5.3.4.1. Допуски и посадки при центрировании по боковым поверх-

ностям зубьев.

Установлено два вида допусков (рисунок 5.18): ширины впадины (e) втулкиT_e и толщины (s) зубаT_s. Эти допуски указываются на рабочих чертежах деталей (в случаях, когда для контроля не применяют комплексный калибр). Суммарный допуск Т_впвключает в себя две составляющие: допуск собственно ширины впадины (Т_e) и поле допуска на отклонение формы и расположения элементов профиля (Т_фп). Суммарный допуск на толщину зуба Т_звключает в себя собственно допуск на толщину зубаT_sи поле допуска на отклонение формы и расположения элементов профиля зуба Т_фз. Суммарные допуски ширины впадины и толщины зуба можно определить по формулам

Т_вп = Тe + Т_фп; (5.42)

Т_з = T_s + Т_фз. (5.43)

Т Основное суммарное

отклонение (es)

EI_e

es_s ei_s

00 0 0

T_e ES

L*_ном r

T T_s

p

H L*_ном n

k

h

00 0 0

g

f

d

c

a

−поле допуска ширины впадиныe(толщины зубаs)

− поле допуска отклонения формы и расположения элементов про филя

L*_ном – номинальный размер ширины впадины и толщины зуба шлица

Рисунок 5.18. Схемы расположения полей допусков ширины впадины втулки (а) и толщины зуба вала (б)

Суммарные допуски ширины впадины и толщины зуба назначаются только в случаях, когда контроль деталей с эвольвентным профилем шлицев ведется комплексными калибрами.

Для ширины впадины втулки eустановлено одно основное отклонение Н и три степени точности (7, 9 и 11) (рисунок 5.18, а). Для толщины зуба валаsустановлены десять основных отклонений:a,c,d,f,g,h,k,n,p,r(рисунок 5.18, б) и 7 – 11-я степени точности. Из этих основных отклонений и указанных степеней точности образуются поля допусков для посадок эвольвентных шлицевых соединений. Предельные отклонения размеров ширины впадины (e) толщины зуба (s) и допуски на эти параметрыT_e(T_s), а также суммарный допуск Т установлены стандартом СТ СЭВ 259 – 88 в зависимости от модуляmи делительного диаметра окружностиd. Этим же стандартом устанавливаются значения допустимого радиального биенияF_rзубчатого венца относительно центрирующего диаметра.

5.3.4.2. Допуски и посадки при центрировании по наружному диаметру

По центрирующему диаметру окружности впадин D_fустановлено два ряда полей допусков^

1-й ряд − Н7 для D_fиn6,j_s6,h6,g6,f7 дляd_a;

2-й ряд − Н8 для D_f иn6,h6,g6,f7 дляd_a.

При выборе полей допусков по центрируемым диаметрам первый ряд является наиболее предпочтительным.

Значения основных отклонений и полей допусков выбирают из стандарта ГОСТ 25346 – 89 (СТ СЭВ 145 – 88).

При данном способе центрирования поля допусков ширины впадины втулки eдолжны соответствовать полям допусков 9Н или 11Н. Поля допусков толщины зуба валаsпринимаются по: 9h, 9g, 9d, 11cили 11a(см. рекомендации СТ СЭВ 259 – 88).

5.3.4.3. Допуски нецентрирующих диаметров

При центрировании по боковым поверхностям зубьев допуски по нецентрирующим диаметрам принимаются исходя из условия исключения контакта по этим диаметрам. На диаметр окружности впадин D_f назначают поле допуска Н16 при плоской форме дна впадины. При закругленной форме дна впадины, на диаметр окружности вершин зубьев втулкиD_aназначается поле допуска Н11,d_a– поd9 илиh12. Диаметр окружности впадин валаd_fвыполняют поh16 (при плоской форме дна впадины), а при закругленной форме дна впадины должно обеспечиваться условиеd_fmin=D– 2,2m. При центрировании по наружному диаметру принимают дляD_aполе допуска Н11, дляd_f поле допускаh16 (при плоской форме дна впадины), при этом должно обеспечиваться условиеd_fmax=D– 2,2m.

5.3.5. Обозначение шлицевых соединений

5.3.5.1. Обозначение прямобочных шлицевых соединений

Обозначение шлицевого соединения с прямобочным профилем шлицев содержит следующие элементы: букву, обозначающую поверхность центрирования, число шлицев, номинальные размеры d,Dиbс обозначениями посадок по этим поверхностям.

Пример условного обозначенияшлицевого соединения: число зубьевz= 10, внутренний диаметрd= 46 мм, наружный диаметрD= 56 мм, ширина шлицаb= 7 мм, центрирование по внутреннему диаметруd. Посадка по центрирующему диаметруH7/e8, а по размеруb–D9/f8. Обозначение указанного шлицевого соединения будет иметь вид

d – 10 x 46H7/e8 x 56H12/a11 x 7D9/f8.

При центрировании по наружному диаметру с посадкой по диаметру центрирования H8/h7 и по ширине шлицаF10/h9 обозначение шлицевого соединения будет иметь вид

D – 10 x 46 x 56H8/h7 x 7F10/h9.

При центрировании по боковым сторонам с посадкой по центрирующему размеру D9/h8 обозначение будет иметь вид

b – 10 x 46 x 56H12/a11 x 7D9/h8.

Обозначение шлицевой втулки при всех способах центрирования имеет вид (числитель шлицевого соединения)

d – 10 x 46H7 x 56H12 x 7D9;

D – 10 x 46 x 56H8 x 7F10;

b– 10x46x56H12x7D9.

Обозначение шлицевого вала при всех способах центрирования имеет вид (знаменатель шлицевого соединения)

d – 10 x 46e8 x 56a11 x 7f8;

D – 10 x 46 x 56h7 x 7h9;

b – 10 x 46 x 56a11 x 7h8.

5.3.5.2. Обозначение шлицевых соединений с эвольвентным профилем шлицев

В обозначении шлицевых соединений с эвольвентным профилем шлицев должны быть: номинальный размер сопряжения D; модульm; обозначение посадки соединения (сразу после размера); номер стандарта, по которому нормируются отклонения.

Например: Соединение с номинальным диаметром D= 50 мм,m= 2 мм, центрирование по боковым сторонам зубьев, с посадкой по боковым поверхностям зубьев 9H/9g.

Обозначение такого соединения будет иметь вид

50 x2x9H/9g– СТ СЭВ 259 – 88.

Обозначение втулки этого соединения: 50 х 2 х 9Н – СТ СЭ 259 – 88;

Обозначение вала этого соединения: 50 х 2 х 9g– СТ СЭ 259 – 88.

Обозначение данного шлицевого соединения при центрировании по наружному диаметру D_f, с посадкой по диаметру центрированияH7/g6 будет иметь вид:

50 xH7/g6x2 – СТ СЭ 259 – 88.

Обозначение втулки этого соединения: 50 x H7 x 2 – СТ СЭ 259 – 88.

Обозначение вала этого соединения: 50 x g6 x 2 – СТ СЭ 259 – 88.

5.3.6. Контроль точности деталей шлицевых соединений

Детали шлицевых соединений, чаще всего, контролируют комплексными проходными калибрами. Поэлементный контроль осуществляют непроходными калибрами или измерительными приборами. В ситуациях, когда результаты поэлементного контроля и контроля комплексными калибрами решающее значение имеют результаты, полученные при контроле комплексными калибрами.

При контроле комплексными калибрами отверстие считается годным, если комплексная калибр – пробка проходит, а диаметры и ширина паза не выходят за установленные верхние пределы; вал считается годным, если комплексное калибр – кольцо проходит, а диаметры и толщина зуба не выходят за установленные нижние пределы.

Расположение полей допусков диаметров и размера ширины шлица (b), формулы для расчета размеров калибров и допуски калибров регламентированы стандартом СТ СЭВ 355 – 88. Этим стандартом предусматриваются поля допусков на износ калибров, устанавливается допустимая накопленная погрешность шага зубьев (впадин) калибров, допуски симметричности и параллельности плоскости симметрии зуба (паза) калибра.

5.4. Взаимозаменяемость, методы и средства

контроля КОНИЧЕСКИХ соединений

1. Система допусков углов

Система допусков углов установлена стандартом СТ СЭВ 178 – 88. Этот стандарт распространяется на углы конусов и призматические элементы деталей с длиной меньшей стороны угла до 2500 мм.

Конус (наружный или внутренний) конической детали характеризуется следующими основными параметрами (рисунок 5.19):

Основная плоскость

Базовая плоскость

D

d

α

L

а Z_e

Основная плоскость б

Базовая

плоскость

Z_e

в

Рисунок 5.19. Параметры (а) и базорасстояние (б, в) конусов

диаметр большого основания конуса D, диаметр малого основания конусаd, угол конуса, длина конусаL(рисунок 5.19., а). Половина угла конуса α/2 связана с основными параметрами конусаd,DиLследующей зависимостью

(D/2 – d/2) / L = tg α/2 или (D – d) / L = 2tg α/2 = C, (5.44)

где 2tg α/2 = C – конусность детали.

Величина, равная половине конусности, называется уклоном i=C/2 =tgα/2.

Плоскость поперечного сечения конуса, в которой задается номинальный диаметр конуса, называется основнойплоскостью. Плоскость, которая служит для определения осевого положения основной плоскости называетсябазовой плоскостью. Осевое расстояние между основной и базовой плоскостями конуса называется базорасстоянием конуса (Z_eна рисунке 5.19., б).

Обеспечение взаимозаменяемости достигается установлением рядов нормальных конусностей (СТ СЭВ 512 – 88) и рядов нормальных углов (СТ СЭВ 513 – 88).

Нормальные углыприменяются только для независимых угловых размеров, то есть для размеров, которые конструктивно не связаны с другими угловыми или линейными размерами данного изделия.

Стандартом СТ СЭВ 178 – 88 для углов установлено 17 степеней точности, обозначаемых АТ1, АТ2, АТ3, ……….., АТ17, в порядке убывания точности. Сочетание букв АТ означает допуск угла, то есть разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами углами. При переходе от одной степени точности к другой допуск угла изменяется по геометрической прогрессии с коэффициентом φ = 1,6.

Для каждой степени точности установлено три вида допуска угла (рисунок 5.20):

допуск угла АТ_α, выраженный в угловых единицах (микрорадианах), на чертежах рекомендуется указывать этот допуск округленным до угловых градусов, минут, секунд;

допуск угла АТ_h, выраженный отрезком на перпендикуляре к стороне угла, противолежащего углу АТ_α на расстоянииL₁от вершины угла; практически этот отрезок равен длине дуги, стягивающей угол АТ_αс радиусомL₁; разницей между длиной дуги и длиной перпендикуляра АТ_hможно пренебречь; допуски видаAТ_hназначаются только на конусы, имеющие конусность более 1 : 3 в зависимости от длиныL₁;

допуск угла конуса АТ_D, выраженный допуском на разность диаметров в перпендикулярных к оси сечения конуса плоскостях на заданном расстоянии меду этими плоскостямиL; величина АТ_Dопределяется по перпендикуляру к оси конуса.

Допускbвида АТ_hи АТ_αсвязаны между собой зависимостью

АТh = AT_α · L₁ · 10^-3 , (5.45)

где АТ_h – в мкм; АТ_α – в мкрад; L₁ – в мм.

L₁

АТ_h/2

α_min α_max

АТα/2 AT_D/2

.

L

Рисунок 5.20. Расположение полей допусков углов конусов

Для конусов с конусностью менее 1 : 3 принимают L₁=Lи назначают допуски вида АТ_D. При конусности не более 1 : 3 разность между допусками АТ_Dи АТ_hне превышает 2%, что находится в пределах допустимой точности инженерных расчетов.

Для конусов с конусностью более 1 : 3

АТ_D = AT_h / (cosα/2), (5.46)

где α – номинальный угол конуса.

Допуски углов призматических элементов деталей назначаются в зависимости от номинального размера меньшей стороны детали. Допуски углов призматических деталей могут быть со знаком (+), (−) и (±). Варианты обозначения допусков углов призматических деталей приведены на рисунке 5.21.

3. Система допусков конических соединений

Стандартом установлено два способа задания допусков конических деталей (рисунок 5.22):

допуск диаметра T_Dодинаковый в любом сечении конуса и определяющий два предельных конуса между которыми должны находиться поверхности действительного конуса;

L₁

AT AT AT/2

АТ_h /2

AT_α

α α α

α + AT α − AT α ± AT/2

α_max

α_min

Рисунок 5.21. Варианты расположения полей допусков углов призматических элементов деталей

Действительный конусIT_D/2

TD_s

α

α

I

d_max d_min

D_max D_min

Предельные конусы

Рисунок 5.22. Действительный и предельный конусы

допуск T_Ds, только в заданном сечении конуса (рисунок 5.22).

Однако допуск в заданном сечении T_Dsне регламентирует отклонения угла и погрешностей формы конуса.

Различают два вида конических соединений: подвижные и неподвижные.

Подвижные соединения применяют в случаях, когда в узле необходимо регулировать зазор между сопрягаемыми деталями, а также для обеспечения герметичности и разобщения объемов (например, арматурные краны).

Неподвижные конические соединения применяются для передачи крутящих моментов. Такие конические соединения имеют посадку с натягом, которая достигается путем приложения осевого усилия. Величина необходимого, для передачи крутящего момента, натяга достигается за счет приложения соответствующего осевого усилия. Кроме того, под действием осевого усилия происходит самоцентрирование сопрягаемых деталей (оси вала и втулки совмещаются).

Для конических соединений установлены посадки с зазором, с натягом и переходные. По способу взаимного расположения сопрягаемых конических деталей посадки различают следующих видов:

посадки с фиксацией по совмещенным конструктивным элементам конических деталей (например, базовых поверхностей;

посадки с фиксацией по заданному осевому смещению конических деталей;

посадки с заданным усилием запрессовки (посадки с натягом).

Первые два типа посадок назначают, как правило, в системе отверстия с полями допусков сопрягаемых конусов одного и того же квалитета.

В подвижных конических соединениях происходит износ деталей в процессе их эксплуатации. В неподвижных соединениях по мере ослабления натяга необходимо осевое смещение одной из деталей вдоль оси для компенсации ослабленного натяга. Для этих целей у наружного конуса оставляется запас на износ (для подвижных соединений) или затяжку (для неподвижных соединений), то есть наружный конус выполняется несколько большей длины и при сборке не весь вводится в соприкосновение с внутренним конусом. Это позволяет повысить надежность и долговечность конического соединения. Осевое расстояние между базовыми поверхностями наружного и внутреннего конусов называется базорасстоянием конического соединения (рисунок 5.23).

Базовые плоскости

Z_p

Рисунок 5.23. Базорасстояние конического соединения

Для образования посадок конических соединений используются следующие основные отклонения:

для наружных конусов – d,e,f,g,h,j_s,k,m,n,p,r,s,t,u,x,z;

для внутренних конусов – H,J_s,N.

Указанные основные отклонения в сочетании с 4 – 12 квалитетами образуют поля допусков, из которых и формируются необходимые посадки.

Система допусков инструментальных конусов.

Инструментальные конусы применяются для контроля параметров деталей конических соединений. Они бывают двух видов: метрические конусы и конусы Морзе. Для изготовления инструментальные конусов установлено пять степеней точности: АТ4, АТ5, АТ6, АТ7 и АТ8. Для каждой степени точности устанавливаются: предельные отклонения угла конуса (в микрометрах на длине конуса); предельные отклонения от прямолинейности образующей конуса: предельные отклонения от круглости. Предельные отклонения угла конуса располагают в плюс для наружных конусов и в минус – для внутренних. Для степеней точности АТ4 и АТ5 отклонения указаны только для наружных конусов, а для внутренних конусов эти степени точности являются перспективными.

5. Методы и средства контроля углов и конусов

Контроль углов и конусов осуществляется двумя методами: сравнительным и тригонометрическим.

Сравнительный метод контроля основан на сравнении проверяемых углов с угловыми мерами, угольниками и угловыми шаблонами. При этом методе определяют величину просвета между сторонами измеряемого угла и угловой мерой (эталоном).

Измерение углов с точностью 2′ и грубее производят угломерами с нониусом, универсальными и оптическими угломерами. Контроль центральных углов (образованных двумя радиусами) и точные угловые деления производятся с помощью оптических делительных головок с ценой деления 5, 10 и 60». Применяют также оптические делительные головки с ценой деления 5» с отсчетом на экране. Углы между двумя гранями измеряют гониометрами. Малые углы отклонения от вертикали и горизонтали определяют уровнями. Для измерения углов применяют электроиндуктивные головки конструкции С, С, Подлазова, у которых максимальная погрешность измерения не превышает 2» в пределах угла 360⁰.

Гладкие конические детали контролируют калибрами. Проверяют, лежит ли отклонение базорасстояния в нормируемых пределах. Полноту контакта внутреннего и наружного конусов по краске. На одну из деталей (чаще на внутренний конус) наносят краску и соединяют с сопрягаемой деталью. По отпечатку краски судят о полноте контакта конического соединения.

Тригонометрический метод измерения углов шаблонов, наружных конусов и других конических деталей основан на применении синусной линейки (рисунок 5.24., а). Внутренние конусы измеряют калиброванными шариками (рисунок 5.24., б).

АВL₁

h

L

а

H

D

d

2α

h L

б

Рисунок 5.24. Схемы измерения наружного конуса синусной

линейкой (а) и внутреннего конуса калиброванными шариками (б)

При помощи синусной линейки контролируют конусность калибров-пробок. Измерения погрешности конусности ведут следующим образом. Согласно номера конуса Морзе или метрического конуса определяют конусность и угол 2α. Затем рассчитывают толщину блока концевых мер длины h, которые следует подложить под подвижную опору синусной линейки, чтобы образующая конуса калибра-пробки была параллельна поверочной плите (горизонтально) (рисунок 5.24., а). Величинуhопределяют по формуле

h = L· sin2α. (5.47)

На плите синусной линейки размещается измерительная рычажно-механическая головка с ценой деления 0,001 мм (1 мкм), закрепленная на штативе. Указатель шкалы измерительной головки устанавливают на ноль или любое другое деление в точке А. Затем штатив с измерительной головкой переводят в точку В и снимают показания прибора в этой точке. Измеряют расстояние между точками А и В любым измерительным инструментом (штангенциркулем, линейкой и т. д.). По полученным значениям определяют конусность по формуле

ΔK = n / L₁, (5.48)

где n – разность показаний измерительного прибора в точках А и В.

Сравнивая рассчитанное значение погрешности конусности с предельно допустимой величиной [ΔK] (ГОСТ 2848 – 91) дают заключение о годности конусного калибра-пробки. Годным считается калибр пробка, если выполняется условие ΔK ≤ [ΔK].

Угол конуса синусной линейкой измеряют следующим образом. Под подвижную опору линейки подкладывают концевые меры длины до такого положения образующей конуса, когда показания измерительной головки в точках А и В будут одинаковыми, то есть разность показаний прибора в точках А и В будет равна нулю (n = 0). Затем подсчитывают величину блока концевых мер длины h и зная расстояние между опорами синусной линейки (L) рассчитывают угол 2α по формуле

sin2α = h / L. (5.49)

По величине sin2αнаходят угол конуса 2α.

Измерение углов внутренних конусов производят при помощи калиброванных шариков (рисунок 5.24., б) следующим образом. Микрометром измеряют диаметры малого dи большогоDшариков. Опуская малый, а затем большой шарик в конусную калибр-втулку (или другую деталь с коническим отверстием) штангенглубиномером поочередно измеряют размерыHиh. Угол внутреннего конуса рассчитывают по формулам

sinα = (D – d) / 2L ; (5.50)

L = H – h – [(D – d)/2], (5.51)

где L – расстояние между осями шариков, мм.

Для более точного определения угла внутреннего конуса измерения повторяют три – пять раз.

Тригонометрический метод контроля конических деталей является косвенным методом измерения, так как искомый размер определяется расчетным путем. Измеряются размеры, которые связаны математической зависимостью с искомым параметром.

5.5. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА

КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ