книги из ГПНТБ / Быстрова, В. И. Проектирование механизмов и приборов для целлюлозно-бумажных производств учебное пособие

работы трубчато-пружинных показывающих манометров, мановакуумметров и вакуумметров по ГОСТ 8625—65 считаются: рабочее положение с вертикальной осью радиально расположенного шту­ цера, плавное изменение измеряемого давления или разрежения и температура окружающего воздуха 20±5°С. К дополнительным погрешностям относятся температурная, позиционная, от влияния внешних магнитных полей и др.

Для большинства технических приборов для измерения давле­ ния, уровня, температуры, расхода и ряда других величин основная допустимая лгогрешность указывается в форме основной допусти­ мой приведенной погрешности, выраженной в процентах от диа­ пазона показаний прибора. Обычно основная допустимая приведен­ ная погрешность технических приборов лежит в пределах +0,6— ±4% , образцовых и лабораторных ±0,6% и ниже. По величине основной погрешности приборы подразделяются по классам точ­

надежность, долговечность, простота конструкции, герметичность, водо- и пыленепроницаемость, стойкость против коррозии, вибро­ устойчивость и т. д.).

5. Габаритные размеры и вес прибора. С целью упрощения конструкции, а также процесса изготовления и сборки, уменьшения веса прибора иногда целесообразно допустить некоторые принци­ пиальные отступления (ошибки) в схеме прибора, так как умень­ шение производственных ошибок механизмов, простота и надеж­ ность конструкции, а также снижение стоимости прибора, могут компенсировать указанные допущения.

§ 2. ТОЧНОСТЬ'ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ

Абсолютно точное выполнение номинального размера детали невозможно, а выполнение его с максимально достижимой точ­ ностью не всегда является целесообразным. Номинальные размеры, указанные на чертеже, при изготовлении не выдерживаются из-за трудности точного изготовления, погрешностей измерительных приборов и инструментов. Поэтому для каждого размера детали (особенно для сопрягаемых размеров) необходимо устанавливать, в каких пределах может колебаться действительный размер, чтобы деталь и узел, в который она входит, полностью соответствовали своему назначению, а стоимость изготовления была при этом ми­ нимальной.

Номинальным размером детали называют основной расчетный

пуск— это разность между наибольшим и наименьшим предель­ ными размерами. Зазором называется положительная разность между размерами отверстия и вала, создающая свободу их отно

40

«отельного движения. Натяг — отрицательная разность между этими размерами, создающая после сборки неподвижное соединение.

Характер соединения двух сопрягаемых деталей определяет посадка. Посадки бывают подвижные ( с зазором) и неподвижные (с натягом). Допуски, зазоры и натяги удобно выражать не через предельные размеры, а через предельные отклонения. Предельным отклонением (верхним или нижним) называется разность между предельными (наибольшим или наименьшим) и номинальным размерами. Предельные отклонения бывают положительными, от­ рицательными и нулевыми. Предельное отклонение будет положи­ тельным в том случае, когда предельный размер больше номиналь­ ного. В противном случае предельное отклонение будет отрицатель­ нымЕсли предельный и номинальный размеры равны, предельное отклонение равно нулю. Предельные отклонения связаны с пре­ дельными размерами, поэтому с их помощью можно определять допуски на обработку деталей, зазоры и натяги: допуск отверстия

идопуск вала равны разности между соответствующими верхними

инижними их предельными отклонениями. Зазоры и натяги также могут быть выражены через предельные отклонения:

где 5тах—.наибольший зазор; Да,в -—верхнее предельное отклоне­ ние отверстия; Д в, н — нижнее предельное отклонение вала; Smin— наименьший зазор; (Vmax — наибольший натяг; JVmin— наименьший натяг.

Введение понятия* предельных отклонений дало возможность значительно упростить таблицы ГОСТа, обозначение допусков и посадок на чертежах и графическое изображение соединений, представляя эти отклонения в виде схем расположения полей до­ пусков относительно нулевой линии, соответствующей номинально­ му размеру соединения. Вверх от нулевой линии откладываются положительные отклонения, вниз — отрицательные.

Различают две системы допусков и посадок: систему отверстия и систему вала. Система отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок одного класса точности при одинаковых номиналь­ ных размерах предельные размеры отверстия остаются постоянны­ ми, а посадки создаются изменением предельных размеров вала. В этом случае размер отверстия называется основным размером сопряжения, а размер вала — неосновным (посадочным) размером сопряжения. Нижнее предельное отклонение отверстия в системе отверстия равно нулю. Система вала характеризуется тем, что в ней предельные размеры вала в пределах одного класса точности остаются постоянными,, а посадки осуществляются за счет измене­ ния предельных размеров отверстия. В этом случае размер вала

41

42

является основным, размер отверстия — посадочным размером сопряжения. Верхнее предельное отклонение вала в системе вала равно нулю. На большинстве предприятий принята система отвер­ стия, требующая меньшего количества инструмента. В системе вала для изготовления различных отверстий для каждого типа посадки необходим отдельный набор сверл, разверток и измери­ тельного инстумента, в то время как в системе отверстия изготов­ ление вала с различными допусками осуществляется одним и тем же режущим инструментом.

В системе ГОСТ все размеры, используемые в приборах и ма­ шинах, разбиты на пять диапазонов: >0,01 — 0,1; 0,1 — 1; 1 — 500;

ществуют 19 классов точности: 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 1, 2,2а, 3, За, 4, 5, 7, 8, 9, 10 (ГОСТ 11472—69). Для четвертого диапазона размеров— 12 классов точности: 1, 2, 2а, 3, За, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, (ГОСТ 2689—54). Для пятого диапазона размеров — 9 классов точности: 3, За, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11. Номера классов точности при­ своены в порядке убывания точностиПосадки, наиболее распрост­ раненные в приборостроении, приведены в табл. 1.

§ 3. ЧИСТОТА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ

Под чистотой поверхности принято понимать размерную харак­ теристику микронеровностей, определяющую степень шероховатос­ ти поверхности. При выборе чистоты поверхности детали следует учитывать не только требования, предъявляемые к данной поверх­ ности, но и технологическую возможность получения' требуемой чистоты. Повышение класса чистоты, как правило, ведет к повыше­ нию стоимости обработки. В табл. 2 даны приближенные значения классов чистоты поверхности в зависимости от различных видов обработки. Чем выше чистота поверхности, тем выше антикорро­ зийная стойкость деталей, что особенно важно для осей, кернов, зубчатых колес и др., работающих без антикоррозийных покрытий. При малых размерах сечений деталей чистота поверхности оказы­ вает значительное влияние на механическую прочность последних. Однако завышать необоснованно класс чистоты поверхности неце­ лесообразно, так как это ведет к применению сложных и дорого­ стоящих процессов обработки.

Шероховатость поверхности определяется по одному из двух параметров: среднему арифметическому отклонению профиля Ra или высоте неровностей Rz. В соответствии с ГОСТ 2789—59 уста­ новлено 14 классов чистоты поверхности. Номера классов чистоты

43

присвоены в порядке уменьшения шероховатости. Для классов 6—12 основной является шкала Ra, а для классов 1—5, 13— 14 — шкала Rz. (С 1. I. 75 г. вступает в действие ГОСТ 9178—73).

Т а б л и ц а 2

44

§ 4. МАТЕРИАЛЫ

Выбор материала зависит от назначения прибора, его конструк­ ции и условий, в которых' будет работать этот прибор. Из наиболее широко применяемых материалов в химическом приборостроении следует отметить некоторые металлы, сплавы, а также неметалли­ ческие материалы.

Стали

К о н с т р у к ц и о н н ы е. Стали этого типа бывают трех видов. Стали обыкновенного качества марок Ст1—СтЗ применяются для неответственных детален, к которым не предъявляются требо­ вания высокой механической прочности, они легко обрабатываются, не закаливаются. Стали марок Ст4—Ст7 обладают более высокой механической прочностью. Применяются для изготовления неот­ ветственных осей, цапф, валиков. Качественные стали (Сталь 10— Сталь 60) используются для изготовления осей, муфт, пружин, вту­

ли марок У7 — У13 используют для изготовления пружин, рычагов, фиксаторов, направляющих. Высококачественные инструменталь­ ные стали марок У7А—У13А применяются для изготовления кер­ нов измерительных приборов, ответственных пружин и т. д.

М а л о у г л е р о д и с т ы е э л е к т р о т е х н и ч е с к и е . Эти ста­ ли (например, марок Э12, ЭЮ, Э 8) обладают большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой, используются для изготовления магнитопроводов магнитных систем.

С м а л ы м т е м п е р а т у р н ы м к о э ф ф и ц и е н т о м л и ­ н е й н о г о р а с ш и р е н и я . Инвар Н36 — никелевая сталь при­ меняется для изготовления эталонных длин, инерционных масс, пассивных компонентов в биметаллических пружинах и т. д. Пла­ тинит Н42— никелевая сталь, благодаря близости его температур­ ного коэффициента линейного расширения (аг.плат = 8,3 •10-61/°С)

в условиях работы в агрессивных средах. Хромистые стали марок 1X13, 2X13, а также хромоникелевые стали 1Х18Н9, 1Х18Н9Т устойчивы против воздействия влаги, морской воды, азотной, ук­ сусной и других органических кислот. Сплав К40 обладает высо­ кой прочностью, твердостью, высокой сопротивляемостью коррозии. Устойчив против влаги, серной, азотной, а также органических кислот, немагнитен, применяется для изготовления деталей, рабо­ тающих в агрессивных средах, в химическом производстве.

45

Цветные металлы и сплавы

Ме д ь и ее с п л а в ы . Медь Ml, М2 применяется для изго­ товления деталей с высокой электропроводностью, а также в ка­ честве припоя.

Латунь — сплав меди с цинком. Латунь Л90 применяется для изготовления манометрических упругих элементов (сильфоны, трубки Бурдона). Латунь Л62 хорошо обрабатывается штамповкой, прокатывается, используется для изготовления деталей, обрабаты­ ваемых этими способами. Латунь ЛС59-1 обладает большей твер­ достью, чем латунь предыдущих марок, хорошо обрабатывается резанием. Латунь ЛСбЗ-ЗТ повышенной твердости, применяется для изготовления зубчатых колес.

Бронза — сплав меди с оловом. Бронза Бр ОЦ4-3; Бр ОФ6, 5-0,15 применяются для изготовления упругих элементов. Бронзы Бр Б2; Бр Б2, 5; Бр БНТ1, 9 обладают высокой механической прочностью. Используются для изготовления растяжек и подвесов подвижных систем измерительных приборов. Благодаря высокой сопротивляе­ мости электроэрозии, бронзы этих марок находят применение так­ же для изготовления электрических контактов.

Нейзильбер МНЦ15-20 — сплав меди с никелем и цинком — об­ ладает высокими антикоррозийными свойствами, применяется для изготовления контактных пружин реле, трубчатых манометричес­ ких и антимагнитных пружин.

Сплавы меди с марганцем и никелем — манганин МНМцЗ-12 и константан МНМц40-1,5 имеют малый температурный коэффи­

сплав с присадкой кремния. АЛ2 применяется для изготовления деталей литьем под давлением. АЛ5 — АЛ8 используются для де­ талей, работающих при больших механических нагрузках. АЛ 13 — АЛ 18 стойки против коррозии, применяются для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах, морской воде.

Дюралюминий — алюминиевый сплав с присадкой меди, магния, марганца. Дюралюминий Дб по прочности близок к бронзе, хорошо обрабатывается резанием, гнется, обладает малым удельным весом.

Пластмассы

Пластмассы находят широкое применение в химическом прибо­ ростроении благодаря хорошим механическим свойствам, стойкости

46

и термореактивные. Пластмассы первой группы (полистирол, цел­ лулоид и др.) при повторном нагреве переходят в пластическое состояние. Пластмассы второй группы (карболит, волокнит, моно­ лит, текстолит, гетинакс и др.) при повторном нагревании в плас­ тическое состояние уже не переходят. Под действием температуры (около 160'С)и давления они переходят в практически нераство­ римое состояние.

В зависимости от типа наполнителя пластмассы разделяются на композиционные (наполнители в виде древесной муки, опилок, волокон, очесов хлопка, обрезков бумаги, рыбьей чешуи, стеклово­ локна, слюды и др.) и слоистые (наполнители из бумаги, ткани, древесного шпона). Из композиционных пластмасс наиболее широ­ кое применение получили карболит и волокнит, из слоистых плас­ тиков — гетинакс, текстолит. Волокнит применяется для деталей, работающих на изгиб и кручение (стойки, кронштейны и др.)- В изделие волокнит перерабатывается компрессионным или литье­ вым прессованием. Гетинакс представляет собой слоистый матери­ ал, пропитанный фенольно-формальдегидной смолой, изготовляе­ мый в виде листов толщиной от 0,2 до 50 мм. Гетинакс применя­ ется для деталей, к которым предъявляются повышенные требования к изоляции. Марки А и Б (ГОСТ 2718—54) использу­ ются для деталей высоковольтных устройств (трансформаторы, масляные переключатели и др.), марка В — в качестве конструкци­ онного материала. Текстолит — это слоистый материал на основе хлопчато-бумажной ткани и фенольно-формальдегидной смолы. Используется для изготовления деталей, работающих в режиме механических нагрузок (бесшумные).

Стеклопластики — это пластмассы, получаемые на основе раз­ личных синтетических смол, выполняющих роль связующего мате­ риала, при этом армирующим материалом (наполнителем) являет­ ся стеклянное волокно. Наиболее широкое применение нашли

прочность тканей не ниже 20—30 кВ/мм.

В приборостроительной практике большое распространение по­ лучил пресс-материал марок К18-2, К18-22, К21-22 и др. в виде порошка. Он применяется для изготовления методом горячего прессования деталей сложной конфигурации с металлической ар­ матурой и без нее. Обладает высокими электроизоляционными свойствами.

Полиамиды — различные природные и синтетические полимеры обладают высокими антифрикционными свойствами, механической прочностью. К ним относятся капрон (поликапроамид), поли­ амид 68, анид, фторопласт 4, фторопласт 3 и др. Фторопласты при­ меняются в качестве антикоррозийных покрытий для деталей при­ боров, работающих в агрессивных средах, содержащих хлор и др.

47

С т е к л о и к а м н и

Стекло, применяемое в приборостроении, бывает трех видов: оптическое — для изготовления линз, призм, зеркал, сеток; цветное оптическое — для светофильтров; техническое, из которого изготов­ ляют ампулы уровней, шкалы, смотровые окна приборов и др.

Камни служат для изготовления опор подвижных систем при­ боров. Различают естественные и искусственные камни. Естест­ венные камни — дорогостоящие минералы. Присутствие в них окислов железа, хрома, титана придает минералам характерную окраску. Искусственные камни обладают высокой твердостью, близкой к твердости алмаза, износоустойчивостью, малым коэф­ фициентом трения, высоким модулем упругости (4- 10й — 5- 10й П а). Применение камневых опор в приборах повышает точность и дол­ говечность последних. К недостаткам камней следует отнести сложность технологического процесса их изготовления.

§5. п о к р ы т и я

Вхимическом приборостроении покрытия деталей применяются

восновном для защиты их от коррозии, придания повышенной поверхностной твердости с целью уменьшения износа деталей, улучшения отражательной способности поверхности, для декора­ тивных целей и специального назначения (облегчения последую­ щей пайки, увеличения электропроводности и т. д.). Различают следующие виды покрытий: металлические (горячие покрытия, гальванические и металлизация), химические, лакокрасочные.

'Металлические покрытия

Гальванические покрытия получаются путем нанесения на по­ верхность детали тонкого слоя металла благодаря электрохими­ ческому потенциалу между материалом детали (как правило, черные металлы) и материалом, предназначенным для покрытия. К гальваническим покрытиям относятся: меднение, никелирование, хромирование, цинкование, оловянирование, кадмирование, свин­ цевание, серебрение.

Меднение в качестве самостоятельного покрытия не применяет­ ся, так как медь быстро окисляется. Оно используется как подслой иод никель, серебро, золото. Толщина слоя составляет 0,003— 0,025 мм.

Никелирование применяется в основном для декоративных целей. Покрытие наносится на слой меди. Толщина покрытия до 0,025 мм. После полировки приобретает блеск.

Хромированию подвергаются стальные детали с подслоем меди или никеля, так как из-за пористости хром не предохраняет сталь от коррозии. Благодаря высокой отражательной поверхности, по­ крытой хромом, хромирование применяется для изготовления ме­ таллических зеркал. Слой хрома обладает очень большой твер-

4S