u_lectures

Если требуемую точность зазора обеспечивать методом регулирования с применением неподвижного компенсатора (проставочного кольца), то при сборке будет необходимо определить зазор между торцами шестерни и бобышки корпуса и в зависимости от этого значения выбрать и поставить компенсатор нужной толщины. Такие действия

приведут к тому, что точность замыкающего звена Лд будет достигаться не с помощью размерной цепи А, а уже с

сумма отклонений, допущенных при измерении зазора Б1 , компенсатора Б2 во время рассортировки компенсаторов по

ТA/ 3

При втором способе значение звена Б1 может быть установлено (минуя предварительную сборку редуктора)

расчетом размерной цепи Д, составляющими звеньями которой будут длина Д2 ступицы шестерни и расстояние Д1

между торцами бобышек корпуса (рис. 5.1, д):

Б1 = Д = Д1 − Д2

Д1 и Д2 следует рассматривать как замыкающие звенья измерительных размерных цепей Е и Ж (рис. 5.1, е,

ж). Погрешность измерения размера Б2 компенсатора будет проявляться так же, как при первом способе (рис. 5.1, и).

Вэтом случае ограничение допусками отклонений, возникающих при сборке редуктора, необходимо провести по следующей схеме:

Сопоставляя два способа проведения регулирования, можно сделать вывод о том, что при втором способе размерные связи, образующиеся при сборке, оказываются более сложными. Однако второй способ может оказаться предпочтительным ввиду его меньшей трудоемкости, хотя он и потребует измерений с более высокой точностью.

6.2. Отклонения в размерных связях, возникающих при сборке машины

Точность реализации размерных связей в машине в процессе ее сборки зависит от многих факторов, влияющих на относительное положение деталей в машине, точность, их сопряжения, относительного движения и надежность работы.

6.2.1 Проявление отклонений формы, относительного поворота поверхностей деталей и расстояния между ними

Основу представления человека о деталях машины составляют абстрактные геометрические образы. Деталь машины представляется как совокупность правильных геометрических тел, ограниченных идеально правильными

поверхностями. Идеальная машина (рис. 5.6, а) имеет детали с идеально плоскими поверхностями, которые строго

поворота поверхностей, участвующих в образовании размерной цепи А, или указывают, или подразумевают, что их значения должны находиться в пределах допусков или части допусков на соответствующие звенья размерной цепи А.

Рис. 6.2. Идеализированное (а) и реальное (б) представление о машине

6.2.2. Деформирование деталей в процессе сборки машины

Деформирование деталей под воздействием сил тяжести Деформации такого рода особо значимы у деталей с большой

массой и недостаточно жестких. Примером подобных деталей могут быть базирующие детали машин (станины, основания, рамы), отличающиеся большими габаритными размерами, массой и невысокой жесткостью. Деформирование таких деталей под действием собственной силы тяжести возникает уже при установке их на фундамент или стенд. Деформирование возрастает при установке на них деталей и сборочных единиц.

В тех случаях, когда деформации базирующих деталей сравнительно невелики, ими пренебрегают. Если же деформации оказываются сопоставимыми с допусками, ограничивающими отклонения геометрических показателей того или иного вида, приходится предпринимать меры по уменьшению последствий деформирования. Такими мерами могут быть следующие.

1. Повышение жесткости базирующих деталей увеличением числа опор, на которые их устанавливают. Деталь ставят на жесткий фундамент на три неподвижные и дополнительные подвижные опоры в виде

регулируемых клиновых опор, домкратов и т.п. Измеряя деформации детали, их уменьшают до нужных значений, регулируя подвижные опоры

исоздавая необходимые силовые замыкания, закрепляя деталь.

2.Преднамеренное наделение изготовляемой детали погрешностью, противоположной по характеру и значению деформации детали, возникающей в процессе сборки машины. Искусственно создаваемую погрешность рассчитывают или определяют экспериментально, нагружая базирующую деталь монтируемыми на ней деталями и механизмами или специальными грузами. Так, для обеспечения прямолинейности длинных направляющих станин некоторых станков при установке станины на операции отделочной обработки ее деформируют, придавая направляющим отклонение в сторону вогнутости. После обработки за счет упругих свойств материала станина деформируется в обратном направлении, и направляющие получают отклонение в сторону выпуклости. Под тяжестью смонтированных на станине каретки с суппортом, стола и т.п. направляющие станины выпрямляются.

3.Исправление деформированных поверхностей шабрением при сборке машины.

Деформирование деталей при закреплении

При закреплении винтами, болтами и шпильками с гайками детали и сборочные единицы попадают в сложные условия. Во первых, отклонения формы и относительного поворота поверхностей, составляющих комплекты основных и вспомогательных баз соединяемых деталей, приводят к случайному местоположению их точек контакта в момент соприкосновения. Во вторых, отклонения поворота крепежных отверстий относительно баз деталей, неперпендикулярность площадок, на которые опираются гайки и головки болтов, относительно осей крепежных отверстий, а также неперпендикулярность торцов болтов к их резьбе смещают точки приложения сил закрепления от осей крепежных деталей к краям гаек или головок болтов. В третьих, из за колебаний сил затяжки, сил сопротивления в резьбах силы закрепления отличаются от своих расчетных значений. В результате на закрепляемую деталь или сборочную единицу воздействует случайно сформировавшаяся система сил. Немалую роль в ее формировании будут играть конструктивные особенности детали, свойства материала, последовательность затяжки крепежных деталей и др.

Перечисленные факторы приводят к пластическому и упругому деформированию стыков, самих деталей и сборочных единиц. При этом в процессе закрепления могут возникать деформации изгиба, кручения и других видов, снижающие качество сборки и работоспособность изделий.

Понимая сложность описания явлений, происходящих при закреплении собранного редуктора на каком то жестком основании, и

отдаленность такого описания от действительности, все же попытаемся представить их и последствия, ими вызываемые (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Характер деформирования деталей редуктора при закреплении

При установке редуктора на основание отклонения формы поверхностей баз приведут к контакту корпуса редуктора с основанием в трех случайно подобравшихся точках, например, в точках 1–3. Предположим, что точки 1 и 2 расположены одна за другой. При

закреплении винтом 4 под воздействием пары сил N 1 N1/ редуктор опрокинется относительно линии, соединяющей точки 1 и 2, и соприкоснется с основанием в точке 5, оторвавшись от точки 3. Установка винта 6 и его затяжка вызовет деформацию корпуса и его касание с основанием с правой стороны. При закреплении сдеформируются не только донная часть и полки корпуса, но и его боковые стенки, что может нарушить положение подшипников и привести к защемлению вала. Сдеформируются и крепежные детали из за чего их работа не будет соответствовать расчетной схеме.

Уменьшению погрешностей сборки, являющихся следствием деформирования деталей при закреплении, может способствовать следующее.

1.Конструктивное оформление поверхностей баз деталей и средств крепления, исключающее или, по крайней мере, уменьшающее возможность возникновения при закреплении пар сил, изгибающих и скручивающих детали.

2.Затяжка крепежных деталей с равномерной силой.

3. Обеспечение в процессе изготовления деталей, подлежащих соединению, правильного положения крепежных отверстий и площадок, на которые опираются гайки и головки болтов и винтов.

Допущенные отклонения от перпендикулярности оси резьбового отверстия относительно вспомогательной базы базирующей детали

Рис. 6.4. Погрешности, возникающие при сборке резьбовых соединений

(размер β2 на рис. 6.4, а) приведут к перекосу шпильки или винта при ввинчивании и изгибу при затяжке (рис. 6.4, б).

4. Соблюдение определенной последовательности завинчивания гаек иди винтов при большом их числе.

Деформирование деталей при соединении с натягом

Процесс запрессовки и его результаты имеют отклонения от теоретической схемы, порождаемые:

макрогеометрическими отклонениями поверхностей сопряжения деталей, их волнистостью и шероховатостью;

неоднородностью свойств материала как б соприкасающихся поверхностных слоях, так и в остальных частях деталей;

нецентральным приложением усилия запрессовки; дефектами и загрязнением поверхностей сопряжения соединяемых

деталей.

Повышению качества и уменьшению трудоемкости соединения деталей с натягом может способствовать следующее.

1. Изменение размера одной из сопрягаемых деталей или обеих одновременно за счет разности их температур. Если охватываемую деталь

охладить до температуры

t0 = (d2 −d1 )+ н kαd2

где d2 – диаметр охватываемой детали; d 1 — диаметр охватывающей детали; н – наименьший зазор, обеспечивающий свободное соединение

сопрягаемых деталей; kα – коэффициент линейного расширения материала охлаждаемой детали, то ее можно свободно ввести в отверстие сопрягаемой детали и забазировать с требуемой точностью.

Рис. 6.5. Смена баз наружного кольца" подшипника вследствие его неправильной посадки

По достижении охватываемой деталью температуры окружающей среды будет создан необходимый натяг между нею и охватывающей деталью.

Аналогичный эффект может быть достигнут при нагреве охватывающей детали до температуры

tн = d2 − d1 kαd1

но не свыше 350–370 °С.

При значительных натягах одну из сопрягаемых деталей охлаждают, другую нагревают для получения зазора и свободного их соединения.

Для охлаждения деталей используют твердую углекислоту (t= 78,5 °С), жидкий азот, кислород или воздух (t – (180...195) °С). Охлаждение ведут в термостатических камерах или шкафах. Для нагрева используют масляные ванны или газовые среды с различными источниками теплоты.

2.Устранение относительных перекосов деталей, особенно в первоначальный момент их соединения.

3.Соответствие силы запрессовки натягу. Наибольшая сила запрессовки, необходимая для сборки продольно прессового соединения

сгарантированным натягом

P = fзап π p d L

где fзап – коэффициент трения при запрессовке; р – давление на поверхностях контакта, МПа; d – диаметр поверхности сопряжения охватываемой детали, мм; L – длина запрессовки, мм.

4. Тщательная очистка или промывка деталей перед соединением с натягом. Наличие на поверхностях сопряжения заусенцев, забоин и даже незначительная загрязненность поверхностей приводят к задирам и снижению качества соединения. Для предотвращения задиров

сопрягаемые поверхности покрывают тонким слоем смазочного материала.

6.3. Погрешности измерений

Процесс сборки машины сопровождается многочисленными измерениями, с помощью которых оценивают геометрическую точность собранной машины и другие показатели ее качества. Так как ни одно измерение не может быть выполнено абсолютно точно, то присущие ему отклонения влияют, естественно, на качество машины.

Погрешность измерения представляет собой степень приближения познанного значения измеряемой величины к ее действительному значению. Так, если отнести это положение к измерению размера А детали, то образование погрешности измерения может быть отражено схемой, приведенной на рис. 6.6. Погрешность измерения составляет систематическая погрешность изм, дополняемая в каждом конкретном измерении случайной ошибкой, значение которой может находиться в пределах ωизм. Рассеяние случайных отклонений чаще подчинено нормальному закону. Таким образом, познанное значение размера А

может находиться где то между значениями Аизмнм и Аизмнб .

Рис. 6.6. Схема образования погрешности измерения

Линейные или угловые размеры измеряют всегда относительно каких то поверхностей, выбираемых в качестве измерительных баз. При этом измеряемый объект включается в размерные, а иногда и в кинематические цепи, замыкающими звеньями которых являются познанные значения измеряемых величин. На рис. 5.42 показано измерение расстояния между торцовыми поверхностями плитки штангенциркулем. Размерная цепь А, образовавшаяся при измерении, отображает размерные связи, с помощью которых познается значение расстояния А . Отклонения, возникшие в процессе измерения на составляющих звеньях этой размерной цепи, суммируясь, определят отклонение, с которым будет познано действительное значение измеряемого размера.

Процесс измерения состоит обычно из трех этапов: установки, настройки системы измерения и собственно измерения.

В результате установки с приложением силы для фиксации относительного положения измеряемого объекта и средств измерения

возникает погрешность установки ω/у .

Основными причинами погрешности установки являются: отклонение поверхностей измерительных баз объекта измерения от правильной геометрической формы и их шероховатость; состояние рабочих поверхностей измерительного инструмента, прибора или приспособления; неправильное и неоднородное по значению приложение сил, фиксирующих относительное положение измеряемого объекта и средств измерения; недостаточная квалификация лица, производящего измерение.

На втором этапе проводят статическую настройку размерных (кинематических) цепей для проведения измерения. Настройка является статической, потому что при проведении ее не возникает рабочих нагрузок. Первый и второй этапы можно менять местами, т.е. этап настройки может быть выполнен ранее этапа установки. Например, штангенциркуль (см. рис. 6.7) был настроен в процессе изготовления на заводе, т.е. были нанесены деления на линейку и штрих на ползушку, по которому осуществляют отсчет. При определении значения А отклонения, допущенные при настройке штангенциркуля, проявятся на составляющих звеньях А1 и А3.

Рис. 6.7. Измерительная размерная цепь, с помощью которой познается значение размера А

Погрешность статической настройки ωс/ зависит от правильного выбора методов и средств, используемых при настройке, погрешности отсчета, состояния измерительного инструмента, прибора или приспособления, недостаточной квалификации лица, производящего настройку и других факторов.

В процессе собственно измерения в системе измерительный инструмент – измеряемый объект возникает погрешность динамической настройки

ωд/ , зависящая от следующих факторов: сил, возникающих в процессе измерения, и непостоянства их значений; степени жесткости средства и объекта измерения; колебаний температуры измеряемого объекта и измерительного инструмента; их состояния; недостаточной квалификации лица, производящего измерение, и ряда других факторов.

Таким образом, погрешность измерения представляет собой сумму погрешностей, возникающих на каждом из этапов процесса измерения. Погрешность измерения

ωизм = ω/у + ωc/ + ωд/

Эту запись следует рассматривать не как математическое выражение, а лишь как смысловое формирование погрешности измерения. При каждом отдельном измерении погрешность измерения будет представлять собой алгебраическую сумму отклонений, возникших на каждом этапе измерения. Погрешность измерения при нескольких повторных измерениях характеризуется двумя величинами изм и ωизм (см.

место в процессе измерения, а ωизм – поле рассеяния случайных отклонений.

В производственных условиях методы и средства измерения выбирают таким образом, чтобы погрешность измерения не превышала 1/10 – 1/6 допуска на измеряемый параметр машины или детали.

При соблюдении этого условия погрешностью измерения пренебрегают. В противном случае погрешность измерения должна быть учтена путем установления так называемого производственного допуска, в пределах которого допустимы отклонения при изготовлении изделия.

Рис. 6.8. Установление производственного допуска ТАпр

Производственное поле допуска ТАпр (рис. 6.8) определяют как разность между полями допусков, ограничивающих отклонения параметра А и погрешность его измерения:

ТАпр =ТА −ТизмА