Лабораторна робота № 4

КОНТРОЛЬ ГЛАДКОГО ЦИЛІНДРИЧНОГО З'ЄДНАННЯ

Мета роботи

Ознайомитися з методикою розрахунку граничних розмірів деталей які входять до з'єднання та з методикою і технічними засобами контролю розмірів деталей гладкого циліндричного з’єднання.

Зміст роботи

1. Для заданих посадок гладких циліндричних з’єднань розрахувати граничні та виконавчі розміри отворів і валів, допуски, зазори, натяги.

2. Проставити розміри на ескізах з'єднань і окремих деталей.

3. Накреслити схеми розташування полів допусків і позначити; основні відхилення, квалітети, граничні відхилення, граничні розміри, допуски і експлуатаційні параметри.

4. Виконати контроль деталей, які входять до з'єднання з зазором.

5. Дати висновок про придатність деталей за граничними розмірами, та з'єднання за експлуатаційними параметрами.

4. Оформити звіт.

Обладнання

Мікрометр, індикаторний нутромір, набір плоскопаралельних кінцевих мір довжини.

Основні поняття і визначення

Для того щоб деталь відповідала своєму цільовому призначенню, необхідно її дійсні розміри витримати між двома граничними розмірами, різниця яких утворює допуск на виготовлення - міру точності виготовлення (чим менше допуск, тим вище точність). Для зручності на кресленнях прийнято указувати номінальний розмір деталі, а кожний з двох граничних розмірів визначати за його відхиленням від цього номінального розміру. На схемах номінальному розміру відповідає нульова лінія, від якої відраховуються в плюс, або в мінус відхилення отвору і вала, а заштриховані прямокутники є полями допуску деталей (рис.4.1).

ДСТУ 2500-95, (ГОСТ 25346-82) регламентує такі умови позначення відхилень: верхнє відхилення отвору - ЕS ; верхнє відхилення вала - es; нижнє відхилення отвору - ЕІ; нижнє відхилення вала - еі.

Рисунок 4.1 - Схема розташування полів допусків з’єднання.

Точність розмірів нормують умовними рівнями точності, які називаються квалітетами.

Величину допуску встановлюють в залежності від номінального розміру і квалітету. Для розмірів від 1 до 500 мм установлено 20 рядів основних допусків (01,0,1,2,...18), які позначаються буквами IT та цифрою порядкового номера квалітету (ІТ1,ІТ2 і т.д.) Із збільшенням порядкового номера квалітету допуски збільшуються. Передбачено 28 рядів або типів відхилень для валів і отворів. Кожне відхилення визначають латинською буквою (малою, якщо відхилення відноситься до вала і великою, якщо відхилення відноситься - до отвору).

Схематично ряди основних відхилень показані на рис.4.2.

Вал, верхнє відхилення якого дорівнює нулю, називають основним валом і позначають буквою латинського алфавіту “h”. Отвір, нижнє відхилення якого дорівнює нулю, називають основним отвором і позначають буквою латинського алфавіту “ H ”.

Взаємне розташування полів допусків вала і отвору характери­зують посадку - спосіб з'єднання деталей, що визначається різницею їх розмірів до складання, тобто, величиною зазорів або натягів, що утворюються в з'єднанні. Посадка характеризує свободу відносного переміщення з'єднаних деталей або ступінь опору їх взаємному зміщенню.

В залежності від взаємного розміщення полів допусків отвору і вала розрізняють посадки з зазором, з натягом і перехідні посадки.

Зазор при з’єднанні деталей утворюється, якщо розмір отвору більший ніж розмір вала. Зазор забезпечує свободу відносного переміщення деталей. Для утворення посадок з зазорами у системі отвору, рекомендуються основні відхилення вала від a до h (Рис. 4.2). Для утворення посадок з зазорами у системі вала, рекомендуються основні відхилення отвору від А до Н.

Натяг при з’єднанні деталей утворюється, якщо розмір вала більше, ніж розмір отвору до збирання. Для утворення посадок з гарантованим натягом у системі отвору, рекомендуються основні відхилення вала від p до zc (Рис. 4.2). Для утворення посадок з гарантованим натягом у системі вала, рекомендуються основні відхилення отвору від P до ZC.

У перехідних посадках, де залежності від вірогідності розмірів виготовлених отвору і вала можливо утворення як зазору так і натягу, для утворення посадок у системі отвору рекомендуються основні відхилення вала від j до n (Рис. 4.2). Для утворення посадок перехідних у системі вала, рекомендуються основні відхилення отвору від J до N.

Рисунок 4.2 - Ряди основних відхилень

Основне відхилення - одне з двох граничних відхилень (верхнє або нижнє), яке використовується для визначення положення поля допуску відносно нульової лінії. При схематичному розташуванні поля допуску це буде відхилення найближче до нульової лінії. Наприклад, на схемі зображеній на рис.4.3а, основне відхилення вала - верхнє (es = -0,010), основне відхилення отвору - нижнє (EJ= 0). На схемі, зображеній на рис.4.3б, основне відхилення вала - верхнє (es = 0), основне відхилення отвору - нижнє (EJ = + 0,010).

Рисунок 4.3 - Схема розташування полів допусків з'єднань

Посадки, в яких різні зазори і натяги одержуються з'єднанням різних валів з основним отвором, називаються посадками виконаними в системі отвору. Посадки, в яких різні зазори і натяги одержуються з'єднанням різних отворів з основним валом, називаються посадками в системі вала.

Застосуванню системи основного отвору треба віддавати перевагу. Для полегшення розрахунків в ГОСТ 25347-82 наведені таблиці з підрахованими граничними відхиленнями валів і отворів для всіх розмірів і квалітетів.

Посадки при розмірах 1 - 500 мм. рекомендується назначати у відповідності з (І, табл.17 і 18). Переважні посадки обведені прямокутними рамками.

У позначення посадки входить номінальний розмір, загальний для з'єднуваних отворів і вала, за яким у чисельнику йде позначення поля допуску отвору, а у знаменнику позначення поля допуску вала, незалежно від призначеної системи, отвору або вала.

Наприклад; у системі отвору - ; у системі вала - ;

Графічне зображення полів допусків показано для посадки в системі основного отвору на рис.4.3а, для посадки в системі основного вала на рис.4.3б.

В позначеннях посадок, окрім основного відхилення і квалітету іноді додаються, у дужках, також граничні відхилення, наприклад:

; ;

У позначення окремого розміру деталі на кресленні входить; номінальний розмір, основне відхилення отвору або вала і квалітет.

Наприклад:

Іноді додаються, у дужках, і граничні відхилення, наприклад:

Можливе також позначення розміру без основного відхилення і квалітету. Граничні відхилення, у такому випадку не беруться у дужки. Наприклад:

Далі наведено приклади розрахунків граничних і виконавчих розмірів для отворів, валів, експлуатаційних (функціональних) параметрів з’єднань та схеми розташування полів допусків для з’єднань у системі отвору; з зазором - на рис.4.4а, з натягом - на рис.4,4б і перехідній - на рис.4.4в.

Граничні відхи­лення розмірів отвору і вала визначаються за ГОСТ 25347 - 82, (табл.8).

Рисунок 4.4 - Схема розташування полів допусків з'єднань у системі отвору

Граничні відхи­лення для отвору .

ЕS = + 25мкм = + 0,025 мм; ЕІ = 0;

- граничні розміри отвору;

D_{a max} = D_ном + ES = 45мм + 0.025мм = 45.025 мм;

D_{a min} = D_ном + ЕІ = 45мм + 0 = 45 мм;

- допуск отвору, T_a= D_{a max} - D_{a min} = 45,025мм – 45мм =0,025мм;

T_a= ES – ЕІ = 0.025 мм – 0 = 0,025мм;

- виконавчий розмір отвору, D_{a исп} = 45^+0,025 мм.

Стандарт дозволяє не писати розмірність після числового визначення розміру, якщо він у міліметрах. Тому далі, за текстом, не будемо писати позначення розмірності для розміру визначеного у міліметрах.

Граничні відхи­лення для вала

es = - 25мкм = - 0.025, ( табл.7);

ei = - 50мкм = - 0.050;

d_{b max} = D_ном + es = 45 - 0.025 = 44.975;

d_{b mіn} = D_ном + ei = 45 - 0.050 = 44.950;

T_b = d_{b max} – d_{b min}= 44,975 – 44,950 = 0,025;

T_b = es – ei = - 0.025 - (- 0.050) = 0.025;

d_{b исп} = 44.975_-0.025

Експлуатаційні (функціональні) параметри з’єднання

S_min = D_{a min} -d_{b max}= 45 - 44.975 = 0.025;

S_max = D_{a max} - d_{b min}= 45.025 - 44.950 = 0.075;

S_min = ЕІ – es = 0 – (- 0,025) = 0,025;

S_max = ЕS – ei = + 0,025 – (- 0,050) = 0,075;

T_s = S_max - S_min = 0.075 – 0,025 = 0,050;

T_s = T_a+T_b = 0.025+0.025=0.050;

Граничні відхи­лення для вала

es = + 50мкм = + 0,050;

ei = + 34мкм = + 0,034;

d_{b max} = 45 + 0,050 = 45,050;

d_{b min} = 45+ 0,034 = 45,034;

T_b = d_{b max} – d_{b min} = 45,050 - 45,034 = 0,016;

T_b = es – ei = +0,050 – (+ 0,034) = 0,016;

T_{b ucn}= 45,050_-0.016

Експлуатаційні (функціональні) параметри з’єднання

N_min = d_{b min} - D_{a max} = 45,034 - 45,025 = 0,009;

N_max= d_{b max} - D_{a min} = 45,050 - 45,000 =0,050;

N_min = ei – ЕS = + 0,034 – (+ 0,025) = 0,009;

N_max= es – ЕІ = +0,050 – (+ 0) = 0,050;

T_N = N_max - N_min = 0,050 – 0,009 = 0,041;

T_N = T_a + T_b = 0,025 + 0,016 = 0,041;

Граничні відхи­лення для вала

es = + 18мкм = + 0,018;

ei = + 2мкм = + 0,002;

D_{b max}= D_ном + es = 45 + 0,018 = 45,018;

D_{b min} = D_ном + ei = 45 + 0,002 = 45,002;

T_b = d_{b max} – d_{b min} = 45,018 - 45,002 = 0,016;

T_b = es – ei = + 0,018 – (+ 0,002) = 0,016;

D_{b исп} = 45,018_-0.016;

Експлуатаційні (функціональні) параметри з’єднання

S_max = D_{a max} - d_{b min} = 45,025 - 45,002 = 0,023;

S_max = ЕS – ei = +0,025 – (+ 0,002) = 0,023;

N_max= d_{b max} - D_{a min} = 45,018 - 45,000 = 0,018;

N_max= es – ЕІ = + 0,018 – 0 = 0,018;

T_S,N = S_max + N_max = 0,023 + 0,018 = 0,041;

T_S,N = 0,018 + 0,023 = 0,041;

Схеми розміщення полів допусків різних посадок виконаних у системі вала показані; із зазором на рис.4.5а, перехідної на рис.4,5б, з натягом на рис.4.5в. Розрахунки граничних розмірів і характеристик з'єднання посадок в системі вала аналогічні розрахункам у системі отвору.

Рисунок 4.5 - Схема розташування полів допусків з'єднань у системі вала

Опис конструкції індикаторного нутроміра

Індикаторний нутромір служить для відносних вимірів шляхом порівняння розмірів, які вимірюються, з розмірами еталона. Еталоном може бути калібр-кільце, блок кінцевих мір, мікрометр і т.п.

Вимірювальним пристроєм в індикаторному нутромірі є індикатор годинникового типу або головка типу МКМ, ІГРЗ та інші. В нутромірах звичайного типу використовуються індикатори з ціною поділу 0,01 мм, в нутромірах підвищеної точності - важільно-зубчасті головки з ціною поділу 0,001 або 0,002 мм.

Конструкція індикаторних нутромірів змінюється в залежності від границь вимірів. На рис.4.6а показано індикатор нутромір з границями вимірів 10-18 мм; на рис. 4.6б з границями вимірів 100-160 мм; на рис.4.6в - з границями вимірів 450-700 мм.

Індикатор 1 (рис.4.6) встановлюється в трубчастий корпус 2 приладу, на другому кінці якого є вимірна головка.

Рисунок 4.6 - Індикаторні нутроміри

Вимірна головка має з одного боку вимірний стержень 3, з другого боку укріплюється змінна вимірювальна вставка 4. Для суміщення ліній виміру з діаметральною площиною вимірюваного отвору, вимірювальна головка забезпечуються центруючим містком 5.

Конструктивна схема індикаторного нутроміра з границями вимірів 18-50 мм показана на рис.4.7. Індикатор 9 (рис.4.7) вставляється в трубку нутроміра 4 і закріплюється цанговим затискачем з розрізним кільцем 7 і гайкою 8. В корпусі 14 вимірювальної головки розміщені вимірні стержні, рухомий 3 і нерухомий 1, який є змінною вставкою для налагодження на потрібний для вимірювання розмір.

Вимірювальний стержень 3 на внутрішньому торці має клинову поверхню, яка при його пере­міщенні, через кульку 15, передає рух через стержень 10 на вимірний шток індикатора. Центруючий місток 2 шарнірно з'єднується з корпусом 14 через вісь 13. Сила прижиму містка 2 до отвору здійснюється пружиною 11 через втулку 12, а сила прижиму рухомого стержня 3 зусиллям пружини індикатора.

Рисунок 4.7 – Конструкція індикаторного нутроміру		Рисунок 4.8 – схема налагодження індикаторного нутроміру

Налагодження індикаторного нутроміра і вимір отвору

Налагодження індикаторного нутроміра. на розмір отвору який треба перевірити, починається з підбору комплекту деталей 1, 16 і 17 (розмір нерухомого вимірного стержня). До нутроміра додається шість змінних вимірних вставок 1, дві шайби 17, два подовжувача 16 і ключ. Цей набір дозволяє налагоджувати нутромір для виміру потрібного розміру отворів.

. У верхню час­тину трубки 7 налагодженого нутроміра вводиться вимірний стержень індикатора на глибину при якій стрілка індикатора зробить, приблизно, один оберт. В такому положенні індикатор закріплюють гайкою 8.

На визначений еталонний розмір підбирають блок кінцевих мір, розташовують його між пластинами 2 і 6 скоби 1 (рис.4.8а) і затискують прижимом 7 обертаючи болт 9.

Підготовлений до виміру індикаторний нутромір вводять у простір між пластинами 2 і 6 (рис.4.8а). Незначним похитуванням індикаторного нутроміра знаходять положення великої стрілки індикатора яке відповідає мінімальній відстані між пластинами 2 і 6 (при переміщенні стрілки індикатора за годинниковою стрілкою розмір зменшується).

Індикатори часового типу спорядженні циферблатами які можна обертати відносно корпуса. Обертанням шкали індикатора суміщають нульову поділку шкали індикатора з положенням стрілки індикатора.

Потім індикаторний нутромір обережно виводять із установчого пристрою і, відтискуючи центруючий місток, вводять в отвір розмір якого треба перевірити (рис.4.8б). Невеликим повертанням приладу в площині, що проходить через вісь отвору знаходять найменші показання. По­казання приладу дорівнює відхиленню розміру отвору від розміру установчої міри, за якою була проведена установка на нуль. Розмір виміряного діаметра дорівнює алгебраїчній сумі показань приладу і розміру міри.

Після закінчення виміру перевіряють нульове показання приладу. При порушенні його більш ніж на половину поділки шкали, виміри вважаються недійсними.

Порядок виконання роботи

1.Для заданих посадок гладких циліндричних з’єднань вибрати граничні відхилення по ГОCT 24347-82.

2. Виконати розрахунки розмірів позначених у таблиці 4.1.

Таблиця 4.І - Розміри деталей

Позначення на кресленні		Граничні відхилення, мм		Граничні розміри, мм		Допуск, мм	Виконавчі розміри, мм
		верхнє	нижнє	Max	Min
	Отвір
	Вал
	Отвір
	Вал
	Отвір
	Вал

3. Накреслити ескізи з'єднань і деталей (рис.4.9).

4. Побудувати схеми розташування полів допусків отвору і вала, що входять до заданих з'єднань.(Зразки на рисунках 4.4 і 4.5).

5. Підрахувати експлуатаційні параметри з’єднань.

6. Для з’єднання з зазором виміряти дійсні розміри:

• вала – мікрометром;

• отвору - індикаторним нутроміром. в трьох різних перерізах.

7. Результати вимірів звести у таблицю 4.2

Рисунок 4.9 – Зразок ескізу

Таблиця 4.2- Результати виміру розмірів з'єднання з зазором

Позначення на кресленні		Назва приладу	Точність відрахунку мм	Розміри еталонів мм	Показникприладів мм	Дійсні розміри, мм
Вал		мікрометр
Отвір		індикаторний нутромір

8. Дати висновок про придатність деталей за граничними розмірами, та з'єднання за експлуатаційними параметрами.

9. Оформити звіт.

Контрольні запитання

1. Дайте визначення системам отвору і вала, обґрунтуйте їх використання.

2. Що називається посадкою, допуском, граничним, номінальним і виконавчим розмірами, квалітетом точності, основним відхиленням?

3. Напишіть основі відхилення вала (отвору) для призначення посадок з зазором (перехідних, знатягом).

4. Наведіть приклади позначення з'єднань.

5. Накресліть схеми розташування полів допусків для заданого спряження.

Висновок

Дата _______ Підпис студента ________ Прийняв________