Нормирование точности и технические измерения

На рис. 1.11 представлена схема интерпретации предель­ ных размеров вала.

Рис. 1.11. Е интерпретации предельных размеров вала

чУсловия годности элементов:

Допуск T - разность между наибольш ими и наименьш ими предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и ниж ним отклонениями. Д ля обозначений, относя­ щ ихся к деталям типа «вал» будем использовать строчную букву «d», а к «отверстиям» - прописную букву «D» (по типу: диаметр отверстия D, допуск вала Т , допуск отверстия - TD).

Стандартный допуск T - любой из допусков, устанавлива­ емых данной системой допусков и посадок.

Допуск (величина заведомо положительная) определяет диа­ пазон допустимого рассеивания действительных размеров год­ ных деталей в партии, т.е. заданную точность изготовления.

Допустимый диапазон изменения размеров деталей можно показать схематически, в виде полей допусков, без изобра­ жения самих деталей. В общем случае поле допуска - поле, ограниченное наибольшим и наименьш им предельными раз­ мерами и определяемое ш ириной поля допуска и его полож е­ нием относительно номинального размера.

При графическом изображении на схеме поле допуска за­ ключено между двумя линиями, соответствующими наиболь­ шему и наименьш ему размерам или верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии. Линии, ограничи­ вающие поле допуска при графическом отображении эквиди­ стантны профилю номинальной поверхности.

31

При графическом изображении нулевая линия, как пра­ вило, располагается горизонтально, при этом положительные отклонения откладываю тся вверх от нее, а отрицательные - вниз (рис. 1 .12).

о+-

Td

Рис. 1.12. Графическое изображение номинального (D, d)

и предельных размеров вала (dmax, dmh) и отверстия (Dmox, Dmm)?

а также полей допусков вала (Т ) и отверстия (ТD)

Вместо стандартного вы раж ения «величина допуска» можно использовать словосочетание «значение допуска», поскольку под величиной в метрологии понимают физическую величину (длину, угол и т.д.).

Сравнение размеров двух или нескольких взаимодейству­ ю щ их элементов деталей существенно облегчается, если за­ дана некоторая система отсчета, роль которой исполняют но­ м инальны й размер и нулевая линия.

Номинальный размер - это размер, относительно которого определяю тся отклонения, а нулевая линия - линия, соответ­ ствую щ ая номинальному размеру, от которой откладываю тся отклонения размеров при графическом изображении полей допусков.

Отклонение - алгебраическая разность между размером (действительным или предельным) и соответствующим номи­ нальным размером.

Различаю т следующие виды отклонений (рис. 1.13):

-действительное отклонение — алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным раз­ мерами;

-предельное отклонение —алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами.

Предельные отклонения в свою очередь могут быть верхни­ ми и ниж ним и:

-верхнее предельное отклонение (для валов es, для отвер-

32

со

К)

Рис. 1.13. Графическое изображение отклонений вала (es, ei) и отверстия (ES, EI)

стий ES) - алгебраическая разность меж ду наибольш им предельным и соответствующим ном инальны м размерами

EI = [Dmin- D ] , ei = [dmin- d \ ;

- основное отклонение - одно из двух предельных отклоне­ ний (верхнее или нижнее), определяющее положение поля до­ пуска относительно нулевой линии. Основным является одно из двух предельных отклонений (верхнее и нижнее) ближ ай­ шее к нулевой линии.

Основной вал - вал, верхнее отклонение которого es равно нулю (рис. 1.14, а).

Основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение кото­

Рис, 1.14. Графическое изображение полей допусков основного вала (а) и основного отверстия (б)

Предел максимума материала - термин, относящ ийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наи ­ больший объем материала, т.е. наибольшему предельному раз-

33

меру вала или наибольш ему предельному размеру отверстия (рис 1.15, а).

Предел минимума м атериала - термин, относящ ийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наи­ меньш ий объем материала, т.е. наименьш ему предельному раз­ меру вала или наибольш ему предельному размеру отверстия (рис. 1.15, б).

и предельных размеров, предельных отклонений, допуска и поля допуска, приняты е для геометрических параметров, от­ носятся, в общем случае, к механическим, физическим и дру­ гим параметрам, определяющим качество деталей, узлов и из­ делий.

П онятие о соединениях и посадках

Две детали, подвижно или неподвижно соединенные друг с другом, образуют соединение.

Поверхности, по которым происходит соединение деталей, являю тся сопрягаемыми поверхност ями.

Разнообразные виды соединений деталей, применяемые в маш иностроении и приборостроении, целесообразно для удоб­ ства рассмотрения классифицировать на группы.

По форме сопрягаемых охватываю щ ей и охватываемой по­ верхностей деталей различаю т:

- гладкие цилиндрические соединения (к этой группе м ож ­ но отнести соединения подш ипниковых колец с валами и с отверстиями в корпусах, штифтовые соединения и т.д.);

-конические соединения (например, соединения конусов

режущ его инструмента со ш пинделем станка); - соединения призматических элементов деталей, состоящие

из охватывающей и охватываемой поверхностей, образованных

34

плоскостями (например, призматические прямоугольные на­ правляющие, направляющие типа «ласточкин хвост», соедине­ ние шпонки с поверхностями пазов вала и втулки и т.п.);

-ш лицевые соединения, состоящие из охватываю щ ей и охватываемой поверхностей, имею щ их продольные законо­ мерно расположенные по окружности ш лицы прямобочного, эвольвентного или другого профиля;

-сферические соединения, состоящие как правило из двух неполных сферических поверхностей;

-резьбовые соединения (цилиндрические, конические), со­ стоящие из охватывающей и охватываемых винтовых поверх­ ностей, имеющих в нормальном сечении треугольный, трапе­ цеидальный или иной профиль.

Кроме того, к соединениям относят зубчатые цилиндриче­ ские, конические, винтовые, реечные и червячные передачи.

Вних взаимодействующие элементы сложных поверхностей (поверхности зубьев колес, имеющих эвольвентный, циклои ­ дальный или другой профиль) периодически контактирую т друг с другом.

По степени свободы взаимного перемещ ения деталей раз­

личают:

-неподвижные неразъемные соединения;

-неподвижные разъемные соединения;

-подвижные соединения.

Внеподвижных неразъемных соединениях сопрягаемые де­

тали не перемещаются относительно друг друга в течение всего срока эксплуатации механизма. Такие соединения деталей по­ лучают сваркой, пайкой, склеиванием, соединением заклепка­ ми, а также применяя соединения с гарантированным натягом.

Неподвижные разъемные соединения характеризую тся не­ подвижностью одной сопрягаемой детали относительно дру­ гой в период работы механизма. Однако при этом предусма­ тривается возможность взаимного перемещ ения деталей при разборке соединения с целью регулировки, ремонта и др. К таким соединениям относятся, например, крепеж ны е резьбо­ вые соединения, штифтовые соединения и т.д. Для достиж е­ ния таких целей применяют соединения с небольшим натягом или с гарантированным зазором. При необходимости непод­ вижность таких соединений обеспечивается дополнительными конструктивными элементами (стопорные кольца, ш тифты, шплинты и др.).

35

В подвиж ны х соединениях одна сопрягаемая деталь во вре­ мя работы механизм а перемещ ается относительно другой в определенных направлениях. Например, в ш лицевых соеди­ нениях полумуфты с валом полумуфта подвижна в осевом на­ правлении. В подш ипнике скольж ения вал вращ ается в отвер­ стии втулки, а в винтовой передаче винт может перемещаться в продольном направлении при вращ ении его в неподвижной гайке.

В каж ды й из рассмотренных видов соединений может вхо­ дить множество разновидностей, имеющих свои конструк­ тивные особенности и свою область применения (например, прямобочные, эвольвентные и треугольные ш лицевые соеди­ нения), в соответствии с которыми осуществляют их группи­ рование. Д ля кинем атических пар применяю тся зубчатые, червячны е и винтовые соединения, основное требование к которым - вы сокая точность взаимного перемещ ения сопря­ гаемых деталей. Д ля обеспечения герметичности применяю т­ ся конические гладкие и конические резьбовые соединения, основное требование к которым - максимально полное при­ легание сопрягаемых поверхностей.

Для центрирования деталей применяют цилиндрические и конические соединения, основное требование к которым - точ­ ность взаимного расположения поверхностей и осей сопряга­ емых деталей. Для обеспечения движения в заданном направ­ лении применяют цилиндрические, шлицевые, призматические направляю щ ие, основное требование к которым - точность вза­ имного расположения поверхностей и осей сопрягаемых дета­ лей при их перемещении и остановках.

Сохранение постоянства высоких эксплуатационных к а ­ честв соединений в процессе длительной работы, простота изготовления, сборки, измерения и эксплуатации являю тся общими требованиями для всех соединений.

В зависимости от различны х эксплуатационных требова­ ний сборка соединений осущ ествляется с различны ми посад­ ками.

Посадка - характер соединения двух деталей, определя­ емый разностью их размеров до сборки.

Номинальный размер посадки —номинальный размер, об­ щ ий для отверстия и вала, составляю щ их соединение.

П осадка характеризует большую или меньшую свободу от­ носительно перемещ ения или степень сопротивления взаим ­

36

ному смещению соединяемых деталей. Вид посадки опреде­ ляется взаимным расположением полей допусков отверстия и вала и их размерами.

Посадка с зазором - посадка, реализация которой всегда приводит к образованию зазора в соединении, т.е. наимень­ ш ий предельный размер отверстия больше наибольшего пре­ дельного размера вала или равен ему.

Зазор (S) - разность между размерами отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Графическая интерпретация понятия «зазор»

При графическом изображении посадки с зазором поле до­ пуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис. 1.17, а, б). Различаю т наименьш ий S min и наибольш ий S max зазоры.

TD

Рис. 1.17. Примеры расположения полей допусков посадок с зазором

Наименьший зазор - разность между наименьш им предель­ ным размером отверстия и наибольшим предельным размером

37

вала в посадке с зазором.

D. - d .

Наибольш ий зазор - разность между наибольшим предель­ ным размером отверстия и наименьш им предельным разме­ ром вала в посадке с зазором или в переходной посадке.

Иногда для количественной характеристики посадки при ­ бегают к расчету среднего зазора (S ) (рис. 1.18).

Тп

6

со

.о|

г=?-

Q

Рис. 1.18. Графическая интерпретация максимального (Snwx), минимального (Smin) и среднего (S ) зазоров

Н атяг (N) - разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия (рис. 1.19).

*

Рис. 1.19. Графическая интерпретация понятия «Н атяг»

П осадка с натягом —посадка, при которой всегда образу­ ется натяг в соединении, т.е. наибольш ий предельный размер

38

отверстия меньше наименьшего предельного размера вала. При ее графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала (рис. 1.20).

43

Рис. 1.20. Расположение полей допусков посадок с натягом

Наименьш ий натяг - разность между наименьш им пре­ дельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия до сборки в посадке с натягом .

Наибольший натяг - разность между наибольшим предель­ ным размером вала и наименьш им предельным размером от­ верстия до сборки в посадке с натягом или в переходной по­ садке.

= d -А .

Средний натяг N m равен полусумме наибольшего и наи ­ меньшего натягов (рис. 1.21).

AT __ N max ■N„

c f

Рис. 1.21. Графическая интерпретация максимального (iVmox), минимального (NmiJ и среднего (Nm) зазоров

Переходная посадка - посадка, при которой возможно по­ лучение как зазора, так и натяга в соединении в зависимости

39

от действительны х размеров отверстия и вала. При графиче­ ском изображении поля допусков отверстия и вала перекры ­ ваю тся полностью или частично (рис. 1.22).

Рис. 1.22. Графическая интерпретация переходной посадки

Переходная посадка представляет собой характеристику партии сопряж ений с большей или меньшей вероятностью за­ зоров и натягов. В конкретном сопряжении двух деталей мо­ жет быть либо зазор, либо натяг.

В связи с имею щ им место рассеиванием размеров сопряга­ емых валов и отверстий введем понятие допуск посадки, как сумму допусков отверстия и вала, составляющих соединение. Допуск посадки численно равен разности наибольшего и наи ­ меньшего зазоров (натягов) в посадках.

1.5. Н ормирование параметров

Нормирование геометрических параметров любого изделия вклю чает два этапа:

-выбор номинального значения;

-установление предельных значений (одного или двух пре­ дельных отклонений) параметра.

Номинальное значение геометрического параметра полу­ чают, исходя из требований к функционированию элементов изделия, их прочности и жесткости, обеспечению кинем ати­ ческих связей элементов, другим их свойствам.

Предельные значения параметров входящ их в изделие де­ талей выбирают так, чтобы в первую очередь обеспечить рабо­ ту соединений (сопряж ений) двух или более деталей.

Сопряжение нескольких (двух и более) деталей следует рас­ сматривать как размерную цепь. Допуск замыкающ его звена цепи Т А равен сумме допусков составляю щ их звеньев:

40