pm_l_3 Прикл мех Деталi машин

140

ншуєтьсянадійністьрізьбовихтапресовихз'єднань. Вібраціїнегативновпливаютьнаорганізмобслуговуючогоперсоналу. Високочастотні вібраціїсупроводжуютьсязначнимшумом, щотакожшкідливовпливаєнаорганізмлюдини. Прикладишкідливоїдіївібрації: зменшення точностітачистотиобробкидеталейнаметалорізальнихверстатах, самовідгвинчуваннярізьбовихдеталей, руйнуваннянесучихконструкціїтабудівельнихспоруд, уякихрозміщенімашини, прискорене спрацьовуванняконтактуючихдеталей, поломкавалівтаіншихдеталейвідвтомиматеріалу, зменшенняточностітанадійностіконтроль- но-вимірювальнихприладів.

Розрахункинастійкістьпротивібраціївиконуютьдляокремих деталейідлямашинивцілому. Шкідливудію вібраціїтаколивань можназменшитипідвищеннямточностівиготовленнядеталей, забезпеченнямїмвідповідноїжорсткості, використаннямнеперервнихробочихпроцесівумашинах, зменшеннямконструктивнимиметодами силиударуприконтактуваннідеталей, застосуваннямдлявиготовленнядеталейвідповіднихматеріалівзпідвищенимвнутрішнімтертям, атакож застосуванняспеціальнихпокриттів, амортизаторівта демпферів.

Теплостійкість- здатністьелементівмашининевтрачатисвоїх експлуатаційнихпоказниківпризмінахтемператури.

Роботамашинсупроводжуєтьсявиділеннямтеплоти, щопов'я- занезробочімпроцесоммашинтатертямурухомихспряженняхдеталей. Урезультатінагріванняможутьвиникнутидеякішкідливіявищадляроботимашинивціломутаокремихїдеталей:

1. Зменшеннянесучоїздатностідеталей. Підчаснагріванняста-

о

левихдеталейдотемператури300-400 С, адеталейізсплавівкольо-

о

ровихметалівіпластмасдотемператури100-150 Сзначнозменшуютьсяїхнімеханічніхарактеристикитавиникаєявищеповзучості. Повзучість, тобтопроцесмалоїнеперервноїдеформаціїпридовгочасному навантаженні, стаєголовним критерієм роботоздатностідля окремихдеталеймашин: лопатоктадисківпаровихтурбін, котліввисокоготискутаін.

2. Зменшеннязахисноїздатностімастильногошару, щорозділяє деталі, якіпрацюютьвумовахтертя, і, якнаслідок, появаприскореногоспрацюваннятазаїдання.

141

3. Змінарозрахунковихзазорівурухомихз'єднаннях, щоможе спричинитизаклинюваннядеталейтааварійнийвихідмашинизладу.

14.5 Машинобудівніматеріали

Номенклатураматеріалів. щовикористовуютьсявмашинобудуваннідлявиготовленнярізнихдеталей, дужеширока. Вонаохоплює такіосновнігрупиматеріалів: а) чорніметали; б) сплавикольорових металів; в) неметалевіматеріали. Більшачастинамашинобудівних матеріалівстандартизована. Найрозповсюдженішими(замасою 8590%) єчорніметалисталіічавуни.

14.5.1. Сталі, їхнєзастосуванняіметодизміцнення Сталь - цезалізовуглецевийсплавізвмістомвуглецю до2%.

Сталіможутьмативсвоємускладіприроднідомішкидо1% (сірку, фосфор, марганець, кремній). Щобпідвищитиякісніпоказникиабо надатиспеціальнихвластивостей, усталідодаютьлегуючіелементи (хром, нікель, молібден, титантаін.).

Різноманітністьсталейзаїхнімзастосуванняміпрактичнимвикористанням, захімічнимскладомчизахарактернимиспеціальними властивостямидужевелика. Захімічнимскладомсталіподіляютьна вуглецеві(сталі10, 15, 20, 25 іін.) талеговані(40ХН, 30ХМА, 25ХГТ, 38ХГНіін.), азапризначеннямвониподіляютьсяна: конструкційні, інструментальнііізспеціальнимивластивостями(жароміцні, корозійностійкііін.). Ізконструкційнихсталей(С 0,6%) виготовляютьрізні деталімашин, аізінструментальних(С>0,6%) - інструменти.

Якіснівуглецевісталі(зарахуноктермообробки) застосовують длявиготовленнявалів, важелів, траверс, зубчастихколіс, маховиків таіншихдеталей. Легованустальвикористовуютьдляособливовідповідальнихдеталеймашин, якіповиннімативисокуміцністьпри малихрозмірах, абопроявлятиособливіфізико-механічнівластивості.

Дляпідвищеннямеханічнихтаіншихвластивостейсталейви- користовуютьтермічнуіхіміко-термічнуобробку, атакожмеханічне зміцнення.

Термічнаобробкапроцеснагріванняіохолодженняметалу припевнихтемпературнихрежимах. Доосновнихвидівтермообробки належить: відпалювання, нормалізація, гартування, відпускання.

142

Хіміко-термічнаобробка- цепроцеснасиченняповерхневого шаруматеріалудеталівуглецемабоазотомнаглибинудо2мм. Вона поділяєтьсянацементацію, азотуванняіціанування.

Механічне зміцнення сталей застосовують для підвищення твердостіістійкостіробочихповерхоньдеталізадопомогою наклепування.

14.5.2 Чавунитаїхвластивості Чавуниякмашинобудівніматеріалимаютьширокезастосуван-

ня. Чавунзалізовуглецевийсплавізвмістомвуглецюбільше2% із наявністюневеликоїкількостітакихелементів, яккремній, марганець, фосфор, сірка. Захімічнимскладоміструктуроючавуниподіляютьна таківиди: а) сірийчавун, вякомувуглецьчастковознаходитьсяувиглядіграфіту; б) білийчавун, вякомувуглецьзнаходитьсяувигляді цементиту(Fe3C); в) ковкийчавун, якийдістаютьізбілоговідпалюванням, урезультатічоговчавунізамістьвільногоцементитуутворюєтьсяграфіт.

Сірийчавунєосновнимливарниммашинобудівнимматеріалом, оскількивінмаєвисокіливарнітазадовільнімеханічнівластивості, а ізметалевихвиливокнайдешевший. Чавункрихкийматеріал; він непридатний дляобробкитиском іслабочинитьопірударним і динамічнимнавантаженням.

Стандарт передбачає такі марки сірого чавуну: Сч10 (σм=100МПамінімальнаграницяміцностіприрозтягу), Сч15 , Сч18, Сч20 , Сч25 таін. Цічавунивикористовуютьдлявиготовлення корпусів, станин, кожухів, шківів, гальмівнихбарабанівтощо.

Длявідповідальнихчавуннихдеталейзастосовуютьмодифікованіівисокоміцнічавуни.

Модифікованийчавунвідрізняєтьсявідзвичайногосіроговмістомграфітизуючихдобавок(феросиліція, силікокальціяабосилікоалюмінія), якіпідвищуютьйоголиварнітамеханічнівластивості.

Високоміцнийчавунзарахунокдобавкимагніюабоцезіюмає, порівнянозізвичайнимсірим, більшвисокімеханічнівластивості, які непоступаютьсявластивостямсталевоголитва. Деякімаркивисоко-

міцногочавуну: Вч45 (σ =450МПа);Вч50 ; Вч60 іт.д.

м

Білийчавун, якийзагартовуєтьсяприлитті, маєвуглецьупов'я- заномустані. Вінхарактеризуєтьсявисокою твердістю (важкопіддаєтьсяобробцірізанням), високою стійкістюпротиспрацьовування, а

143

такожжароікорозійною стійкістю. Білийчавунзастосовуютьдля виготовленнягальмівнихколодок, колосників, валківпрокатнихстанівтощо.

Ковкийчавундістаютьдовгочаснимнагріваннямпривисоких температурахвиливокізбілогочавуну. Ковкийчавунмаєдостатню міцністьіпідвищенупластичність, чинитьопірнезначнимударним навантаженням, однакнекується. Деталімашинвиготовляютьізта-

кихмарокковкогочавуну: Кч30-6 (σ =300МПа, =6%); Кч35-10;

м

Кч45-7; Кч50-5; Кч55-4 таін.

Антифрикційнічавунивикористовуютьдлявиготовленнявкладишівупідшипниковихвузлахтертя: сірий(АЧС-1; АЧС-2; АЧС-3), високоміцний(АЧВ-1; АЧВ-2) йковкий(АЧК-1; АЧК-2). Такічавуни маютьвисокіантифрикційнівластивостізарахунокнаявностівїхній структурівільногографітуякмастильногоматеріалу.

14.5.3 Сплавикольоровихметалів Умашинобудуваннішироковикористовуютьмідніілегкіспла-

викольоровихметалів.

Міднісплавилатуніібронзивідрізняютьсявисокоюантикорозійною стійкістю івисокимиантифрикційнимивластивостями. Ці особливостівизначаютьосновніобластівикористанняїх(арматура, якапрацюєвкорозійномусередовищі, тадеталівузлівтертя). Деталіз міднихсплавівможутьбутивиробленілиттямабообробкоютиском. Ціматеріалидобрепіддаютьсяобробцірізанням.

Латунісплавимідізцинком, подвійніабоскладніздобавками легуючихелементів, такихякалюміній, кремній, залізо, марганець, олово, свинець.

Бронзисплавимідізоловомабоіншимиметалами(алюмінієм, свинцемтаін.). Олов'янібронзивисокоякісні, аленайбільшдорогіі дефіцитні. Дешевшііменш дефіцитнібезолов’янібронзи, якінайбільшвикористовуютьдлявиготовленнярізнихдеталей.

Легкісплавимаютьалюмінієву, магнієвуаботитановуосновуз добавкамиміді, марганцю, кремнію, заліза, нікелю таін. Цісплави широковикористовуютьвавіації, атакожузагальномумашинобудуванні.

144

Основнаперевагацихсплавівмалагустина( дляалюмінію-

3 3 3

2,7 г/см; длямагнію- 1,7 г/см ідлятитана- 4,5 г/см) придостатньо високихпоказникахміцності.

Ізалюмінієвихливарнихсплавівнайрозповсюдженішимиєсилуміни(АЛ2, АЛ3, АЛ4 таін.), доскладуякихвходитьдо20% кремнію. Алюмінієвідеформівнісплавидюралюміни(АД31, АК6, АК8, Д16 таін.) застосовуютьдлявиготовленнязаготовокдеталейобробкою тиском(деформуванням). Доскладуцихсплавіввходятькрім алюмініютакіелементи, якмідь, магній, марганець.

Сплавинаосновімагніюмагналіїтакожбуваютьдеформівніі ливарні. Черезвисокіпластичніпоказникиіливарнівластивостізцих сплавівможнавироблятизаготовкидеталей, яківимагаютьмінімальноїмеханічноїобробки, щозначнознижуєтрудомісткістьвиготовленняїх. Магнієвісплавишвидкопіддаютьсякорозіївконтактіздеякимиіншимиметалами.

Останнімчасомумашинобудуваннівикористовуютьлегкісплавититану. Цепов'язанезїхнімивисокимипоказникамиміцності. Ливарнітитановісплавимаютьзначнукорозійнустійкістьіжароміцність(наприклад, сплавВТ9Лвикористовуютьдлянавантаженихде-

о

талей, якіпрацюютьпритемпературахдо500 С).

14.5.4 Неметалевіматеріали Донеметалевихматеріалів, призначенимдлявиготовленняде-

талеймашин, належатьпластмаси, спеченіматеріалитощо. Пластмасивисокомолекулярніорганічніматеріали(полімери),

якідістаютьнаосновісинтетичнихсмол. Длянаданняпластмасам відповіднихвластивостейдонихдодаютьрізнінаповнювачі, пластифікатори, затверджувачі, барвники.

Фізико-механічнівластивостіпластмасдужерізноманітні. Вони маютьдобрітеплоіелектроізоляційнівластивості, стійкіпроти впливуагресивнихсередовищ, азадовільніхарактеристикиміцності дозволяютьвикористовуватипластмасидлявиготовленнядеякихдеталеймашинтаприладів. Одніпластмасивикористовуютьякфрикційніматеріали, іншіякантифрикційні. Ізпластмасможнавиготовлятидеталілиттям, холоднимабогарячимпресуванням, різногороду формуванням, зварюваннямірізанням. Майженеобмеженісировинні ресурсидляздобуванняпластмас. Черезвідноснонизькувартістьво-

145

низакороткийстрокзнайшлиширокерозповсюдженняякконструкційніматеріали. Однакпластмасимаютьісуттєвінедоліки: порівняно

о

низькутеплостійкість(100-150 С), здатністьдостаріннятавологопоглинання, щопогіршуєїхнівластивості.

Залежновідприродиполімерівпластмасиподіляютьнатермореактивні(недопускаютьповторногоформування) ітермопластичні (принагріваннірозм'якшуютьсяідопускаютьповторнеформування).

Термореактивнішаруватіпластмасицетекстоліт, абсотекстоліт, склопласт, скловолокніт, дерев'яно-шаруватіпластики(ДШП).

Термопластичніматеріалицеамідопласти(поліаміди), фторо- пласт-4 (тефлон), вініпласт, поліакрилат(органічнескло) табагато інших.

Спеченіматеріалидістаютьпресуваннямкомпозиційметалевих танеметалевихпорошківіподальшимспіканням. Ціматеріалимають особливівластивості, яківідсутніуіншихматеріалівпористість, високіфрикційнічиантифрикційнівластивості, достатнютвердістьтощо. Використовуютьїхдлявиготовленнявкладишівпідшипників, фільтрів, гальмовихнакладок, пластинокдлярізальногоінструменту.

Доіншихнеметалевихматеріалів, яківикористовуютьдлявиготовленнядеталеймашин, можнавіднестигуму, шкіру, деревину, графіт, азбесттаін. Гумадопускаєвеликіпружнідеформації, задовільно гаситьколиванняімаєдостатню стійкістьпротиспрацювання. Їївикористовуютьдлявиготовленняамортизаторів, пружнихелементів муфт, приводнихпасів, ущіленьтощо. Шкіручерезвисокуміцністьта еластичністьвикористовуютьдлявиготовленняприводнихпасів, манжет, прокладок. Графітвикористовуютьдлявиготовленняелектродів, вогнетривкихвиробів, вкладишівпідшипниківковзання, атакож якмастилодляповерхоньтертяковзаннявз'єднанняхдеталеймашин.

14.6 Стандартизаціяприконcтруюваннімашин

Технологічністьмашинтаїхніхдеталейпов'язанаізстандартизацією.

Стандартизаціявстановленняспеціальнихобов'язковихнорм таправил, якимповиннівідповідатипевнівидивиробівабоокремі їхніпараметри. Призначеннястандартизаціїмаксимальнеспрощення таздешевленнявиробництвазавдякивикористанню найдоцільніших, щозарекомендувалисебенапрактиці, видіввиробів, їхвиконанню,

146

конструктивнимформамірозмірам, технічниміякіснимхарактеристикамтощо.

Умашинобудуванністандартизаціямаєвеликетехнічнетаекономічнезначення. Цедержавнатехнічнаполітика, обов'язковадля всіхгалузей, щонаправленанаобмеженняіндивідуалізаціївиробництва. Стандартизаціядеталеймашинспрощуєтаприскорюєпроектуванняновихмашин, створюєможливістьмасовогочивеликосерійноговиробництвастандартнихдеталейізвикористаннямнайпрогресивнішихтехнологій, зменшуєзатратипраціпривиготовленнідеталей, скорочуєноменклатурутакількістьверстатів, інструментів, знижує витрати машинобудівнихматеріалів, полегшуєтаспрощуєремонт машин. Завдякистандартизаціїдеталеймашинзначнозменшується вартістьпроектування, виготовленнятаексплуатаціїмашин.

Розрізняютьміжнародні(ISO), міждержавні(ГОСТ), державні (наприклад, ДСТ України), галузевістандарти ти технічніумови. Найбільшвисокийрівеньмаютьміжнародністандарти. Вонирозробляютьсянаосновідосягненьнаукиітехнікивнайрозвинутішихкраїнах. РозробкоютакихстандартівзаймаєтьсяМіжнароднаорганізаціяз стандартизації(ISO).

ЛЕКЦІЯ19

15 ТОЧНІСТЬВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ МАШ ИН

15.1 Взаємозамінністьіпоняттяпродопускитапосадки

Одинізнайважливішихпоказниківякостімашин, щосуттєво впливаєнавсікритеріїроботоздатностітанадійності, атакожнаексплуатаційніпараметри, - цеточністьвиготовленнятаскладаннядеталей.

15.1.1 Взаємозамінність Принципконструюваннятавиготовленнядеталей, щозабезпе-

чуєможливістьправильногоскладаннячизаміниприремонтахнезалежновиготовленихдеталейтаскладальниходиницьбездодаткової обробкиіприпасовкиїхіззбереженнямвідповідноїякостітанадійності, називаєтьсявзаємозамінністю.

147

Взаємозамінність-характернарисасучасногомашинобудування. Безнеїбулобнеможливимсерійнечимасовевиробництвомашин, а такожбулабзначноускладненазамінадеталейпідчасремонтів.

Розрізняютьповнуінеповнувзаємозамінність. Повнавзаємозамінністьпередбачаєправильнез'єднаннявсіхспряженихдеталей, що надходятьнаскладальніоперації. Воназабезпечуєтьсявисокоюточністю виготовленнядеталей. Принеповнійвзаємозамінностідосягаєтьсяправильнез'єднаннятількичастинидеталей, виготовленихзменшою точністю. Дляскладаннявтакихвипадкахвикористовується груповепідбираннядеталей(селективнескладання) абозастосовуютьсярізнікомпенсаторитаіншідодатковітехнологічнізасоби.

Взаємозамінністьдеталеймашинзабезпечуєтьсясистемою допусківтапосадок. Загальніположенняіосновипобудовисистемидопусківтапосадокдлягладкихелементівдеталей(циліндричнихабо обмеженихпаралельнимиплощинами) ізномінальнимирозмірамидо 3150ммвстановленістандартами: ГОСТ25346-89 іГОСТ-25347-82.

15.1.2 Поняттяпророзміритаїхнівідхилення Параметридеталейкількіснооцінюютьзадопомогоюрозмірів.

Привиготовленнідеталеймашиннеможливодістатиідеальноточні розміри. Разомзтимдлянормальноїроботимашиниідеальнаточністьвиготовленняїдеталей, непотрібна. Щобспряженнядеталей відповідалоцільовомупризначенню, йогорозміриповиннізнаходитисьміждвомадопустимимиграничнимизначеннями.

Розмірчисловезначеннялінійноївеличини(діаметра, довжини таін.) увибраниходиницях. Умашинобудуваннірозмірипозначають вміліметрах. Розмірибуваютьдійсні, граничнііномінальні(див. рис.

15.1).

Дійснийрозміррозмірелемента, щовстановлюютьвимірюванням.

Граничнірозміридваграничнодопустимірозміриелемента, міжякимиповинензнаходитись(абоякимможедорівнювати) дійснийрозмір.

148

Рисунок15.1 - Граничнірозміриіполядопусківдлявалатаотвору

Найбільшийграничнийрозмірнайбільшийдопустимийрозмір елемента.

Найменшийграничнийрозмірнайменшийдопустимийрозмір елемента.

Номінальнийрозміррозмір, відносноякоговизначаютьсявідхилення. Номінальнірозміривибираютьпідчасконструюванняна основірозрахунківнаміцністьабозаконструктивнимиміркуваннями іпроставляютьнакресленнідеталіабоз'єднаннідеталей.

Відхиленняалгебраїчнарізницяміж розміром(дійсним або граничним) івідповіднимномінальнимрозміром.

Дійсневідхиленняалгебраїчнарізницяміждійснимівідповіднимномінальнимрозмірами.

Граничневідхиленняалгебраїчнарізницяміжграничнимівідповіднимномінальнимирозмірами.

Розрізняютьверхнєінижнєвідхилення.

Верхнєвідхиленняалгебраїчнарізницяміжнайбільшимграничнимівідповіднимномінальнимрозмірами.

Нижнєвідхиленняалгебраїчнарізницяміжнайменшимграничнимівідповіднимномінальнимрозмірами.

149

Нульовалініялінія, щовідповідаєномінальномурозміру, від якоївідкладаютьвідхиленнярозмірівприграфічномузображенніполівдопусківіпосадок. Якщонульовалініярозміщенагоризонтально, тододатнівідхиленнявідкладаютьугорувіднеї, авід'ємнівниз.

15.1.3 Поняттяпродопускитаквалітети Допускрізницяміж найбільшим інайменшим граничними

розмірамичиалгебраїчнарізницяміжверхнімінижнімвідхиленнями

(див. рис. 15.1).

Поледопускуполе, щообмежененайбільшимінайменшим граничнимирозмірамиівизначаєтьсядопускомтайогоположенням щодономінальногорозміру. Приграфічномузображенніполедопускуобмеженедвомалініями, щовідповідаютьверхньомуінижньому відхиленнямщодонульовоїлінії.

Полядопусківдлярозмірівспряженихелементівдеталейвстановленірізнимидлятрьохдіапазонівномінальнихрозмірів: малихдо1 мм; середніхвід1 до500 ммтавеликихвід500 до3150 мм.

Найуживанішимумашинобудуваннієсереднійдіапазонномінальних розмірів.

Основневідхиленняодноздвохграничнихвідхилень(верхнє чинижнє), щовизначаєположенняполядопускущодонульовоїлінії. Встандартнійсистемідопусківтакимєвідхилення, щоближчедонульовоїлінії.

Длязадоволеннявимогщодорізнихдеталейтаїхніхпосадокіз певниминомінальнимирозмірамистандартомпередбаченагамадопусківіосновнихвідхилень, якіхарактеризуютьположенняцихдопусківвідноснонульовоїлінії(див. рис. 15.2).

Розміщенняполядопускущодонульовоїлінії, якезалежитьвід номінальногорозмірупозначаєтьсябуквоюлатинськогоалфавіту(або вдеякихвипадкахдвомабуквами) - великоюдляотворівімалоюдля валів.