Основы взаимозаменяемости (2)

метки: Допуск, Взаимозаменяемость, Размер, Основа, Точность, Посадка, Соединение, Деталь

Основной характеристикой качества детали является точность изготовления. Выше точность — деталь дороже. Понизить стоимость при сохранении высокой точности позволяет принцип взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемость — это свойство независимо изготовленных деталей обеспечивать при сборке и ремонте работоспособное состояние и надежность.

Взаимозаменяемость бывает:

1. Полная (без подгонки или подбора)

2. Неполная (с частичной подгонкой или подборкой. Деталь изготавливать дешевле, но сборка вручную)

3. Функциональная (по всему комплексу эксплуатационных характеристик)

4. Геометрическая (только по размеру)

Условия обеспечивающие взаимозаменяемость производства:

1) Система допусков и посадок (договариваются об обозначении точности)

2) Оборудование которое позволяет получать заданную точность

3) Организация производства (лучше специальная, автоматизированное производство)

Основные термины и определения

На получение действительных размеров детали влияет большое количество факторов. Действия этих факторов предсказать точно нельзя, потому на чертеже каждой детали необходимо указывать интервал размеров, в пределах которых должен находиться действительный размер годной детали

D _max — наибольший предельный размер отверстия

D _min — наименьший предельный размер отверстия

d _max — наибольший предельный размер вала

d _min — наименьший предельный размер вала

• для обозначения на чертежах используются номинальные размеры и предельные отклонения.

D _н (D ) — номинальный размер отверстия

d _н (d ) — номинальный размер вала

Номинальный размер — размер, указанный на чертеже, относительно которого задаются предельные отклонения.

Номинальные размеры выбираются из таблиц «Ряды нормальных линейных размеров». Четыре ряда основных: Ra5, Ra10, Ra20, Ra40 и два дополнительных. Ккаждый рад образует геметрическую прогрессию чисел с соответствующим знаменателем: , , , .

Предельные отклонения бывают верхними и нижними:

ES — верхнее предельное отклонение отверстия,

Гладкие предельные калибры

... но Отверстие в системе отверстия является основным. Система характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной степени точности при одинаковых номинальных размерах предельные размер В системе вала основной деталью считается ... изготовление вставок и насадок из сталей У10А или У12А для калибров всех видов кроме неполных калибр-пробок, получаемых штамповкой, а также из стали 15 или 20 ...

EI — нижнее предельное отклонение отверстия,

es — верхнее предельное отклонение вала,

ei — нижнее предельное отклонение вала,

На чертежах все размеры и отклонения всегда проставляются в миллиметрах. В справочниках отклонения указаны в микрометрах (1мкм = 10 ^-3 мм = 0,001м; 1000мкм = 1мм).

Отклонение указывается со знаком.

30±0,1

Предельные размеры определяются по формулам:

D _max = D _н + ESd _max = d _н + es

D _min = D _н + EId _min = d _н + ei

Разность предельных размеров — это допуск (Т)

T _D — допуск отверстия. T _D =D _max — D _min =ES — EI

T _d — допуск вала. T _d =d _max — d _min =es — ei

Условия годности детали: действительный размер годной детали должен попадать в интервал предельных значений, т.е. в допуск.

d _max ? d _{действ.} ? d _min d _{действ.} — действительный размер вала.

D _max ? D _{действ.} ? D _min D _{действ.} — действительный размер отверстия.

Действительный размер получают в результате измерений

Допуск — всегда величина положительная, в справочниках указывают в мкм.

Изображение полей допусков

Размеры бывают сопрягаемыми и несопрягаемыми

Несопрягаемые размеры соединений не образуют, они называются свободными

Сопрягаемые размеры — размеры, поверхностей, которых образуют соединения. Номинальные размеры сопрягаемых деталей равны. Сопрягаемые размеры при их соединении образуют посадку.

Посадка — это характер соединения деталей, определяемой величиной возникающих зазоров и натягов.

Зазор ( S ) — это положительная разность между размерами отверстия и вала. D _действ > d _действ

Натяг ( N ) — отрицательный зазор или положительная разность между размерами вала и отверстия до сборки. D _действ < d _действ

Посадки бывают:

1. С зазором (гарантируется зазор)

2. С натягом (гарантируется натяг)

3. Переходные — ничего гарантировать нельзя, а можно лишь подсчитать вероятность возникающих зазоров и натягов

Изображение полей допусков сопрягаемых деталей, образующих посадки с зазором

D _н =d _н

S _max =D _max — d _min =ES — ei

S _min =D _min — d _max =EI — es

T _s =S _max — S _min = T _D + T _d

Точность посадки определяется точностью сопрягаемых деталей, т.е. допуск посадки равен сумме допусков отверстия и вала

Изображение полей допусков сопрягаемых деталей, образующих посадки с натягом.

N _max =d _max — D _min =es — EI

N _min =d _min — D _max =ei — ES

T _N =N _max — N _min = T _D + T _d

Изображение полей допусков сопрягаемых деталей, образующих переходные посадки.

D=d

S _max =D _max — d _min =ES — ei

N _max =d _max — D _min =es — EI

T _Р =S _max + N _max = T _D + T _d

Упрощенная схема полей допусков трех групп посадок.

1) Зазор

2) Переходные

3) Натяг

Классификация свободных размеров:

1) Охватывающий — это размер который при обработке в обе стороны увеличивается

Внутренний, отверстие.

2) Охватываемый — это размер, который при обработке уменьшается в двух сторон.

Наружный, вал.

3) Ни охватываемый, ни охватывающий — это размер который с одной стороны уменьшается, а с другой стороны увеличивается.

Открытый, уступ.

4) Прочий — это размер не ограниченный с обеих сторон поверхностями

Единая система допусков и посадок. (ЕСДП)., Система отверстия, Система вала, Основное отверстие, Основной вал

Диапазоны размеров.

В каждом диапазоне выведены формулы для зависимости погрешностей изготовления от размера. В каждом диапазоне своя единица точности. Для диапазона от 1 до 500 мм эксперементально определили

С=0,3 — 0,55; X=2,5 — 3,5 тогда

i = 0,45 _сг +0,001d_сг

Где i — единица точности (мкм);

d _сг — средне геометрическое значение размера в заданном интервале;

• T=a•i; а — количество или число единиц точности

Число единиц точности не может быть случайной цифрой. Значения выбираются из ряда геометрической прогрессии со знаменателем ?1,6 и могут составлять:

А	7	10	16	25	40	64	100	160

Каждому определенному значению А присвоен порядковый номер и их назвали квалитетами

Квлитет	5	6	7	8	9	10	11	12

Третий принцип. Квалитеты

Квалитеты задают уровень точности размеров каждому квалитету соответствует строго определенное число единиц точности, выбранное из ряда геометрической прогрессии. Квалитеты существуют с 0,1; 0; 1; 1; 2; по18 — ый.

Квалитеты с 13 до 18 используются для свободных размеров

С 12 по 5 — посадки

С 4 по 3 — калибры

С 2 по 1 — эталон, меры

С 0 по 0,1 — квалитет используется для обозначения точности при магнитных и оптических способах измерения.

Четвертый принцип. Интервалы размеров.

Для удобства пользования и составления таблиц диапазон размеров от 1 — 500 мм разбит на 13 интервалов, так что бы допуски рассчитанные по границам интервала отличались от допуска среднегеометрических значений не больше чем на 5%

Существуют следующие интервалы:

1. До 3 мм

2. Свыше 3 до 6 мм

3. Свыше 6 до 10 мм

4. Свыше 10 до 18 мм включительно

5. Свыше 18 до 30 мм

6. свыше 30 до 50 мм и так далее

Пятый принцип. Температура измерения.

Нормальная температура измерения равна +20 °С. Если измерения при другой температуре, то нужно вносить поправку на коэффициент теплового расширения детали. Поэтому лучше производить измерения в термостате.

Шестой принцип. Основное отклонение

Одно из двух предельных отклонений, ближайшее к нулевой линии называется основным.

Основное отклонение для отверстия — обозначаются заглавными буквами латинского алфавита, для валов — строчные буквы латинского алфавита.

Седьмой принцип. Поля допусков.

Обозначение полей допусков образуется сочетанием основного отклонения (буквы) и квалитета (цифры).

Примеры:

?40 P7 — номинальный диаметр 40 миллиметров, посадочное отверстие, СВ, посадка с натягом, 7 квалитет.

?50 к6 — номинальный диаметр 50 миллиметров, посадочный вал, СА, посадка переходная, 6 квалитет.

?60 H12 — номинальный диаметр 60 миллиметров, основное отверстие, СА, основная деталь, 12 квалитет.

?70 h10 — номинальный диаметр 70 миллиметров, СВ, основная деталь, 10 квалитет.

Разрешенные к применению поля допусков, для уменьшения номенклатуры режущего и мерительного инструмента, объединены в отборы: основной, дополнительный, специальный.

Основные отборы — поля допусков, применяемые без ограничений. В нем выделены предпочтительные, применяемые в первую очередь.

Дополнительный отбор включает поля допусков, применение которых обоснованно расчетом.

Специальный отбор составлен из полей допусков, применяемых в специальных обговоренных случаях. Например для шпонок или пластмасс.

Восьмой принцип. Посадки

Обозначение посадок осуществляется в виде дроби. В числителе поле допуска отверстия, в знаменателе поле допуска вала.

;;;

• Скользящей называется посадка, образованная сочетанием полей допусков основного вала и отверстия. Существует в обеих системах. S _min =0

Комбинированные посадки образуются сочетанием полей допусков разных систем и квалитетов. Они образуются сами собой, вынужденно. Их применение должно быть обоснованно. Теоретически возможно любое сочетание полей допусков из основного отбора, но назначать посадки следует из таблиц «Рекомендуемые посадки». Лучше — предпочтительные.

Способы обозначение посадок на чертежах:

1.Условный

2. Числовой

3. Смешанный

Условный.

Вал ?30 к6

Отверстие ?30 Н7

Сборка ?30

Числовой.

Вал

Отверстие

Сборка ?30

Смешанный.

Вал ?30 к6

Отверстие ?30 Н7

Сборка ?30

Смешанный способ используется в трех случаях исключениях:

1. Когда поле допуска не из основного отбора (из специального);

2. Когда наименьший диаметр выбран не из ряда нормальных линейных размеров;

3. Когда свободный размера уступ имеет несимметричное поле допуска.

Неуказанные предельные отклонения.

Поля допусков и посадки проставляются на чертеже для сопрягаемых размеров. Для свободных размеров допуски указываются в технических условиях чертежа записью над штампом.

Неуказанные предельные отклонения размеров: H14; h14; ± (±)

Где t ₂ — средний класс точности. Всего существует 4 класса точности.

Классы точности используют для удобства измерения прочих размеров и уступов, Для удобства округления. По новому ГОСТу допуски для свободных размеров называется общими и указывается на чертеже или в технических условиях общей записью над штампом.

Общие допуски по ГОСТ 30893.1: H14; h14; ± или ±.

Однако, основным принято обозначение по новым четырем классам точности:

1) f ? точный; 2) m — средний; 3) с — грубый; 4) х ? очень грубый.

Для которых в ГОСТе приведены симметричные отклонения для всех размеров и соответствующая запись: Общие допуски по ГОСТ 30893.1 — m

Способы назначения посадок.

Посадки назначаются по расчету (самый точный способ); По аналогии (с использованием справочников и ГОСТов); По прецеденту (необходим банк данных и квалификация при назначении).

Выбор посадок с натягом по методу прецедента.

Требования к посадкам с натягом:

1) N _min выбранной посадки должен обеспечивать неподвижность соединения при заданных нагрузках.

2) N _max не должна вызывать напряжений, превышающих предел тякучести, т.е. не приводить к разрушению — обеспечивать прочность.

Посадки с натягом назначают

Для неподвижных, за счет сил трения и упругости соединений.

Особенности посадок с натягом:

1. Существует только в точных квалитетах для обеспечения прочности (6, 7, 8 квалитет);

2. Посадки с натягом всегда неразборные, запрещена повторная сборка из натяга;

3. Как правило не имеет дополнительного крепления если оно есть, то назначено аварийно или для фиксации;

Примерные области применения посадок с натягом

Посадки следует выбирать из таблиц «Рекомендуемые посадки».

• назначается для неподвижных, неразборных соединений или для тонкостенных втулок.
• применяется для соединений, испытывающих крутящий момент.
• для вертикальной осевой нагрузки (колонны, опоры), для сложных нагрузок (изгиб, кручение).

• для крутящей и осевой нагрузки
• для венца и ступицы червячного колеса.
• назначается для тяжело нагруженных и габаритных составных червячных колес и маховиков.

Переходные посадки.

Назначаются для неподвижных, разборных соединений с высоким центрированием

Особенности переходных посадок.

1. Существуют в точных квалитетах (6, 7; отверстие — 8);

2. Назначаются для неподвижных соединений, где неподвижность обеспечивается дополнительным креплением;

3. Разборные, используются для сменных деталей

Критерии выбора переходных посадок:

1. Частота разборки и сборки;

2.Степень нагружения;

3. Вероятность возникающих зазоров и натягов, которые рассчитаны для рекомендуемых посадок в %.

Выбор посадки необходимо вести по таблицам «Рекомендуемые посадки», примеры выбора переходных посадок по методу прецедента.

? характеризуются вероятностью возникновения 99% зазора и 1% натяга. Эти посадки назначают для часторазбираемых, не нагруженных центрируемых соединений (крышек с большим числом креплений)

• характеризуются вероятностью возникновения 50-70% зазора и 30-50% натяга. Это самая распространенная посадка используемая для легконагруженных, собираемых в ручную разборных соединений (зубчатые колеса с двумя креплениями на гайке и шпонке)
• характеризуются вероятностью возникновения 30% зазора и 70% натяга.

Назначается для нагруженных, редкоразбираемых, собираемых автоматически, центрируемых соединений. И конкретно для зубчатых колес на шпонке и штифтов.

• характеризуются вероятностью возникновения 1% зазора и 99% натяга. Используется для тяжелонагруженных, практически неразборных, собираемых под прессом центрируемых соединений (крупные маховики, насадные червяки).

Штифт — дополнительное крепление, используемое для соединения двух деталей.

1) Штифт назначается для неподвижного соединения 2 деталей без дополнительного крепления. Пример: ?8

2) Штифт предназначен для центрирования двух деталей, крепление осуществляется болтами.

ГОСТом для штифтов разрешены три посадки , , .

Посадки с зазором

Посадки с зазором: существуют во всех квалитетах с 5 до 12 и назначается:

1.Для подвижных, ответственных соединений

2. Для неподвижных, неответственных вспомогательных соединений.

Факторы влияющие на выбор посадки с зазором для подвижных соединений.

1. Габариты: чем d и l больше, тем больше зазор.

2. Скорость: чем больше х и щ, тем больше зазор.

3. Вид движения: при поступательном движении зазор больше.

4. Вязкость смазки: чем больше вязкость, тем больше зазор.

5. Температура: при высоких температурах больше зазор.

6. Число опор: при большем числе опор больше зазор.

7. Шероховатость: при увеличении шероховатости по параметру R _z зазор уменьшается.

Принцип выбора посадок с зазором по методу прецедента.

a) для подвижных ответственных соединений

Посадки выбираются по таблице «Рекомендуемые посадки» отдавая предпочтение выделенным в рамочку, предпочтительным посадкам.

• скользящая посадка назначается для подвижных центрируемых соединений при перемещении вручную.
• дорогостоящая посадка назначается для подвижных эвольвентных шлицевых соединений. Плунжерных пар, там где важна плотность соединения.
• самая распространенная посадка применяемая для вращения без смазки, для поступательного движения на небольших скоростях.
• используется для подшипников скольжения. (вал вращается со смазкой внутри вкладыша).

• назначается для работы подвижных соединений при высоких температурах.
• рекомендована для крупногабаритных подшипников скольжения.

б) для неподвижные соединений вспомогательных и неответственных деталей.

• используется для вспомогательных соединений, замков, защелок, маслоотбойников.
• назначается для неответственных крышек подшипников качения.
• рекомендована для неответственных крышек смотровых окон.
• применяют для смотровых окон, люков и чехлов.

Последовательность при выборе посадок:

1.) выбор точности

Для посадок используют точность 5-12 квалитета

Грубая точность 12, 11, 10 квалитета назначается для неответственных соединений

Средняя точность 9, 8 квалитета назначается для вспомогательных деталей

Высокая точность 7, 6, 5 квалитета используется для ответственных деталей механизмов.

2.) Выбор группы посадок

Посадки бывают с зазором, натягом, переходные.

Переходные посадки назначают для ответственных сменных центрируемых неподвижных соединений высокой точности.

Посадки с натягом назначают для неподвижных неразборных соединений высокой точности.

Посадки с зазором выбирают для ответственных неподвижных соединений, а так же для соединений средней и грубой точности.

3.) Выбор системы

Система вала или система отверстия (СВ и СА).

В особых случаях используют комбинированные посадки.

Всегда следует отдавать предпочтение системе отверстия для уменьшения номенклатуры режущего и мерительного инструмента.

Система вала используется в четырех случаях исключениях:

1) Когда вал нельзя обрабатывать (наружное кольцо подшипника качения).

2) Когда вал трудно обрабатывать, он изготовлен из твердого сплава.

3) Когда вал можно не обрабатывать, т.е. точность заготовки совпадает с точностью детали (шпонки).

4) Когда на вал одного номинального диаметра монтируются две или более детали по разным посадкам.

Отклонение формы и расположения поверхностей и осей.

Геометрическая точность детали включает в себя: точность размера, точность формы, отклонение от расположения поверхностей и осей, шероховатость.

Отклонение формы и расположение осей определяется по методу построения прилегающих поверхностей и плоскостей.

Прилегающая — это та из касательных, у которой наибольшее расстояние до реальной поверхности минимальна.

Отклонение формы это растояние между прилегающей и реальной поверхностью.

Отклонение расположения — это растояние от прилегающей до номинального расположения.

Отклонение формы

Отклонение формы плоских фигур — это прямолинейность и плоскостность. Частный случай выпуклость и вогнутость

Отклонение формы цилиндрических деталей: цилиндричность — комплексный показатель, круглость — дифференциальный показатель в поперечном сечении, профиль продольного сечения — дифференциальный показатель в поперечном сечении. Частные показатели — овальность, огранка, конусность, бочкообразность, седлообразность.

Частный показатель прямолинейности оси называется изогнутостью.

Обозначение допуска формы на чертежах задается в виде таблиц, в первой части характер допуска, во второй — величина допуска. Либо на всей длине нормируемого элемента, либо на стандартной длине, которая указывается через дробь от величины допуска.. Стрелка от таблицы указывает на нормируемую поверхность. Если нормируется ось, то стрелка должна совпадать с размерной линией. Если задается частные показатели (вогнутость, овальность), то требования указываются текстом в технических условиях чертежа, что нежелательно.

Обозначение отклонения расположения на чертежах задается в виде таблиц; в первой части условное обозначение; во второй допуск на стандартной длине, указанной через дробь или на всей длине, которая не указывается; в 3 части — обозначение базы.

База обозначается заглавной буквой в квадратной рамке и примыкающим к поверхности треугольником.

Если база является ось, то треугольник должен быть расположен к размерной линии.

Если нормируется расположение оси, то должно быть указан параметр допуска. Для соосности это допуск в диаметральном выражении или в радиусном выражении.

Для симметричности полный допуск в диаметральном выражении обозначается Т, в радиусном Т/2

Зависимый допуск — величина допуска зависящая от действительного размера детали. Этот допуск учитывает условия собираемости.

Допуски соосности и симметричности назначаются на чертежах из условий худшей собираемости, т.е. когда вал самый большой, а отверстие самое маленькое. Если допуск зависимый, то го величина может быть увеличена на разность между действительным размером и проходным пределом. Проходной предел соответствует максимальному количеству материала на детали.

D _min =20 и 30 ммd_max =20 и 29,9

T= D _min — d_max =30-29,9=0,1 мм.

?= d _max -d_действ =29,9-29,7=0,2 мм.

T=T+?=0,1+0,2=0,3 мм.

Суммарные допуски, формы и расположения.

Биение бывает: 1) радиальное; 2) торцевое; 3) в указанном направлении; 4) Полное.

Допуск торцевого биения задается на диаметре нормируемой поверхности или на стандартном диаметре, указанном через дробь или на радиусе.

Численное значение допуска формы и расположения выбирают из специального ряда, заданного по геометрической прогрессии. Ra5 со знаменателем

Точность задается с 1 до 16 степени точности.

Допуски формы, если они не указанны на чертеже не превышают допуска на размер детали.

Допуски расположения, если они не указанны на чертеже не нормируются.

Но по новому ГОСТу по другому:

Допуски формы и расположения задаются по трем классам точности. H (точный), K (средний), L (грубый) и нормируются общей записью над штампом. «Общие допуски формы и расположения по ГОСТ 30893.2 — K» или записью для всех неуказанных отклонений размеров, форм и расположения по «Общие допуски ГОСТ 30893 — K».

Шероховатость.

Геометрическим показателем качества поверхности является шероховатость. Она влияет на эксплуатационные свойства.

Шероховатость — это совокупность микронеровностей, заданная в пределах базовой длины.

Базовая длина — это отрезок профиля поверхности, выбранный для определения параметров шероховатости в зависимости от высоты неровностей. Средняя линия или линия номинального профиля проведена так что бы сумма площадей сверху равнялась сумме площадей снизу.

Параметры шероховатости

По высоте — Ra, Rz, R _max в микрометрах

По шагу — Sm, S в миллиметра

По форме — t _p в процентах

R _max — максимальная высота неровности. Расстояние между максимальным выступом и минимальной впадиной.

Rz — среднее значение высоты неровности по 10 точкам (пяти вершинам и пяти впадинам).

Rz=

Ra — среднеарифметическое отклонение высоты профиля оси номинала.

Ra=

Ra — самый распространенный показатель отклонений по высоте. Легче всего определяется профилометром и поэтому чаще всего его проставляют на чертежах.

Rz используют для расчетов. R _max — оценочный показатель.

S _m — средний шаг по средней линии. S_m =

S — Средний шаг по вершинам. S= — по вершинам

t _p — относительная опорная линия профиля, проведенная на заданном уровне оси максимальной высоты неровностей p равен проценту от R_max ., процент определяется, как отношение суммы длин отрезков отсекаемых в металле на заданном уровне p к базовой длине. Выражается в процентах. взаимозаменяемость деталь квалитет

Пример определения t _p для профилограмм разной формы.

а)

б)

t ₃₀ =•100%=80%

t ₃₀ =8%

для t _p часто строят график его зависимости от p.

В зависимости эксплуатационных требований нормируются разные параметры шероховатости.

Обозначения шероховатости на чертеже

Подшипник качения.

Наружное кольцо подшипника качения всегда в размещается отверстие детали по посадке заданной в системе вала (СВ) т.к. кольца подшипников обрабатывать нельзя. Внутреннее кольцо всегда монтируется на валу в системе отверстия.

Допуск на диаметры колец подшипников не совпадает с допусками по квалитетам, а назначается по классам точности (0, 6, 5, 4, 3, 2, класс точности) и обозначается для наружного кольца отклонением l и классом точности, а для внутреннего L и класс точности.

В справочниках указываются 2 поля допуска на размер подшипника. Одно поле допуска на единичный размер (d _s , D_s ), учитывающий овальность, а второе поле допуска на средний размер (d_m , D_m ) используют для расчетов.

Требования к посадочным местам под подшипники качения.

1. требование

Посадки выбираются в зависимости от условий работы подшипника.

а) вращающиеся циркуляционно нагруженные кольца монтируют по посадке с натягом

б) неподвижные местнонагруженные кольца монтируются по посадке с зазором.

Вращаться могут два колеса или одно (любое).

Неподвижные посадки с зазором применяются для предотвращения развальцовки детали

Посадки с зазором должны позволять неподвижному кольцу провернуться за сутки 3 — 4 раза для предотвращения местного износа, т.е. S _max не должен приводить к развальцовке, а S_min не должен вызывать местный износ.

Гостом на подшипники качения разрешены к применению следующие основные отклонения:

	Натяг. Кольцо вращается	Зазор. Кольцо неподвижно
Внутреннее кольцо	j s , k, m, n	g, f
Наружное кольцо	P, N, M	J s , H, G

Для вращающихся циркуляционно нагруженных колес для обеспечения натяга ГОСТ требует использовать поля допусков переходных посадок (чтобы не лопнули тонкие кольца подшипников).

2. Требования

Точности к посадочным местам:

а) точность размера: если подшипник качения квалитета, то отверстие квалитета, а вал квалитета.

Если подшипник качения квалитета, то отверстие квалитета, а вал квалитета.

Если подшипник качения квалитета, то его точность зависит от размера подшипника и назначаются по специальным таблицам.

3. Требования к шероховатости.

Подшипник качения 0 квалитета требует назначить шероховатость посадочной поверхности не грубее при d _min < 80 мм., установочной поверхности (заплечники) не более

Чем точнее класс точности подшипника, тем точнее шероховатость. Чем больше размер кольца, тем грубее шероховатость.

в) требования к форме посадочных поверхностей.

ГОСТ требует контролировать овальность и конусность поверхности детали под подшипник качения 0 и 6 класса точности из расчета: ? _{ов. к.} = T_дет .

Для подшипника качения 5 и 4 класса точности ? _{ов. к.} = T_дет

ГОСТ рекомендует на чертеже показывать не частный показатель овальности и конусности, а дифференциальный показатель круглости и профиля продольного сечения.

г) требования к отклонению расположения установочной поверхности.

ГОСТ требует контролировать торцевое биение на установочных торцах по 8 степени точности и диаметру заплечиков для подшипников качения 0 и 6 класса точности; по 7 степени точности и диаметру заплечиков для подшипники качения 5 и 4 класса точности.

Изображение подшипникового узла в сборе

Для примера выберем подшипник 6 класс точности, ?25 и ?52. Посадки назначим из условий работы подшипника внутреннее колцо ?25 вращается, наружное кольцо ?52 неподвижно.

Назначение точности на посадочные детали (эскиз посадочного вала)

Требования допусков круглости и профиля продольного сечения сведены в таблицы, в зависимости от размеров и классов точности подшипников, где: расчетные значения не округляются до стандартных.

Допуски торцевого биения так же сведены в таблицы и имеют нестандартные значения. Торцевое биение поверхности заплечиков всегда контролируется относительно оси посадочной поверхности. Заплечики — это тот установочный торец, в который упирается подшипник при сборке.

Эскиз посадочного отверстия.

Заплечики — это тот установочный торец, в который упирается подшипник при сборке.

Шпоночные соединения.

Шпоночные соединения бывают призматическими, сегментными и клиновидными.

Шпоночные соединения предназначены для соединений двух деталей, их центрирования и разборки. Соединение идет всегда по ширине шпонки и нормируется одинаково для всех типов соединения.

Призматические шпоночные соединения

Шпонка — стандартная деталь, выполняется горячим прокатом по ГОСТу.

Длина шпонки выбирается из расчета на срез.

Шпонки всегда соединяются с пазами вала и втулки в системе вала, т.к. шпонка — готовая деталь.

t ₁ — глубина паза втулки; t₂ — глубина паза вала

ГОСТ разрешает использовать для шпоночных соединений 5 полей допусков: H9, D10, N9, P9 для пазов и 1 поле допуска для шпонки h9. Эти поля допусков сведены в специальный отбор и их отклонения приведены в специальных таблицах. Разрешается любая комбинация из этих посадок, но предпочтительными являются 3 типа шпоночных соединений: свободное, нормальное, плотное.

Свободное — применяется для подвижных в осевом направлении шпоночных соединений (направляющая шпонка).

При этом паз вала выполняется с посадкой H9, паз втулки — D10. Для компенсации возникающих перекосов при сборке паз втулки выполняется грубее.

Нормальное — используется для неподвижных, собираемых автоматически, в серийном и массовом производстве соединений.

При этом паз вала выполняется с полем допуска N9, для которого вероятность возникновения зазора и натяга равна. Паз втулки для компенсации перекосов при сборке делают с точностью J _s 9.

Плотное — назначается для неподвижных соединений с большой нагрузкой, собираемых вручную. При этом паз вала и втулки выполняется по единой посадке P9.

Обозначение шпоночных соединений на чертежах

Назначение точности на шпоночные пазы.

Контроль годности ширины и глубины паза вала осуществляется специальным калибром «крестик» по принципу да — нет. Действительные размеры не определяются. У калибра существует две стороны: Проходная и непроходная.

При контроле расположения дна шпоночного паза инструментом со шкалой, допуск задаётся на размер d — t ₁ , а выбирается по специальной таблице в зависимости от высоты шпонки.

Высота шпонки	Отклонения
	d-t 1	d+t 2
До 6 мм.	-0,1	+0,1
6 — 18 мм.	-0,2	+0,2
Свыше 18 мм.	-0,3	+0,3

Шероховатость назначается грубой на нерабочее дно по специальным таблицам. Ra не грубее 12,5 мкм и точной на рабочие боковые поверхности — не грубее Ra 3,2 мкм

ГОСТ требует контролировать расположение оси паза относительно оси вала

Величину допуска симметричности выбирают из условий худшей собираемости по расчету. Худшая собираемость — паз самый маленький.

T _парал. =0,5

• T_шпонки =0,5 •0,036 мм = 0,018 мм

T _парал =0,018 округляется до стандартного 0,02 мм

T _{симетрич} =2

• T_шпонки =2 •0,036 мм = 0,072 мм

округляется до стандартного 0,08 мм

Допуск симметричности обязательно нужно сделать зависимым от действительно размера паза, т.е. учесть условия собираемости.

Зависимый допуск может быть увеличен на разницу между действительным размером и проходимым пределом.

=T _{симетр.} +?;?=b_{действ. паза.} -b_min

Контроль годности, параллельности и симметричности оси паза и оси вала осуществляется калибром «призма»:

Назначение точности на паз втулки.

Контроль годности паза втулки осуществляется комплексным калибром «пробка», представляющий собой копию соединяемых деталей в сборе.

Шлицевые соединения.

Шлицевые соединения назначаются вместо шпоночных для высокого центрирования деталей.

Шлицевые соединения бывают: треугольные (для тонкостенных втулок), эвольвентные (для тяжелых нагрузок), прямобочные (наиболее распространенные).

Прямобочные шлицевые соединения.

Посадки в шлицевом прямобочном соединении осуществляется по трем размерам: Наружный диаметр (D), внутренний диаметр (d), ширина шлица (b).

Один из размеров назначается центрирующими, а остальные выполняются грубее, они нецентрирующие.

Виды центрирования бывают:

1) По наружному диаметру D.

Применяется для неподвижных, нереверсивных соединений, самый простой вид центрирования, простая обработка.

2) По внутреннему диаметру d.

Применяется для подвижных в осевом направлении соединений. Закаленную на высокую твердость для сопротивления трению при движении, втулку можно обрабатывать только по d, поэтому для подвижных деталей используют центрирование по внутреннему диаметру.

3) По боковым поверхностям, по ширине зуба

Сборочный чертеж. Подвижное соединение

Шлицевые соединения могут быть неподвижными.

Сборочный чертеж. Неподвижное соединение

Все разрешенные к применению посадки для шлицевых соединений сведены в таблицы: а) для центрируещих размеров; б) для не центрируещих размеров.

Назначение точности на шлицевой вал.

Размеры для шлицевых соединений выбираются из специальных таблиц в зависимости от серии: легкая; тяжелая; средняя. Назначается число зубьев в зависимости от ширины зубьев и ширины шлица.

Шероховатость для шлицевого соединения нормируется в таблицах для подвижных и неподвижных соединений, центрирующих и нецентрируещих поверхностей.

Назначение точности на шлицевую втулку.

Эвольвентные шлицевые соединения.

Обозначения шлицевых соединений.

Контроль шлицевых соединений осуществляется комплексными калибрами, представляющими собой копию присоединяемых деталей.

Резьбовые соединения.

Классификация резьбы.

Резьбы бывают:

• Наружная и внутренняя (болт и гайка);
• Правая и левая;
• Одно-, двух-, многозаходная;
• С мелким, крупным, нестандартным шагом;
• С треугольным, прямоугольным, круглым, трапециевидным профилем.

А также различаются по назначению: метрическая, дюймовая, трубная, упорная и так далее

Метрическая резьба.

Метрическая резьба характеризуется пятью параметрами:

Для наружной резьбы болта, d — наружный диаметр, d ₁ — внутренний диаметр, d₂ — средний диаметр, P — шаг резьбы, б — угол при вершине (60 °).

Для внутренней резьбы (гайка) соответственно: D, D ₁ , D₂ , p, б.

К резьбе предъявляется 2 требования: свинчиваемость и прочность.

Свинчиваемость — любые болт и гайка должны свинчиваться можно из натяга.

Прочность — сопряжение по боковым поверхностям должно быть достаточными для выдерживания рабочих нагрузок. Прочность обеспечивается только d ₂ , D₂

Реальная метрическая резьба усечена сверху на ? высоты, снизу на ј.

Погрешность шага и угла профиля резьбы зависят от точности станка и способа установки инструмента. Рабочий влиять на эту величину не может. Допуски на шаг и угол не задаются, а неизбежная погрешность шага компенсируется уменьшением d ₂ или увеличением D₂ на величину компенсации по шагу f_p , f_p =1,732

• ?P_n ; (мкм)

?P _n (мкм) — накопленная погрешность n — шагов.

Аналогичная погрешность по углу компенсируется диаметральной компенсацией угла: f _б =0,29 •P

• ; (мкм).

В справочниках задаются допуски на средний диаметр и диаметр заготовки под резьбу. Погрешность шага и угла учитывается допуском на средний диаметр, а оставшиеся размеры ограничиваются только с одной стороны, учитывающей износ инструмента.

Точность резьбы задается степенями точности с 1по 10.

Допуски по степеням заданы по геометрической прогрессии со знаменателем 1,25. В каждой степени точности допуск на внутреннюю резьбу больше допуска на болт. Для шестой степени точности это соотношение составляет: T _D2 =1,32

• T_d2 .

Поля допусков, разрешенные к применению для резьбы сведены в таблицу, в зависимости от длины свинчивания: S, N, L. В 90% случаях крепежная резьба имеет единственную предпочтительною посадку где 6 — степень точности. H, g — отклонения.

Обозначения резьбы на чертежах.

Для болта. M10 Ч 1 — 7g6g — 18 — R; резьба метрическая, диаметр 10мм, шаг мелкий 1 мм., поле допуска для d ₂ , d — 7g6g соответственно, R — накатка роликом.

Для гайки. M10 Ч 1 — 6H; диаметр 10, шаг мелкий 1мм., поле допуска для D ₂ и D₁ равен 6H.

Для соединения. M24 Ч 3(p1)LH — ; L — левая метрическая резьба, диаметр 24мм., p1 — число заходов.

Способы контроля резьбы:

1) Калибрами;

2) Поэлементный контроль;

— Контроль калибрами это комплексный контроль. Калибры имеют проходную и не проходную сторону. Принцип контроля: «да», «нет». Действительный размер не определяется. Наружная резьба контролируется резьбовым кольцом, внутренняя — калибром пробка.

Проходная сторона калибра имеет полный профиль и большую длину свинчивания для контроля свинчиваемости, т.е. она контролирует d ₂ (D₂ ), P, б.

Непроходная сторона калибра имеет 2 витка и усеченный профиль для устранения влияние погрешности шага и

Поэлементный контроль.

При поэлементном контроле измеряют каждый параметр резьбы и действительные размеры сравнивают с предельными. Погрешности шага и угла учитывают значением d ₂ + (1,732

• ?P_n + 0,29

• P
• )
• 10^-3 (мм) — для болта и D_2пр , приведенного диаметра d_2пр рассчитанного по формуле. Для гайки:

d _2пр. = D_2прив. =D_{2действ.} — f_p — f_б = D_2д — (1,732 ?P_n +0,29

• P
• )
• 10^_3 (мм).

Для определения годности резьбы значения приведенных диаметров сравнивают с предельным значениями:

d _2min ? d_2д < d_2пр ? d_2max

D _2min ? D_2пр < D_2д ? D_2max

Действительный размер заготовки сравнивается с предельными значениями для размеров d и D.

Теоретически существуют резьбы с натягом и переходными посадками, но на практике пока их нет.

На практике для обеспечения неподвижности неразборного соединения используются элементы заклинивания.

Расчет размерных цепей.

Размерная цепь — это цепь заданных размеров, построенная для решения поставленных задач.

Размерная цепь

На чертеже все размеры проставлять не надо, последний проявляется сам собой. Но при конструировании его нужно знать, а при сборке учитывать. Для этого и расчитывают размерные цепи.

Размерные цепи позволяют расчитывать размеры, которые в процессе изготовления или сборке не выделяются, а получаются сами собой. Такие размеры называют замыкающим звеном, т.к. они получаются последними. Их обозначают заглавными буквами русского алфавита с индексом ?. Или исходным звеном, т.к. технолог определяет его заранее. По новому ГОСТу А _? заменен на A_У .

Размеры входящие в размерную цепь называют состовляющими и обозначается заглавными русского алфавита А, Б, В с указание порядкового номера.

Увеличивающие исходное звено

Размерная цепь всегда должна быть замкнута.

Для классификации размеров разбираютс с одним, размером ближайшим к исходному звену а остальные назначаются методом обхода по контуру.

А _? = — ( ₊ )

А _? = — (1)

где n — число число увеличивающих размеров входящих в размерную цепь, а m — число уменьшающих размеров входящих размерную цепь

ESA _? = — (2)

EIA _? = — (3)

TA= +

TA _? =(4)

Обратная задача.

По известным значениям размеров составляющих звеньев назначить точность на замыкающее звено.

А ₁ =20^+0,2 ;А_? = — ( ₊ ) =60 — (30 + 20) = 10 мм.

А ₂ =30±0,15;ESA_? =ES — (EI + EI)=-01 — (0-0,15) = 0,05 (мм.)

= ;EIA _? =-0,4 — (0,2 + 0,15)=-0,75 мм.

А’ _? — ?TA_? =ESA_? — EIA_? =0,8 мм.

0,8=0,2+0,3+0,3=0,8

А _? =

Прямая задача.

По заданному значению исходного звена назначить точность на составляющие звенья.

Способы решения:

1) способ равных допусков (примитивный способ).

TA _i =; недостаток способа — одинаковые допуски на разные номинальные размеры дают разную точность (квалитет от 1до 14).

2) Способ пробных расчетов. Допуски назначаются из технологических возможностей аппаратуры и квалификации рабочих. А затем корректируются с учетом допуска исходного звена.

Недостаток: субъективность оценки и привязка к конкретному производству.

3) Способ равной точности (равных квалитетов)

Квалитет = const, a = const, T=a

• i (мкм), где i=0,45
• + 0,001
• d, тогда TA _? =Уa_i

• i_i = a

• Уi_i ; и выбираем квалитет a=.

Правила построения цепи:

• Каждый размер должен принадлежать конкретной детали;
• От одной детали в цепь включают только один размер;
• Если корпус составной — это разные детали;
• Цепь обязательно должна быть замкнута.

При назначении допусков по выбранному квалитету расчетное число а не совпадает с табличным (выбирается ближайшее) и равенство (4) не выполняется. Например: a=89,28; выбираем Квалитет 11, для которого а = 100, тогда >1000

Из расчетов исключаютс известные звенья сделанные по ГОСТу детали, например подшипники.

Для соблюдения равенства (4) один из размеров выбираются увязочным и допуски на него назначается по формулам (2) и (3)

Для того что бы воспользоваться формулами нужно знать отклонения для составляющих звеньев.

Зубчатые колеса.

Типы зубчатых колес.

По назначению колеса бывают:

Отсчетные, Скоростные колеса, Силовые колеса, Колеса общего назначения

боковой зазор

Обозначение зубчатых колес на чертеже.

Точость зубчатых колес задается по 12 степеням точности:

1 — 5 используют в часовых механизмах и инструментах

6 — 9 в машиностроении

10 — 12 для сельскохозяйственной техники.

На чертежах указывают точность по четырем нормам

Боковой зазор назначают в зависимости от типа переда A, B для открытх; С, D для скоростнх; C, D, E, H для закрытых; E для тихоходных; H для ручных.

Пример обозначения зубчатых колес.

9 — 9 — 9 — В или 9 — В; общего назначения.

8 — 8 — 8 — С или 8 — С ; конические колеса.

7 — 9 — 9 — H — отсчетное колесо, ручная передача.

8 — 7 — 9 — D — скоростные узкие колеса в закрытой передаче.

8 — 7 — 7 — C — скоростная, силовая, закрытая передача, широкие колеса.

9 — 9 — 7 — E — силовая, тохоходная передача, червячное колесо.

Показатели норм точности.

Точность реальной зубчатой передачи определяется по показателям. По каждой норме точности ГОСТ разрешает до 12 показателей. Показатели бывают комплексными и частными. Комплексные показатели используются в серийном производстве и фиксируют величину не точности. Частные показатели отвечают за причину не точности и их количество соответствует количеству причин.

График кинематической погрешности раскладывается на гармоники определяющие частоты. График получается на гармоническом синхрофазатроне. Представлены погрешности: радиальное биение, овальность, зубцевая частота.

Частные показатели: погрешность шага по линии зацепления, погрешность шага по делительной окружности, погрешность формы зубъев. Приведены на рисунке 8 и 9 раздаточного материала 8 и 9.

Комплексным показателем по норме контакта является пятно контакта, полученное путем зацепления реального колеса с идеальным. Рисунок 10 раздаточного материала 9

Частным показателем является допуск на направление зуба. Рисунок 11 раздаточного материала 9

Показатели по форме бокового зазора.

Действительный боковой зазор передачи определяется по величине мертвого хода или методом свинцовой проволочки (j _n )

a, b, c, d, h

При совпадении осевого отклонения и величины допуска пишется только одна буква — с . При несовпадении две, Ab

ГОСТ разрешает назначать нестандартные величины и допуски например 7 — 8 — 9 — 200у; где минимальный гарантированный боковой зазор j _{n min} = 200 мкм.; y — величина допуска.

Частные показатели бокового зазора — это наименьшиее дополнительное смещение исходного контура зуборезного инструмента. (E _Hs ), которое обеспечивает минимальный гарантированный боковой зазор и допуск на смещение исходного контура зуборезного инструмента T_H , который обеспечивает максимальный боковой зазор.

Таким образом, толщина зуба, влияющая на боковой зазор между зубъев зависит от рабочего смещающего инструмента.

Рабочие допуски на зубчатые колеса.

ГОСТ требует, что бы все табличные допуски для всех показателей по всем нормам точности были выдержаны на рабочей оси зацепления, т.е. учитывали точность сборки, точность посадочного вала под колесо и точность нарезания зуба. В результате рабочий допуск на нарезание зуба может быть уменьшен по сравнению с табличным вдвое.

Рабочие допуски по норме бокового зазора.

Если базой для базой для установки инструмента при нарезания зуба выбран наружный диаметр заготовки, то база должна быть в 4 раза точнее выдерживаемого размера и допуск на смещение инструмента следует далить на три части. Допуск на радиус заготовки равен јT _H тогда

T _{d з аготовки} =0,5

• T_H

Так же следует контролировать форму заготовки.

T _{радиальное биен} =0,25

• T_H ;

Таким образом на нарезание зуба осталось 50% от Т _Н

В серийном производстве можно сделать приспособления и установку фрезы вести относительно приспособления. Тогда базой будет ось отверстия в заготовке, а допуск Т _Н можно целиком отдать на нарезание зуба.

Рабочие допуски по кинематической норме точности.

Допуск на радиальное биение зубчатого венца F _r всегда приходится делить на 2 части, потому что радиальное биение венца зависит от формы и расположения посадочного вала. Контроль необходимо осуществлять относительно рабочей оси зацепления. Рабочая ось — это ось, проходящая через центры посадочных поверхностей под подшипники.

Рабочие допуски по норме контакта зубьев. Если колесо широкое, отношение длины ступицы к диаметру отверстия больше 0,8, то его установка на вал не зависит от торцевых поверхностей, и весь допуск по норме контура зубъев целиком отдается на нарезание зубъев.

Если колесо узкое, отношение длины ступицы к диаметру отверстия меньше 0,8, то при сборке следует назначить точность на установочные торцы вала и колеса. В этом случае допуск на направление следует разделить на 3 части: 0,25F _B — на контроль торцевого биения, вала. 0,25F_B — на торцевое биение зубчатого колеса с учетом диаметра установочного торца и ширины венца. 0,5F_B — непосредственно на нарезание зуба.

Допуски по норме плавности. Эти допуски не зависят от монтажа и сборки. Допуск на шаг зуба и допуск на форму зуба целиком отдается на нарезание зуба. Чертеж зубчатого колеса. На чертеже наружный диаметрзаготовки выполнен по 14 квалитету, а контроль радиального биения назначаен из расчета 0,1 модуля так как предполагаем серийное производство и весь допуск на смещение исходного контура целиком оидадим на нарезание зуба. Значение всех допуском по всем нормам приведено в стандартной таблице в правом углу чертежа. На левом торце колеса для обеспечения нормы контакта назначен контроль торцевого биения из расчета 0,25F _B

• d_{загатовки} /B, где d_{загатовки} =166 мм; ширина венца B=20 мм.

Общие допуски по ГОСТ 30893.2 — mK

Чертеж вала

Неуказанные предельные отклонения размеров: H14, h14, ±

Калибры.

Это инструмент для контроля годности детали без шкалы, по принципу «да — нет». Калибр — это специальное измерительное средство, неуневерсальное. Калибры бывают нормальные и предельные. Нормальные представляют собой копию присоединяемой детали. Изготовление по нормальным калибрам заключается в подгонке детали под калибр. Недостатком способа является субъективность оценки и то, что калибры используются только для посадок с зазором. Достоинства способа в том, что можно взять калибр в поле для подгонки часто ломающихся деталей. Предельные калибры изготавливаются по предельным размерам детали и имеют две стороны: проходную и непроходную. Калибры для контроля отверстия называются пробка. Калибры для контроля валов — скоба.