2.3. Методы контроля размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей

Средства и методы контроля. Со­стояние деталей и сопряжений можно определить осмотром, проверкой на ощупь, при помощи мерительных ин­струментов и другими методами.

В процессе осмотра выявляют раз­рушение детали (трещины, выкрашивание поверхностей, изломы: и т. п.), наличие отложений (накипь, нагар и т. п.), течь воды, масла, топлива: Проверкой на ощупь определяют износ и смятие ниток резьбы на деталях в ре­зультате предварительной затяжки, эластичность сальников, наличие задиров, царапин и др. Отклонения со­пряжений от заданного зазора или натяга деталей от заданного разме­ра, от плоскостности, формы, профи­ля и т. д. определяют при помощи из­мерительных инструментов.

Выбор средств контроля должен основываться на обеспечении задан­ных показателей процесса контроля и анализа затрат на реализацию кон­троля при заданном качестве изде­лия. При выборе средств контроля следует использовать эффективные для конкретных условий средства контроля, регламентированные госу­дарственными, отраслевыми стан­дартами и стандартами предприя­тий.

Выбор средств контроля включает следующие этапы:

анализ характеристик объекта контроля и показателей процесса контроля;

определение предварительного со­става средств контроля;

определение окончательного со­става средств контроля, их экономи­ческого, обоснования, составление технологической документации.

В зависимости от производствен­ной программы, стабильности изме­ряемых параметров могут быть ис­пользованы универсальные, механи­зированные или автоматические средства контроля. При ремонте наи­большее распространение получили универсальные измерительные при­боры и инструменты. По принципу действия они могут быть разделены на следующие виды.

1. Механические приборы — ли­нейки, штангенциркули, пружинные приборы, микрометрические и т. п. Как правило, механические приборы и инструменты отличаются простотой, высокой надежностью измере­ний, однако имеют сравнительно не­высокую точность и производитель­ность контроля. При измерениях не­обходимо соблюдать принцип Аббе (компараторный принцип), согласно которому необходимо, чтобы на одной прямой линии располагались ось шкалы прибора и контролируемый размер проверяемой детали, т. е. ли­ния измерения должна являться про­должением линии шкалы. Если этот принцип не выдерживается, то пере­кос и непараллельность направляю­щих измерительного прибора вызы­вают значительные погрешности из­мерения.

2. Оптические приборы — окуляр­ные микрометры, измерительные микроскопы, коллимационные и пру­жинно-оптические приборы, проекто­ры, интерференционные средства и т. д. При помощи оптических приборов до­стигается наивысшая точность изме­рений. Однако приборы этого вида сложны, их настройка и измерение требуют больших затрат времени, они дороги и часто не обладают высо­кой надежностью и долговечностью.

3. Пневматические приборы — длинномеры. Этот вид приборов ис­пользуется в основном для измерений наружных и внутренних размеров, от­клонений формы поверхностей (в том числе внутренних), конусов и т. п. Пневматические приборы имеют вы­сокую точность и быстродействие. Ряд измерительных задач, например точные измерения в отверстиях мало­го диаметра, решается только прибо­рами пневматического типа. Однако приборы этого вида чаще всего требу­ют индивидуальной тарировки шка­лы с использованием эталонов.

4. Электрические приборы. Они получают все большее распростране­ние в автоматической контрольно-из­мерительной аппаратуре. Перспек­тивность приборов обусловлена, их быстродействием, возможностью до­кументирования результатов изме­рений, удобством управления.

Основным элементом электриче­ских измерительных приборов является измерительный преобразова­тель (датчик), воспринимающий из­меряемую величину и вырабатываю­щий сигнал измерительной информа­ции в форме, удобной для передачи, преобразования и интерпретации. Преобразователи классифицируют на электроконтактные (рис. 2.1), электроконтактные шкальные голо­вки, пневмоэлектроконтактные, фо­тоэлектрические, индуктивные, ем­костные, радиоизотопные, механотронные.

Промышленность выпускает нор­мализованные узлы средств автома­тического контроля, что позволило создать блочную конструкцию авто­матических измерительных средств. Помимо преобразователя, такие средства содержат измерительную станцию, пороговое, загрузочное, транспортирующее, запоминающее, исполнительное (сортировочное) и преобразующее устройства.

Общим направлением развития из­мерительных средств для мелкосе­рийного, индивидуального и специа­лизированного производства являет­ся создание универсальных сборных, легко переналаживаемых приспо­соблений, состоящих из агрегатных узлов серийного производства. Такие узлы сборных приспособлений широ­ко выпускаются как в нашей стране, так и за рубежом. Выбор тех или иных узлов и приспособлений проводят по соответствующей справочной лите­ратуре.

В последние годы в нашей стране и за рубежом интенсивно разрабаты­вают средства измерений нового ти­па — координатные измерительные машины, предназначенные для конт­роля сложных корпусных деталей, точного измерения длин, погрешно­стей формы и других параметров. На­иболее универсальны — трехкоординатные измерительные машины, со­держащие автоматическую систему обработки результатов, выполнен­ную на базе микроЭВМ. Известны ма­шины такого типа фирм "Ferrani", "Тау1оr-Ноbsоn" и др. Трехкоординатная измерительная машина, разработанная Одесским заводом фре­зерных станков, позволяет измерять по осям X, V, 2, соответственно рав­ным 400, 250 и 150 мм, цена деления шкалы по к аждой координате — 0,5 мкм.

Рис. 2.1. Электроконтактный предельный преобразователь модели 228: 1 — настроечная измерительная головка; 2 — непод­вижные контакты; 3 — барабанчики; 4 — двуплечий рычаг; 5 — корпус; 6 — измерительный шток; 7 — пружина; 8 — передвижная планка

Все большее распространение на предприятиях автостроения и ремон­та получают автоматическое и авто­матизированное технологическое оборудование, станки и инструмент. Технологическим процессом на та­ком оборудовании управляют при по­мощи средств активного контроля.

Активный контроль производится до обработки детали на технологиче­ском оборудовании (защитно-блоки­ровочные устройства), в процессе об­работки и после обработки — для подналадки оборудования. Наиболее разработаны средства активного контроля при абразивной обработке деталей, токарных, фрезерных и дру­гих технологических операциях, при шлифовании и хонинговании, кото­рые широко используются в авторе­монтном производстве и, как правило, являются заключительной опера­цией ремонта детали.

Рис. 2.2. Основные методы контроля шероховатости поверхности

Активный контроль позволяет уве­личить производительность труда, уменьшить брак. Однако необходимо иметь в виду, что средства активного контроля целесообразно применять только в том случае, если исполни­тельные органы технологического оборудования могут воспринимать и осуществлять с заданной точностью принятые команды.

Разработаны методы измерения и контроля шероховатости поверхно­сти (рис. 2.2). Чаще всего шерохова­тость измеряют контактным мето­дом, щуповыми приборами (профилометрами и профилографами) и бес­контактным — оптическими прибо­рами (микроинтерферометрами, двойными микроскопами и др.). На­пример, в современном профилографе-профилометре (рис. 2.3) алмазная ощупывающая игла 1 с радиусом за­кругления 10 мкм закреплена на якоре 9 измерительного преобразовате­ля. При перемещении преобразова­теля относительно исследуемой по­верхности игла и якорь колеблются на опоре 8 относительно сдвоенного Ш-образного сердечника 4, на кото­ром закреплены две катушки 3 преоб­разователя. Катушки включены в мо­стовую схему, которая питается от стабилизированного генератора 2. При колебаниях якоря изменяются воздушные зазоры между якорем и сердечником, индуктивности кату­шек и соответственно выходное на­пряжение мостовой схемы. Выходные сигналы с мостовой схемы, амплиту­да которых пропорциональна высоте микронеровностей, а частота соот­ветствует шагу микронеровностей, поступают на блок управления 5 и счетно-решающий блок 6, а затем на записывающее устройство 7. Число­вые значения параметров шерохова­тости поверхности (Ra, Rz и др.) опре­деляются при помощи пятиразрядно­го цифрового отсчетного устройства, расположенного на передней панели счетно-решающего блока. Записыва­ющее устройство используют для за­писи профилограммы профиля по­верхности.

Рис. 2.3. Схема профилографа - профилометра модели 252

Рассмотрим технологию контроля некоторых специфических деталей.

Контроль блока цилиндров двига­теля. Основные дефекты — трещины и износ цилиндров определяют следу­ющим образом (рис. 2.4):

измеряют штангенциркулем диа­метр верхнего неизнашивающегося пояска цилиндра;

подбирают в соответствии с диа­метром верхней кромки цилиндра сменный стержень / индикаторного нутромера, вставляют его в тройник 2 и закрепляют гайкой;

устанавливают микрометр на раз­мер, равный диаметру цилиндра по верхней кромке, плюс 1 мм;

штифты индикаторного нутромера устанавливают между пяткой и шпинделем микрометра, закрепляют сменный стержень и подводят ноль шкалы к стрелке индикатора 3;

измеряют цилиндр в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, в трех сечениях I, II и III ,на расстояниях Н/6 и Н/2 (Н — высота

гильзы);

измеряют цилиндр в плоскости, па­раллельной оси коленчатого вала, в трех сечениях.

Пользуясь приведенными ниже формулами, определяют диаметр ци­линдра, износ его по сечениям, а так­же максимальную овальность и ко­нусность цилиндра.

Износы цилиндра в миллиметрах соответственно в плоскостях в пер­пендикулярной И₁, и параллельной И₁₁ оси коленчатого вала:

И₁=D₁-D₂ и И₁₁=D₁₁-D_2,

где D₁ и D₁₁ — диаметры цилиндра соответст­венно в плоскостях перпендикулярной и парал­лельной оси коленчатого вала и в соответству­ющих сечениях, мм; D₂ — диаметр цилиндра по верхнему пояску, мм.

Максимальная конусность в мил­лиметрах

K=D_max-D_min

где D_max и D_min — соответственно максималь­ный и минимальный диаметры цилиндра в од­ной плоскости, но в разных сечениях, мм.

Максимальная овальность в мил­лиметрах

О= D_max-D_min

где D_max и D_min — соответственно максималь­ный и минимальный диаметры цилиндра в од­ном сечении, но в разных плоскостях, мм.

Результаты замеров заносят в кар­ту измерения и контроля блока ци­линдров.

Контроль коленчатых валов. Ос­новные дефекты — погнутость, износ коренных и шатунных шеек, трещи­ны.

Погнутость коленчатого вала про­веряют в центрах токарного (или спе­циального) станка на биение индика­тором часового типа, укрепленным на индикаторной стойке. Биение оп­ределяют по средней шейке коленча­того вала. Разность наибольшего и наименьшего отклонений стрелки за один оборот вала будет равна биению вала.

Рис 2,4 Схема измерения диаметра гильзы цилиндра

Овальность и конусность коренных и шатунных шеек коленчатого вала определяют замером в двух сечениях, отстоящих от галтелей на расстоянии 10 — 15 мм. В каждом поясе измеря­ют в двух перпендикулярных плоско­стях: параллельной и перпендику­лярной плоскости колена.

Конусность определяют как раз­ность наибольшего и наименьшего диаметров шейки, измеренных в двух сечениях и взаимно перпендикуляр­ных плоскостях. Овальность определяют вычитанием из наибольшего диаметра шейки наименьшего, изме­ренных водном сечении, но в различ­ных плоскостях. Результаты замеров каждой шейки заносят в карту измерения и контроля коленчатого вала.

Шейки коленчатого вала измеряют микрометрами с пределами измере­ний 50,75,100 мм или рычажным мик­рометром со шкалой соответствую­щей точности. Трещины коленчатого вала выявляются внешним осмотром невооруженным глазом, при помощи простых луп и магнитного дефекто­скопа.

Контроль зубьев зубчатых колес. Основные дефекты — износ зубьев по толщине. Зубья замеряют по тол­щине штангензубомерами, шаблона­ми, тангенциальными зубомерами и оптическими приборами типа БП (большой проектор).

Контроль шариковых подшипни­ков. Основные дефекты — радиаль­ные и осевые люфты.

При проверке радиального зазора (люфта) (рис:2.5, а)проверяемый ша­риковый подшипник внутренним кольцом устанавливают на оправку и зажимают гайкой. Сверху стержень 2 одним концом упирается в поверх­ность наружного кольца подшипни­ка, а другим — в ножку миниметра 1. Снизу стержень 4 одним концом упи­рается в поверхность наружного кольца подшипника, а другим концом он связан с системой рычагов. Стер­жень 2 находится в трубке 3, а стер­жень 4 — в головке. Трубка 3 и стер­жень 4 при помощи рычагов соедине­ны с линейкой 5, по которой передви­гается груз Р.

Если груз Р находится с правой стороны, трубка 3 давит на наружное кольцо подшипника сверху — кольцо перемещается вниз, в результате чего стержень 2 тоже перемещается вниз, и на миниметре 1 фиксируют показа­ние стрелки. Если груз Р перемеща­ется на левую сторону, то на наружное кольцо подшипника давит стер­жень 4 — кольцо перемещается вверх. Стержень 2 также перемеща­ется вверх. Снова фиксируют показа­ние миниметра. Разность между по­казаниями стрелки миниметра и бу­дет радиальным зазором в проверяе­мом подшипнике.

Рис. 2.5. Приспособление для контроля зазоров шариковых подшипников

При проверке осевого зазора (люфта)(рис. 2.5, б) проверяемый шарико­вый подшипник кладут на неподвиж­ный диск 6, а затем при помощи по­движного диска 7 и гайки 8зажимают наружное кольцо подшипника. Груз Q₁ закрепленный на рычаге 10, давит сверху через шайбу 11 на торец внут­реннего кольца подшипника. Груз Q₂ передает усилие снизу через рычаг и шайбу 13 на торец внутреннего коль­ца подшипника. Усилие груза Q₁, дол­жно быть в 2 раза больше усилия гру­за Q₂.

Если один конец рычага 9 опустить, то второй его конец поднимет рычаг 10 и шайбу 11. В таком положении на внутреннее кольцо подшипника бу­дет передаваться усилие только гру­за Q₂, кольцо переместится вверх, и в этом положении необходимо зафик­сировать показание индикатора. Ес­ли конец рычага 9 поднять до гори­зонтального положения, внутреннее кольцо подшипника опустится и на него будет действовать усилие Q₁ – Q₂. Перемещение кольца снова отра­зится на индикаторе, показание кото­рого также необходимо зафиксиро­вать. Разность между показаниями индикатора будет осевым зазором в проверяемом подшипнике. Внутрен­нее кольцо подшипника в процессе измерения можно поворачивать на незначительный угол рычагом 12.

Шариковые подшипники проверя­ются и внешним осмотром. При этом выявляют такие дефекты, как цвета побежалости, появившиеся в ре­зультате перегрева подшипников; трещины на кольцах; отпечатки ша­риков на беговых дорожках; выкрашивание или шелушение поверхно­стей качения; повреждение сепарато­ра. Подшипники с такими дефектами бракуют.

Контроль шлицевых валов. Основ­ные дефекты: погнутость вала, износ мест под подшипники и износ шлицев по ширине.

Биение (погнутость) вала проверя­ют в центрах станка или приспособ­ления по неизношенной части шлицев индикатором часового типа. Места под подшипники замеряют микро­метрами, штангенциркулями или предельными скобами, имеющими размеры, допустимые по техниче­ским условиям. Если при измерении скоба пройдет по диаметру шейки, такой вал необходимо ремонтиро­вать. Ширину шлицев замеряют штангенциркулем или шаблоном.

Для обнаружения скрытых дефек­тов деталей, например внутренних трещин, раковин, непровара в сва­рочных швах, применяют ультразву­ковой способ контроля. Привалочные поверхности головки и блока цилинд­ров контролируют на контрольной плите щупом или при помощи при­способлений.