3.5. Виды отклонений геометрических параметров объектов.

Геометрическими параметрами идеальных объектов являются:

1. Размеры их поверхностей

2. Расстояния между поверхностями и их осями или плоскостями симметрии.

3. Размеры, определяющие взаимное расположение поверхностей, их осей или плоскостей симметрии.

Реальные объекты отличаются от идеальных. Эти отличия оцениваются отклонениями. Для геометрических параметров отклонениями являются: отклонения линейных и угловых размеров, неровности поверхности – шероховатость, отклонения формы и отклонения расположения поверхностей или их профилей.

Отклонения присущи любым видом деятельности и функционирования технических объектов. Размеры этих отклонений определяются достигнутым в данный период времени уровнем совершенства деятельности и функционирования, в зависимости от которого устанавливаются нормы – предельные значения размеров отклонений, которые оформляются документально в виде нормативно-технической документации: регламентах, стандартах, и отражаются в конструкторской документации и др. Для реализации их на практике необходимы, в первую очередь, освоение сущности этих норм кадрами-исполнителями и, во-вторую очередь, реализация этих норм техническими решениями, соответствующими процессами и оборудованием.

Вышеуказанные отклонения геометрических параметров составляют элементную точность геометрических параметров машин.

3.6. Система допусков и посадок для гладких цилиндрических соединений.

Отклонение гладких цилиндрических и плоских поверхностей нормированы системами допусков и посадок, представляющих собой научно обоснованные и построенные по определенным принципам таблицы и ряды допусков, отклонений, посадок с поясняющим текстом. В зависимости от интервалов размеров в машиностроении применяются следующие системы, оформленные международными и национальными стандартами для следующих интервалов размеров.

1. до 1 мм

2. от 1 до 500 мм

3. св. 500 до 3150 мм

4. св. 3150 до 10000 мм

5. св. 10000 до 40000 мм

Наибольшее применение в машиностроении имеет система для размеров от 1 до 500 мм, которая наиболее полно разработана и научно обоснована.

Система допусков и посадок для размеров от 1 до 500 мм построена на основе следующих семи принципов.

1. Квалитеты.. Установлено двадцать квалитетов точности, которым присвоены номера: 0, 01, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18. Номер квалитета определяет уровень точности: чем больше номер, тем ниже точность. Так, в машиностроении квалитеты 6, 7 определяют высокую точность соединений, 8, 9 – среднюю точность соединений, 10, 11 – низкую точность соединений. Квалитеты с 13 по 18 применяются для свободных поверхностей, не образующих соединения. При этом квалитеты 12 и 13 определяют высокую точность свободных поверхностей, 14 и 15 – среднюю, 16, 17, 18 – низкую.

2. Коэффициенты точности. Для количественной оценки точности каждому квалитету присвоен коэффициент точности а – число, количественно характеризующее уровень точности, определимый квалитетом. Например, для 6-го квалитета а₆ = 10, 7-го а₇ = 16, 8-го – 25, 9-го – 40, т.е. коэффициенты точности представляют геометрическую прогрессию со знаменателем q=1,6. Для любого, квалитета с номером N коэффициент точности определяется а_N = 10·1,6^N-6.

3. Единица допуска – единица измерения допуска. Для вычисления допуска в зависимости от размера установлена в этой системе единица допуска i, вычисляемая для многих квалитетов по зависимости i = 0,45 ³√d+ 0,001 d, мкм, где d в мм. Допуск для квалитета с номером N вычисляется Т_N = а_Ni = 10·1,6^N-6 (0,45 ³√d+ 0,001 d). Из этого следует, что а= - коэффициент точности – это отношение значения размера допуска к единице допуска. Точность обработки поверхностей деталей определяется коэффициентом точности. Пример. Необходимо сравнить точность двух деталей

1 d₁ = 125 мм и Т₁ = 60 мкм; 2 d₂ = 64 мм, Т₂ = 30 мкм

Определим коэффициенты точности

(8-ой квалитет)

(7-ой квалитет)

Чтобы изготовить деталь и проконтролировать ее размеры необходимо знать предельные размеры, либо предельные отклонения. По размеру и допуску их определить нельзя.

4. Основные отклонения. Для координации поля допуска относительно нулевой линии и определения предельных отклонений установлены основные отклонения, обозначаемые буквами латинского алфавита и в порядке их расположения в нем. При этом основные отклонения для отверстий обозначаются заглавными буквами, а для валов – строчечными. В системе имеются две таблицы: одна содержит заглавные буквы, т.е. основные отклонения для отверстий, а вторая строчечные, т.е. для валов. В каждой таблице для каждой буквы для различных интервалов размеров указаны каким- верхним или нижним- является основное отклонение, и число со знаками плюс или минус. Знак указывает, в какую сторону от нулевой линии следует расположить поле допуска: знак плюс означает- вверх от нулевой линии, а минус – вниз. Число указывает на каком расстоянии в мкм следует расположить поле допуска. Как правило, если основное отклонение больше нуля, то оно является нижним, и верхнее отклонение определяется суммой основного отклонения и допуска. Например, дано Т = 40 мкм, Е_О = +20. ЕI = +20 мкм, ЕS = 20+40 = 60 мкм. Если основное отклонение меньше нуля, то оно является, как правило, верхним. Если Е_О0, то ЕS = Е_О ЕI = Е_О-Т. Например, Т=40 мкм, Е_О = -20 мкм. Значит ЕS = -20 мкм, ЕI = -20-40 = -60 мкм. Для буквы H ЕI = 0, ЕS = +Т, для h еs = 0, еi = -Т. Для букв j_S, J_S еs =+Т/2, ЕS = T/2, еi = -T/2, ЕI = -Т/2.

5. Интервалы размеров. Весь интервал от 1 до 500 мм разделен на 13 более мелких интервалов с начальным d_н и конечным диаметром d_k. Отклонения и допуски относят к интервалам, а значения их определяет по тому интервалу, в котором находится конкретный размер. При этом допуск вычисляется по среднему геометрическому размеру данного интервала: d_cг= Т, мкм, где в мм. Интервалы размеров

от 1 до 3 d_cp

св. 3 до 6 d_cp=

св. 6 до 10 d_ср

Система отверстия и система вала. Система допусков разделена на две части, т.е. таблицы предельных отклонений сгруппированы в два вида таблиц, построенных одинаково. Первая группа таблиц содержит предельные отклонения для валов с множеством квалитетов и основных отклонений для валов и представляет систему отверстия. Система отверстия – это такая совокупность посадок, допусков и отклонений, в которой применяется для отверстия одно основное отклонение H с любым квалитетом. Валы применяются с любыми основными отклонениями в зависимости от требуемого характера соединения. В системе вала применяются валы только с основным отклонением h с любым квалитетом, а отверстия применяются с любыми основными отклонениями в зависимости от необходимого характера соединения. Таким образом, в системе отверстия необходимая посадка обеспечивается выбором основного отклонения вала, а в системе вала - выбором основного отклонения отверстия. Так как в системе отверстия последние применяются только с основным отклонением Н, то в ней для обеспечения различных соединений требуется значительно меньшее количество различных отверстий, чем в системе вала. В связи с тем, что обработка отверстия обходится значительно дороже по затратам средств, то обеспечение различных соединений в системе отверстия обходится значительно дешевле, чем в системе вала. Поэтому система отверстия имеет приоритет в применении. Система вала применяется только в необходимых случаях, когда нельзя применить систему отверстия или когда применяются готовые валы без обработки. Случаев применения системы валов три:

1)Когда применяются готовые валы, обработка которых не допустима или нецелесообразна. Примером первого случая является применение в объекте деталей, узлов и др., у которых присоединительные поверхности окончательно обработаны, например, установка подшипника по его наружному кольцу, который является валом.

2)Примером второго случая является применение в объекте калиброванных валов без механической обработки. Такие валы изготавливаются на металлургических заводах холодной калибровкой с точностью 9-ого квалитета.

3)Когда вал постоянного по длине номинального размера соединяется с несколькими отверстиями по различным посадкам. Например, соединения шпонки со втулкой и валом, соединения поршневого кольца с поршнем и втулкой шатуна и др. Однако, для применения системы вала необходимо техническое обоснование.

7.Стандартная температура. Система обеспечивает заданный характер соединений и содержащихся в ней отклонений только при температуре 20С. Отклонение от этой температуры приводит к изменению характера соединений и действительных отклонений размеров деталей. Точные измерения, сборка точных соединений должны производиться при температуре 20С. Измерение при другой температуре приводит к систематической погрешности, которая в простейших случаях может быть вычислена по следующей зависимости

∆=α[α_g(θ_q-20°)-d_u(θ_u-20°)],

где d- номинальные размеры,α_g ,α_u - коэффициенты теплового линейного расширения материалов соответственно измеряемой детали и средства измерения, θ_g ,θ_u- их температуры. При θ_g=θ_u = 20  = 0.