерно построенную в определенном диапазоне совокупность числовых значений главного параметра машин (или других изделий) одного функционального назначения и аналогичных по кинематике или рабочему процессу.
Из всех параметров, характеризующих изделие, выделяют главный и основные параметры.
Главным называют параметр, который определяет важнейший эксплуатационный показатель машины (или другого изделия) и не зависит от технических усовершенствований изделия и технологии изготовления. Например, для металлорежущего оборудования — это точность обработки, мощность, пределы скоростей резания, производительность; для измерительных приборов — погрешность измерения, цена деления шкалы, измерительная сила и др.
Разновидностью параметрического ряда является типоразмерный (или просто размерный) ряд, его главный параметр — размеры изделий.
На базе параметрических (типоразмерных) рядов создают конструктивные ряды конкретных типов (моделей) машин одинаковой конструкции и одного функционального назначения. В большинстве случаев числовые значения параметров выбирают из рядов предпочтительных чисел, особенно при равномерной насыщенности ряда во всех его частях. В машиностроении наиболее часто используют ряд R10..
Общая методика построения параметрического ряда предусматривает следующие виды работ:
Наибольшее и наименьшее значения главного параметра, а также частоту (градацию) ряда следует устанавливать не только на основе текущей потребности, но и с учетом перспективы развития народного хозяйства, достижений науки и техники, тенденций развития машин, для которых определяют параметрические (размерные) ряды.
Унификация согласно определению, данному комитетом ИСО/СТАКО, — это форма стандартизации, заключающаяся » объединении одного, двух и более документов (технических условий) в одном с таким расчетом, чтобы регламентируемые этим документом изделия были взаимозаменяемыми.
Унификация (от лат. unio — единство и facare — делать, то есть приведение чего- либо к единообразию, к единой форме или системе) — это приведение объектов одинакового функционального назначения к единообразию (например, к оптимальной конструкции) по установленному признаку и рациональное сокращение числа этих объектов на основе данных об их эффективной применяемости.
В основе унификации рядов деталей, узлов, агрегатов, машин и приборов лежит их конструктивное подобие, которое определяется общностью рабочего процесса, условий работы изделий, то есть общностью эксплуатационных требований.
Лекция №3 «Система рядов предпочтительных чисел».
Теоретической базой современной стандартизации является система предпочтительных чисел. Предпочтительными называются числа, которые рекомендуется выбирать преимущественно перед всеми другими при назначении величин параметров для вновь создаваемых изделий.
В науке и технике широко применяются ряды предпочтительных чисел, на основе которых выбирают предпочтительные размеры. Ряды предпочтительных чисел нормированы ГОСТ 8032-84, который разработан на основе рекомендаций ИСО. По этому стандарту установлено четыре основных десятичных ряда предпочтительных чисел (R5, R10, R20, R40) и два дополнительных (R 80, R160), применение которых допускается только в отдельных, технически обоснованных случаях. Эти ряды построены в геометрической прогрессии со знаменателем φ, равным:
Они являются бесконечными как в сторону малых, так и в сторону больших значений, то есть допускают неограниченное развитие параметров или размеров в направлении увеличения или уменьшения.
Номер ряда предпочтительных чисел указывает на количество членов ряда в десятичном интервале (от 1 до 10). При этом число 1,00 не входит в десятичный интервал как завершающее число предыдущего десятичного интервала (от 0,10 до 1,00).
Допускается образование специальных рядов путем отбора каждого второго, третьего или n-го числа из существующего ряда. Так образуется ряд R10/3, состоящий из каждого третьего значения основного ряда, причем начинаться он может с первого, второго или третьего значения, например:
R10 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00; 10,00; 12,50;
R 10/3 1,00; 2,00; 4,00; 8,00;
R 10/3 1,25; 2,50; 5,00; 10,00;
R 10/3 1,60; 3,15; 6,30; 12,50.
Можно составлять специальные ряды с разными знаменателями геометрической прогрессии φ в различных интервалах ряда. Геометрическая прогрессия имеет ряд полезных свойств, используемых в стандартизации.
По ГОСТ 8032-84 допускается в технически обоснованных случаях производить округление предпочтительных чисел путем применения рядов R' и R" вместо основных рядов R. В ряду R' отдельные предпочтительные числа заменены величинами первой степени округления, а в ряду R" — второй степени округления.
В радиоэлектронике часто применяют предпочтительные числа, построенные по рядам Е. Они установлены Международной электротехнической комиссией (МЭК) и имеют следующие значения знаменателя геометрической прогрессии:
Государственный стандарт на предпочтительные числа имеет общепромышленное значение, и его необходимо применять во всех отраслях народного хозяйства при установлении параметров, числовых характеристик и количественных показателей всех видов продукции. Использование предпочтительных чисел способствует ускорению процесса разработки новых изделий, так как упрощает расчеты и облегчает выбор рациональных параметров и числовых характеристик в процессе проектирования.
Рассмотрим пример задачи, в решении которой за основу взяты ряды предпочтительных чисел.
Разработаем часть нормали на деталь, решение производится в три этапа:
1.Выбираются три наибольших размера детали .
2.Рассчитываются пять значений каждого из трех выбранных размеров в соответствии с заданным рядом предпочтительных чисел.
3.Полученные величины размеров корректируются в соответствии со стандартным рядом линейных размеров ГОСТа 6636-69 .
Расчетные значения размеров получаются выборкой из геометрической прогрессии, соответствующей заданному ряду.
В качестве примера для размера 1,5 мм показано, как заполняется таблица по
результатам решения задачи при построении нормали по ряду R10/2
Табл 3..1.
Размеры для нормали
.
|
Номера пяти членов заданного ряда |
Варианты размеров, мм |
||
|
расчетные |
по ряду линейных размеров |
||
|
1,5 |
2 |
1,87 |
2 |
|
4 |
2,92 |
3 |
|
|
6 |
4,57 |
5 |
|
|
8 |
7,15 |
7 |
|
|
10 |
11,17 |
12 |
Далее из стандартного ряда линейных размеров ГОСТа 6636-69 подбираются числа, близкие к расчетным, которые используются для нормали.
Лекция № 4 «Системы допусков и посадок для элементов цилиндрических и плоских соединений.
Обозначение посадок на чертежах.»
4.1. Системы допусков и посадок для элементов цилиндрических и плоских соединений
Системой допусков и посадок называется закономерно построенная совокупность стандартизованных допусков и предельных отклонений размеров деталей, а также посадок, образованных отверстиями и валами, имеющими стандартные предельные отклонения. Системы допусков и посадок разрабатываются по отдельным типам соединений: для гладких цилиндрических и плоских соединений, для гладких конических, шпоночных, шлицевых, резьбовых и других соединений. Стандартизация полей допусков и посадок и их применение при проектировании, изготовлении, эксплуатации и ремонте машин дает большой технико-экономический эффект. Она сводит к достаточному минимуму количество различных полей допусков для размеров деталей.
Наряду со стандартизацией номинальных размеров это создает необходимую основу для сокращения типоразмеров деталей и обеспечения их взаимозаменяемости. Общие сведения о стандартах ЕСДП Основные нормы взаимозаменяемости – допуски и посадки для гладких соединений и деталей регламентируется «Единой системой допусков и посадок» (ЕСДП). Она была введена вместо действовавший ранее национальной системы допусков и посадок ОСТ. ЕСДП разработана на основе системы ИСО, изложенной в рекомендации ИСО Р286 в 1962 году.
Основы построения ЕСДП изложены в ГОСТ 25347 – 82 «Поля допусков и рекомендуемые посадки»; ГОСТ 25346 – 82 «Общие положения, ряды допусков и основных отклонений». ГОСТ 25348 – 82 (для размеров 3150…10 000мм). В системах ИСО и ЕСДП предусмотрены посадки в системе отверстия и системе вала.
Посадки в системе отверстия – это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием. Посадки в системе вала – это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом. Наглядно обозначение посадок относительно нулевой линии можно посмотреть на рис.4.1.
Рис 4.1. Расположение обозначения посадок в системе отверстия и вала.
В ЕСДП в первую очередь стандартизованы базовые элементы, необходимые для получения различных полей допусков, а не посадки и образующие их поля допусков отверстий и валов. Каждое поле допуска можно представить сочетанием двух характеристик, имеющих самостоятельное значение, — величины допуска и его положения относительно номинального размера.
Допуск зависит от квалитета, размера и расчитывается по формуле:
Т=аi
где а — число единиц допуска, зависящее от квалитета и не зависящее от номинального размера; i — единица допуска.
Для нормирования требуемых уровней точности установлены квалитеты изготовления деталей и изделий. Под квалитетом (по аналогии с франц. qualiti — качество) понимают совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью (определяемой коэффициентом а) для всех номинальных размеров данного диапазона (например, от 1 до 500 мм). Точность в пределах одного квалитета зависит только от номинального размера. В ЕСДП установлен 21 квалитет: 01, 0, 1, 2,..., 19. Квалитет определяет допуск на изготовление и, следовательно, методы и средства обработки и контроля деталей машин. В машиностроении для создания посадок и получения свободных размеров применяют квалитеты с 5 по 19. Число единиц допуска от квалитета к квалитету изменятся по геометрической прогрессии со знаменателем ≈ 1,6. Для квалитетов 5-19 число единиц допуска а соответственно равно 7, 10, 16, 25, 40, 64, 100, 160, 250, 400, 640, 1000, 1600, 2500 и 4000.
Единица допуска (мкм) для размеров до 500 мм
i = 0,45 + 0,001 D ; для размеров свыше 500 до 10000 мм
i = 0,004 D + 2,1,
где D — среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала, мм. Для размеров менее 1 мм допуски по квалитетам 14-19 не назначают.
Основное отклонение — одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. И системе ЕСДП таким отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии.
Основное отклонение (положение поля допуска относительно нулевой линии) обозначается буквой латинского алфавита — прописной для отверстий (от Л до Z) и строчной — для валов (от а до z)
Отклонения a-h (А-Н) предназначены для образования посадок с зазором, js-zc (Js -ZC) — для посадок с натягами и переходных, причем для переходных обычно применяют отклонения js , k, т, п (js, К, М, N). Поля допусков вала и отверстия Js располагаются симметрично по обе стороны от нулевой линии. Для каждого буквенного обозначения абсолютная величина и знак основного отклонения вала определяются по эмпирическим формулам, приведенным в государственном стандарте.
Абсолютная величина и знак основного отклонения отверстия определяются по основному отклонению вала, обозначенному той же буквой, по общему или специальному правилам.
Общее правило определения основных отклонений отверстий- основное отклонение отверстия должно быть симметрично относительно нулевой линии основному отклонению вала.
Специальное правило определения основных отклонений отверстий- две соответствующие друг другу посадки в системе отверстия и в системе вала, в которых отверстие данного квалитета соединяется с валом ближайшего, более точного квалитета (например, H7р6 и Р7/h6), должны иметь одинаковые зазоры и натяги .
Es = -ei +∆,
где ∆=ITn –ITn-1, то есть 0 равна разности между допуском рассматриваемого квалитета, с которым будет сочетаться данное основное отклонение, и допуском ближайшего, более точного квалитета. Правило действительно для отверстий размером свыше 3 мм: J, К, М и N до IT8 включительно и от Р до ZC до IT7 включительно.
В посадках в системе отверстия нижнее отклонение равно нулю, а основное отверстие обозначается Н. На чертеже такие посадки обозначаются следующим образом(Рис.4.2):
Ø 50Н9/d9; Ø 50H7/r6; Ø 50H7/k6.
В посадках в системе вала верхнее отклонение равно нулю, а основное отверстие обозначается h. На чертеже такие посадки обозначаются, например(Рис.4.2):
Ø 50D/h9; Ø 50R7/h6; Ø 50К7/h6.
Рис.4.2. Примеры посадок в системах: а — отверстия; б — вала
Допускается применение комбинированных посадок, в которых отверстие и вал выполнены в разных системах. Например, у посадки Ø 50F8/f7 отверстие выполнено в системе вала, а вал — в системе отверстия.
Для построения рядов допусков каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на несколько интервалов. Для номинальных размеров от 1 до 500 мм установлено 13 интервалов: до 3 мм, свыше 3 до 6 мм, свыше 6 до 10 мм свыше 400 до 500 мм.
Для полей допусков, образующих посадки со значительными зазорами или натягами, введены дополнительные промежуточные интервалы, что уменьшает колебание зазоров и натягов и делает посадки более определенными. Для всех размеров, объединенных в один интервал, значения допусков приняты одинаковыми, поскольку назначать допуск для каждого номинального размера нецелесообразно, так как таблицы допусков в этом случае получились бы громоздкими, а сами допуски для смежных размеров отличались бы один от другого незначительно.
В формулы i=0,45+0,001D и i = 0,004 D + 2,1,для определения допусков и отклонений в системе ИСО и ЕСДП подставляют среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала:
D =
Сочетание любых основных отклонений с любым квалитетом ИСО дает свыше 1000 полей допусков для валов и отверстий. Поэтому применение системы ИСО происходит на базе отбора ограниченного числа полей допусков из этой системы. Рекомендация ИСО/Р 1829-1970 «Отбор полей допусков для общего применения» включает 45 полей допусков для валов и 43 — для отверстий. Из них выделено по 17 полей допусков для валов и отверстий для предпочтительного применения.
Полями допусков предпочтительного применения, выделенными по принципу унификации по ГОСТ 25347-82 (для размеров 1-500 мм), являются 16 полей валов (g6, h6,js6 , k6, п6, р6, r6, s6, js7, h7, e7, h8, d9, h9, d11иh11)и 10 полей отверстий (H7,J7, К7, P7, N7, F8, H8, E9, H9 и H11).
Посадки, как правило, должны назначаться в системе отверстия или системе вала. Применение системы отверстия предпочтительнее. Систему вала следует применять только в тех случаях, когда это оправдано конструктивными или экономическими условиями, например, если необходимо получить разные посадки нескольких деталей с отверстиями на одном гладком валу или если валом является стандартная деталь, например, наружное кольцо подшипника. При посадке подшипников качения в корпус в первую очередь рекомендуется назначать 11 предпочтительные посадки.
При номинальных размерах от 1 до 500 мм рекомендуется назначать предпочтительные посадки в системе отверстия: H7/е8; H7/f7; H7/g6; H7/h6; H7/js6; H7/k6; H7/n6; Н7/p6, H7/г6; H7/s6; H8/е8; H8//h7; H8/h8; H8/d9; H9/d9; H11\/d\11, H11/h11; и системе вала: F8/h6; H7/h6; js7/h6; K7/h6; N7/h6; P7/h6; P7/h6: E9/h8; H8/h8; H11 /h11.
Кроме указанных посадок допускается применение других посадок, образованных полями допусков валов и отверстий по ГОСТ 25347-82. При этом рекомендуется, чтобы посадка относилась к системе отверстия или системе вала, и чтобы при неодинаковых допусках отверстия и вала, больший допуск был у отверстия, и допуски отверстия и вала отличались не более чем на два квалитета.
4.2. Обозначение посадок на чертежах.
Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными (буквенными) обозначениями полей допусков или числовыми значениями предельных отклонений, а также буквенными обозначениями полей допусков с одновременным указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений(рис.4.3.).
Рис. 4.3.Примеры обозначения полей допусков и посадок на чертежах
Посадки и предельные отклонения размеров деталей, изображенных на чертеже в собранном виде, указывают дробью: в числителе — буквенное обозначение или числовые значения предельных отклонений отверстия либо буквенное обозначение с указанием справа в скобках их числовых значений, в знаменателе — аналогичное обозначение поля допуска вала(рис.4.3).
В условных обозначениях полей допусков обязательно указывать числовые значения предельных отклонений в следующих случаях: для размеров, не включенных в ряды нормальных линейных размеров, например 41,5Н7('); при назначении предельных отклонений, условные обозначения которых не предусмотрены ГОСТ 25347-82, например, для пластмассовой детали с предельными отклонениями по ГОСТ 25349-88, если уступы имеют несимметричные отклонения.
Для поверхности, состоящей из участков с одинаковым номинальным размером, но разными предельными отклонениями, наносят границу между этими участками тонкой сплошной линией и номинальный размер с соответствующими предельными отклонениями указывают для каждого участка отдельно.
Лекция № 5 «Расчет и выбор посадок для ГЦС»
Выбор различных посадок для подвижных и неподвижных соединений можно производить на основании предварительных расчетов, экспериментальных исследований или ориентируясь на аналогичные соединения, условия работы которых хорошо известны.
В настоящее время применяют три метода выбора допусков и посадок:
1) Метод прецедентов (аналогов). Заключается в том, что конструктор отыскивает в однотипных или других машинах, ранее сконструированных и находящихся в эксплуатации, случаи применения сборочной единицы, подобной проектируемой и назначает такие же или аналогичные допуск и посадку.
2) Метод подобия. Является развитием метода прецедентов. Возник в результате классификации деталей машин по конструктивным и эксплуатационным признакам и выпуска справочников с примерами применения посадок. Для выбора допусков и посадок этим методом устанавливают аналогию конструктивных признаков и условий эксплуатации проектируемой сборочной единицы с признаками, приведенными в справочнике.
Общим недостатком этих двух методов является сложность определения признаков однотипности и подобия, в результате чего велика возможность назначения ошибочных допусков и посадок.
3) Расчетный метод. Является наиболее обоснованным методом. Выбирая этим методом квалитеты, допуски и посадки при проектировании машин, стремятся удовлетворить эксплуатационно-конструктивные требования, предъявляемые к сборочной единице.
5.1. Описание посадок и их применение.
1. Посадки с зазором.
Посадки с зазором предназначены для подвижных и неподвижных соединений. В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения, размещения слоя смазки, компенсации температурных деформаций, а также компенсации отклонений формы и расположения поверхностей, погрешности сборки и др. Для наиболее ответственных соединений, которые должны работать в условиях жидкостного трения, зазоры рассчитываются на основе гидродинамической теории трения (для подшипников скольжения). В случаях, когда допускается работа соединения в условиях полужидкостного, полусухого или сухого трения, выбор посадок чаще всего проводится по аналогии с посадками известных хорошо работающих соединений (метод аналогов). В неподвижных соединениях посадки с зазором применяются для обеспечения беспрепятственной сборки деталей. Их относительная неподвижность обеспечивается дополнительным креплением шпонками, винтами, болтами, штифтами. Выбор посадки в этом случае производится таким образом, чтобы наименьший зазор обеспечивал компенсацию отклонений формы и расположения сопрягаемых поверхностей. Применение посадок с зазором :
1.1. Посадки - скользящие.
Наименьший зазор равен 0. Установлены во всем диапазоне точностей сопрягаемых размеров (5-12 квалитеты). Часто применяются для неподвижных соединений с дополнительным креплением при необходимости их частой разборки (сменные детали). В квалитетах 8-12 могут применяться вместо переходных посадок. Скользящие посадки применяются для центрирования неподвижно соединенных деталей. В подвижных соединениях такие посадки служат для медленных перемещений деталей обычно в продольном направлении; для точного направления при возвратно – поступательном движении; для соединений детали, которых должны легко передвигаться и проворачиваться друг относительно друга при настройке, регулировке или затяжке в рабочее положение. Поскольку получение нулевых зазоров в таких посадках маловероятно, скользящие посадки могут использоваться и для подвижных соединений вращательного движения (при небольших скоростях вращения).
1.2.Посадки - движения.
Это посадки с наименьшим минимальным гарантированным зазором. Установлены при высоких относительных точностях изготовления деталей ( валы – 4-6 квалитетов, отверстия – 5-7 кв.). Применяются для особоточных и точных подвижных соединений, в которых требуется обеспечить плавность и точность перемещений чаще всего возвратно – поступательных и ограничить зазор во избежание нарушения соосности, возникновения ударов (при реверсивном движении). При вращательном движении обычно не применяются. В неподвижных соединениях применяются для обеспечения легкой установки деталей.
1.3.Посадки - ходовые.
Характеризуются умеренными гарантированными зазорами, достаточными для обеспечения свободного вращения в подшипниках скольжения. Применяются в опорах поступательного движения, не требующих высокой точности центрирования. В неподвижных соединениях применяются для обеспечения легкой сборки при невысоких требованиях к точности центрирования деталей.
1.4.Посадки - легкоходовые.
Имеют значительный гарантированный зазор, обеспечивающий свободное вращательное движение при значительных нагрузках и высоких скоростях. В неподвижных соединениях, требующих значительных зазоров при установках и регулировках.
1.5.Посадки - шарикоходовые.
Обладают большим гарантированным зазором, позволяющим компенсировать значительные отклонения расположения сопрягаемых поверхностей и температурные деформации.
1.6.Посадки - с большими зазорами.
Применяются в основном в грубых квалитетах (11,12) для конструкций малой точности, где большие зазоры необходимы для компенсации отклонений расположения сопрягаемых поверхностей, для обеспечения свободного вращения или поступательного перемещения в условиях запыления и загрязнения. В отдельных случаях посадки с большими зазорами применяются и в более точных подвижных соединениях (8 и 9 кв.), работающих при особо тяжелых нагрузках или высоких температурах.
2. Посадки переходные.
Переходные посадки предназначены для неподвижных, но разъемных соединений деталей и обеспечивают хорошее центрирование соединяемых деталей. Для них характерна возможность получения, как натягов, так и зазоров. Натяги имеют относительно малую величину и обычно не требуют проверки деталей соединения на прочность, за исключением тонкостенных деталей. Эти натяги недостаточны для передачи соединением значительных крутящих моментов и усилий. Поэтому переходные посадки применяют с дополнительным креплением соединяемых деталей шпонками, штифтами, винтами и др. Такие посадки могут применяться и без дополнительного крепления, когда сдвигающие силы малы, при значительной длине соединения, если относительная неподвижность деталей необязательна. Зазоры в переходных посадках также невелики, что обеспечивает достаточно высокую точность центрирования. ЕСДП предусматривает несколько типов переходных посадок, различающихся вероятностью получения натягов или зазоров. Чем больше вероятность получения натяга, тем прочнее посадка. Переходные посадки установлены в относительно точных квалитетах: валы в 4-7, отверстия в 5-8. Выбор переходных посадок чаще всего производится по аналогии с известными и хорошо работающими соединениями. Расчеты выполняются реже и в основном как проверочные. Они могут включать: а) расчет вероятности получения зазоров и натягов в соединении; б) расчет наибольшего зазора по известному допуску соосности; в) расчет прочности деталей (только для тонкостенных) и наибольшего усилия сборки при наибольшем натяге посадки. Применение переходных посадок:
2.1.Посадки - плотные.
Для этих посадок более вероятно получение зазоров, но возможны и небольшие натяги. Собираются с применением небольшого усилия (достаточно деревянного молотка). Плотные посадки применяются, если при центрировании деталей допускаются небольшие зазоры или требуется обеспечить легкую сборку (сменные детали).
2.2.Посадки - напряженные.
Наиболее часто применяемые переходные посадки. Вероятности получения зазоров и натягов примерно одинаковые. Сборка и разборка производится без значительных усилий (при помощи ручных молотков). Обеспечивают хорошее центрирование деталей подвижных узлов при вращении со средними скоростями.
2.3. Посадки - тугие.
Обеспечивают преимущественно натяг. Вероятность получения зазоров относительно мала. Применяются для неподвижных соединений деталей на быстровращающихся валах с дополнительным креплением или без него. Применяются взамен более прочных посадок при увеличенных длинах соединения или когда недопустимы большие деформации деталей.
2.4. Посадки - глухие.
Наиболее прочные из переходных посадок. Зазоры практически не возникают. Для сборки и разборки требуются значительные усилия: применяются прессы, распрессовочные приспособления, иногда термические методы сборки. Разборка таких соединений производится редко, только при капитальном ремонте. Применяются для центрирования деталей в неподвижных соединениях, передающих большие усилия, при наличии вибраций и ударов (с дополнительным креплением). При небольших нагрузках без дополнительного крепления.
3.Посадки с натягом
Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных соединений деталей без дополнительного крепления (как правило). Относительная неподвижность деталей достигается за счет напряжений, возникающих в материале деталей вследствие деформации их контактных поверхностей. При прочих равных условиях напряжения пропорциональны натягу. Как правило, посадки с натягом вызывают упругие деформации деталей, но в ряде посадок с большими натягами могут возникать и упруго – пластические деформации. При одном и том же натяге прочность соединения зависит от материала и размеров деталей, шероховатости сопрягаемых поверхностей, способа соединения деталей и т.д. Поэтому выбор посадки следует производить на основе предварительных расчетов натягов и возникающих напряжений. Различают следующие основные способы сборки деталей при посадках с натягом: сборка под прессом за счет его осевого усилия при нормальной температуре; сборка с предварительным разогревом охватывающей детали (отверстия) или охлаждением охватываемой детали (вала) до определенной температуры.
3.1.Посадки -легкопрессовые.
Характеризуются минимальным гарантированным натягом. Установлены в наиболее точных квалитетах (валы 4…6, отверстия 5…7). Применяются, когда крутящие моменты или осевые силы малы; для соединения тонкостенных деталей, не допускающих больших деформаций; для центрирования тяжело нагруженных и быстровращающихся крупногабаритных деталей (с дополнительным креплением).
3.2.Посадки - прессовые средние.
Характеризуются умеренными гарантированными натягами, обеспечивающими передачу нагрузок средней величины без дополнительного крепления. Применяются также в тех случаях, когда применение посадок с большими натягами недопустимо по условиям прочности деталей при тяжелых нагрузках с дополнительным креплением. В этих посадках имеют место упругие деформации деталей. Установлены для относительно точных деталей (валы 5…7, отверстия 6…7 кв.)
3.3.Посадки - прессовые тяжелые.
Характеризуются большими гарантированными натягами. Предназначены для соединений, на которые воздействуют значительные, в том числе и динамические нагрузки. Применяются без дополнительного крепления. В этих посадках возникают упруго – пластические или пластические деформации деталей. Применяются для деталей, выполненных по 7,8 квалитетам
5.2. Расчет посадки с натягом.
Расчет соединения с натягом и назначение посадки производятся в такой последовательности:
Для определения минимального расчетного натяга сначала вычисляют минимально допустимое контактное напряжение из условия неподвижности соединенных деталей.
Это условие имеет различный вид в зависимости от приложенной нагрузки.
При действии осевой нагрузки
Q ≤ πdl Pmin fп .
При действии крутящего момента
Мкр ≤ 0,5 πd 2l Pmin fп .
При совместном действии Q и Мкр
,
где d – номинальный диаметр соединения; l – длина соединения; Рmin – минимально допустимое контактное напряжение; fп – коэффициент трения покоя в соединении (ориентировочноfп ≈ 2 fg).
Определим минимально допустимый натяг, при котором соединение под нагрузкой останется неразъемным
,
где Е1 и Е2 – модули упругости материалов втулки и корпуса (заданы); С1 и С2 – коэффициенты Лямэ для втулки и корпуса, которые определяются по соотношениям:
,
,
где μ1 и μ2 – коэффициенты Пуассона материалов втулки и корпуса (заданы); d1 и d2 – внутренние диаметры втулки и корпуса (по заданию).:
Минимальный расчетный натяг связан с минимальным действительным натягом соотношением
,
где Rz1 и Rz2 – шероховатости соединяемых поверхностей втулки и корпуса.
По величине Nmin из числа рекомендуемых посадок общего применения по ГОСТ 25347-82 выбирается конкретная посадка с натягом для заданного соединения. Из расчета получения максимального натяга по этой посадке проверяется прочность деталей. При назначении посадки следует учитывать неравенство: Nmin табл (ei-ES) ≥ Nmin расч. То есть при выборе посадок нужно выбирать такие поля допусков, что бы неравенство было верным.
Пример:
Допустим по условию Nmin расч=140. Что бы соблюдалось неравенство выбираем посадку при заданном диаметре Ø 185
Условие неравенства Nmin табл (ei-ES)≥Nmin расч. соблюдено, то есть
ei (0,236)ES (0,072)=164>140.
Напряжения во втулке определяются по формуле:
.
напряжения в корпусе:
,
где Rmax – максимальное контактное напряжение; и – поправка на различное отношение длины к диаметру соединения, которую определяют по формуле u=1,2(Rz1+Rz2)
Максимальное контактное напряжение определяется по формуле
,
,
где Nmax – максимальный натяг по назначенной посадке.
Прочность будет обеспечена, если действующие напряжения не будут превышать допустимых по пределу текучести материала детали:
для втулки :σ1 ≤ 0,58 [σт]; для корпуса :σ2 ≤ 0,58 [σт].
Деформации деталей определяют из соотношений:
для втулки:
;
для корпуса:
,
где Δd1 – деформация втулки по внутреннему диаметру; Δd2 – деформация корпуса по наружному диаметру.
Усилия сборки или разборки соединения должны превышать силу трения между втулкой и корпусом при условии получения максимального натяга:
Qсб > π d l Pmax fд ;
где fд – коэффициент трения скольжения при движении (задан),
Qразб > π d l Pmax fп ,
где fп – коэффициент трения скольжения покоя.
5.3.Расчет переходных посадок на вероятность получения натягов и зазоров.
В основу расчета положено предположение, что размеры отверстия и вала распределяются по нормальному закону с центром группирования в середине поля допуска и средним квадратным отклонением равным . Тогда значения зазора и натяга также будут распределяться по нормальному закону симметрично относительно среднего значения (). А вероятность их получения определяется с помощью интегральной функции вероятности (z).
Ф(z)
Определяем:
Макс. натяг N= 39 – 0 = 39 мкм = 0,039 мм
Макс. зазор = 30 – 20 =10 мкм = 0,010 мм
Средний натяг = 14,5 мкм = 0,0145 мм
Допуск отв. = 30 – 0 = 30 мкм = 0,030 мм
Допуск вала = 39 – 20 = 19 мкм = 0,019 мм
мкм
Z = 2,41 (2,46) = 0,492
Вероятность натягов :
, если
, если
вероятность зазоров :
, при
, при
= 0,5 + 0,492 = 0,992 99,2 %
= 0,5 – 0,492 = 0,008 0,8 %
На рисунке 5.1. наглядно показана схема расположения полей допусков посадки
рис.5.1. Схема расположения полей допусков посадки
При нормальном законе схема распределения натягов (зазоров) будет выглядеть так (рис.5.2.):
рис.5.2. Схема распределения натягов (зазоров) при нормальном законе
Калибрами называются такие измерительные инструменты, которыми проверяются правильность размеров и формы изделий и при помощи которых можно установить, что изготовленные изделия соберутся друг с другом в сборке и что это соединение изделий будет нужного качества.
Калибры бывают нормальные и предельные. Нормальные калибры имеют один размер, тот, который желательно получить на изделии. Годность изделия определяется вхождением в него калибра с большей или меньшей степенью плотности. Пользование нормальными калибрами требует большой квалификации и опыта рабочего и контролера. Предельные калибры имеют два размера: один размер калибра равен наименьшему предельному размеру детали, второй - наибольшему. Один конец калибра обязательно должен входить в деталь, а второй - входить не должен.
Годность деталей с допуском от IT/6 до IT/17, особенно при массовом и крупносерийном производствах, наиболее часто проверяют предельными калибрами. Комплект рабочих предельных калибров для контроля размеров гладких цилиндрических деталей состоит из проходного колибра ПР (им контролируют предельный размер, соответствующий максимуму материала проверяемого объекта) и не проходного колибра НЕ (им контролируют предельный размер, соответствующий минимуму материала проверяемого объекта).Для контроля гладких цилиндрических изделий типа валов и втулок, особенно в крупносерийном и массовом производстве, широко применяют предельные гладкие калибры (ГОСТ 2216-84). Калибры для валов называются скобами(рис.6.1.и рис.6.2.), а для отверстий — пробками(рис.6.3.,6.4.,6.5.,6.6) . Комплект калибров состоит из проходного и непроходного .
рис. 6.1. Предельные односторонние скобы
На рис. 6.1. показаны предельные односторонние скобы, которые более удобны в работе и требуют меньше времени на проверку деталей, чем двусторонние. Кроме того, они легче по весу. На измерительной плоскости одной из губок имеется канавка, которая отделяет проходную сторону от непроходной. Скобы изготовляют штампованными, причем для измерения размеров от 3 до 50 мм — по рис. 6.1а, а для размеров от 51 до 170 мм — по рис. 6.1.б. Скоба по рис. 6.1. б имеет ручку из теплоизоляционного материала, которая крепится к ней двумя винтами.
На рис.6.2. показано измерение ширины прямоугольного бруска предельной односторонней скобой.
рис.6.2.Измерение ширины прямоугольного бруска предельной односторонней скобой.
Если при измерении проходная сторона калибра- скобы проходит, а непроходная сторона (рис. 6.2) не проходит — деталь изготовлена правильно.
Если непроходная сторона калибра-скобы проходит подобно проходной стороне, или, как говорят, проваливается, — деталь изготовлена неправильно, и ее следует забраковать
Если проходная сторона калибра-скобы не проходит, подобно непроходной стороне — деталь изготовлена неправильно, однако ее можно исправить добавочным проходом фрезы.
Измерение отверстий производят предельными калибрами-пробками, изображенными на рис.6.3 а. На обоих концах калибра-пробки имеются цилиндры. Диаметр более длинного цилиндра выполнен по наименьшему предельному размеру, а диаметр более короткого цилиндра — по наибольшему предельному размеру для данного класса точности. Длинный цилиндр является проходной (приемной) стороной, а короткий цилиндр — непроходной (браковочной) стороной. Обычно предельными калибрами-пробками в фрезерном деле измеряют ширину шпоночных канавок, пазов и т. д. Для измерения пазов больших размеров применяют неполные (плоские) предельные калибры-пробки (рис. 6.3.6).
рис.6.3. а- калибры пробка; рис. 6.3.6-калибры-пробка для измерения больших размеров.
На рис. 6.4. цифрой 5 обозначен плоский предельный калибр, выполненный в виде пластинки с двумя уступами. Ширина уступа 7 имеет наименьший предельный размер (проходная сторона калибра), а ширина уступа 6 — наибольший предельный размер (непроходная сторона). Если паз выполнен правильно, то уступ 7 пройдет, а уступ 6 нет.
Рис.6.4.Измерения паза предельным калибром пробкой
6.2. Плоско- параллельные концевые меры длины.
Плоско- параллельные концевые меры длины (плитки) являются исходными измерительными средствами для контроля размеров в машиностроении. Они применяются для проверки и градуировки измерительных инструментов и приборов, установки приборов на нуль при относительном методе измерения и как непосредственный измеритель для разнообразных контрольно-проверочных работ. Плитки представляют собой стальные закаленные пластины прямоугольного сечения с двумя взаимно-параллельными измерительными плоскостями, которые определяют их номинальный размер (рис. 6.5.). Плитки изготовлены очень точно
и имеют совершенно незначительные отклонения от номинального размера. Нерабочие размеры плиток равны 9X30 мм (для плиток с номинальным размером до 10 мм) и 9X35 мм (для плиток с номинальным размером свыше 10 мм).
Рис.6.5.Плоско-параллельныемерыдлинны(плитки).
Плитки комплектуются в наборы, упакованные в ящик (рис. 6.6.). Наиболее распространенными являются наборы из 9; 38 и 83 плиток.
Рис.6.6.Набор плоско- параллельных мер длинны.
6.3. Классификация калибров.
По виду контролируемых изделий и параметров:
По числу единовременно контролируемых элементов:
На рисунке 6.7. схематично показан контроль детали гладкими калибрами.
Рис.6.7.Контроль детали гладкими калибрами ( схема).
По технологическому назначению калибры подразделяют на:
Рабочие калибры используют для контроля деталей на рабочих местах в процессе их изготовления. Этими калибрами пользуются рабочие и контролеры ОТК завода – изготовителя.
Контрольные калибры предназначены для контроля или регулировки рабочих калибров. Они являются непроходными и служат для изъятия и эксплуатации вследствие износа проходных рабочих калибров – скоб.
Валы и отверстия с допуском IT5 и точнее не рекомендуется проверять калибрами, так как они вносят большую погрешность измерения. Такие детали проверяют универсальными измерительными средствами.
Для снижения затрат па калибры стремятся увеличить их износостойкость. Так, износостойкость калибров, оснащенных твердым сплавом, в 50 и 150 раз выше по сравнению с износостойкостью стальных калибров и в 25-40 раз выше по сравнению с износостойкостью хромированных калибров при повышении стоимости калибров только в 3-5 раз.
6.4. Допуски на изготовление гладких калибров.
Допуски на изготовление гладких калибров и контркалибров регламентированы ГОСТ 24853 – 81, который предусматривает следующие допуски:
В квалитетах 6,8 10 допуски для скоб на 50 % больше допусков Н для пробок, что объясняется большей сложностью изготовления скоб. Допуски Нр для всех типов контрольных калибров одинаковы.
Для проходных калибров, которые изнашиваются в процессе контроля, предусмотрен допуск на износ. Допустимый выход размера изношенного калибра за границу поля допуска изделия регламентируется величиной У для пробок и величиной для скоб. В квалитетах 9–ом и грубее У и = 0.
Для всех проходных калибров поля допусков Н и Нсдвинуты внутрь поля допуска изделия на величину для пробок и величинуZ1 для скоб.
При номинальных размерах 180 мм поле допуска непроходного калибра и граница износа ПР калибра также сдвигается внутрь поля допуска детали на величину для пробок и величину для скоб.
На рисунках 6.8 и 6.9. рассмотрены схематичные варианты расположения полей допусков калибров для контроля отверстий, валов и контркалибров.
Рисунок 6.8. – Схема расположения полей допусков калибров для контроля отверстий
Рисунок 6.9. – Схема расположения полей допусков калибров для контроля валов и контркалибров.
6.6.Расчет исполнительных размеров калибров.
Исполнительным называют предельный размер калибра, по которому изготовляют новый калибр.
Исполнительным размером скобы служит её наименьший предельный размер с положительным отклонением, для пробки и контркалибра – их наибольший предельный размер с отрицательным отклонением. Таким образом, на чертеже отклонение проставляют в «тело» калибра.
Рассмотрим пример расчета исполнительных размеров калибра.
Пример. Определить предельные и исполнительные размеры калибров для контроля вала 90к6.
По ГОСТ 25347 – 82 находим предельные отклонения вала: еs = +25 мкм; еi = +3 мкм. Наибольший и наименьший предельные размеры вала:
d= 90 + 0,025 = 90,025 мм; = 90 + 0,003 = 90,003мм
По ГОСТ 24853 – 81 для квалитета 6 и интервала размеров 80120 мм находим данные для расчета размеров калибров:
= 6 мкм; = 5 мкм; = 4 мкм; = 2,5 мкм;
Строим схему расположения полей допусков:
Рисунок 6.10. – Схема расположения полей допусков калибров и контркалибров для d=90k6
Табл.6.1.
Формулы для вычисления размеров рабочих калибров
|
Калибр |
Номинальный размер изделия, мм |
|||||
|
До 180 180 |
Св. 180 до 500 |
|||||
|
Размер |
Допуск |
Размер |
Допуск |
|||
|
Для отверстия (пробка) |
Проходная сторона |
новая |
Dm + z |
±H/2 - - |
Dm + z |
±H/2 - - |
|
изношенная |
Dm - y |
- |
Dm – y + + a |
- |
||
|
Непроходная сторона |
Dб |
±H/2 |
Dб - a |
±H/2 |
||
|
Для вала (скоба) |
Проходная сторона |
новая |
dб - z1 |
±H1/2 |
dб - z1 |
±H1/2 |
|
изношенная |
dб + y1 |
- |
dб + y1 - - a1 |
- |
||
|
Непроходная сторона |
dm |
±H1/2 |
dm + a1 |
±H1/2 |
Наименьший размер проходного нового калибра – скобы:
ПР
Наибольший размер изношенного проходного калибра – скобы:
ПР = 90,025 + 0,004 = 90,029 мм
Наименьший размер непроходного калибра – скобы:
НЕ= 90,003 – 0,003 = 90,000 мм
Исполнительные размеры для простановки на чертеже:
90,017;90,000
Размеры контрольных калибров:
К - ПР= 90,025 – 0,005 + 0,00125 = 90,02125 мм
К - НЕ= 90,003 + 0,00125 = 90,00425 мм
К - И= 90,025 + 0,004 + 0,00125 = 90,03025 мм
Исполнительные размеры для простановки на чертеже:
90,02125 ; 90,00425 ; 90,03025
Подшипники качения – это стандартные сборочные единицы повышенной точности, которые изготовляются на специализированных подшипниковых заводах на специальном оборудовании повышенной точности.
Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным размерам и неполной внутренней между телами качения и кольцами. Комплекты шариков, роликов и кольца подшипников подбирают селективным методом.
Термины и определения, установленные ГОСТ 25256-82 в области допусков на подшипники качения, их детали и отдельные элементы, обязательны для применения в документации, всех видов научно-технической, учебной и справочной литературы.
Подшипники качения состоят из двух колец — внутреннего 1 и наружного 3, тел качения 2 (шариков или роликов) и сепаратора 4 (рис. 7.1., а). В зависимости от: формы тел качения различают подшипники шариковые (рис. 7.1., д, б, ж,и) и роликовые (рис. 7.1., в, г, е, з, к). Разновидностью роликовых подшипников являются игольчатые подшипники (рис. 7.1., д).
Основными элементами подшипников качения являются тела качения — шарики или ролики, установленные между кольцами и удерживаемые сепаратором на определенном расстоянии друг от друга.
Подшипники классифицируют по следующим признакам:
1) по направлению действия воспринимаемой нагрузки:
а) радиальные – воспринимают нагрузку, действующую перпендикулярно оси вращения подшипника(рис.7.1.).
б) упорные – воспринимают осевую нагрузку,
в) радиально-упорные – воспринимают комбинированную (радиальную и осевую) нагрузку(рис.7.1.).
2) по форме тел качения:
а) шариковые – со сферическими телами качения,
б) роликовые – с цилиндрическими, коническими и бочкообразными телами качения;
3) по количеству рядов тел качения:
а) однорядные,
б) двухрядные,
в) многорядные;
4) по наличию уплотнений и защитных шайб:
а) открытые – без уплотнений и защитных шайб,
б)закрытые – с одним или двумя уплотнениями, с одной или двумя защитными шайбами или одним уплотнением и одной защитной шайбой.
рис. 7.1.. Подшипники качения: а, б, в, г, д, е — радиальные подшипники; ж, з — радиально-упорные подшипники; и, к — упорные подшипники; 1 — внутреннее кольцо; 2 — тело качения; 3 — наружное кольцо; 4— сепаратор.
Основные присоединительные размеры подшипников качения, по которым они монтируются на валах (осях) и в корпусах (корпусных деталях) машин и приборов, установлены ГОСТ 520-89*:
a) d — диаметр отверстия внутреннего кольца радиальных и радиально- упорных подшипников или тугого кольца одинарных упорных подшипников;
б) dm = — средний диаметр отверстия внутреннего кольца, причем
dmin и dmax-наибольшее и наименьшее значения диаметра d, определенные двухточечным измерение в одной радиальной плоскости (перпендикулярной оси);
в) d1 - диаметр отверстия тугого кольца двойных упорных подшипников;
- D -наружный диаметр наружного кольца радиальных и радиально-упорных подшипников или свободного кольца упорных подшипников;
г) Dm = средний наружный диаметр наружного кольца, причем
Dmin и Dmax — наибольшее и наименьшее значения диаметра А определенные двухточечным измерением в одной радиальной плоскости (перпендикулярной оси).
7.1. Допуски подшипников качения.
Качество подшипников при прочих равных условиях определяется: 1) точностью присоединительных размеров и ширины колец, а для роликовых радиально-упорных подшипников еще и точностью монтажной высоты; точностью формы и взаимного расположения поверхностей колец подшипников и их шероховатости; точностью формы и размеров тел качения в одном подшипнике и шероховатостью их поверхностей; 2) точностью вращения, характеризуемой радиальным и осевым биениями дорожек качения и торцов колец.
По ГОСТ 520-89* установлены девять классов точности, обозначаемых в порядке ее возрастания 8; 7; 0; 6Х, 6; 5; 4; 2; Т. Классы точности 8 и 7 изготавливаются по заказу потребителя.
Поле допуска диаметра отверстия и наружного диаметра подшипника расположено вниз от нулевой линии. В большинстве узлов машин применяют подшипники качения класса точности 0. При повышенных требованиях к точности вращения следует выбирать подшипники более высокого класса точности.
В зависимости от требований по уровню вибрации, волнистости и отклонений по круглости поверхности качения устанавливаются три категории А, В, С.
Категория А включает классы точности5,4,2,Т и дополнительно регламентирует: момент трения, угол контакта, осевое и радиальное биение.
Категория В включает классы точности 0, 6Х, 6, 5 с дополнительными требованиями по моменту трения; углу контакта; осевому и радиальному биению, соответствующему следующему более точному классу точности.
Категория С включает классы точности 8, 7, 0, 6, к которым не предъявляются требования но уровню вибрации, моменту трения и др.
7.2.Выбор посадок подшипников качения.
Посадку подшипника качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значения и характера действующих на него нагрузок и вида нагружения колец. Согласно ГОСТ 3325-85* различают три основных вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное.
Местное нагружение кольца - нагружение, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения этого кольца (в пределах зоны нагружения) и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса. Кольцо может быть неподвижно относительно действующей на него нагрузки или кольцо и нагрузка участвуют в совместном вращении. На рис. 7.2. представлены случаи местного нагружения колец (а - наружного, б - внутреннего) с соответствующими эпюрами нормальных напряжений на посадочных поверхностях.
Циркуляционное нагружение кольца-нагружение, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телами качения дорожке качения в процессе вращения последовательно по всей ее длине, а следовательно, и всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение имеет место, например, когда кольцо вращается относительно постоянной по направлению радиальной нагрузки, а также когда нагрузка вращается относительно неподвижного или подвижного кольца (рис. 7.3.). На этом рисунке представлены случаи циркуляционного нагружения внутреннего кольца (рис. 7.3., а и б), наружного кольца (рис. 7.3., в и г), обоих колец (рис. 35, д). Показана также эпюра нормальных напряжений на посадочной поверхности корпуса (рис. 7.3., в), перемещающаяся по мере вращения нагрузки Fr с частотой вращения п.
Колебательное нагружение - нагружение, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок: постоянной по направлению Fr и вращающейся Fc, меньшей или равной по величине Fr. Их равнодействующая совершает периодическое колебательное движение, симметричное относительно направления Fr , причем она периодически воспринимается последовательно через тела качения зоной нагружения кольца и передается соответствующим ограниченным участкам посадочной поверхности.
Такое нагружение возникает, например, на неподвижном наружном кольце, когда на него воздействует через вал постоянная нагрузка Fr., а внутреннее кольцо вращается совместно с приложенной к нему нагрузкой Fc, возникающей от дисбаланса (рис. 7.4., а). При вращении наружного кольца совместно с нагрузкой Fc колебательное нагружение возникает на неподвижном внутреннем кольце (рис. 7.4., б).
Рис. 7.2.. Случаи циркуляционного нагружения внутреннего кольца (а, б),
наружного кольца (в, г), обоих колец (д)
Рис. 7.3.. Случаи колебательного нагружения наружного кольца при циркуляционном нагружении
внутреннего кольца (а), внутреннего кольца при циркуляционном нагружении наружного кольца (б);круговая диаграмма изменения равнодействующей силы Fr+c при /Fr/> /Fc/ (в)
рис. 7.4.. Случаи местного нагружения внутреннего кольца при циркуляционном
нагружении наружного кольца (а), циркуляционного нагружения внутреннего кольца
при местном нагружении наружного (б); круговая диаграмма изменения
равнодействующей силы Fr+c при /Fr/< /Fc/ (в)
|
Радиальная нагрузка, воспринимаемая подшипником |
Вращающееся кольцо |
Вид нагружения колец |
|
|
внутреннего |
наружного |
||
|
Постоянная па направлению |
Внутреннее |
Циркуляционное |
Местное |
|
Наружное |
Местное |
Циркуляционное |
|
|
Постоянная по направлению и вращающаяся — меньшая по величине |
Внутреннее |
Циркуляционное |
Колебательное |
|
Наружное |
Колебательное |
Циркуляционное |
|
|
Постоянная по направлению и вращающаяся — большая по величине |
Внутреннее |
Местное |
Циркуляционное |
|
Наружное |
Циркуляционное |
Местное |
|
|
Постоянная по направлению |
Внутреннее и наружное кольца в одном или противоположных направлениях |
Циркуляционное |
Циркуляционное |
|
Вращающаяся с внутренним кольцом |
Местное |
Циркуляционное |
|
|
Вращающаяся с наружным кольцом |
Циркуляционное |
Местное |
Циркуляционно-нагруженные кольца должны иметь неподвижную посадку, которая назначается в зависимости от величины и интенсивности нагрузки Рг на посадочной поверхности кольца:
Pr=k1k2k3
где:
Fr — радиальная нагрузка на подшипник, кН
b -рабочая ширина посадочного места, м
k1 — динамический коэффициент посадки (при нагрузке с умеренными толчками и вибрациями.
кг = 1,0; при сильных ударах и вибрациях k1 = 1,8);
k2 — коэффициент, учитывающий снижение посадочного натяга (при полом вале или тонкостенном корпусе k2 > 1, при сплошном вале и толстостенном корпусе k2 - 1);
k3 — коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки (Fr) между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой силы Fa на
опору. Значения k3, зависящие от — ctg, где — угол контакта тел качения с дорожкой качения наружного кольца.
Для радиальных и радиально-упорных подшипников при расположении тел качения в один ряд k3=1. По подсчитанной интенсивности нагрузки Рг выбирается посадка.
Колебательно нагруженные кольца подшипников устанавливаются в корпус с основными отклонениями К и Js, а на вал -с отклонениями k, js, h. Точность выполнения посадочных поверхностей в корпусе и на валу определяется классом точности подшипника. Для классов точности 0 и 6 рекомендуется для валов назначить квалитет IT6, а для отверстий — IT7, для классов точности 2, 4 и 5 - соответственно IT 5 и IT 6.
Посадки подшипников отличаются от обычных расположением и значением полей допусков на посадочные поверхности колец. Подшипник является основным комплектующим изделием, не подлежащим в процессе сборки дополнительной доводке.
Требуемые посадки в соединении получают назначением соответствующий полей допусков на диаметры вала или отверстия в корпусе. Особенностью является то, что в подшипниках качения поле допуска на диаметр отверстия внутреннего кольца располагают не вверх от нулевой линии (не "в плюс"), а вниз ("в минус"). Этим гарантируют получение натягов в соединениях внутреннего кольца с валами, имеющими поля допусков k, n.
Поле допуска на диаметр наружного кольца располагают как обычно - "в минус" или "в тело детали".
Посадки колец шариковых и роликов радиальных подшипников на вал и в отверстие корпуса в зависимости от вида нагружения выбирают в соответствии с ГОСТ 3325-85.
Часто выбор посадок осуществляют методом аналогий, ориентируясь на аналогичные, длительно работающие проверенные узлы, близкие по конструкции, назначению и условиям эксплуатации.
Чтобы обеспечить нормальный срок службы подшипников качения, сопрягаемые с ними детали должны иметь определенную точность следующих параметров:
а) размеров;
б) формы поверхностей;
в) расположения поверхностей;
г) шероховатость.
а) сопрягаемые детали выполняются по следующим квалитетам:
|
Класс подшипника |
Квалитет |
|
|
Отверстие |
Вал |
|
|
0; 6 4; 5 2 |
7 6 5 |
6 5 4 |
б) отклонение формы (допуск цилиндричности) отверстия и вала не должно превышать 14 допуска на размер для подшипников 0-го и 6-го классов.
|
Класс подшипника |
Допуск цилиндричности отверстия и вала |
|
0; 6
4; 5 |
г) шероховатость посадочных поверхностей валов и отверстий в корпусах не должна превышать следующих величин. (параметр R).
|
Класс подшипника |
Валы |
Отверстия |
||
|
d80мм |
d > 80мм |
D80мм |
D > 80мм |
|
|
0; 6; 5 |
1,25 0,63 |
2,5 1,25 |
1,25 0,63 |
2,5 1,25 |
|
4 |
0,32 |
0,63 |
0,63 |
1,25 |
Кроме указанных факторов существенное влияние на срок службы подшипников оказывают его посадки на вал и в корпус. (ГОСТ 3325 – 85. Подшипники шариковые и роликовые. Посадки).
Для сокращения номенклатуры подшипники изготовляют с отклонениями внутреннего и наружного диаметров, не зависящими от посадки, по которой их будут монтировать. Для всех классов точности верхнее отклонение присоединительных диаметров принято равным 0.
7.3.Условные обозначения подшипников.
Система условных обозначений шарико и роликоподшипников установлена ГОСТ 3189-89. Условное обозначение подшипника дает полное представление о его габаритных размерах, конструкции, точности изготовления, термообработке, величине зазора и т. п.
Основное условное обозначение включает в себя семь цифр (рис. 2.31).
X XX X X XX
---Внутренний диаметр подшипника
----Серия диаметров
------Тип подшипника
' --- Конструктивная разновидность
Серия ширин и высот
Рис. 2.31. Схема условного обозначения подшипника
Пример условного обозначения подшипника роликового двухрядного с короткими цилиндрическими роликами типа 182000 (с коническим отверстием внутреннего кольца с бортами на внутреннем кольце), серии диаметров 1, серии ширин 3 с d= 100 мм, D = 150 мм, В = 37 мм:
Подшипник 3182120 ГОСТ 7634-75.
Пример условного обозначения подшипника с учетом его точности. Под - шипник обозначен Л 125-205, где Л — категория; 1 — ряд момента трения; 2 — группа радиального зазора; 5 — класс точности.
В обозначении Л 2.4 205 нет требований по моменту трения. В обозначении Л 5 205 нет требований по моменту трения и по радиальному зазору.
Примеры обозначений - посадок подшипников качения:
Подшипник класса точности 0 на вал с номинальным диаметром 50 мм, с симметричным расположением поля допуска Js6 ГОСТ 25347-82;
Посадка -50LO/ Js6
То же в отверстие корпуса с номинальным диаметром 90 мм, с полем допуска :
Посадка - 90H7/L0
Обозначения посадок подшипников на вал и в корпус соответствуют указанным чертежам(рис.7.5.,7.6.):
Рис.7.5.Обозначение посадки подшипника качения на чертеже.
Рис.7.6.Обозначение посадки подшипника качения на чертеже.
Допускается на сборочных чертежах подшипниковых узлов указывать размер, поле допуска или предельные отклонения на диаметр, сопряженный с подшипником детали, как показано на рис.7.7.
Рис.7.7. Размер и предельные отклонения на диаметр, сопряженный с подшипником детали.
Лекция № 8 «Нормирование и обозначение шероховатости поверхности»
В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шероховатость — ряд чередующихся выступов и впадин сравнительно малых размеров.
Шероховатость может быть следом от резца или другого режущего инструмента, копией неровностей форм или штампов, может появляться вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате действия других факторов.
Влияние шероховатости на работу деталей машин многообразно:
Шероховатость поверхности – это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами в пределах базовой длины.
8.1. Параметры шероховатости поверхности.
Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля (рис. 8.1.), получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью. Для отделения шероховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами ее рассматривают в пределах базовой длины I
Базой для отсчета отклонений профиля является средняя линия профиля т-т — линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля до этой линии минимально.
ГОСТ 2789—73 установлены следующие параметры шероховатости (рис. 8.1.) :
1.Среднее арифметическое отклонение профиля Ra-это среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:
Где: l -базовая длина; у -отклонение профиля (расстояние между любой точкой профиля и базовой линией т-т). При дискретном способе обработки профилограммы параметр Ra рассчитывают по формуле:
Ra=
где у- измеренные отклонения профиля в дискретных точках;
n-число измеренных дискретных отклонений на базовой длине.
рис.8.1. Неровности профиля поверхности.
2. При больших шероховатостях и в особенности при наличии явно выраженных бугров и впадин шероховатость характеризуют параметром Rz, который является суммой модулей размеров пяти наибольших бугров и пяти наибольших впадин на базовой длине L, т. е.
Rz=
где : ypi — высота z-ro наибольшего выступа профиля; yVi — глубина 1-ой наибольшей впадины профиля.
3.Наибольшая высота неровностей профиля Rmax -расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины (рис. 8.1.).
4.Средний шаг неровностей профиля Sm-среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины (рис. 8.1.).
5.Средний шаг местных выступов S-среднее значение шагов местных выступов профиля, находящихся в пределах базовой длины ( рис. 8.1.).
6.Относительная опорная длина профиля tp-отношение опорной длины профиля к базовой длине:
tp =100%
где— опорная длина профиля (сумма длин отрезков, отсекаемых на заданном уровне р., в материале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины).
Кроме перечисленных шести количественных параметров стандартом установлены два качественных параметра:
Табл.8.1.
|
№ |
Тип направлений неровностей. |
Схематичное изображение. |
Обозначение. |
|
1 |
Параллельное |
|
|
|
2 |
Перпендикулярное |
|
|
|
3 |
Перекрещиваю-щееся |
|
|
|
4 |
Произвольное |
|
|
|
№ |
Тип направлений неровностей. |
Схематичное изображение. |
Обозначение. |
|
5. |
Точечное |
|
|
|
6. |
Кругоообразное |
|
|
|
7. |
Радиальное |
|
|
В зависимости от вида обработки задается чистота поверхности или квалитет. Регламентируются параметры RRa, RRz и число базовых длин m, необходимых для набора статистики. Основные виды обработки и их параметры даны в табл. 8.2.
Таблица 8.2.
Размеры шероховатости (мкм)
для поверхностей различного вида обработки
|
Вид обработки |
Класс частоты |
Rа, мкм |
Базовая длина L, мм |
Число базовых длин |
|
Точение |
4 |
6,3 |
2,5 |
2 |
|
Шлифовка |
6 |
1,6 |
0,8 |
3 |
|
Полировка |
9 |
0,2 |
0,25 |
6 |
|
Доводка |
13 |
0,012 |
0,08 |
8 |
Установлено 14 классов шероховатости поверхностей. Чем меньше шероховатость, тем выше класс шероховатости.
Классы шероховатости с первого по пятый, а также классы 13-й и 14-й определяются параметром Rz, все остальные классы (с шестого по двенадцатый включительно) определяются параметром Ra, символ которого не пишется, а пишется только количественная характеристика.
Контроль шероховатости осуществляется одним из способов:
• визуальным (сравнение по образцам)
• бесконтактным (при помощи микроскопа)
• контактным (при помощи профилометра– микроскопом Линника.). В этом приборе шероховатая поверхность освещается под углом 45° через объектив микроскопа пучком света, имеющем вид узкой щели. Если объект имеет неровности в виде ступенек или шероховатостей, то изображение краев щели будет неровным. Принцип регистрации поясняется рис. 8.2.
рис.8.2. Принцип работы профилометра.
Величину параметра Rz рекомендуется назначать не более 0.33 от величины поля допуска на размер либо 0.5...0.4 от допуска расположения или формы. Если элемент детали имеет все три допуска, то следует брать допуск с наименьшей величиной.
Переход от параметра Rz к параметру Ra производится по соотношениям :
Rа = 0.25 Rz при Rz > 8 мкм;
Rа =0,2 Rz при Rz < 8 мкм.
После определения параметр Ra округляют до ближайшего числа из ряда стандартных значений.
Пример:
На чертеже детали задан размер 42k6Определить параметр шероховатости Ra.
Решение:
Допуск размера IT = 16 мкм. Параметр Rz = 0.33 IT = 0.33-16 = 5.3 мкм. Параметр Ra = 0.2 Rz = 0.2 -5.3 = 1.06 мкм. Для нанесения на чертеже детали принимаем Ra = 0.8 мкм.
8.2.Обозначение шероховатости поверхностей.
На Рис. 8.3. приведена структура обозначения шероховатости поверхности
рис.8.3. Структура обозначения шероховатости поверхности.
Обозначения шероховатости поверхностей на изображении детали располагают на линиях контура, выносных линиях или полках линий-выносок.
Шероховатость поверхности обозначают на чертеже для всех выполняемых по данному чертежу поверхностей изделия, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции. Размеры и толщина линий знака в обозначении шероховатости, вынесенном в правый верхний угол чертежа, должны быть приблизительно в 1,5 раз больше, чем в обозначениях, нанесенных на изображении (рис. 8.3).
Наносят знаки шероховатости на изображении в зависимости от расположения поверхности и наличия полки у знака (Рис. 8.4).
Обозначения шероховатости поверхности, в которых знак не имеет полки, располагают относительно основной надписи чертежа так, как показано на (Рис. 8.4).
рис.8.4 Обозначение шероховатости поверхности.
При указании одинаковой шероховатости для части поверхностей изделия в правом верхнем углу чертежа помещают обозначение одинаковой шероховатости и знак шероховатости в скобках. Знак в скобках означает, что все поверхности, на которых на изображении не нанесены обозначения шероховатости, должны иметь шероховатость, указанную перед скобками (рис.8.5.)
рис.8.5. Обозначение шероховатости поверхности.
Точность геометрических параметров деталей характеризуется не только точностью размеров ее элементов, но и точностью формы и взаимного расположения поверхностей. Отклонения формы и расположения поверхностей возникают в процессе обработки деталей из-за неточности и деформации станка, инструмента и приспособления; деформации обрабатываемого изделия; неравномерности припуска на обработку; неоднородности материала заготовки и т.п. Отклонения формы и расположения поверхностей снижают технологические показатели изделий. Так, они существенно влияют на точность и трудоемкость сборки и повышают объем пригоночных операций, снижают точность измерения размеров, влияют на точность базирования детали при изготовлении и контроле.
9.1. Основные понятия.
Номинальная поверхность - идеальная поверхность, размеры и форма которой соответствуют заданным номинальным размерам и номинальной форме(рис.9.1.)
Реальная поверхность - поверхность, ограничивающая деталь и отделяющая ее от окружающей среды(рис.9.1).
Профиль - линия пересечения поверхности с плоскостью или с заданной поверхностью (существуют понятия реального и номинального профилей, аналогичные понятиям номинальной и реальной поверхностей).
Нормируемый участок L - участок поверхности или линии, к которому относится допуск формы, допуск расположения или соответствующее отклонение(рис.9.1).
рис.9.1. Графическое изображение отклонений цилиндричности и соосности.
Для обеспечения точности параметров изделия, его работоспособности и долговечности на чертежах необходимо указывать не только отклонение размеров, но и при необходимости допуски формы и расположения поверхностей.
Назначение допусков формы и расположения поверхностей должно производиться на основе ГОСТов( табл.9.1.).
Табл.9.1.
|
Номер ГОСТ |
Наименование стандарта |
|
ГОСТ 24642-81 (СТ СЭВ 301-76) |
Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения. |
|
ГОСТ 24643-81 (СТ СЭВ 636-77) |
числовые значения. |
|
ГОСТ 14140-81 (СТ СЭВ 637-77) |
Допуски расположения осей отверстий для крепежных деталей. |
|
ГОСТ 25069-81 (СТ СЭВ 1911-79) |
Неуказанные допуски формы и расположения поверхностей. |
|
ГОСТ 2.308-79 (СТ СЭВ 368-76) |
Единая система конструкторской документации. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей. |
9.2.Виды допусков формы.
Табл.9.2.
|
№ |
вид допуска и его обозначение по ГОСТ 24642-81 |
изображение на чертеже |
|
1 |
допуск цилиндричности TFZ |
|
|
2 |
допуск круглости TFK |
|
|
3 |
допуск профиля продольного сечения цилиндрической поверхности TFP |
|
|
4 |
допуск плоскостности TFE |
|
|
5 |
допуск прямолинейности TFL |
|
Выбор допусков зависит от конструктивных и технологических требований и, кроме того, связан с допуском размера. Поле допуска размера для сопрягаемых поверхностей ограничивает также и любые отклонения формы на длине соединения. Ни одно из отклонений формы не может превысить допуска размера.
На рисунках 9.2., 9.3., и 9.4. приведены примеры отклонения от цилиндричности, от круглости и отклонения от прямолинейности.
рис. 9.2. – Отклонение от цилиндричности
Рис. 9.3. – Отклонение от круглости
рис. 9.4.. – Отклонение от прямолинейности оси
9.3. Виды допусков расположения.
Табл.9.3.
|
№ |
вид допуска расположения, ГОСТ 24642-81 |
изображение |
|
1 |
параллельности TPA |
|
|
2 |
перпендикулярности TPR |
|
|
3 |
наклона TPN |
|
|
4 |
симметричности TPS |
|
|
5 |
позиционный TPP |
|
|
6 |
пересечения TPX |
|
|
7 |
соосности TPC |
9.4. Виды суммарных допусков.
Виды допусков, их обозначение и изображение на чертежах приведены в таблице. Числовые значения допусков в зависимости от степени точности даны в приложении. Примеры назначения допусков на чертежах и изображение отклонений приведены в таблице 9.4.
Табл.9.4.
|
№ |
вид допуска и его обозначение по ГОСТ 24642-81 |
изображение на чертеже |
|
1 |
допуск торцевого биения TCA |
|
|
2 |
допуск полного торцевого биения TCTA |
|
|
3 |
допуск радипльного биения TCR |
|
|
4 |
допуск полного радипльного биения TCTR |
|
|
5 |
допуск биения в заданном направлении TCD |
|
|
6 |
допуск формы заданного профиля TCL |
|
|
7 |
допуск формы заданной поверхности TCE |
9.5. Указание допусков формы и расположения поверхностей на чертежах.
1. Допуски формы и расположения поверхностей указывают на чертежах условными обозначениями. Указание допусков формы и расположения текстом в технических требованиях допустимо лишь в тех случаях, когда отсутствует знак вида допуска.
2. При условном обозначении данные о допусках формы и расположения поверхностей указывают в прямоугольной рамке, разделенной на части:
• в первой части – знак допуска
• во второй части – числовое значение допуска, а при необходимости и длину нормируемого участка
• в третьей и последующих частях – буквенное обозначение баз (рис.9.5).
рис.9.5. Обозначение допусков формы и расположения на чертежах.
3.. Рамку рекомендуется выполнять в горизонтальном положении. Пересекать рамку допуска какими-либо линиями не допускается.
4. Если допуск относится к оси или к плоскости симметрии, то соединительная линия должна быть продолжением размерной линии (рис. 9.6., а). Если же отклонение или база относятся к поверхности, то соединительная линия не должна совпадать с размерной.
5. Если размер элемента уже указан, размерная линия должна быть без размера, и ее рассматривают как составную часть условного обозначения допуска.
6. Числовое значение допуска действительно для всей поверхности или длины элемента, если не задан нормируемый участок.
7. Если для одного элемента необходимо задать два разных вида допуска, то рамки допуска можно объединять и располагать их так, как показано на рис 9. Базы обозначают зачерненным треугольником, который соединяют при помощи соединительной линии с рамкой допуска или рамкой, в которой указывают буквенное обозначение базы.
8. Если нет необходимости выделять как базу ни одну из поверхностей, то треугольник заменяют стрелкой.
9. Линейные и угловые размеры, определяющие номинальное расположение элементов, ограничиваемых допуском расположения, указывают на чертежах в прямоугольных рамках.
10. Если допуск расположения или формы не указан как зависимый, то его считают независимым.
рис.9.6. Обозначения Обозначение допусков формы и расположения на чертежах
9.6. Зависимые и независимые допуски.
Допуски расположения или формы могут быть зависимыми или независимыми.
Зависимый допуск — это допуск расположения или формы, указываемый на чертеже в виде значения, которое допускается превышать на величину, зависящую от отклонения действительного размера рассматриваемого элемента от максимума материала.
На чертежах и в технических требованиях зависимый допуск задается своим минимальным значением, которое допускается превышать на величину, соответствующую отклонению действительного размера рассматриваемого или базового элемента данной детали от проходного предела (или ). Зависимые допуски обычно контролируют комплексными калибрами, которые являются прототипами сопрягаемых деталей. Эти калибры только проходные, они гарантируют беспригоночную сборку изделий.
Зависимые допуски обозначают так, как указано на рис. 9.6.
Знак М помещают:
• после числового значения допуска, если зависимый допуск связан с действительными размерами рассматриваемого элемента;
• после буквенного обозначения базы (см. рис. 9.6., б) или без буквенного обозначения в третьей части рамки (см. рис. 9.6., в), если зависимый допуск связан с действительными размерами базового элемента;
• после числового значения допуска и буквенного обозначения базы (см. рис. 9.6., г) или без буквенного обозначения (см. рис. 9.6., д), если зависимый допуск связан с действительными размерами рассматриваемого и базового элементов.
Независимый допуск - это допуск расположения или формы, числовое значение которого постоянно для всей совокупности деталей и не зависит от действительных размеров рассматриваемых поверхностей.
На рис 9.7. показана технология одного из наиболее интересных измерений отклонений- отклонений от круглости.
рис.9.7.. Внешний вид датчика современного накладного кругломера
Лекция № 10 «Размерные цепи»
Размерной цепью называют совокупность геометрических размеров, расположенных по замкнутому контуру и определяющих взаимное расположение деталей и их поверхностей.
Классификация размерных цепей.
По области применения:
а) конструкторская – решается задача обеспечения точности при конструи ровании изделий.
б) технологическая – решается задача обеспечения точности при изготовлении изделий.
в) измерительная – решается задача измерения величин, характеризующих точность изделий.
По месту в изделии:
а) детальная – определяет точность относительного положения поверхностей или осей одной детали.
б) сборочная – определяет точность относительного положения поверхностей или осей деталей, входящих в сборочную единицу.
По расположению звеньев:
а) линейная – звенья цепи являются линейными размерами и расположены на параллельных прямых.
б) угловая – звенья цепи представляют собой угловые размеры.
в) плоская – звенья расположены произвольно в одной или нескольких параллельных плоскостях.
г) пространственная – звенья расположены произвольно в пространстве.
10.1.Основные определения.
Размерная цепь состоит из отдельных звеньев. Звено – каждый из размеров, составляющих размерную цепь (любые угловые или линейные параметры).
Любая размерная цепь имеет одно исходное (замыкающее звено) и два или более составляющих звеньев.
Исходное звено – это звено, к которому предъявляется основное требование точности, определяющее качество изделия в соответствии с техническими условиями. В процессе обработки или сборки изделия исходное звено получается обычно последним, замыкая размерную цепь – замыкающее звено.
Составляющие звенья − это все остальные звенья, с изменением которых изменяется и замыкающее звено
Две группы составляющих звеньев:
Увеличивающие – звенья, с увеличением которых, при всех прочих условиях, увеличивается и замыкающее звено;
Уменьшающие – звенья, с увеличением которых, уменьшается замыкающее звено.
Определить увеличивающие и уменьшающие звенья можно применив правило обхода по контуру: все составляющие звенья обозначаются стрелками, начиная от звена соседнего с исходным, и должны иметь один и тот же замкнутый поток направлений. Все составляющие звенья, имеющие направление одинаковое с исходным, − уменьшающие, остальные увеличивающие.
На рис. 10.1. приведены примеры сборочных размерных цепей.
рис.10.1. Сборочная размерная цепь.
Различают основные и производные размерные цепи.
Основной размерной цепью называют размерную цепь, замыкающим звеном которой является размер, обеспечиваемый в соответствии с решением основной задачи.
Производной размерной цепью называют размерную цепь, замыкающим звеном которой является одно из составляющих звеньев основной размерной цепи.
При расчете размерных цепей решают прямую и обратную задачи, отличающиеся последовательностью расчетов.
Прямая задача. По заданному номинальному размеру и допуску (отклонениям) исходного звена определить номинальные размеры, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи. Такая задача относится к проектному расчету размерной цепи.
Обратная задача. По установленным номинальным размерам, допускам и предельным отклонениям всех составляющих звеньев определить номинальный размер, допуск и предельные отклонения замыкающего звена. Такая задача относится к проверочному расчету размерной цепи. Решением обратной задачи проверяется правильность решения прямой задачи.
При решении прямой и обратной задач находят применение два метода расчета уравнений размерной цепи: максимума-минимума и вероятностный.
Метод расчета на максимум-минимум учитывает самые неблагоприятные сочетания предельных отклонений звеньев размерной цепи.
Вероятностный метод расчета учитывает законы рассеяния размеров деталей и случайный характер их соединения на сборке. Совпадение действительных размеров деталей в цепи, выполненных равным предельным размерам, маловероятно. Поэтому, задаваясь некоторым процентом риска (процентом изделий, размеры замыкающих звеньев которых выйдут за установленные пределы), определяют возможное расширение полей допусков составляющих размеров.
Основными методами достижения точности исходного звена являются методы:
полной взаимозаменяемости;
неполной взаимозаменяемости;
групповой взаимозаменяемости;
пригонки;
регулирования.
При выборе метода достижения точности исходного звена необходимо учитывать функциональное назначение изделия, его конструктивные и технологические особенности, экономические факторы изготовления и сборки, эксплуатационные требование, тип производства и др.
Метод полной взаимозаменяемости – это метод, при котором детали соединяются на сборке без пригонки, регулирования и подбора. При любом сочетании на сборке размеров деталей, изготовленных в пределах расчетных допусков, значения замыкающего звена не выходят за установленные пределы. Расчеты выполняются по методу максимума-минимума.
Метод неполной взаимозаменяемости – это метод, при котором детали соединяются на сборке без пригонки, регулирования и подбора. При этом у небольшого (заранее принятого) количества изделий (обычно 3 изделий на 1000, процент риска 0,27) значения замыкающих звеньев могут выйти за установленные пределы. Расчеты выполняются по вероятностному методу.
Метод групповой взаимозаменяемости – это метод, при котором детали соединяются на сборке без пригонки, регулирования. Расчетное значение допуска размера составляющего звена увеличивается до экономически целесообразного производственного допуска. После изготовления детали рассортировываются по значениям действительных размеров на ряд групп в пределах принятого допуска.
При сборке соединяют детали соответствующих (одинаковых) групп для получения размера замыкающего звена в заданных пределах. Расчеты выполняются по методу максимума-минимума.
Метод пригонки – это метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается при сборке за счет пригонки заранее намеченной детали (компенсатора), на которую при механической обработке (под сборку) устанавливают определенный припуск. Величина необходимого съема припуска компенсатора определяется после предварительной сборки деталей и измерений. Расчеты могут выполняться как по методу максимума-минимума, так и по вероятностному методу.
Метод регулирования – это метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается при сборке за счет изменения размера компенсирующего звена без снятия слоя материала. Изменение размера замыкающего звена в сборке обеспечивается подбором и установкой сменных деталей (компенсаторов) типа прокладок, колец, втулок или специальными конструкциями, осуществляющими перемещение деталей по резьбе, клиньям, коническим поверхностям и т.д. Расчеты могут выполняться как по методу максимума-минимума, так и по вероятностному методу.
10.2.Принципы построения конструкторских размерных цепей.
Для каждой размерной цепи с целью получения необходимых исходных данных о взаимосвязи ее звеньев строят геометрическую схему, представляющую графическое изображение размерной цепи. С этой целью:
- исходя из задачи расчета, устанавливают исходное звено размерной цепи;
- пользуясь эскизами, чертежами, выявляют детали и сборочные единицы изделия, размеры которых оказывают влияние на величину исходного звена;
- устанавливают направление действующих на детали нагрузок, определяющих взаимное положение деталей, при котором (в соответствии с условиями задачи расчета) фиксируется величина исходного звена;
- вычерчивают эскиз деталей и сборочных единиц изделия, влияющих на величину исходного звена. Эскиз вычерчивают не в масштабе, а так, чтобы были видны все звенья, входящие в размерную цепь;
- выявляют и обозначают на эскизе поверхности контактов (базы) взаимодействующих деталей и сборочных единиц;
- непосредственно на эскизе или рядом с ним вычерчивают геометрическую схему основной размерной цепи, включающую в виде направленных векторов-размеров исходное звено и все составляющие звенья, которые соединяют конструкторские базы сопряженных деталей, образуя при этом замкнутый контур. Построение геометрической схемы размерной цепи обязательно должно начинаться с исходного звена.
Для размерных цепей с параллельными размерами в такой схеме каждая деталь будет представлена одним размером, соединяющим базовые контактные поверхности деталей; все звенья размерной цепи обозначают прописными буквами русского алфавита с индексом их порядкового номера в размерной цепи (А1, А2,…А10 и т.д.). Для другой размерной цепи это Б1, Б2,…Б10 и т.д. Исходные звенья обозначаются такими же буквами, но с индексом , например А, Б и т.д.;
- составляют исходное уравнение основной размерной цепи. Обычно это уравнение для плоской размерной цепи с линейными размерами представляют в виде явной функции относительно замыкающего звена; Сначало, используя эскизы деталей, определяют непосредственно по стоящим на них размерам или с помощью производных размерных цепей значения составляющих звеньев исходного уравнения основной размерной цепи.Затем, подставляя полученные таким образом значения всех звеньев в исходное уравнение, получают полное уравнение основной размерной цепи.
При построении размерных цепей следует руководствоваться их основными свойствами (рис.10.2.) :
• цепь должна быть замкнута;
• размер любого звена сборочной цепи должен относиться к элементам одной и той же детали;
исключением является замыкающее звено, которое всегда соединяет элементы разных деталей;
• цепь должна быть проведена наикратчайшим способом, т.е. деталь своими элементами должна входить в размерную цепь только один раз.
Например, размер и предельные отклонения АΔ (см. рис. 10.3) принимаются такими, которые обеспечивали бы свободное вращение зубчатого колеса при минимальном возможном смещении его вдоль оси.
Несовпадение вершины делительного конуса конической шестерни с осью вращения конического колеса (рис. 10.2, а, б) определяется степенью точности зубчатых колес, а его предельные значения находятся по соответствующему стандарту.
В курсовом проекте замыкающее звено и допуск на него уже заданы. Надо только установить, между какими деталями стоит размер замыкающего звена, а затем связать эти детали цепью размеров.
Например, на рис.10.2., б размер замыкающего звена стоит между осью и торцом зубчатого колеса; на рис. 10.4 а ,стоит между осью отверстия в корпусе и вершиной делительного конуса конического колеса и т.д.
рис.10.2. Наиболее типичные варианты сборочных размерных цепей.
10.3.Основные уравнения размерных цепей и их расчет.
Для проведения размерного анализа кроме размерной схемы необходимо составить уравнение размерной цепи, вытекающее из условия замкнутости: Если в размерную цепь входит m увеличивающих звеньев и n уменьшающих звеньев, то уравнение линейной размерной цепи имеет вид:
(1)
Прямая и обратная задачи.
При расчете размерных цепей могут решаться две задачи:
При выборе метода решения размерных цепей необходимо учитывать:
Заданная точность исходного звена должна достигаться с наименьшими технологическими и эксплуатационными затратами.
При прочих равных условиях рекомендуется в первую очередь выбирать такие методы решения размерных цепей, при которых сборка производиться без подбора, пригонки и регулирования, т.е. методы полной взаимозаменяемости и вероятностный.
Если применение этих методов экономически нецелесообразно или технически невозможно, следует перейти к использованию одного из методов неполной взаимозаменяемости.
При выборе метода расчета цепей можно ориентироваться на среднюю величину допуска составляющих звеньев или среднюю степень точности (квалитет) составляющих звеньев.
(2)
(3)
1.Метод полной взаимозаменяемости.
После составления уравнения размерной цепи (1) и решения его относительно можно определить предельные размеры замыкающего звена:
(4)
(5)
Вычитая почленно из (4) выражение (5) получим формулу для определения допуска замыкающего звена:
(6)
(7)
Анализируя формулу (7) можно сделать следующие выводы:
Если из уравнений (4) и (5) вычесть последовательно уравнение (1), получим
выражения для определения предельных отклонений замыкающего (исходного) звена:
(8)
(9)
При расчете размерных цепей часто оказывается удобным оперировать не предельными отклонениями ES и EI, а средними отклонениями Е
(10)
Сложив почленно уравнения (8) и (9) и учитывая (10) получим среднее отклонение поля замыкающего звена.
(11)
Решение прямой задачи.
Такая задача встречается гораздо чаще. Она наиболее важна, поскольку конечная цель расчета допусков составляющих размеров при заданной точности сборки (заданном допуске исходного звена) – обеспечить выполнение машиной ее функционального назначения. Эту задачу можно решать одним из следующих способов.
Способ равных допусков.
Применяется, если составляющие размеры входят в один интервал размеров и могут быть выполнены с примерно одинаковой экономической точностью.
Допуски всех составляющих звеньев принимаются одинаковыми.
(12)
Используя уравнение (7) и равенство (12) получим выражение (2):
(2)
Полученный средний допуск корректируют для всех или некоторых составляющих звеньев в завасимости от их номинальных размеров, технологических возможностей изготовления, конструктивных требований. При этом должно выполняться условие:
(13)
При этом выбирают стандартные поля допусков желательно предпочтительного применения.
Способ равных допусков прост, но недостаточно точен, т.к. корректировка допусков произвольна. Его можно рекомендовать для предварительного назначения допусков составляющих размеров.
Способ допусков одного квалитета.
Применяется, если все составляющие размеры могут быть выполнены с допуском одного квалитета и допуски составляющих размеров зависят от их номинального значения.
Известны номинальные размеры всех звеньев и предельные отклонения исходного (замыкающего звена).
Требуемый квалитет определяют следующим образом:
Допуск составляющего размера: , где
Используя формулу (7):
По условию . Тогда
Откуда получаем формулу (3):
(3)
По значению выбирают ближайший квалитет. Найдя по таблицам ГОСТа 25347-82 допуски составляющих размеров, корректируют их значения. Допуски для охватывающих размеров рекомендуется определять как для основного отверстия, а для охватываемых – как для основного вала. При этом должно соблюдаться условие (13).
Найдя допуски по заданным отклонениям и определяют значения и знаки верхних и нижних отклонений составляющих размеров так, чтобы они удовлетворяли уравнениям (8) и (9).
2. Теоретико – вероятный метод.
Детали соединяются на сборке, как правило, без пригонки, регулировки, подбора, при этом у небольшого (заранее принятого) количества изделий (обычно 3 изделия на 1000, процент риска 0,27) значения замыкающих звеньев могут выйти за установленные пределы. Расчет размерной цепи производится вероятностным методом.
Преимущества:
Те же, что и у метода полной взаимозаменяемости плюс экономичность изготовления деталей за счет расширенных полей допусков (по сравнению с предыдущим методом).
Недостатки:
Возможны, хотя и маловероятны, дополнительные затраты на замену или подгонку некоторых деталей.
Область применения.
В серийном и массовых производствах; при малом допуске исходного звена и большом числе составляющих звеньев.
Расчет размерных цепей теоретико – вероятностным методом.
Этот метод базируется на основных зависимостях метода максимума – минимума. Однако он учитывает более реальное распределение размеров в пределах поля допуска. В теории размерных цепей наиболее часто применяются следующие основные законы рассеивания размеров деталей: а) нормальный закон (закон Гаусса); б) закон треугольника (закон Симсона).
Уравнение (7) для определения допуска замыкающего (исходного) звена при расчете ТВМ принимает вид:
(14)
где - коэффициент относительного рассеивания, зависящий от закона рассеивания.
При расчетах коэффициент принимают равным:
, если ничего не известно о характере кривой рассеивания размеров деталей (мелкосерийное и индивидуальное производство);
, если предполагается, что рассеивание размеров деталей близко к закону треугольника;
,если кривая рассеивания имеет нормальный хар-тер.
Зубчатые колеса и передачи классифицируют по различным признакам, например по виду поверхностей, на которых располагаются зубцы (цилиндрические и конические, внутренние и внешние), по направлению зубцов (прямозубые, косозубые, винтовые, шевронные), по профилю зубцов (эвольвентные, циклоидальные, часовые, цевочные, Новикова), по направлению осей вращения (цилиндрические – с параллельными осями, конические – с пересекающимися, винтовые и червячные – со скрещивающимися). Среди множества классификаций важнейшими для определения точностных параметров являются те, которые определяют функциональное назначение передачи.
Требования, предъявляемые к точности зубчатых передач, зависят от назначения передач и условий их эксплуатации. В приборах, делительных машинах и технологическом оборудовании для нарезания резьбы и зубчатых колес применяют так называемые "отсчетные передачи", в которых главное внимание уделяют пропорциональности углов поворота зубчатых колес или кинематической точности. Кинематическая точность передачи определяет постоянство передаточного отношения за полный оборот зубчатого колеса. Колеса этих передач в большинстве случаев имеют малый модуль и работают при малых нагрузках и низких скоростях.
Достаточно часто встречаются в технике и "силовые" или тяжело нагруженные зубчатые передачи, к которым не предъявляют высоких требований точности вращения (передачи в домкратах, лебедках, прессах и т.д.). При передаче больших крутящих моментов требуется хороший контакт боковых поверхностей зубьев в передаче и максимальное использование площади рабочих поверхностей зубьев.
Деление зубчатых передач на "отсчетные" и "силовые" достаточно условно, поскольку все они передают крутящие моменты и все должны обеспечить пропорциональность углов поворота. Например, передачи в механических или электронно-механических часах вполне могут оказаться "силовыми", если малые по абсолютному значению крутящие моменты передаются узкими зубцами с мелким модулем.
Если у зубчатых передач нет явно выраженного эксплуатационного характера, их относят к передачам общего назначения. К таким передачам не предъявляют повышенных требований по точности.
В редукторах турбин и высокооборотных двигателей, в других изделиях с высокой круговой частотой вращения применяют "скоростные передачи" (высокоскоростные, быстроходные), для которых основными являются требования к плавности работы, что необходимо для снижения уровня вибраций и шума при работе изделия. Плавность работы передачи зависит от колебания мгновенных передаточных отношений, то есть от разностей передаточных отношений в каждый момент зацепления, которые многократно воспроизводятся за один оборот зубчатого колеса. Основными источниками неплавности работы являются такие погрешно
сти зубчатых колес, как неправильное взаимное расположение зубьев (погрешности шага) и неточность формы рабочих поверхностей (погрешности формы профиля зубьев).
Колеса скоростных передач, как правило, имеют средние модули и передают не слишком большие моменты, однако их зубья могут подвергаться значительным динамическим воздействиям.
В зависимости от условий работы меняются требования и к боковому зазору между нерабочими профилями зубьев. Эвольвентное зацепление теоретически способно работать при нулевых боковых зазорах (толщина зуба, находящегося в зацеплении, равна ширине впадины ответного колеса). Однако неточности изготовления зубчатого венца приводят к искажению формы и взаимному смещению реальных профилей зубьев, что может вызвать их деформацию или поломку. Видоизменяют профиль зубьев и его расположение также температурные и силовые деформации. Смещение реальных профилей зубьев может также быть следствием неточностей монтажа зубчатых колес.
Для компенсации неточностей изготовления и монтажа, силовых и температурных деформаций используют зазор между нерабочими сторонами профилей зубьев находящихся в зацеплении колес. Ширина впадины, превышающая толщину зуба, обеспечивает не только компенсацию технологических погрешностей и деформаций, но и служит также для размещения между зубьями слоя смазки, которая при отсутствии зазоров выдавливалась в процессе работы.
В реверсивных передачах и передачах, работающих в старт-стопном режиме, назначают минимальный боковой зазор, что позволяет предупреждать удары при перемене направления вращения или начале движения после остановки. Значительные зазоры назначают в передачах, работающих при высоких температурах, и т.д.
ГОСТ 1643-81 позволяет установить двенадцать степеней точности цилиндрических зубчатых колес и передач – с 1 по 12 в порядке убывания точности. В настоящее время допуски и предельные отклонения параметров зубчатых колес и передач нормированы для степеней точности 3...12, а степени 1 и 2 предусмотрены как перспективные. Для каждой передачи (и зубчатого колеса) установлены нормы точности (степени точности) трех видов, определяющие степени кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев.
Независимо от степеней точности устанавливают виды сопряжений, которые определяют требования к боковому зазору. ГОСТ 1643-81 устанавливает для зубчатых колес и передач с модулем больше 1 шесть видов сопряжений (A, B, C, D, E, H) и восемь видов допуска (a, b, c, d, h, x, y, z) гарантированного бокового зазора jn min(рис. ). С увеличением в сопряжении гарантированного бокового зазора jn min обычно предусматривается возрастание вида допуска зазора обозначаемого одноименной виду сопряжения строчной буквой (кроме вида допуска e). В большинстве случаев для зубчатых колес и передач рекомендуется поддерживать определенное соответствие между видом сопряжения, допуском бокового зазора и классом отклонения межосевого расстояния .
11.1.Основные показатели кинематической точности.
Наиболее полно кинематическая точность колес выявляется при измерении кинематической погрешности F′ir или накопленной погрешности шага зубчатого колеса Fpr, которые являются комплексными показателями. Вместо этих параметров могут быть использованы частные контрольные комплексы, (например Frr и FvWr), содержащие требования к двум параметрам колеса, связанным с радиальной и тангенциальной составляющими кинематической погрешности. В приведенном частном комплексе Frr – радиальное биение зубчатого венца, а FvWr – колебание длины общей нормали (тангенциальная составляющая). Биение рабочей оси зубообрабатывающего станка и неточность установки заготовки колеса относительно этой оси вызывают появление радиальной составляющей кинематической погрешности. Тангенциальная составляющая кинематической погрешности связана с погрешностями угловых («делительных») кинематических перемещений элементов зуборезного станка. В частных контрольных комплексах, определяющих нормы кинематической точности, используют такие показатели, как колебание измерительного межосевого расстояния за оборот колеса F″ir или уже упоминавшееся радиальное биение зубчатого венца Frr (характеризуют радиальную составляющую кинематической погрешности), дополненные погрешностью обката Fcr или колебанием длины общей нормали FvWr (они характеризуют тангенциальную составляющую кинематической погрешности). Стандарт предусматривает возможности применения других частных комплексов, определяющих степень кинематической точности колес. Основные показатели плавности Наиболее совершенным способом выделения циклических погрешностей является гармонический анализ результатов измерения кинематической погрешности, для выделения всех значимых циклических погрешностей, но поскольку измерения на кинематометрах сравнительно редки и дороги, чаще используют другие показатели плавности. К ним можно отнести такие, как местная кинематическая погрешность f′ir и циклическая погрешность колеса fzkr, равная удвоенной амплитуде гармонической составляющей кинематической погрешности зубчатого колеса. Под циклической погрешностью зубцовой частоты fzzr понимают составляющую кинематической погрешности колеса, периодически повторяющуюся за один его оборот с частотой повторений, равной частоте входа зубьев в зацепление. Показателями плавности являются отклонения шага зубьев зубчатого колеса fptr и отклонения шага зацепления fpbr от номинальных значений, а также погрешности профиля зубьев ffr и др. Под отклонением (торцового) шага зубьев зубчатого колеса fptr понимают разность действительного шага и расчетного торцового шага зубчатого колеса Под действительным шагом зацепления понимают расстояние между параллельными плоскостями, касательными к двум одноименным активным боковым поверхностям соседних зубьев зубчатого колеса.
11.2.Плавность работы.
Наиболее объективным показателем плавности работы зубчатых передач является местная кинематическая погрешность.
Местная кинематическая погрешность колеса fir - это наибольшая разность между местными соединениями (экстремальными) значениями кинематической погрешности зубчатого колеса.
Составляющими местной кинематической погрешности являются:
-отклонение шага fptr (допуск fpt);
-отклонение шага зацепления fpbr (fpb);
-отклонение профиля зуба ffr (ff);
-колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе fir (fi).
Контакт зубьев.
Долговечность работы зубчатых передач зависит от полноты контакта сопряженных боковых поверхностей зубьев колес.
hcp – средняя высота следов прилегания зубьев.
hc – высота зуба активной боковой поверхности.
Суммарным пятном контакта называют часть активной поверхности зуба колеса, на которой располагаются следы прилегания его к зубьям парного колеса после вращения собранной передачи при непрерывном контактировании зубьев обоих колес.
Суммарное пятно контакта оценивается по относительным размерам:
По длине зуба:
(с < m)
(c > m)
по высоте:
Показатели кинематической точности, плавности работы и контакта зависят от точности зубонарезного инструмента и не зависят от квалификации рабочего.
Боковой зазор зависит от правильности установки на станке межосевого расстояния «инструмент – заготовка», от режимов резания, т.е. от квалификации станочника.
Поэтому показатели бокового зазора контролируют на каждом колесе и допуски бокового зазора наносят на рабочий чертеж колеса.
11.3.Указание норм точности на чертежах зубчатых колес.
При оформлении чертежей зубчатых колес в соответствии с требованиями ЕСКД в правой верхней части чертежа помещают таблицу параметров, которая состоит из трех частей, разделяемых основными линиями. В первой (верхней) части таблицы помещают основные данные, которые включают модуль, число зубьев, нормальный исходный контур (для нестандартного указывают все необходимые для воспроизведения контура параметры, стандартный задают ссылкой на стандарт), обозначение норм точности по типу 9–8–7 F ГОСТ 9178–81 или 8–B ГОСТ 1643–81 и другие данные. Во второй части таблицы помещают данные для контроля норм точности, которые для колес с нестандартным исходным контуром включают полный контрольный комплекс для проверки по нормам кинематической точности, плавности, контакта и бокового зазора. Для колес со стандартным исходным контуром данные для контроля включают только данные для проверки по нормам бокового зазора:
1.постоянная хорда sc и высота до постоянной хорды hc (при этом указывают номинальное значение постоянной хорды до третьего знака после запятой, а высоту до постоянной хорды приводят в виде номинального значения и двух отрицательных отклонений;
2..толщина по хорде sy и высота до постоянной хорды hay (в этом случае указывают номинальное значение высоты до хорды и контролируемое значение толщины с двумя отрицательными отклонениями);
3.размер по роликам M и диаметр ролика D (диаметр ролика указывают как номинальное значение, а контролируемый размер M – с двумя отрицательными отклонениями);
4.длину общей нормали W (номинальное значение с двумя отрицательными отклонениями).
В третьей части таблицы помещают справочные данные, в которые могут включаться делительный диаметр колеса, данные о сопрягаемом зубчатом колесе и прочие.
11.4.Методы контроля бокового зазора.
Методы контроля бокового зазора.
Пассивные методы:
а) набором щупов;
б) индикатором часового типа;
в) по замерам толщины свинцовой пластинки, прокатанной между зубьями.
Активные методы:
а) контроль смещения исходного контура от его номинального положения (тангенциальные зубомеры);
б) контроль длины общей нормали (нормалемеры, штангенциркули);
в) контроль толщины зуба по постоянной хорде или по хорде делительной окружности (штангензубомеры);
г) контроль размера б.з. по роликам (рычажные скобы, оптиметры).
11.5. Контроль смещения исходного контура.
Для создания в зубчатой передаче гарантированного зазора производят уменьшение толщины зуба по сравнению с расчетной теоретической толщиной. Это уменьшение создается путем радиального смещения исходного контура рейки зубонарезного инструмента.
Дополнительное смещение исходного контура от его номинального положения в тело зубчатого колеса нормируется в ГОСТе 1643-81 двумя величинами:
-наименьшим дополнительным смещением исходного контура (EHS);
-допуском на смещение исходного контура (ТН).
Наименьшее дополнительное смещение исходного контура (EHS) назначают в зависимости от степени точности по нормам плавности и вида сопряжения.
EHS = f (m z степ. точн вида сопр.)
Допуск на смещение исходного контура (ТН) установлен в зависимости от допуска на радиальное биение (Fr), вида сопряжения, причем ТНFr; TH = f (m z)
Контроль смещения исходного контура осуществляют с помощью тангенциального зубомера.
Контроль толщин зубьев по постоянной хорде.
ГОСТ 1643-91 взамен измерения дополнительного смещения исходного контура разрешает производить измерение толщины зуба по постоянной хорде.
Постоянной хордой называют отрезок прямой, соединяющий точки касания исходного контура с обоими профилями зуба в нормальном сечении.
Номинальная величина толщины зуба
где х – коэффициент коррегирования
- угол исходного контура.
Для коррегирования колес Sc = 1,387 m
Высота от окружности выступов до постоянной хорды
где ha – высота головки зуба (для нормальных колес ha = m)
Для коррегирования колес hc = 0,7476m
Предельные значения толщины зуба по постоянной хорде нормируют в ГОСТе: - наименьшим отклонением толщины зуба от номинальной (ECS);допуском на толщину зуба (Тс)
ECS = f (вида сопряжения, степени точности по нормам плавности, делительного диаметра).
TC = f (вида сопряжения, допуска на различное биение.Контроль толщины зуба по постоянной хорде осуществляют с помощью штангензубомера .
Лекция № 12 « Взаимозаменяемость резьбовых соединений».
Метрическая цилиндрическая резьба применяется главным образом в качестве крепежной и разделяется на резьбу с крупным шагом диаметром 1...64 мм и резьбу с мелким шагом диаметром 1...600 мм.
При равных наружных диаметрах метрические резьбы с мелким шагом отличаются от резьб с крупным шагом меньшей высотой профиля и меньшим углом подъема резьбы. Поэтому резьбы с мелким шагом рекомендуется применять при малой длине свинчивания, на тонкостенных деталях, а также при переменной нагрузке, толчках и вибрациях. Резьбы с крупным шагом рекомендуется применять для соединения деталей, не подвергающихся таким нагрузкам, так как они менее надежны при переменной нагрузке и вибрациях и более склонны к самоотвинчиванию.
ГОСТ 9150-81 регламентирует основные параметры метрической резьбы
12.1. Основные определения.
Резьба- один или несколько равномерно расположенных выступов резьбы постоянного сечения, образованных на боковой поверхности прямого кругового цилиндра или прямого кругового конуса.
Внутренняя резьба- резьба, образованная на внутренней прямой круговой цилиндрической или прямой круговой конической поверхности.
Правая резьба- резьба у которой выступ, вращаясь по часовой стрелке, удаляется вдоль оси от наблюдателя.
Примечание: деталь с правой резьбой ввинчивают или навинчивают при вращении по часовой стрелки.
Левая резьба- резьба у которой выступ, вращаясь против часовой стрелке, удаляется вдоль оси от наблюдателя.
Примечание:-деталь с левой резьбой ввинчивают или навинчивают при вращении против часовой стрелки.
Резьбовое соединение-соединение двух деталей с помощью резьбы, в которой одна из деталей имеет наружную резьбу, а другая - внутреннюю.
Наружный диаметр d и D (номинальный диаметр резьбы) - диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы (болта) или по впадинам внутренней резьбы (гайки).
Внутренний диаметр d1 и D1 - диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы (болта) или вершин внутренней цилиндрической резьбы (гайки).
Средний диаметр d2 и D2 - диаметр воображаемого цилиндра соосного с резьбой, каждая образующая которого пересекает профиль таким образом, что отрезок, образованный при пересечении с канавкой, равен половине номинального шага.
Угол профиля резьбы ά- угол между смежными боковыми сторонами резьбы в плоскости осевого сечения.
На рис.12.1. наглядно показана метрическая резьба.
рис.12.1. Метрическая резьба.
Метрическая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах, является основной крепежной резьбой. Характеризуется метрическая резьба диаметром винта в миллиметрах и шагом резьбы в миллиметрах. Это резьба однозаходная, преимущественно правая, с крупным или мелким шагом. Метрическая цилиндрическая резьба разделяется на резьбу с крупным шагом диаметром 1…64 мм и резьбу с мелким шагом диаметром 1…600 мм. За основную принята резьба с крупным шагом.
При равных наружных диаметрах метрические резьбы с мелким шагом отличаются от резьб с крупным шагом меньшей высотой профиля и меньшим углом подъема резьбы. Поэтому резьбы с мелким шагом рекомендуется применять при малой длине свинчивания, на тонкостенных деталях, а также при переменной нагрузке, толчках и вибрациях. Резьбы с крупным шагом рекомендуется применять для соединения деталей, не подвергающихся таким нагрузкам, так как они менее надежны при переменной нагрузке и вибрациях и более склонны к самоотвинчиванию.
Метрическую резьбу с крупным шагом обозначают буквой М и числом, выражающим номинальный диаметр в миллиметрах, например М20. Для мелкой метрической резьбы дополнительно указывают шаг, например М12х0.5.
Профилем метрической резьбы служит равносторонний треугольник с углом при вершине, равном 60°. Выступы и выпадины резьбы притуплены (рис. 2).
ГОСТ 9150-81 устанавливает номинальный профиль и размеры его элементов.
Значение основных параметров метрических резьб по ГОСТ 9150-81 приведены в табл.12.1..
Таблица 12.1.
|
Шаг резьбы Р ,мм |
наружный диаметр d для резьб |
средний диаметр d2, D2, мм |
внутренний диаметр d1, D1, мм |
|
|
с крупным шагом, мм |
с мелким шагом, мм |
|||
|
1.25 |
8 |
10 |
7.188 9.188 |
6.647 8.647 |
|
1.5 |
10 |
12 14 16 |
9.026 11.026 13.026 15.026 |
8.386 10.386 12.386 14.386 |
|
1.75 |
12 |
-------- |
10.863 |
10.106 |
|
2.5 |
18 20 22 |
-------- |
16.376 18.376 20.376 |
15.294 17.294 19.274 |
|
3.5 |
30 33 |
-------- |
27.727 30.727 |
26.211 29.211 |
|
4.5 |
42 |
-------- |
39.077 |
37.129 |
12.2. Предельные отклонения метрической резьбы. Посадки с зазором.
Резьбы при свинчивании контактируют только боковыми сторонами профиля, поэтому только средний диаметр, шаг и угол профиля резьбы определяют характер сопряжения в резьбе. Для компенсации накопленной погрешности шага и погрешности угла профиля производят смещение действительного среднего диаметра резьбы. Вследствие взаимосвязи между отклонениями шага, угла профиля и собственно среднего диаметра, допускаемые отклонения этих параметров раздельно не нормируют. Устанавливают только суммарный допуск на средний диаметр болта Td2 и гайки TD2, который включает допускаемые отклонения собственно среднего диаметра и диаметральные компенсации погрешности шага и угла профиля. Кроме этого, задается допуск на наружный диаметр болта d и внутренний диаметр у гайки D1, т. е. на диаметры, которые формируются перед нарезанием резьбы и при измерении готовых изделий наиболее доступны.
Поля допусков основного отбора метрической резьбы для посадок с зазором по ГОСТ 16093-2004 приведены в табл. 12.2.. Цифры обозначают степень точности, а буквы — основное отклонение.
Табл.12.2
|
Деталь |
Класс точности |
Поле допуска при длине свинчивания |
||
|
S — короткая |
N — нормальная |
L — длинная |
||
|
Наружная резьба (болт) |
Точный |
------- |
4h |
------- |
|
Средний |
5g6g |
6h,6g,6f,6e |
7g6g |
|
|
Грубый |
------ |
8g |
------ |
|
|
Внутренняя резьба (гайка) |
Точный |
4H |
5H |
6H |
|
Средний |
5H |
6H,6G |
7H |
|
|
Грубый |
------ |
7H |
8H |
Примечания:
Поля допусков основного отбора метрической резьбы для посадок с зазором определяются по ГОСТ 16093-81
Цифры обозначают степень точности, а буквы - основное отклонение.
Длина свинчивания в силу конструктивных особенностей резьбовы соединений оказывает влияние на качество и характер сопряжения.
Установлено три группы длин свинчивания:
S – короткие: с длиной свинчивания менее 2.24 x Р x d0.2 .7
N – нормальные: с длиной свинчивания не менее 2.24 x Р x d0.2 и не более 66.7 xP xd0.2
L – длинные: с длиной свинчивания более 6.7xP xd0.2 - к группе L
Точные значения длин свинчивания установлены ГОСТ 16093-81
Класс точности - понятие условное (на чертежах указывают поля допусков); и его используют для сравнительной оценки точности резьбы.
Точный класс рекомендуется для ответственных резьбовых соединений.
Средний класс - для резьб общего назначения.
Грубый класс - для резьб, нарезаемых на горячекатаных заготовках, в длинных глухих отверстиях и т.п.
Геометрические размеры резьбы стандартизированы. ГОСТ 8724-81.
Устанавливается три ряда диаметров метрической резьбы, первой из которых предпочтительнее. В пределах каждого ряда предусмотрены резьбы с крупным и мелким шагом.
Например:
Для 14 мм стандарт предусматривает крупную резьбу с шагом
Р = 2 мм, пять мелких резьб с шагами Р = 1,5; 1,25; 1; 0,75; 0,5 мм.
В общем машиностроении в основном применяются резьбы с крупным шагом, как менее чувствительные к ошибкам изготовления.
Отклонения шага и угла профиля резьбы и их диаметральная компенсация.
Резьбовые соединения относят к сложным соединениям, т.к. на взаимозаменяемость влияет точность выполнения всех перечисленных выше параметров. При реальном выполнении резьбовых соединений основная посадка назначается по среднему диаметру (d2 D2), при этом независимо от этой посадки по наружному диаметру (d D) и внутреннему диаметру (d1 D1) предусмотрены гарантированные зазоры. По наружному диаметру за счет соответствующей посадки, а по внутреннему зазор определяется величиной (Н/4 – Н/6).
Погрешности шага и половины угла профиля компенсируются расширенными допусками на средний диаметр.
Рассмотрим один из случаев:
Резьба гайки идеальная, болт имеет только накопленную погрешность шага.
При равенстве средних диаметров гайки и болта свинчиваемость невозможна из – за наложения металла в заштрихованной области.
Чтобы компенсировать погрешность шага h необходимо обеспечить условие .
Условие свинчиваемости
Поле допуска диаметра резьбы образуется сочетанием основного отклонения (буква) с допуском по принятой степени точности (цифра): 6H, 6g, 6h.
Поле допуска резьбы образуется сочетанием поля допуска среднего диаметра с полем допуска внутреннего диаметра (для гаек) и наружного диаметра (для болтов): 5H6H 7g6g.
Установлены 3 группы длин свинчивания:
S – малая (короткая);
N – нормальная;
L – большая (длинная).
Для образования посадок с зазором рекомендуются следующие поля допусков: если обозначение поля допуска среднего диаметра совпадает с полем допуска наружного или внутреннего диаметра принимают сокращенную запись: 6g6g = 6g, 6H6H = 6H.
На чертежах поле допуска резьбы указывают после обозначения размера резьбы (ГОСТ 8724-81):
Болт М24 – 6g; гайка М24 – 6H.(при длине свинчиваемости N)
Если длина свинчиваемости отличается от нормальной:
Болт М24 – 6g – 40.
На сборочных чертежах посадки резьбовых соединений обозначают дробью
М24;М12
Метрические резьбы с натягами и переходными посадками предназначены для резьбовых соединений, образованных ввертыванием стальных шпилек в резьбовые отверстия, т.е. для крепежных соединений, работающих в условиях сотрясений, вибраций, переменного температурного режима, а также для обеспечения неподвижности резьбовых соединений при эксплуатации или центрирования деталей по резьбе. Переходные посадки более технологичны, чем посадки с натягом для которых применяют селективную сборку.
Лекция № 13 «Взаимозаменяемость шпоночных и шлицевых соединений»
Шпоночные и шлицевые соединения предназначаются для передачи крутящего момента. С их помощью закрепляют на валах шкивы, шестерни, муфты, вентиляторы и другие детали.
Наиболее распространены призматические шпонки (рис. 13.1., а), устанавливаемые в пазы валов с натягом по боковым граням. Для облегчения монтажа охватывающей детали на вал между верхней гранью шпонки и дном канавки в детали оставляют зазор. Когда деталь должна в процессе работы свободно перемещаться в осевом направлении, в соединении между шпонкой и боковыми гранями детали оставляют зазоры, а шпонку прикрепляют к валу винтами.
Сегментные шпонки (рис. 13.1., б) имеют небольшую длину, поэтому их применяют в малонагруженных соединениях. По сравнению с призматическими шпонками они имеют некоторые технологические преимущества: пазы в валах прорезают дисковыми фрезами, имеющими высокую производительность, крепление шпонок на валу получается устойчивее вследствие большей глубины врезания. Демонтаж шпонок несложен и осуществляется легким ударом по концу шпонки.
Шпоночные соединения на большие крутящие моменты приходится выполнять со шпонками большого сечения, а пазы в валах с большой глубиной, что снижает их прочность.
В шлицевых соединениях (рис. 13.1., в) усилие воспринимается большим числом выступов, что позволяет при значительных моментах ограничиться выступами небольшой высоты. Современные методы обработки шлицевых деталей обеспечивают высокую точность и их взаимозаменяемость. Применяют шлицевые соединения прямоугольные, треугольные и эвольвентные. В зависимости от используемой посадки шлицевые соединения разделяют на подвижные, легкоразъемные и тугоразъемные.
рис. 13.1.. Соединения:а — с призматической шпонкой, б — с сегментной шпонкой, в — с прямоугольными шлицами
Перед сборкой шлицевого соединения осматривают состояние шлицев обеих деталей. Даже незначительные забоины, задиры и заусенцы на шлицах не допускаются. В тугоразъемных соединениях охватывающую деталь насаживают на прессе или специальном приспособлении. Применять молоток не следует, так как при ударах возможен перекос детали и задиры на шлицах. При очень тугих посадках охватывающую деталь перед насадкой нагревают, а после монтажа и охлаждения проверяют точность сборки. Неподвижные шлицевые соединения после сборки проверяют на радиальное и торцовое биения.
13.1. Шлицевые соединения.
Шлицевое соединение – вид соединения валов со втулками по поверхностям сложного профиля с продольными выступами (шлицами) и впадинами. Обычно шлицевые соединения используют для передачи крутящих моментов в соединениях вала с зубчатым колесом (блоком зубчатых колес), со шкивом, полумуфтой или другой деталью. Как правило, это подвижные соединения, в которых втулка может перемещаться в осевом направлении, а шлицевые поверхности используют как направляющие для продольного перемещения деталей. Однако возможно и применение неподвижных шлицевых соединений.
На уровне межгосударственных стандартов стандартизованы элементы деталей и соединений с прямобочной (ГОСТ 1139-80 «Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски») и эвольвентной (ГОСТ 6033-80 «Соединения шлицевые эвольвентные с углом профиля 30°. Размеры, допуски и измеряемые величины») формой профиля зубьев. Наиболее широко распространены прямобочные шлицевые соединения с четным числом шлиц.
В шлицевых соединениях посадки могут осуществляться по трем поверхностям: по наружной цилиндрической поверхности (размер D), внутренней цилиндрической поверхности (размер d) и по боковым поверхностям впадин втулки и шлиц вала (размер b). При одновременном сопряжении по трем поверхностям нужны очень высокие требования к точности всех элементов по размерам, форме и расположению, которые могут рассматриваться как функционально неоправданные. Поэтому для любого шлицевого соединения введены «центрирующие» и «нецентрирующие» поверхности (понятия отражают степень участия поверхностей в обеспечении взаимного расположения сопрягаемых деталей). По нецентрирующим элементам назначают грубые посадки с большими зазорами или обеспечивают зазор по номиналу, что существенно удешевляет соединение без потерь функциональной точности.
Шлицевые соединения обладают значительными преимуществами по сравнению со шпоночными:
-меньшее число деталей в соединении;
-большая нагрузочная способность за счет большей площади контакта рабочих поверхностей ступицы и вала;
-лучшее центрирование соединяемых деталей;
-высокая надежность при динамических и реверсивных нагрузках.
Недостаток:
-высокая трудоемкость и стоимость изготовления.
Основные типы шлицевых соединений:
а) прямобочные;
б) эвольвентные;
в) треугольные
Посадки шлицевых соединений назначают в системе отверстия по центрирующей цилиндрической поверхности и по боковым поверхностям впадин втулок и зубьев вала (т.е. по d и b, или D и b, или только b). Допуски и основные отклонения размеров D, d и b шлицевого соединения назначают по ГОСТ 25346-82.
Поля допусков в ГОСТ 1139-80.
Посадки назначают в зависимости от способа центрирования:
- для d;
- для b;
- для D – дают соединения с зазором
- для d и D – дают соединения с переходными посадками.
Обозначение шлицевых соединений валов и втулок.
Z = 8
d = 36 мм
D = 40 мм
b = 7 мм
Центрирование по d
Посадка по диаметру центрирования по b :
Шлицевые соединения контролируют комплексными проходными калибрами и поэлементными непроходными калибрами.
Технические условия на шлицевые соединения в металлорежущих станках описаны в табл.13.1.
Табл.13.1.
|
Контролируемый параметр |
Допустимое отклонение, м |
Метод контроля |
|
Равномерность ширины шлица |
0,02 |
Замерить размер в нескольких местах |
|
Биение центрирующих поверхностей вала относительно опорных шеек |
0,02 - для зубчатых колес до 7-й степени точности; 0,04 - для зубчатых колес свыше 7-й степени точности |
Уложить вал опорными шейками в призмы; поворачивая вал, определить с помощью индикатора биение по окружности наружного или внутреннего диаметра на обоих концах вала |
|
Параллельность боковых поверхностей шлицев осевой плоскости вала |
0,02 на 100 мм длины |
Установить вал в центрах. Перемещая индикатор вдоль оси вала, определить отклонение от параллельности боковых поверхностей шлицев |
|
Угловое качание детали на валу |
0,02 на радиус 50 мм |
Установить вал в центрах. Покачивая деталь в соответствующем направлении, индикатором замерить угловое или боковое качание детали |
|
Боковое качание детали на валу |
0,05 на радиус 50 мм |
|
|
Равномерность шага шлицев |
0,02 |
Установить вал в центрах делительного приспособления; поворачивая вал на нужный угол 360°/z, проверить индикатором положение шлица |
13.2. Шпоночные соединения.
Шпоночные соединения применяются для соединения втулок, шкивов, муфт, зубчатых колес и других деталей машин с валами.
Достоинства:
-простота и надежность конструкции;
-легкость сборки и разборки;
-невысокая стоимость.
Недостаток:
-снижение нагрузочной способности сопрягаемых деталей из – за ослабления их поперечных сечений шпоночными пазами.
Существует три типа шпоночных соединений:
а) свободное (подвижное);
б) нормальное (неподвижное разъемное);
в) плотное (неподвижное неразъемное).
Для получения различных посадок призматических шпонок установлены поля допусков на ширину b шпонок, пазов валов и втулок (ГОСТ 23360-78). Ширина шпонки определяет прочность всего соединения и является поэтому основным параметром.
Шпонка - деталь, устанавливаемая в разъем двух соединяемых деталей и препятствующая их взаимному перемещению. Применяется чаще всего для передачи вращающего момента. По характеру работы различают ненапряженные (призматические и сегментные) и напряженные (клиновые и тангенциальные) шпонки, а также неподвижные и подвижные шпоночные соединения. Виды шпонок представлены на рис.13.2.
рис.13.2. Виды шпонок.
Для обеспечения посадок призматических шпонок предусмотрены поля допусков: на ширину паза вала - Н9, N9 и Р9; на ширину паза втулок - D10, Js9 и Р9; на высоту шпонки 2-6 мм - h9 и свыше 6 мм – h11; на длину шпонки h14 и на длину паза - H15.
Сегментные шпонки по ГОСТ 24071-80 применяют при необходимости частого демонтажа узла. Клиновые шпонки по ГОСТ 24068-80 представляют собой самотормозящийся клин с уклоном 1 : 100; они крепят ступицу также и в осевом направлении, из-за возникающих при эксплуатации перекосов эти шпонки применяют только для тихоходных, неответственных деталей. Тангенциальные шпонки по применяют при значительных динамических нагрузках.
Технические требования к шпоночным соединениям предусматривают:
-правильность формы и размеров шпонки и пазов вала и ступицы по всей длине;
-отсутствие заусенцев и забоин на рабочих поверхностях шпонки и пазов;
-параллельность оси шпонки и осей вала или отверстия ступицы;
-симметричность боковых поверхностей пазов вала и ступицы относительно диаметральной плоскости;
-тщательную пригонку рабочих поверхностей шпонки и пазов; наличие зазоров по высоте для призматических и сегментных шпонок и по ширине для клиновых шпонок.
Лекция № 14 «Допуски углов. Взаимозаменяемость конических соединений».
Основными свойствами конических соединений являются самоцентрируемость деталей, регулируемость характера сопряжения и простота обеспечения герметичности. Герметичность достигается индивидуальной притиркой деталей по коническим поверхностям, вследствие чего герметичные детали (запорные краны, клапаны четырехтактных двигателей, запорные иглы карбюраторов и т.п.) функционально не взаимозаменяемы.
Обеспечение высокой концентричности при неподвижных соединениях определяет посадку на конус различных ответственных быстровращающихся деталей: маховиков двигателей внутреннего сгорания, вращающихся частей центрифуг, сепараторов, режущих инструментов и т. п. Возможность регулировать посадку относительным осевым смещением деталей используется в ряде конических подшипников, для регулирования зазоров в призматических направляющих станков, для закрепления штампов на молотах и т.д.
Кроме конических соединений, конусы используют в приборостроении и как отдельные элементы: контрольные и регулирующие конусы в различных фрикционных механизмах для изменения передаточного отношения, конусы различных решающих логарифмических и множительных механизмов и т.д.
Различные углы, применяемые при конструировании и изготовлении деталей машин и приборов, инструмента, приспособлений и др. можно разделить на три основные группы.
Углы общего назначения, размеры которых во многих случаях являются независимыми, так как не связаны расчетными зависимостями с другими принятыми линейными или угловыми параметрами (фаски, скосы, наклонные поверхности, штамповочные и литейные уклоны).
Углы специального назначения имеют ограниченное применение, так как используются в стандартизованных специальных деталях (например, конусы Морзе, инструментальные конусы, конические трубные резьбы и калибры, шпиндели и оправки станков и т.д.).
Специальные углы, размеры которых связаны расчетными зависимостями с другими принятыми линейными и угловыми размерами. Например, угол подъема спирали червячной фрезы зависит от диаметра фрезы и шага спирали, т. е. является производным размером.
Углы общего назначения имеют наибольшее распространение и их размеры определены ГОСТ 8908-81. Этот стандарт устанавливает три ряда нормальных углов, представленных как в радиан-ной, так и в градусной системах.
Первый ряд - это углы величиной 0°; 5°; 15°; 20°; 30°; 45°; 60°; 90° и 120°; второй ряд включает в себя углы первого ряда и в дополнение к ним углы 0°30'; Г; 2°; 3°; 4°; 6°; 7°; 8°; 10°; 40° и 75°; третий ряд, включающий в себя углы первого и второго рядов с большим количеством дополнительных углов. При выборе значений углов первый ряд следует предпочитать второму ряду, а второй - третьему.
Коническим соединением называют соединение наружного и внутреннего конусов, имеющих одинаковые номинальные углы конуса или одинаковые номинальные конусности. Конические соединения по сравнению с цилиндрическими имеют ряд преимуществ и в некоторых случаях являются незаменимыми. Они могут быть подвижными, неподвижными и плотными.
Конические сопряжения используют для обеспечения сопряжений, при которых требуется частая разборка и сборка при хорошем центрировании сопрягаемых деталей. Типичным случаем наиболее частого применения конусов является установка режущего инструмента в шпинделе металлорежущих станков.
Подвижные конические соединения служат для обеспечения относительного вращения или зазора между деталями. Эти соединения характеризуются точным центрированием, возможностью компенсации износа деталей за счет перемещения их вдоль оси, например, в конических подшипниках станков, в регулирующих устройствах. Подвижные конические соединения допускают регулирование зазора относительным смещением деталей вдоль оси и тем самым обеспечивают высокую точность вращения и длительную эксплуатацию с сохранением заданных свойств. Такие конические опоры вращения находят широкое применение в конструкциях высокоточных машин и приборов.
Неподвижные конические соединения (типа посадок с натягом цилиндрических сопряжений) служат для передачи крутящих моментов. Неподвижность создается силой трения между сопрягаемыми поверхностями. Силу трения регулируют изменением натяга, который обеспечивают затяжкой или запрессовкой наружного конуса во внутренний. При передаче больших нагрузок при малых натягах, а также при вибрациях применяют дополнительное крепление шпонками в конических сочинениях. В неподвижных конических соединениях необходимый натяг издается осевой силой и при этом происходит самоцентрирование элементов конического сопряжения. Такие соединения легко разбираются и всегда имеется возможность регулирования натяга.
Плотные (или герметичные) конические соединения применяют в кранах, штуцерах, для посадки клапана в седло в газораспределительных устройствах, в пробках флаконов духов и т.п. Плотное соединение обеспечивается притиркой сопрягаемых деталей и обычно не взаимозаменяемы.
Конические соединения 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.
14.1. Для конусов различают следующие виды допусков:
· TD - допуск диаметра конуса в любом сечении; он равен разности предельных диаметров конуса в одном и том же поперечном сечении (рис.14.1.);
· TDs - допуск диаметра конуса в заданном сечении;
· AT - допуск угла конуса;
· TFR - допуск круглости конуса (допуск формы конуса);
· TFL - допуск прямолинейности образующей (допуск формы).
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. 14.1.).
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. 14.1.. Поле допуска диаметра конуса в любом сечении.
Конус наружный и внутренний характеризуется следующими параметрами:
-диаметром большого основания (D);
-диаметром малого основания (d);
-углом конуса ();
-углом уклона ();
-длиной конуса (L).
Угол уклона связан с размерами D, d и L следующим соотношением:
/2или /2 =С, где 2tg C – конусность; tg - уклон i.
Для облегчения достижения взаимозаменяемости установлены ряды нормальных конусностей ГОСТ 8593-81
ГОСТ 8908-81 устанавливает 17 степеней точности допусков углов:
1, 2, , 17.
Для каждой степени точности установлены:
Допуск АТh назначают на конусы, имеющие С > 1: 3, в зависимости от L1:
АТh = АТ L110 –3; где АТh – в мкм, АТ - в мкрад, L1 – в мм
Для конусов с С 1: 3 принимают L1 = L и назначают допуск АТD. Причем
ATD ATh.
Допуски и посадки для конических соединений устанавливает ГОСТ 25307-82
Основная плоскость – это плоскость поперечного сечения конуса, в которой задают его номинальный .
Базовая плоскость – это плоскость, по которой определяют осевое положение основной плоскости.
Базорасстояние – это расстояние между базовой и основной плоскостью между базовыми плоскостями.
В табл.14.1. отображены четыре типа конических посадок:
Табл.14.1.
|
№ |
Описание посадки |
|
первый тип |
посадки с фиксацией путем совмещения конструктивных элементов сопрягаемых конусов при этом могут быть получены посадки любого характера |
|
второй тип |
посадки с фиксацией по заданному осевому расстоянию zpf между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов при этом могут быть получены посадки любого характера |
|
третий тип |
осадки с фиксацией по заданному осевому смещению Ea сопрягаемых конусов от их начального положения, за которое принимается положение в момент фактического соприкосновения данной пары конусов.. 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 .При этом способе могут быть получены только посадки с натягом. Чем больше усилие запрессовки Fs , тем больше натяг в соединении. |
Полем допуска конуса называется область в пространстве, внутри которой должны находиться все точки реальной поверхности конуса (рис. 14.1.).
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.
.
Лекция № 15 « Сертификация. Основные понятия, цели и объекты.»
Сертификация — методическая и практическая деятельность специально уполномоченного органа власти, направленная на определение, проверку и документальное подтверждение действующих квалификационных требований к персоналу, процессам, процедурам или изделиям.
Сертификация продукции — процедура подтверждения соответствия, посредством которой независимая от изготовителя и потребителя организация удостоверяет в письменной форме, что продукция соответствует установленным требованиям.
Сертификат соответствия — документ, подтверждающий соответствие сертифицированной продукции установленным требованиям.
Система сертификации — система, осуществляющая сертификацию и управление процессом по собственным установленным правилам.
Знак соответствия — зарегистрированный в установленном порядке знак, который подтверждает соответствие маркированной им продукции установленным требованиям.
Измерение — совокупность операций по нахождению значения физической величины с помощью специальных технических средств с учетом экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.
Испытание — совокупность операций, направленных на получение количественных или качественных характеристик продукции и оценку возможности выполнять необходимые функции в заданных условиях; технический процесс по определению характеристик данной продукции в соответствии с установленными требованиями.
Контроль — совокупность действий по установлению соответствия характеристик продукции заданным в нормативных документах требованиям. По результатам испытаний составляется протокол испытаний, на основании которого и осуществляется контроль.
15.1.Цели сертификации:
– содействие потребителям в компетентном выборе продукции;
– защита потребителя от недобросовестной продукции;
– контроль безопасности продукции для окружающей среды, здоровья, иму щества;
– подтверждение показателей качества продукции (услуги, процесса), заявленных изготовителем (исполнителем);
– создание условий для деятельности организации и предпринимателей на едином товарном рынке России, а также для участия в международном экономическом, научно- техническом сотрудничестве и международной торговле.
15.2. Принципы сертификации.
При проведении сертификации необходимо руководствоваться следующими принципами.
1. Соответствие законодательной основе сертификации. Деятельность по сертификации в РФ основана на Законах РФ «О сертификации продукции и услуг», «О защите прав потребителей» и других правовых актах.
2. Открытость системы сертификации.В работах по сертификации участвуют организации любых организационно-правовых форм, независимые от изготовителя и потребителя, признающие и выполняющие правила системы сертификации.
3. Гармонизация правил и рекомендаций по сертификации с международными нормами и правилами. Гармонизация является условием признания сертификатов и знаков соответствия за рубежом, тесного взаимодействия с международными системами сертификации.
4. Открытость и закрытость информации. При сертификации должно осуществляться информирование всех ее участников (потребителей, изготовителей, исполнителей, продавцов, органов по сертификации и других заинтересованных сторон) о правилах и результатах сертификации, а также соблюдаться конфиденциальность информации, составляющей коммерческую тайну.
Законодательно-правовой базой работ по сертификации являются: законы РФ «О техническом регулировании», «О защите прав потребителей», «Об информации, информатизации и защите информации», «О качестве и безопасности пищевых продуктов»; постановления правительства РФ и другие подзаконные акты.
Обязательная система документов, обеспечивающих выполнив работ по сертификации:
1. Законодательные акты РФ — вводят обязательную сертификацию конкретных объектов, создают соответствующие симы сертификации.
15.4. Метрологическое обеспечение испытаний
Метрологическую основу процесса испытаний составляют:
Основной документ, определяющий качество технологического процесса испытаний, — методика испытаний. Программу и методы испытания устанавливают в сертификационной документации и указывают в положении по сертификации. Нормативно - методическая основа обеспечения единства испытаний:
ГОСТ Р 51672-2000 «Метрологическое обеспечение испытаний продукции для целей подтверждения соответствия. Основные положения»;
ГОСТ Р ИСО 5725 «Точность (правильность и прецизионность), методов и результатов измерений (в шести частях)»;
ГОСТ Р 8.563-96 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений»;
ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений»;
ГОСТ Р ИСО/МЭК «17025-2000 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий»;
ГОСТ 16304-81 «Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения».
Метрологическое обеспечение испытаний продукции
предполагает:
• условия размещения испытательного оборудования и средств измерений;
• соблюдение условий выполнения измерений и испытаний;
• наличие и достаточность средств измерений, представленных для проведения периодической аттестации испытательного оборудования.
Технической основой обеспечения единства испытаний являются аттестованное испытательное оборудование и поверенные средства измерений, средства аттестации и поверки.
Правильность и надежность испытаний и калибровок, проводимых лабораторией, определяют следующие факторы:
• оборудование;
Методы испытаний и калибровок включают:
• хранение и подготовку изделий, подлежащих испытаниям или
калибровке;
Отклонения от методов испытаний и калибровок, соответствующих разработанным инструкциям и стандартам, допускаются только при условии их документального оформления, технического обоснования, разрешения и согласия клиента.
Выбор методов испытаний или калибровок происходит в соответствии с отраслью и видом выпускаемой продукции и с потребностями клиентов.
Если используются методы испытаний и калибровок, разработанные лабораторией для собственного использования, они должны быть выполнены квалифицированым персоналом, располагающим необходимыми ресурсами.
В них должны быть приведены:
- прикрепление идентификационных знаков, обращение,
транспортировку, хранение и подготовку изделий;
- проверки, необходимые перед началом работ;
- проверки нормального функционирования и, при необходимости, калибровку и регулировку оборудования перед каждым его использованием;
- способ регистрации наблюдений и результатов;
- необходимые меры безопасности;
- критерии и требования для утверждения (отказа в утверждении);
- регистрируемые данные, метод анализа и форму представления;
- неопределенность или процедуру оценки неопределенности.
Оценка пригодности методов происходит путем исследования и предоставления объективных доказательств того, что выполняются все необходимые требования к специфическому целевому использованию.
В ИСО 5725 для описания точности метода измерений используют два термина: «правильность» и «прецизионность».
Правильность — степень близости среднего арифметического значения большого числа результатов измерений к истинному или принятому опорному значению.
Прецизионность — степень близости результатов измерений друг к другу.
Точность выражает суммарное отклонение результата от
эталонного (опорного) значения, вызванное как случайными, так и систематическими причинами.
Необходимость рассмотрения прецизионности возникает из-за того, что измерения, выполняемые на предположительно идентичных материалах при предположительно идентичных обстоятельствах, не дают, как правило, идентичных результатов.
Для каждой измерительной процедуры присущи неизбежные случайные погрешности, возникающие вследствие влияния неподдающихся контролю факторов. В результате для учета этой погрешности возникает необходимость рассмотрения прецизионности. На изменчивость результатов измерений, выполненных по одному методу, могут влиять:
Приложение 1.
АЛЬБОМ ПО ДОПУСКАМ И ПОСАДКАМ
Допуски, применение посадок,
чертежи деталей
Вал редуктора
Н14; h14; ±IТ14/2 1
Обозначение допусков углов и конусов
Соединения с призматическими шпонками
Шпоночное соединение
Шлицевые соединения
Коническое зубчатое колесо.
Измерительное сечение
Размерные цепи (окончание)
Уравнения размерных цепей
|
Номинальное значение замыкающего звена УΣ, АΣ |
||
|
Размерная или функциональная цепи Линейная цепь Плоская цепь |
УΣ = fy (xi) i = АΣ = АΣ = |
|
|
Среднее значение замыкающего звена УcΣ, АcΣ |
||
|
Размерная или функциональная цепи Линейная цепь Плоская цепь |
Метод mах-min УУcΣ = fy (xci); i = АcΣ = АcΣ = |
Метод вероятностный ; i = |
|
ai - коэффициент относительного смещения; ; |
||
|
Допуск замыкающего звена ТΣ |
||
|
Размерная или функциональная цепи Линейная цепь Плоская цепь |
||
|
λi - коэффициент относительного рассеяния; ; |
||
|
Предельные значения замыкающего звена АΣmах, АΣmin |
||
|
Все цепи |
АΣmах (уΣmах) = АcΣ (уcΣ) + ТΣ / 2 АΣmin (уΣmin) = АcΣ (уcΣ) – ТΣ / 2 |
|
|
Примечание → – обозначение уменьшающих звеньев, ← – обозначение увеличивающих звеньев. |
Приложение 2
ТАБЛИЦЫ ПО ДОПУСКАМ И ПОСАДКАМ.
Основные обозначения:
S (Smax, Smin) – зазор (максимальный, минимальный) в соединении;
N (Nmax, Nmin) – натяг (максимальный, минимальный) в соединении;
а11, b11, b12, c8, c11 и т.д. – поля допусков валов;
A11, B11, B12, C11, D8 и т.д. – поля допусков отверстий;
a, b, c и т.д. – основные отклонения валов (всего 28 основных отклонений: от a до zc);
A, B, C, D и т.д. – основные отклонения отверстий (всего 28 основных отклонений: от A до ZC);
Основное отклонение – одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), ближайшее к номинальному размеру; зависит только от номинального размера;
11, 12, 8 и т.д. в обозначениях полей допусков – номера квалитетов – уровней точности (всего 19 квалитетов: 01, 0, 1–17).
Основные отклонения валов (отверстий):
a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h (A, B, C, CD, D, E, EF, F, FG, G, H) – для полей допусков в посадках с зазором S;
js, j, k, m, n (JS, J, K, M, N) – в посадках переходных N–S;
p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc (P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC) – в посадках с натягом N;
H11/a11, H11/b11, H12/b12, H8/c8, H11/c11 и др. – посадка в системе (основного – Н) отверстия (СА);
A11/h11, B11/h11, B12/h12, C11/h11, D8/h8 и др. – посадка в системе (основного – h) вала (СВ);
E9/n6, F8/k6, F8/m6 и др. – комбинированные посадки, в которых отверстия приняты по системе вала СВ, а валы – по системе отверстия СА;
T (TS, TN, Td, TD и т.д.) – допуск (зазора, натяга размеров вала, отверстия);
YT (YT14, YT15 и др.) – допуск соответствующего квалитета (14-го, 15-го);
TF (TFL, TFE, TFK, TFP, TFZ) – допуск формы поверхности;
TP (TPA, TPR, TPN, TPC, TPN, TPS, TPX) – допуск расположения поверхности;
TC (TCR, TCA, TCTR, TCTA, TCL, TCE) – суммарный допуск расположения и формы поверхности;
AT (ATα, AT'α, ATh, ATD) – допуск угла;
RZ, RA, Rmax, S, Sm, tp – параметры шероховатости поверхности.
Допуски и отклонения калибров.
Допуски и отклонения калибров должны соответствовать величинам , указанным в таблице.
( см . также ГОСТ 24 853- 81.)
|
Квали-теты |
Обозна-чения |
До 3 мм. |
Св. 3 до 6 мм. |
Св. 6 до 10 мм |
Св. 10 до 18 мм. |
Св. 18 до 30 мм. |
Св. 30 до 50 мм. |
Св. 50 до 80 мм. |
Св. 80 до 120 мм. |
Св . 120 до 180 мм. |
Св. 180 до 250 мм. |
Св. 250 до 315 мм. |
Св. 315 до 400 мм. |
Св. 400 до 500 мм. |
|
6 |
Z Y 1 Z1 Y1 H,HS H1 HP |
1 1 0 1.5 1.5 1.2 2 0.8 |
1.5 1 0 2 1.5 1.5 2.5 1 |
1.5 1 0 2 1.5 1.5 2.5 1 |
2 1.5 0 2.5 2 2 3 1.2 |
2 1.5 0 3 3 2.5 4 1.5 |
2.5 2 0 3.5 3 2.5 4 1.5 |
2.5 2 0 4 3 3 5 2 |
3 3 0 5 4 4 6 2.5 |
4 3 0 6 4 5 8 3.5 |
5 4 2 7 5 7 10 4.5 |
6 5 3 8 6 8 12 6 |
7 6 4 10 6 9 13 7 |
8 7 5 11 7 10 15 8 |
|
7 |
Z, Z1 Y, Y1 ,1 8H ,H1 HS HP |
1.5 1.5 0 2 -- 0.8 |
2 1.5 0 2.5 -- 1 |
2 1.5 0 2.5 1.5 1 |
2.5 2 0 3 2 1.2 |
3 3 0 4 2.5 1.5 |
3.5 3 0 4 2.5 1.5 |
4 3 0 5 3 2 |
5 4 0 6 4 2.5 |
6 4 0 8 5 3.5 |
7 6 3 10 7 4.5 |
8 7 4 12 8 6 |
10 8 6 13 9 7 |
11 9 7 15 10 8 |
|
8 |
Z ,Z1 Y ,Y1 ,1 H H1 HS* ,HP |
2 3 0 2 3 1.2 |
3 3 0 2.5 4 1.5 |
3 3 0 2.5 4 1.5 |
4 4 0 3 5 2 |
5 4 0 4 6 2.5 |
6 5 0 4 7 2.5 |
7 5 0 3 8 3 |
8 6 0 6 10 4 |
9 6 0 8 12 5 |
12 7 4 10 14 7 |
14 9 6 12 16 8 |
16 9 7 13 18 9 |
18 11 9 15 20 10 |
|
9 |
Z ,Z1 Y ,Y1 ,1 H H1 HS* ,HP |
5 0 0 2 3 1.2 |
6 0 0 2.5 4 1.5 |
7 0 0 2.5 4 1.5 |
8 0 0 3 5 2 |
9 0 0 4 6 2.5 |
11 0 0 4 7 2.5 |
13 0 0 5 8 3 |
15 0 0 6 10 4 |
18 0 0 8 12 5 |
21 0 4 10 14 7 |
24 0 6 12 16 8 |
28 0 7 13 18 9 |
32 0 9 15 20 10 |
|
10 |
Z ,Z1 Y ,Y1 ,1 H H1 HS* ,HP |
5 0 0 2 3 1.2 |
6 0 0 2.5 4 1.5 |
7 0 0 2.5 4 1.5 |
8 0 0 3 5 2 |
9 0 0 4 6 2.5 |
11 0 0 4 7 2.5 |
13 0 0 5 8 3 |
15 0 0 6 10 4 |
18 0 0 8 12 5 |
24 0 7 10 14 7 |
27 0 9 12 16 8 |
32 0 11 13 18 9 |
37 0 14 15 20 10 |
|
11 |
Z, Z1 Y, Y1 ,1 H ,H1 HS HP |
10 0 0 4 -- 1.2 |
12 0 0 5 -- 1.5 |
14 0 0 6 4 1.5 |
16 0 0 8 5 2 |
19 0 0 9 6 2.5 |
22 0 0 11 7 2.5 |
25 0 0 13 8 3 |
28 0 0 15 10 4 |
32 0 0 18 12 5 |
40 0 10 20 14 7 |
45 0 15 23 16 8 |
50 0 15 25 18 9 |
55 0 20 27 20 10 |
|
12 |
Z, Z1 Y, Y1 ,1 H ,H1 HS HP |
10 0 0 4 -- 1.2 |
12 0 0 5 -- 1.5 |
14 0 0 6 4 1.5 |
16 0 0 8 5 2 |
19 0 0 9 6 2.5 |
22 0 0 11 7 2.5 |
25 0 0 13 8 3 |
28 0 0 15 10 4 |
32 0 0 18 12 5 |
45 0 15 20 14 7 |
50 0 20 23 16 8 |
65 0 30 25 18 9 |
70 0 35 27 20 10 |
|
13 |
Z, Z1 Y, Y1 ,1 H ,H1 HS HP |
20 0 0 10 -- 2 |
24 0 0 12 -- 2.5 |
28 0 0 15 9 2.5 |
32 0 0 18 11 3 |
36 0 0 21 13 4 |
42 0 0 25 16 4 |
48 0 0 30 19 5 |
54 0 0 35 22 6 |
60 0 0 40 25 8 |
80 0 25 46 29 10 |
90 0 35 52 32 12 |
100 0 45 57 36 13 |
110 0 55 63 40 15 |
Ряды линейных размеров, мм (ГОСТ 6636–69)
|
Ra5 |
Ra10 |
Rа20 |
Rа40 |
|
1,0 10 100 |
1,0 10 100 1,2 12 125 |
1,0 10 100 1,1 11 110 1,2 12 125 |
1,0 10 100 1,05 10,5 105 1,1 11 110 1,15 11,5 115 1,2 12 125 |
|
1,6 16 160 |
1,6 16 160 |
1,4 14 140 1,6 16 160 1,8 18 180 |
1,3 13 130 1,4 14 140 1,5 15 150 1,6 16 160 1,7 17 170 1,8 18 180 |
|
2,5 25 250 |
2,0 20 200 2,5 25 250 |
2,0 20 200 2,2 22 220 2,5 25 250 |
1,9 19 190 2,0 20 200 2,1 21 210 2,2 22 220 2,4 24 240 2,5 25 250 |
|
3,2 32 320 |
2,8 28 280 3,2 32 320 3,6 36 360 |
2,6 26 260 2,8 28 280 3,0 30 300 3,2 32 320 3,4 34 340 3,6 36 360 |
|
|
4,0 40 400 |
4,0 40 400 5,0 50 500 |
4,0 40 400 4,5 45 450 5,0 50 500 |
3,8 38 380 4,0 40 400 4,2 42 420 4,5 45 450 4,8 48 480 5,0 50 500 |
|
6,3 63 |
6,3 63 |
5,6 56 6,3 63 7,1 71 |
5,3 53 5,6 56 6,0 60 6,3 63 6,7 67 7,1 71 |
|
8,0 80 |
8,0 80 9,0 90 |
7,5 75 8,0 80 8,5 85 9,0 90 9,5 95 |
|
|
Пример пользования таблицей. При расчете вала на прочность было получено значение 23,14 мм. Округляя до ближайшего большего стандартного значения, получаем для ряда Rа5 значение 25 мм, для рядов Rа10 и Rа20 – также 25 мм, для ряда Rа40 – 24 мм. Следовательно, на чертеже вала должны быть проставлены размеры 25 или 24 мм. |
СОДЕРЖАНИЕ:
Библиографический список:
1. Анухин. В. И. Допуски и посадки / В. И. Анухин. - СПб.: Питер, 2005.
2.Димов. Ю. В. Метрология, стандартизация и сертификация / Ю. В. Димов. - СПб.: Питер, 2006.
3.А.И. Аристов, Л.И. Карпов, И.Д. Сергеев, Д.С. Фатюхин «Расчет размерных цепей» Издание 5-е, переработанное и дополненное Москва 2009.
4.Белкин «Допуски и посадки» 1992г.
5. Дунаев «Допуски и посадки» 1984г.