2.2 Методические указания

На рабочих чертежах деталей машин все поверхности должны иметь указания о шероховатости. Шероховатость поверхности – это совокупность неровностей поверхности с относительно малым шагом на базовой длине l. Ее протяженность при этом устанавливается такой величины, чтобы при изменении высотных параметров по возможности не накладывалось влияние волнистости поверхности.

Представление о реальном профиле шероховатой поверхности дают профилограммы. Профилограммы получают на различного типа профилографах в результате «ощупывания» исследуемой поверхности алмазной иглой либо путем фотографирования ее на специальном микроскопе. На рис.2.3 показана схема профилограммы.

Рис.2.3. Профиль реальной поверхности.

Средняя линия профиля m – базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля от этой линии минимально:

Приближенно средняя линия на профилограммах определяется по равенству сумм площадей, заключенных по обе стороны между ней и линией контура профилограммы:

Средняя линия профиля служит базой для определения числовых значений параметров шероховатости. Для оценки шероховатости по ГОСТ 2789 – 73 предусмотрено шесть параметров:

– высотные: R_max - наибольшая высота неровностей профиля

R_z - высота неровностей профиля по десяти точкам

R_a - среднее арифметическое отклонение профиля

• шаговые: S - шаг неровностей профиля по вершинам

S_m - средний шаг неровностей по вершинам профиля

• высотно-шаговый: t_p - относительная опорная длина профиля

Наибольшая высота неровностей профиля R_max – расстояние между линией выступов профиля в пределах базовой длины.

Высота неровностей профиля по десяти точкам R_z – сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов и пяти наибольших впадин в пределах базовой длины:

Среднее арифметическое отклонение профиля R_a – среднее арифметическое абсо-лютных значений отклонений профиля от средней линии в пределах базовой длины:

Средний шаг неровностей профиля S_m – среднее значение шага неровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины:

Средний шаг местных выступов профиля S – среднее значение шагов местных выступов профиля, находящихся в пределах базовой длины:

где n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины.

Относительная опорная длина профиля представляет собой отношение опорной длины профиля к базовой длине:

где b_p– опорная длина профиля – сумма длин отрезков b_i отсекаемых на заданном уровне р в материале профиля линией, эквидистантной средней линии m в пределах базовой длины l:

p – уровень сечения профиля, т.е. расстояние между линией выступов и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов (или средней линии) профиля.

Уровень сечения профиля р выражается в процентах от R_max и выбирается из ряда:

5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90.

Относительная опорная длина профиля t_P (%) выбирается из ряда:

10, 15, 20, 25, 30, 40, 50. 60, 70, 80, 90.

В дополнение к количественным параметрам шероховатости стандарт допускает нормирование качественной характеристики – направления неровностей. Типы направления неровностей представлены в табл.2.2.

Таблица 2.2. Типы направления неровностей

Типы направления неровностей	Схематическое изображение	Обозначение направления неровностей
Параллельное		=
Перпендикулярное		┴
Перекрещивающиеся		×
Произвольное		M
Кругообразное		C
Радиальное		R

Выбор параметров для нормирования шероховатости должен производиться с учетом назначения и требуемых эксплуатационных свойств поверхности (табл.2.3). Основным в большинстве случаев является нормирование высотных параметров. Из высотных параметров шероховатости наиболее информативен параметр Ra, который и определен стандартом как предпочтительный.

Таблица 2.3. Эксплуатационные свойства поверхности и обеспечивающая их

номенклатура параметров шероховатости.

Эксплуатационное свойство поверхности	Параметры шероховатости и характеристики, определяющие эксплуатационное свойство
Износоустойчивость при всех видах трения	Ra (Rz), tp, направление неровностей
Виброустойчивость	Ra (Rz), Sm, S направление неровностей
Контактная жесткость	Ra (Rz), tp
Прочность соединения	Ra (Rz),
Прочность конструкции при циклических нагрузках	R max, Sm, S
Герметичность соединения	Ra (Rz), R max, tp
Сопротивление в волноводах	Ra , Sm, S

Параметры R_max, S, S_m, t_P нормируют в случаях, когда по функциональным требованиям необходимо ограничить полную высоту неровностей профиля, шаг неровностей или их форму, параметр R_z – когда прямой контроль параметра R_a по техниче­ским причинам не представляется возможным (например, для поверхностей, имеющих малые размеры или сложную конфигурацию). ГОСТ 2789-73 не предусматривает обязательной связи между базовой длиной и определенными числовыми значениями параметров шероховатости.

Требования к шероховатости поверхности устанавливают с помощью условного знака (рис.2.4) и назначения параметров шероховатости (одного или нескольких), числовых значений выбранных параметров и базовых длин, на которых происходит определение этих параметров. Если нет необходимости, требования к шероховатости не устанавливаются, и она для данной поверхности контролю не подлежит.

Обозначение шероховатости поверхности на чертеже нормированы ГОСТ 2.309-73. Условные обозначения шероховатости приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4. Условные обозначения шероховатости

Элементы обозначения	Пояснения
	Знак, соответствующий условию нормирования шероховатости, когда метод образования поверхности чертежом не регламентируется;
	Знак соответствующий конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована полным удалением поверхностного слоя материала (например точением, шлифованием, и т.п., конкретный вид обработки может не указываться). Следы необработанной поверхности «черновины» не допускаются.
	Знак соответствующий конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована без удаления поверхностного слоя материала (например, литьем ,штамповкой, прессованием; конкретный вид обработки может не указываться). Следы зачистки поверхности не допускаются.

Для простановки шероховатости на рабочих чертежах рекомендуется применять параметры R_a из стандартного ряда:

0,08; 0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3;

8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40 мкм.

Шероховатость поверхности обычно зависит от допуска размера поверхности. Для поверхностей нормальной относительной геометрической точности рекомендуется:

R_a ≤ 0,05Т; для посадочных мест подшипников качения R_a ≤ 0,04Т.

Рис. 2.4. Знак шероховатости с полкой

Кроме указаний о шероховатости, для ответственных поверхностей деталей на рабочих чертежах необходимо указывать сведения о допусках на отклонения от номинальной формы и номинального взаимного расположения. Среди отклонений формы поверхности нормируются отклонения от круглости, цилиндричности, прямолинейности и др. Распространёнными отклонениями от взаимного расположения поверхностей являются: отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричного расположения и др.

Некоторые отклонения имеют сложное происхождение, когда суммируются два различного вида отклонения или более. К отклонениям такого типа относятся радиальное и торцовое биение поверхностей.

Стандартом установлены условные обозначения допусков формы и взаимного расположения поверхностей (таблица 2.5).

Таблица 2.5. Условные обозначения допусков форм и взаимного расположения

поверхностей.

Группа допусков	Вид допуска	Условное обозначение
Допуски формы	Допуск прямолинейности
	Допуск плоскостности
	Допуск цилиндричности
	Допуск круглости
	Допуск профиля продольного сечения
Допуски расположения	Допуск перпендикулярности
	Допуск параллельности
	Допуск наклона
	Допуск соосности
	Допуск пересечения осей
	Допуск симметричности
	Позиционный допуск
Суммарные допуски формы и расположения	Допуск радиального биения
	Допуск торцового биения
	Допуск биения в заданном направлении
	Допуск полного радиального биения
	Допуск полного торцового биения
	Допуск формы заданного профиля
	Допуск заданной поверхности

Числовые значения допусков формы и взаимного расположения поверхностей установлены ГОСТ 24643-81 и приведены в справочной литературе.

Приближённо для расчёта числовых значений допусков можно пользоваться следующими зависимостями:

1. При нормальной относительной геометрической точности поверхности допуск отклонения формы и взаимного расположения поверхностей составляет 60% допуска размера, причём допуск на отклонение от крутости и цилиндричности равен 30% допуска размера.

2. Для посадочных мест подшипников качения допуск отклонения формы составляет 50% допуска размера, допуск на отклонение от крутости и цилиндричности - 25% Td (TD).

3. Диаметральный допуск отклонения от соосности двух цилиндрических поверхностей детали равен 30% суммы допусков размеров этих деталей.

4. Допуск радиального биения поверхности относительно оси базовой поверхности равен 60% допуска размера контролируемой поверхности.

5. Допускаемое радиальное биение одной поверхности относительно базовой поверхности не должно превышать 60% суммы допусков размеров контролируемой и базовой поверхности.

6. Допуск на отклонение от параллельности и симметричности расположения шпоночного паза можно принимать равным соответственно допуску и 4-кратному допуску ширины шпоночного паза.

7. Допуск на отклонение от перпендикулярности заплечиков валов можно принимать равным 60% допуска ширины насаживаемых на эти участки валов деталей (для коротких деталей, например, подшипников качения) и 60...100% допуска ширины буртика вала при отношении l/d ≥ 0,8 для насаживаемой на этот уступ вала детали.

8. Допуск перпендикулярности базовых торцов подшипникового стакана оси отверстия задают на Dmax. для конических роликоподшипников по IT6, радиальных подшипников с короткими цилиндрическими роликами по IT7, шариковых радиальных и радиально упорных подшипников по IT8.

9. Позиционный допуск применяется при задании отклонений от номинального расположения осей отверстий под крепёжные детали и определяется по справочникам, либо рассчитывается в зависимости от допуска на отклонение осей отверстий номинального расположения, определяемого технологией изготовления.

При обработке отверстий, расположенных по линии, позиционный допуск можно выразить через линейный допуск Т_X :

T =

При обработке отверстий, расположенных по окружности, позиционный допуск определяется:

T =

где Т_R – допуск радиуса расположения осей отверстий

Т_X(Т_R) ≈ (0,25...0,5)S_min,

где S_min – минимальный зазор между отверстием и болтом, принимается по таблице 2.6.

Таблица 2.6. Минимальные гарантированные зазоры в болтовых соединениях

(по ГОСТ11284 – 75), мм.

Диаметр стержня болта	Обработка
	по кондукторам	при разметке по линиям	при разметке по окружности
4,0	0,3	0,5	0,8
5,0	0,3	0,5	0,8
6,0	0,4	0,6	1,0
7,0	0,4	0,6	1,0
8,0	0,4	1,0	2,0
10,0	0,5	1,0	2,0
12	1,0	2,0	3,0
14	1,0	2,0	3,0
16	1,0	2,0	3,0
18	1,0	2,0	3,0
20	1,0	2,0	4,0
22	1,0	2,0	4,0
24	1,0	2,0	4,0

10. Зависимые допуски расположения или формы обозначают условным знаком , который помещают:

– после числового значения допуска, если зависимый допуск связан с действительными размерами рассматриваемого элемента:

– после буквенного обозначения базы в рамке допуска, если зависимый допуск связан с действительными размерами базового элемента:

– после числового значения допуска и буквенного обозначения базы, если зависимый допуск связан с действительными размерами рассматриваемого и базового элементов:

Пример обозначения баз и нанесения допусков приведены на рисунке 2.5.

а) б) в)

Рис.2.5. Нанесение баз и допусков расположения:

а) относительно оси базовой поверхности; б) относительно оси центровых отверстий;

в) относительно общей оси двух базовых поверхностей.

Расчетные значения допусков необходимо округлять до стандартных значений. Допус-ки формы и расположения поверхностей ГОСТ 24643 – 81, мкм:

0,1; 0,12; 0,16; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0;

10; 12; 16; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 80; 100; 120; 160 и т. д.