Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология, стандартизация и сертификация. Конспект лекций для бакалавров дневного, заочного отделений, обучающихся по направлениям 15.03.01, 15.03.05.pdf
называют неуказанными предельными отклонениями. Неуказанными
могут быть только предельные отклонения относительно низкой точности.
Основные правила назначения неуказанных предельных отклонений размеров изложены в ГОСТ 30893.1–2002.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1–2002 применяют для следующих размеров с неуказанными предельными отклонениями:
– линейных размеров;
– угловых размеров, включая угловые размеры, обычно не указываемые;
– линейных и уг
ловых размеров, полученных при обработке де-
талей в сборе.
Общие допуски по настоящему стандарту не применяют для:
– размеров, к которым относятся ссылки на общие допуски по
другим стандартам;
– справочных размеров;
–
номинальных размеров, заключённых в прямоугольные рамки.
Общие допуски разделены по четыре класса точности: f – точный,
m – средний, v – очень грубый. При выборе класса точности следует
учитывать нормальную точность соответствующего производственного процесса. Если для отдельных размеров необходимы меньшие допуски или допустимы и экономически выгодны большие допуски, то
соответствующие предельные отклонения н
еобходимо указать непо-
средственно у размера согласно ГОСТ 2.307.
Общие допуски линейных размеров ограничивают только местные размеры элемента. Общие допуски угловых размеров ограничивают угол между прилегающими плоскостями или прямыми, образующими стороны рассматриваемого угла.
ОБОЗНАЧЕНИЕ ОБЩИХ ДОПУСКОВ НА ЧЕРТЕЖАХ
ПО ГОСТ 30893:1–2002
Ссылка на общие допуски линейных и угловых размеров содержит номер настоящего стандарта и буквенное обозначение класса точности, например, для класса точности точный: «Общие допуски по
ГОСТ 30893.1 – f» или «ГОСТ 30893.1 – f».
Кроме симметричных предельных отклонений, установленных в
основной части стандарта, в дополнение к ИСО 2768-1 допускается
применение односторонних предельных отклонений для размеров отверстий и валов по квалите
там ГОСТ 25346 и ГОСТ 25348 (дополнительный вариант 1) или классам точности настоящего стандарта (дополнительный вариант 2) в соответствии с табл. 1.
31
1. Дополнительные варианты неуказанных
предельных отклонений в технических требованиях
Дополни-
тельный
вариант
Класс
точности
Обозначения предельных отклонений
размеров
отверстий
размеров
валов
размеров элементов,
не относящихся
к отверстиям и валам
Точный Н12 h12 ±t1/2 (или ±IT12/2)
Средний Н14 h14 ±t2/2 (или +IT14/2)
1
Грубый Н16 h16 ±t3/2 (или ±IT16/2)
Очень грубый Н17 h17 ±t4/2 (или ±IT17/2)
Точный +t1 –t1 ±t1/2
Средний +t2 –t2 ±t2/2
2
Грубый +t3 –t3 ±t3/2
Очень грубый +t4 –t4 ±t4/2
Симметричные предельные отклонения по классам точности
(±t/2) должны соответствовать приведённым в табл. 1, при этом
обозначение ±t
±t
/2 – v.
4
/2 соответствует обозначению f, ±t2/2 – т, ±t3/2 – с,
1
32
Л е к ц и я 4
Выбор посадок для подвижных и неподвижных соединений производится на основании предварительных расчётов, экспериментальных и теоретических исследований или используя аналогичные соединения в производимых ранее конструкциях. Посадки с зазором
предназначены для обеспечения относительно свободного перемещения вала и отверстия друг относительно друга.
Практические рекомендации по применению некоторых посадок с зазором.
Посадку Н6/h5 назначают при высоких требованиях к
точности центрирования. Посадку Н8/h7 (предпочтительную) назначают для центрирующих поверхностей, когда можно расширить допуски на изготовление при несколько пониженных требованиях к соосности.
Посадки Н5/g4; Н6/g5 и Н7/g6 (последняя предпочтительная)
имеют наименьший гарантированный зазор из всех посадок с зазоро
Их применяют для точных подвижных соединений, требующих небольшого гарантированного зазора для обеспечения точного центрирования.
Для подвижных посадок наиболее распространены Н7/f7 (предпочтительная), Н8/f8 и подобные им посадки, образованные из полей
допусков квалитетов 6, 8 и 9.
При подборе посадок необходимо учитывать отношение l/d: чем
меньше это отношение, тем меньше долж
Переходные посадки используются в основном для центрирования соединяемых при сборке деталей.
Практические рекомендации по применению переходных поса-
Переходные посадки Н/js, Н/k, Н/m, Н/n используют в неподвиж-
док.
ных и подвижных разъёмных соединениях для центрирования сменных деталей. Эти посадки имеют малые зазоры и натяги, что облегчает
сборку изделия. Для гарантии неподвижности одной детали относительно другой, особенно при передаче значительных внешних нагрузок, соединения дополнительно крепят шпонками и другими креп
ными деталями.
Переходные посадки предусмотрены только в квалитетах 4 – 8.
Точность отверстия в этих посадках должна быть на один квалитет
ниже точности вала.
ВЫБОР ПОСАДОК
м.
ен быть наименьший зазор.
ёж-
33
Посадки с натягом. Посадки с натягом предназначены в основ-
ном для получения неподвижных неразборных соединений без дополнительного крепления деталей. Неподвижность деталей обеспечивают
силами трения, возникающими на контактирующих поверхностях деталей вследствие их деформации и упругих напряжений, возникающих
при сборке деталей.
РАСЧЁТ ПОСАДОК С НАТЯГОМ
Соединение состоит из полого вала и втулки (рис. 6). Размер вала
больше размера втулки до сборки. При сборке деталей происходит
увеличение размера втулки на величину N
ние размера вала на величину N
. Используя задачу Ламэ для опреде-
d
и одновременно уменьше-
D
ления напряжений и перемещений в толстостенных цилиндрах, получаем зависимости N
= PC1/E1; Nd = PC2/E2. После простых
D
преобразований получаем выражение для определения теоретического
натяга
N = РdНС [(С1/E1) + (C2/E2)],
где N – теоретический натяг; Р – удельное давление на поверхности
контакта охватываемой и охватывающей деталей; d – номинальный
диаметр посадочных поверхностей; Е
риалов соответственно вала и отверстия, Па; С
и ЕD – модули упругости мате-
d
и CD – коэффициенты
d
Ламе, которые определяются по зависимостям:
2
d
⎞
⎛
1
1
+
⎟
⎜
d
⎠
C μ
⎝
= ;
1
−
−
2
d
⎞
⎛
1
⎟
⎜
d
⎠
⎝
1
=
C μ
dd
1
2
⎛
⎞
d
+
⎜
⎟
d
⎝
⎠
2
+
,
DD
2
⎛
⎞
d
−
⎜
⎟
d
⎝
⎠
2
где d1 – внутренний диаметр отверстия полого вала, м; d2 – наружный
диаметр отверстия, м; μ
венно для вала и отверстия. Для сплошного вала (d
для протяжённого корпуса (d
и μD – коэффициенты Пуассона соответст-
d
= 0) Cd = 1 – μd;
1
→ ∞) CD = 1 + μD.
2
Расчёт посадок с натягом производится в следующей последовательности:
1.
По значениям внешних нагрузок – осевой силы, крутящего
момента (F, М
) и геометрическим размерам соединения (d, l) опреде-
к
ляем требуемое минимальное давление (Па) на поверхностях вала и
отверстия:
34
A
A–A
/2
D
/2
d
N
A
N/2 N
d
1
d
d
2
Рис. 6. Расчётная схема для выбора посадки с натягом
– при действии только М
– при действии только F
– при одновременном действии Мк и F
[]
P
где F – осевая сила, Н; Мк – крутящий момент, стремящийся повернуть
одну деталь относительно другой, Н⋅м; l – длина контакта сопрягаемых
деталей, м; f – коэффициент трения (табл. 2); n – коэффициент запаса
(n = 1, …, 2,5).
2. По значению [P
меньшего расчётного гарантированного натяга N
жен обеспечить передачу внешних нагрузок:
к
М
2
[]
P
min
[]
Pπ=
min
F
=
min
] определяем необходимое значение наи-
min
рас
[]
min
min
к
n
=
π
2
+
π
dPN
;
2
lfd
F
;
n
dlf
2
M
2
⎛
⎞
к
⎜
⎟
d
⎝
⎠
n
dlf
C
⎛
d
⎜
⎜
E
⎝
d
,
(м), который дол-
min
⎞
C
D
⎟
+=
.
⎟
E
⎠
D
35
2. Коэффициенты трения
[
[
для различного сочетания пар материалов
Материал сопрягаемых деталей Коэффициент трения
Сталь–сталь 0,06…0,13
Сталь–чугун 0,07…0,12
Сталь–латунь 0,05…0,10
Сталь пластмассы 0,15…0,25
3. Определяем величину минимального допустимого натяга с
учётом поправок к
где
Δ – поправка, учитывающая смятие и срез неровностей сопря-
ш
гаемых поверхностей вала и отверстия при запрессовке,
рас
N , т.е.
min
Δш = 1,2 (Rzd + RzD) = 5 (Rad + RaD).
min
рас
]
min
Δ+= NN ,
ш
При необходимости вводят поправки, учитывающие влияние
температуры деталей, наличие центробежных сил и т.д.
1.
Определяют максимальное допустимое удельное давление
[P
], при котором отсутствуют пластические деформации на поверх-
max
ностях вала и отверстия. В качестве P
из двух значений, полученных из выражений
2
⎡
P
10,58σ
−=
⎢
Tdd
⎢
⎣
⎤
d
⎞
⎛
1
;
⎟
⎜
d
⎠
⎝
P
⎥
⎥
⎦
выбирается минимальное
max
2
⎡
10,58σ
−=
⎢
TDD
⎢
⎣
⎤
⎞
⎛
d
⎟
⎜
⎜
⎝
,
⎥
⎟
d
⎥
⎠
2
⎦
где σТd и σТD – предел текучести материалов вала и отверстия соответственно.
Определяем наибольший расчётный натяг (м)
2.
⎛
max
C
d
⎜
dPN
⎜
E
⎝
d
рас
[]
max
⎞
C
D
⎟
+=
.
⎟
E
⎠
D
3. Определяем величину максимального допустимого натяга, при
котором не произойдёт разрушения деталей, с учётом поправок
рас
N :
к
max
36
рас
]
Δ+= NN .
ш
maxmax
Затем выбираем посадку из таблиц системы допусков и посадок
для гладких соединений, учитывая следующие условия: максимальный
натяг
т.е.
должен быть больше [N
ГОСТ
N в подобранной посадке должен быть не больше [N
max
ГОСТ
≤
N [N
max
]; минимальный натяг N
max
], т.е. >
min
рас
N [N
min
в выбранной посадке
min
] (условие непроворачи-
min
max
],
ваемости и неподвижности соединения).
4.
Рассчитываем необходимое усилие при запрессовке по выра-
жению
где fn – коэффициент трения при запрессовке; fn = (1,15…1,20) f; P
удельное давление при максимальном натяге (N
Fn = fn P
P
max
=
πdl,
max
–
),
N
⎛
d
⎜
⎜
⎝
Δ−
C
C
d
+
E
E
d
max
шmax
.
⎞
D
⎟
⎟
⎠
D
max
Практические рекомендации по применению некоторых посадок с натягом.
Посадки Н/р; Р/h – характеризуются минимальным гарантированным натягом. Установлены в наиболее точных квалитетах
(валы 4 – 6-го, отверстия 5 – 7-го квалитетов). Применяют, когда крутящие моменты или продольные силы малы; для соединения тонкостенных деталей, не выдерживающих значительных деформаций и т.д.
Посадки H/r; H/s; H/t и R/h; S/h; T/h – х
ми гарантированными натягами в пределах (0,0002…0,0006)
арактеризуются умеренны-
d. Они
обеспечивают передачу внешних нагрузок средней величины. Установлены для относительно высоких точностей деталей (валы 5 – 7-го,
отверстия 6–7-го квалитетов). Сборка соединений возможна как под
давлением, так и способом нагрева втулки или охлаждения втулки.
НОРМИРОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
Термины и определения по шероховатости поверхности изложены в ГОСТ 25142–82. Шероховатостью поверхности называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами,
выделенную с помощью базовой длины. Базовая длина l – длина базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Базовая линия (поверхность) – линия
(поверхность) заданной геометрической формы, определённым образом п
роведённая относительно профиля (поверхности) и служащая для
оценки геометрических параметров поверхности.
37
Числовые значения параметров шероховатости поверхности оп-
P
ределяют от единой базы. Средняя линия профиля
т – базовая линия,
имеющая форму номинального профиля и проведённая так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до
этой линии минимально. Такая система отсчёта в международной
практике носит название системы М.
Если для определения шероховатости выбран участок поверхности длиной l, другие неровности (например, волнистость), имеющие
шаг больше l, не учитывают.
Числовые значения базовой длины выбирают из ряд
а: 0,01; 0,03;
0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.
Согласно ГОСТ 2789–73 шероховатость поверхности изделий
оценивается шестью следующими параметрами (рис. 7).
Их разделяют на 3 группы: высотные, связанные с высотными
свойствами неровностей; шаговые, связанные со свойствами неровностей в направлении длины профиля; и опорные, связанные с формой
неровностей профиля.
Высотные параметры. Высота неровностей профиля по десяти
точкам Rz – сумма средних абсолютных значений высоты пяти наибольших выступов и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины
Y
Линиявпадин
m – средняя линия профиля
линия выступов
Yi Ypi
Y
vi
⎛
⎜
⎜
⎝
R
5
∑∑
==ii
1
+=
5
YYRz
vipi
1
⎞
⎟
⎟
⎠
bi
max
.5/
L
Smi
Si
00
Рис. 7. Профилограмма поверхности
38
Среднее арифметическое отклонение профиля Ra – среднее
η
=
(
)
=
арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины
n
1
Rа
=
Y
,
i
∑
n
=
1
i
где n – число выбранных точек профиля на базовой длине.
Наибольшая высота неровностей профиля R
– расстояние ме-
max
жду линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах
базовой длины или сумма высот наибольшего выступа профиля и глубины наибольшей впадины профиля.
Шаговые параметры. Средний шаг неровностей профиля Sm –
среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.
Sm
n
1
=
Sm
,
i
∑
n
=
1
i
где Si – отрезок средней линии профиля, содержащий неровность профиля; n – число шагов неровностей профиля по средней линии.
Средний шаг местных выступов профиля S – среднее значение
шагов местных выступов профиля, находящихся в пределах базовой
длины
n
1
=
S
S
,
i
∑
n
i
=
1
где Si – отрезок средней линии между проекциями на неё наивысших
точек соседних местных выступов профиля.
Опорный параметр. Относительная опорная длина профиля tp –
отношение опорной длины профиля ηp к базовой длине L на заданном
уровне P
Lptp /
,
где ηp – опорная длина профиля (сумма отрезков bi, отсекаемых на
заданном уровне сечения P в материале профиля линией, эквивалент-
ной линии m).
Уровень сечения P выражают в процентах от наибольшей высоты
неровностей профиля поверхности
RPp
max
%,100
где P – расстояние в микрометрах между линией выступов и заданным
уровнем сечения профиля.
39
Числовые значения tp – выбирают из ряда 10, 15, 20, 25, 30, 40,
=
50, 60, 70, 80, 90%.
Числовые значения p – выбирают из ряда 5, 10, 15 20, 25, 30, 40,
50, 60, 70, 80, 90%.
Величина tp описывает форму неровностей профиля, что позволяет нормировать эксплуатационные свойства поверхности, связанные
с динамикой изнашивания.
Исходя из опыта отечественной промышленности, наиболее часто
применяют параметры Ra и Rz. Параметр Ra наиболее полно характе-
ризует шероховатость. Его преимущественно определяют с по
мощью
профилометров, профилографов-профилометров с помощью датчиков,
снабжённых тонкой алмазной иглой. Параметр Rz определяют на специальных микроскопах, поэтому определение Ra на грубых поверхностях может привести к поломке алмазной иглы, а на очень гладких
приводит к низкой точности контроля, так как не фиксируются очень
малые неровности.
Рекомендуется использовать пар
аметр Rz при шероховатости
320…10 и 0,1 .. 0,025 мкм. В остальных случаях нормируют Ra.
При расчётах подвижных и прессованных соединений необходи-
мо учитывать параметр Rz, а на чертежах чаще задаётся Ra. В этих
случаях используют соотношение
kRaRz
,
где k = 4 при Ra = 80,0…2,5 мкм; k = 5 при Ra = 1,25 …0,02 мкм.
В ГОСТ 2789–82 приведены предпочтительные значения пара-
метров R
, Ra и Rz.
max
Выбор шероховатости поверхности. Требования к шероховато-
сти деталей машин и выбор параметров зависят от функционального
назначения и конструктивных особенностей отдельной поверхности и
детали в целом.
Выбор числовых значений параметров шероховатости должен
учитывать возможности обеспечения заданных требований к шероховатости рациональными методами обработки. Повышение этих требований приводит к значительному увеличению затрат на обработку,
которое мо
жет компенсироваться только повышением качества изделия. Применение завышенных требований к шероховатости поверхности может оказаться недопустимым.
Обозначение шероховатости на чертежах по ГОСТ 2.309–2011.
При применении знака без указания параметра и способа обработки
его изображают без полки.
40