Точность механизмов

Взаимозаменяемость. Современный уровень развития машиностроения – массовое, серийное производство, комплексная механизация и автоматизация процессов – стало возможным благодаря широкому внедрению в производство принципов взаимозаменяемости. Без взаимозаменяемости невозможно в настоящее время представить ни одно более или менее современное производство.

Взаимозаменяемостью называется принцип конструирования, изготовления и эксплуатации машин, обеспечивающий их безподгоночную сборку (или замену при ремонте) из независимо изготовленных деталей или узлов при соблюдении предъявляемых к ним технических требований.

Взаимозаменяемость обеспечивается изготовлением деталей и сборкой узлов с заданной точностью геометрических, технических, физических и других параметров. Причем наибольшее значение имеет точность геометрических параметров – точность размеров, формы, взаимного расположения поверхностей, шероховатость поверхности.

Взаимозаменяемость лежит в основе унификации и стандартизации, позволяющих устранить излишнее многообразие типовых узлов и деталей, установить минимально возможное количество типоразмеров узлов, деталей машин, обладающих высокими эксплутационными характеристиками.

Различают следующие виды взаимозаменяемости: полную, неполную, внутреннюю, внешнюю, функциональную.

1). Полная – обеспечивается изготовлением деталей с заданной точностью геометрических параметров, позволяющих производить безподгоночную сборку. Примером полной взаимозаменяемости может служить замена крепежных деталей (болтов, гаек).

2). Неполная – применяется в тех случаях, когда технология производства деталей не может обеспечить заданную точность сборки. Примером неполной взаимозаменяемости является сборка радиальных шариковых подшипников. В радиальных шариковых подшипниках основным монтажным элементом является радиальный зазор, его величина колеблется от 1 до 5 мкм. Для того, чтобы такую точность обеспечить при сборке, пользуясь полной взаимозаменяемостью, нужно тела качения и кольца изготовлять с высокой точностью, что практически недостижимо при массовом производстве, а если достижимо, то это приводит к резкому удорожанию. Обеспечить заданную точность сборки без значительного повышения точности изготовления тел качения и колец можно, пользуясь неполной взаимозаменяемостью, при которой изготовленные шарики и кольца сортируются по размерам на группы, а затем производится сборка деталей из групп с близкими размерами. При неполной взаимозаменяемости допускается применение подвижных и неподвижных компенсаторов (прокладки, шайбы, клинья), регулирование положения одних деталей относительно других и т.д.

3). Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость готовых деталей, и готовых изделий и узлов, монтируемых по форме присоединительных поверхностей. Примерами внешней взаимозаменяемости могут быть замена подшипников качения, колец, муфт – по размеру сопрягаемых поверхностей и т.д.

4). Внутренняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость отдельных деталей, входящих в узел, или узлов и механизмов, входящих в изделие. Например, в подшипниках скольжения – замена вкладышей; в поводках ткацких станков – замена втулок, полувтулок, стержней, крышек.

В настоящее время одним из основных примеров при оценке машины является надежность и долговечность работы конструкции. В связи с этим все большее значение приобретает функциональная взаимозаменяемость, которая позволяет установить точность изготовления деталей в зависимости от их служебного назначения. Под функциональной взаимозаменяемостью понимают взаимозаменяемость, при которой обеспечиваются в заданных пределах экономически оптимальные эксплутационные показатели всех однотипных изделий. В условиях эксплуатации основным требованием для всякой детали является выполнение ею определенных функций, что непосредственно связано с точностью различных параметров и сохранением работоспособности в течение определенного срока эксплуатации. Таким образом, при назначении допусков необходимо исходить не только из условий точности, но и из условий, но и из работоспособности машины в целом.

Функциональная взаимозаменяемость обеспечивается соблюдением геометрических, механических, электрических, химических и других параметров, которые называют функциональными, чтобы подчеркнуть их органическую связь со служебными функциями деталей и узлов машин.