2. Циліндричні поверхні.

Циліндричні поверхні застосовуються в більшості деталей машин, які мають назву тіл обертання. Циліндричні поверхні найбільш досконалі з точки зору створення посадок. Циліндричні поверхні поділяються на зовнішні та внутрішні. Вони характеризуються розмірами, відхиленням форми, шорсткістю, хвилястістю.

1. Розміри циліндричних поверхонь.

Нормальні розміри циліндричних поверхонь – діаметри – треба призначати із стандартних за ГОСТ 6636. Здобуті розрахунком або іншим способом значення розмірів, якщо вони відрізняються від стандартних, слід закруглювати до ближчого більшого стандартного нормального розміру. Стандарт на нормальні розміри побудований на основі рядів переважаючих чисел (ГОСТ 8032), які є основою встановлення параметрів у всіх галузях народного господарства.

Ряди переважаючих чисел – це геометричні прогресії з різними знаменниками, а саме:

Ряд R5
Ряд R10
Ряд R20
Ряд R40

При встановленні параметрів слід надавати перевагу ряду R5 перед R10, ряду R10 перед R20 і т.д.

2. Відхилення форм циліндричних поверхонь – розглядається у поперечному, повздовжньому перерізах, а також у просторі.

Відхилення від круглості

Рис. 3.7 – відстань d від точок реального профілю до прилягаючого кола. Відхилення від круглості розглядається в поперечному перерізі поверхні.

Одиничними випадками відхилення від круглості є овальність і огранка.

Овальність – відхилення від круглості, при якому реальний профіль поперечного перерізу є овальною фігурою, найбільший та найменший діаметри якої знаходяться у взаємно перпендикулярних напрямках (рис. 3.7, б).

Значення овальності визначається за формулою:

Огранка – відхилення від круглості, при якій реальний профіль поперечного перерізу є багатогранною фігурою (рис. 3.7, в).

Відхилення форми циліндричних поверхонь у повздовжньому

перерізі (рис. 3.8)

Відхилення профілю повздовжнього перерізу – найбільша відстань δ від точок реального профілю, які лежать в площині, що проходить крізь її вісь, до відповідної сторони прилягаючого профілю в межах ділянки, яка нормується (рис. 3.8, а).

Одиничними випадками відхилення профілю повздовжнього перерізу є конусоподібність, бочко подібність та сідлоподібність.

Конусоподібність – відхилення профілю повздовжнього перерізу, при якому твірні прямолінійні, але не паралельні (рис. 3.8, б).

Бочко подібність – відхилення профілю повздовжнього перерізу, при якому твірні непрямолінійні і діаметри яких збільшуються від країв до середини (рис. 3.8, в).

Сідлоподібність - відхилення профілю повздовжнього перерізу, при якому твірні непрямолінійні і діаметри яких зменшуються від країв до середини (рис. 3.8, г).

Для конусоподібності, бочко подібності та сідлоподібності відхилення δ визначається за формулою (3.2.1).

Відхилення форми циліндричних поверхонь у просторі

Відхилення від циліндричності – найбільша відстань від точок реальної поверхні до прилягаючого циліндра у межах нормованої дільниці (рис. 3.9).

Позначення відхилення форми циліндричних

поверхонь на кресленнях

За ГОСТ 2.308 допуски форми мають позначення. На рис. 3.10 представлені приклади позначення відхилень на кресленнях. Замість позначки d вписується чисельне значення відхилення в мм. Чисельні значення відхилень нормовані ГОСТ 24643. При цьому встановлено наступні рівні відносної точності:

А – нормальна відносна точність – допуски відхилень складають 30% допуску розміру;

В – підвищена відносна точність – допуски відхилень складають 20% допуску розміру;

С – висока відносна точність – допуски відхилень складають 12% допуску розміру.

3. Посадки циліндричних поверхонь.

З’єднання циліндричних поверхонь утворюють значну кількість посадок. В залежності від функціональних якостей застосовують посадки з зазором, з натягом, перехідні.

Посадки з зазором – застосовуються в підшипниках ковзання. Розрахунок посадок з зазором виконується по відомим методикам. Значення максимального та мінімального зазорів в залежності від:

• змащування з’єднання;

• навантаження на з’єднання;

• кутової швидкості;

• номінальних розмірів з’єднання та його твердості;

• шорсткості поверхонь з’єднання.

Після розрахунку мінімального та максимального зазорів вибирається посадка із стандартного ряду полів допусків, яка забезпечує значення зазорів найближче до розрахованих.

Посадки з натягом – застосовуються для нерухомих нероз’ємних з’єднань без додаткового закріплення деталей.

Значення мінімального натягу розраховується в залежності від:

• навантаження на з’єднання;

• матеріалу деталей з’єднання;

• номінальних розмірів з’єднання;

• шорсткості поверхонь з’єднання.

Значення максимального натягу розраховується в залежності від:

• технології з’єднання;

• матеріалу деталей з’єднання.

Після розрахунку мінімального та максимального натягів вибирається посадка із стандартного ряду полів допусків, яка забезпечує значення натягів найближче до розрахункових.

Перехідні посадки – призначені для нерухомих, але роз’єднуємих з’єднань і забезпечують добре центрування деталей.

Вони забезпечують як зазори, так і натяги, але значення зазорів чи натягів відносно малі. Вибір перехідних посадок здійснюється за розрахунком або за рекомендаціями стандарту. Характер посадок визначається ймовірно отриманням в них зазорів чи натягів.

Рис. 3.7. Відхилення форми циліндричних поверхонь:

а) відхилення від круглості; б) частинний випадок відхилення від круглості – овальність; в) частинний випадок відхилення від круглості – огранка; 1 – прилягаюче коло; 2 – реальний профіль.

Рис. 3.8. Відхилення форми циліндричних

поверхонь у повздовжньому перерізі:

а) відхилення профілю повздовжнього перерізу (ППП); б) частинний випадок ППП – конусоподібність; в) частинний випадок ППП – бочко подібність; г) частинний випадок ППП – сідлоподібність; 1 – прилягаючий профіль; 2 – реальний профіль.

Рис. 3.9. Відхилення форми циліндричних поверхонь у просторі:

1 – реальний циліндр; 2 – реальна поверхня.

Рис. 3.10. Позначення форми циліндричних поверхонь:

а) зовнішня циліндрична поверхня; б) внутрішня циліндрична поверхня;

1 – відхилення профілю повздовжнього перерізу; 2 – відхилення від круглості; 3 – відхилення від циліндричності.

3. 2. 4. Вимірювання циліндричних поверхонь.

Вимірювання штангенциркулем

Конструкція штангенциркуля зображена на рис. 3.11.

Штангенциркуля мають основну шкалу 4 і ноніус 5. Ноніус дає змогу відлічувати дрібні долі поділу основної шкали.

Ноніус виготовляють з ціною поділки (величиною відліку за ноніусом) 0,1 та 0,05 мм.

На рис. 3.11 зображений штангенциркуль, призначений

Вимірювання мікрометрами

Корпусом мікрометра є скоба 1 (рис. 3.14), в яку запресовані з одного боку п’ята 2, а з іншого – стеблина 5 з повздовжньою рискою, по обидві сторони якої розміщені штрихи з інтервалом 1 мм, при цьому здвинуті на 0,5 інтервалу відносно нижніх так, що інтервал між сусідніми верхнім і нижнім штрихами дорівнює 0,5 мм.

На рис. 3.16 представлена кінематична схема мікрометра.

Ліва частина отвору в стержні являє собою направляючу 9 для мікрогвинта 4, в праву частину запресована мікрогайка 8, з якою мікрогвинт створює кінематичну пару.

З мікрогвинтом 4 жорстко з’єднаний барабан 6, на лівому конічному кінці якого нанесена кругова шкала. Барабан обертається за допомогою привода з муфтою максимального обертового моменту. Мікрометрична пара виконана з кроком, що дорівнює , завдяки чому ціна поділки кругової шкали барабану визначається за формулою:

де: крок мікрометричної пари;

кількість ділень на конічній шкалі.

Цілі та половинчасті значення міліметрів відраховуються по повздовжній шкалі, а десяті та соті – на коловій шкалі барабану.

На рис. 3.15 зображена схема відліку показань при вимірюванні.

Розмір визначається наступним чином:

• повздовжня шкала – 13;

• зміщена шкала – 13,5;

• колова шкала – 0,22.

Таким чином розмір дорівнює:

Вимірювання за допомогою мікрометра дає змогу отримати абсолютне значення розміру з точністю до 0,01 мм.

Вимірювання за допомогою важільної скоби

Виріб 7 (рис. 3.17)контролюється відносним способом. Відраховується не значення абсолютного розміру від будь-якого еталону, по якому до вимірювання був налаштований пристрій. Вимірювання відбувається таким чином:

за допомогою кнопки 2 відводиться рухома п’ята 6. Між нею та нерухомою п’ятою 8 закладається деталь 7. Після чого кнопка 2 відпускається і проводиться підрахунок значень по шкалі 3 за допомогою стрілки 4. Ковпак 5 забезпечує зону переміщення рухомої п’яти 6 в межах шкали 3.

На рис. 3.18 зображена кінематична схема пристрою.

Рухома п’ята 9 під дією пружини 8 постійно підтискується до вимірювальної поверхні 10.

На поверхні рухомої п’яти 9 виконані дві площинні поверхні, одна з яких з’єднана з важелем відводу 7, а інша – з важелем сектора 9. На протилежному кінці важеля сектора закріплений зубчастий сектор 1, який з’єднується з грибком 2.

Грибок з’єднаний зі стрілкою 5 та спіральною пружиною 3.

Рис. 3.11. Штангенциркуль:

1 – штанга; 2 – вимірювальна зовнішня циліндрична поверхня; 3 – губки для вимірювання зовнішніх поверхонь; 4 – рухома рамка; 5 – ділення основної шкали; 6 – ділення ноніуса; 7 – вимірювана внутрішня циліндрична поверхня; 8 – губки для вимірювання внутрішніх циліндричних поверхонь.

Рис. 3.12.Схема побудови відліку розмірів штангенциркулем:

1 – поверхня основної шкали; 2 – поверхня ноніуса

Рис. 3.13. Схема відліку розмірів при вимірюванні штангенциркулем:

1 – ділення дробних значень розміру менших за дійсне значень; 2 – дійсне значення дробної частини розміру; 3 – ділення дробних значень розміру більших за дійсне значення.

Рис. 3.14. Схема вимірювання мікрометрами:

1 – корпус; 2 – нерухома п’ята; 3 – вимірювана деталь; 4 – рухома п’ята з мікрогвинтом; 5 – стеблина; 6 – барабан; 7 – привод мікрогвинта з муфтою максимального моменту.

Рис. 3.15. Схема відліку при вимірюванні мікрометром:

1 – ділення зміщення на 0,5 інтервалу повздовжньої шкали; 2 – повздовжня шкала; 3 – колова шкала.

Рис. 3.16. Кінематична схема мікрометра:

1…7 – позначення відповідно рис. 3.17; 8 – нерухома гайка мікрогвинтової передачі; 9 – гладка направляюча рухомої п’яти.

Рис. 3.17. Важільна скоба:

1 – корпус; 2 – кнопка відводу рухомої п’яти; 3 – шкала; 4 – стрілка; 5 – ковпак регулювання вильоту рухомої п’яти; 6 – рухома п’ята; 7 – вимірювана деталь; 8 – нерухома п’ята.

Рис. 3.18. Кінематична схема важільної скоби:

1 – зубчатий сектор; 2 – грибок; 3 – пружина; 4 – відлікова шкала; 5 – стрілка; 6 – кнопка відводу рухомої п’яти; 7 – важіль відводу; 8 – вісь сектора; 9 – важіль сектора; 10 – пружина піджиму рухомої п’яти; 11 – рухома п’ята; 12 – вимірювальна поверхня; 14 – нерухома п’ята.

Рис. 3.19. Індикаторний нутромір:

а) схема вимірювання; б) кінематична схема нутроміру; 1 – вимірювальний стержень; 2 – вимірювальна поверхня; 3 – корпус нутроміру; 4 – індикатор годинникового типу; 5 – шток; 6 – важіль; 7 – гвинтовий упор.

Рис. 3.20. Індикатор годинникового типу ГОСТ 577:

а) зовнішній вигляд; б) кінематична схема; 1 – вимірювальний шток; 2 – колова рухома шкала; 3 – стрілка відліку цілих значень міліметрів; 4 – шкала міліметрова; 5 – шкала сотих частин міліметру; 6 – стрілка відліку; 7 – зубчате колесо рейкової передачі; 8 – зубчате колесо проміжної передачі; 9 – зубчате колесо співвісне зі стрілкою відліку сотих частин міліметру; 10 – зубчате колесо з’єднане з пружиною; 11 – спіральна пружина; 12 – пружина повертання штоку.

Рис. 3.21. Схема використання гладких граничних калібрів:

1 – калібр-скоба; 2 – непрохідна губка калібр-скоби; 3 – прохідна губка калібр-скоби; 4 – вимірювана зовнішня циліндрична поверхня; 5 – поле допуску зовнішньої циліндричної поверхні; 6 – лінія номінального розміру;

7 – поле допуску внутрішньої циліндричної поверхні; 9 – прохідна сторона калібр-пробки; 10 – непрохідна сторона калібр-пробки.

Рис. 3.22. Схема розміщення полів допусків отвору валу та калібрів:

1 – поле допуску внутрішньої циліндричної поверхні; 2 – поле допуску прохідної сторони калібр-скоби; 3 – поле допуску непрохідної сторони калібр-скоби; 4 – поле допуску зовнішньої циліндричної поверхні; 5 – поле допуску непрохідної сторони калібр-пробки; 6 – поле допуску прохідної сторони калібр-пробки.

При вимірюванні рухома п’ята 11 переміщує важіль 9, який в свою чергу переміщує сектор 1 і з’єднаний з ним грибок 2 переміщує стрілку 5 відносно нерухомої шкали 4.

В залежності від дійсного розміру поверхні 12 стрілка 5 буде займати різне положення по шкалі 4 і таким чином відраховувати значення дійсних розмірів.

Вимірювання за допомогою індикаторних нутромірів

Індикаторний нутромір (рис. 3.19) складається із корпусу 3, вимірювального стержня 1 і гвинтового упору 7.

На рис. 3.19 (б) зображена кінематична схема нутроміра. Вимірювання внутрішньої циліндричної поверхні 2 здійснюється за рахунок переміщення рухомого стержня 1, який через важіль 6 передає переміщення штоку 5, який в свою чергу переміщує ніжку індикатора 4. Гвинтовий упор 7 забезпечує налаштування пристрою на різні номінальні діаметри внутрішніх циліндричних поверхонь.

Нутромір вимірює відносні розміри, які відраховуються відносно попередньо налаштованого по еталону пристрою.

Відлік розміру проводиться за допомогою індикатора годинникового типу (рис. 3.20).

Індикатор складається з вимірювального штоку 1, рухомої колової шкали 2, стрілки 3, шкали 4 відліку значень міліметрів, стрілки 6 та шкали 5 відліку сотих частин міліметру.

При переміщенні вимірювального штоку 1, який створює рейкову передачу із зубчатим колесом 7, повертається співвісно, з’єднане з останнім зубчате колесо 8. Останнє передає коловий рух зубчатому колесу 9 і з’єднаній з ним стрілі 6, яка і показує дійсне значення відхилення контролює мого розміру.

Зубчате колесо 10 і спіральна пружина 11 забезпечують повернення стрілки у вихідне положення. Пружина 12 додаткове забезпечує повернення вимірювального штоку у вихідне положення.

Вимірювання за допомогою гладких калібрів

Комплект граничних калібрів для контролю розмірів зовнішніх та внутрішніх поверхонь складається із прохідного калібру ПР та непрохідного калібру НЕ. За допомогою граничних калібрів визначають не чисельне значення розміру, а придатність деталі.

На рис. 3.21 зображені калібр-скоба і калібр-пробка, за допомогою яких визначається придатність деталі.

Зовнішня циліндрична поверхня вважається годною при проході прохідної сторони ПР і не проході непрохідної сторони НЕ.

Внутрішня циліндрична поверхня вважаться годною при проході сторони ПР калібр-пробки і не проході не проході непрохідної НЕ.

На рис. 3.22 зображена схема розміщення полів допусків на виготовлення граничних калібрів відносно полів допусків циліндричних поверхонь. Як видно зі схеми поля допусків граничних калібрів розташоване в межах полів допусків поверхонь.