Размещено на http://www.allbest.ru/

Основы взаимозаменяемости



Взаимозаменяемость - это свойство независимо изготовленных с заданной точностью деталей, обеспечивать возможность сборки без дополнительной механической обработки.

Невозможно получить и проконтролировать один строго номинальный размер. Размеры партии деталей будут отличаться, поэтому их нужно ограничивать.

Предположим, Вы захотели изготовить валик 8,000000. Что получится в действительности? Если размер 8 - нет проблем. Размер с точностью 0,1; 0,01 получить и проконтролировать тоже не составляет проблемы, с точностью 0,001 - уже проблема, но решаемая. Существуют микрометрические головки с ценой деления 0,001мм = 1мкм. А что дальше ? Точность 0,1мкм; 0,01мкм и т.д. Как это получить? И даже если вы что-то получили - чем и как это проконтролировать? Поэтому наши желания нужно соизмерять с нашими возможностями, а на размеры, проектируемых деталей ставить реальные предельные отклонения, например:

взаимозаменяемость сборка механический чертеж

+ 0.022 - верхнее предельное отклонение (ВПО);

- 0.012 - нижнее предельное отклонение (НПО).

Для размеров отверстия или вала отклонения обозначаются:

ES-верхнее предельное отклонение отверстия;

EI- нижнее предельное отклонение отверстия;

еs-верхнее предельное отклонение вала;

еi- нижнее предельное отклонение вала.

Предельных отклонений всегда 2, только отклонение, равное 0, на чертеже не проставляется. Отклонения проставляются справа от номинального размера мелкими цифрами, обязательно со своими знаками, в миллиметрах. В справочной литературе отклонения даны в микрометрах.

Допуск на размер - это разница между максимальным и минимальным размерами или разница между ВПО и НПО.

T = Dmax -Dmin = ( D+ ВПО)- (D+НПО) = ВПО-НПО

Поле допуска - это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поля допусков можно изображать графически.

С 1976г. в России действует единая система допусков и посадок (ЕСДП). В её основу положены ряды допусков, соответствующие одинаковой точности для всех номинальных размеров - квалитеты.

По физическому смыслу квалитет - это класс точности. Всего 19 квалитетов: 01;0;1;2;…17. Из них с 01 по 5-й предназначены для эталонов, калибров и подшипников качения; с 6 по12-й - для соединений, а с 13 по17-й - для свободных размеров. Для весьма ответственных соединений применяют 5-й квалитет. С ростом номера квалитета точность размера уменьшается, то есть величина допуска на размер увеличивается.

Посадки

Посадкой называется характер соединения двух деталей, определяющийся наличием в соединении зазора или натяга.

Посадки бывают трех типов: 1) подвижные - характеризуются гарантированным зазором (посадки с зазором); 2) неподвижные или прессовые - характеризуются гарантированным натягом (посадки с натягом); 3) переходные - в них возможен и зазор, и натяг.

Системы образования посадок.

Посадки выполняются в двух системах:

1) система отверстия (СО); 2) система вала (СВ). В СО отверстие одно

(в пределах своего допуска) для всех посадок, а различные посадки получают за счет размеров вала. В СВ наоборот - вал один (в пределах своего допуска), а отверстия разные в разных посадках. Поскольку точный вал (с малой величиной допуска на размер) изготовить проще, чем точное отверстие, СО предпочтительнее СВ. По физическому смыслу система расставляет приоритеты: что первично (вал или отверстие), а что вторично - выполняется в зависимости от типа посадки.

В записи посадки систему определяет одна единственная буква алфавита: если стоит буква Н - это система отверстия (СО); если стоит буква h - это система вала (СВ). В СО отверстие называют основным. В СВ вал называют основным.

У основного отверстия (Н) всегда верхнее предельное отклонение «+», а нижнее - 0.

У основного вала (h) всегда верхнее предельное отклонение 0, а нижнее - « - ».

Если Вы на чертеже поставите размеры без указания предельных отклонений (в производственном лексиконе свободные размеры), то размер вала будет занижен относительно номинального размера, а размер отверстия наоборот, будет больше номинального. Свободные размеры воспринимаются как основные, и любой станочник будет соблюдать знаки отклонений основных размеров.

Обозначение посадок и размеров на чертежах.

Посадки ставятся только на сборочных чертежах, там, где одновременно присутствует и вал, и отверстие. На деталировочных (рабочих) чертежах ставятся размеры с полями допусков.

Посадки записываются в виде дроби: в числителе - поле допуска отверстия - заглавная буква и номер квалитета; в знаменателе - поле допуска вала - строчная буква и номер квалитета.

В системе отверстия:

посадки с зазором имеют следующие буквы для вала

a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h по мере продвижения от a к h зазор уменьшается;

переходные посадки

j_s, j, k, m, n по мере продвижения от j_s к n вероятность натяга увеличивается;

посадки с натягом

p, r, s, t, u, v, x, y, z по мере продвижения от p к z натяг увеличивается.

В системе вала буквы для отверстия точно такие же, только заглавные.

В качестве примера выполним и расшифруем несколько записей.

20 H8/f7 - посадка в СО с зазором. Вал выполнен точнее отверстия, поскольку 7 < 8.

20 H8 - размер отверстия в СО, выполнен по 8 квалитету.

20 f7 - размер вала в СО, выполнен по 7 квалитету.

20 R7/h6 - посадка в СВ с натягом. Вал выполнен точнее отверстия.

20 R7 - размер отверстия в СВ, выполнен по 7 квалитету.

20 h6 - размер вала в СВ, выполнен по 6 квалитету.

20 H8/h8 - посадка комбинированная по системе, с зазором по типу. Точность размеров вала и отверстия одинаковая, то есть у них одинаковые допуски на размер.

При проставлении размеров на чертежах возможны 3 варианта, например

Все 3 записи верны. Однако, в1-м случае Вы заставляете изготовителя и контролера смотреть в таблицу предельных отклонений (есть вероятность ошибки). В 3-м варианте не очевиден тип будущей посадки. Наиболее предпочтителен 2-й вариант. В своей инженерной практике старайтесь использовать именно этот вариант записи размера.

На чертежах сложных, ответственных деталей кроме размеров указываются допуски формы и расположения поверхностей. Они имеют свои знаки (см. таблицу 2.1).

Применение некоторых из этих допусков покажем в конце раздела на примере чертежа ступенчатого вала.

На чертеже кроме размеров с указанными полями допусков, как правило, остаются размеры (неответственные), поля допусков которых не указаны, так называемые свободные размеры. Однако, ГОСТ 30893.1 регламентирует их свободу записью над штампом чертежа. Аналогично ГОСТ 30893.2 регламентирует допуски формы и расположения. Предлагается несколько видов записи. Например, «Общие допуски по ГОСТ 30893.1: Н14; h14; ±IT14/2»; «Общие допуски по - ГОСТ 30893.2-К». Возможна и одна общая запись «Общие допуски ГОСТ 30893.1-m; ГОСТ 30893.2-К». Здесь буквы указывают классы точности. Классы точности по размерам: f - точный (соответствует 12) ; m - средний (IT14); c - грубый (IT160; v - очень грубый (IT17). Классы точности по форме и расположению: Н - точный; К - средний; L - грубый. Согласно 1-му варианту записи свободные размеры отверстий и валов ограничены 14 квалитетом, остальные - симметричным полем допуска по 14 квалитету. 14-й квалитет не является всеобъемлющим, Вы можете указать свой квалитет, в зависимости от требований, предъявляемых к детали.

В качестве практического приложения разберем несколько посадок.

Наиболее часто встречающаяся в инженерной практике - посадка подшипника качения на вал.

Если Вы заметили, в перечне букв, предназначенных для обозначения полей допусков, нет буквы L и l. Эти буквы предназначены для подшипников качения. При этом следом за буквой ставится не квалитет, а класс точности подшипника. По ГОСТ 520-71 установлено пять классов точности подшипников: 0 - нормальной; 6Х, 6 - повышенной; 5 - высокой; 4 - прецизионной; 2 и Т -сверхпрецизионной. Класс точности записывается перед номером подшипника, при этом 0 не пишется. Например, у вас два внешне одинаковых подшипника, имеющих номера: 206; 6-206. Это подшипники разных классов точности: 1-й - нормальной, а 2-й - повышенной.

В большинстве встречающихся нам изделий применяют подшипники классов 0 и 6.



Поля допусков размеров подшипников лежат в отрицательной области. При этом верхнее предельное отклонение в большинстве случаев равно 0.

Рассмотрим возможные варианты полей допусков вала под подшипник (рис.2.1).

Рис.2.1 Видим, что js6 дает переходную посадку, то есть может получиться и зазор, и натяг. При зазоре кольцо подшипника может проворачиваться на валу, а это не желательно. Поэтому js6 применяют только в не ответственных, тихоходных изделиях. Поле k6 дает посадку с минимальным гарантированным натягом, что и нужно для подшипника. В большинстве случаев применяют поле допуска вала k6. Поля допусков m6 и n6 применяют в тяжело нагруженных, скоростных машинах и агрегатах (турбины; авиационный, ж.д. и частично автомобильный транспорт и др.).

Разберем посадку подшипника № 206 на вал. Запись посадки имеет вид

. Поля допусков показаны на рис.2.2.

Максимальный натяг равен

Nmax = 0.015 + 0.010 = 0.025.

Минимальный натяг равен Nmin = 0.002

Очевидно, что наиболее вероятен средний натяг

Nср.= (Nmax + Nmin)/2 = (0.025 + 0.002)/2 = 0.0135

Рис.2.2

Разберем посадку шейки коленчатого вала автомобиля во вкладышах. Какая деталь важнее (дороже)? Ответ очевиден - коленчатый вал. Следовательно, это посадка в системе вала с зазором.



Рис.2.3

.

Поля допусков показаны на рис.2.3.

Максимальный зазор равен

Smax = 0.034 + 0.016 = 0.050

Минимальный зазор равен Smin = 0.009

Средний зазор равен Sср. = (0.050 + 0.009)/2 = 0.0295

То есть наиболее вероятен зазор порядка 0.03 мм.

Для практики предлагаю самостоятельно разобрать еще несколько посадок, например: посадку в СО переходную; посадку в СВ переходную. В этих посадках наиболее вероятным будет тот (зазор или натяг), чья величина будет больше. Его средняя величина определится как полуразность максимальных величин.

Шероховатость поверхности

При любом способе изготовления детали невозможно получить одну строго номинальную поверхность, на ней всегда будут микронеровности (рис.2.4).

Здесь Н - высота неровностей; S - шаг неровностей. По соотношению S к Н различают два понятия. Если S/Н < 40 - это шероховатость; если S/Н ? 40 - это волнистость. При механической обработке, как

Рис.2.4 правило, получается 1-е соотношение, поэтому на чертеже указывают уровень шероховатости поверхности.

Для оценки параметров шероховатости рассмотрим профилограмму поверхности (рис.2.5).

Здесь m - средняя линия профиля, от нее отсчитывается знак отклонений (‹+› или ‹-›); l - базовая длина профиля ; y_pi - ординаты выступов; y_vi - ординаты

Рис.2.5впадин.

ГОСТ 2789-73 предусматривает шесть параметров шероховатости. На чертежах чаше всего используется только два параметра. Остановимся именно на них.

1. Среднее арифметическое отклонение профиля Ra.

.

Параметр Ra измеряют на профилометре. У профилометра есть штанга с алмазной иглой, которая двигается по поверхности дискретно (с остановками) с заданным шагом в пределах базовой длины. На каждом шаге фиксируется ордината. Затем массив обрабатывается и на табло выводится параметр Ra в мкм.

2. Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz.

,

где y_pi - ординаты 5-и наибольших выступов; y_vi - ординаты 5-и наибольших впадин.

Параметр Rz измеряют на двухлучевом микроскопе.

На практике при контроле уровня шероховатости поверхности детали чаще всего используется визуальный метод сравнения с эталонными образцами для данного вида обработки.

Точной зависимости между параметрами Ra и Rz нет.

По величине Rz ? 4 Ra.

Обозначение шероховатости на чертежах.

На чертеже знак шероховатости имеет вид.

В 1-м случае вид обработки не оговаривается. Во 2-м случае - со снятием материала и указанием (при необходимости) последней операции обработки.

В старой редакции ГОСТ 2.309-73 параметр

Ra не записывался, проставлялись только его численные значения, например:



В настоящее время, в связи с переходом на международные стандарты, в ГОСТ 2.309-73 внесены изменения. Параметр Ra записывается по другому (см. пример).

Параметр Rz записывается. Старая и новая редакция записи Rz показаны на примере.

В конструкторской документации Вам еще долго придется встречаться и со старой, и с новой записями параметров Ra и Rz. В своих чертежах старайтесь указывать шероховатость в новой редакции. Рекомендуется назначать

Ra < 0,1Т,

где Т - допуск на размер.

Другие обозначения шероховатости на чертеже.

Если в правом верхнем углу чертежа стоит запись, например - это значит, что все остальные поверхности, шероховатость которых на чертеже

не указана ,обрабатываются, как указано перед скобкой, то есть Rz 20.

- это знак остальное . Если в правом верхнем углу чертежа стоит знак - это значит, что все поверхности обрабатываются так. При этом на чертеже не указано ни одной обработки.

Если на чертеже стоит знак - это значит, что поверхность не подлежит механической обработке (не надо обрабатывать). Такое обозначение встречается очень часто, например: Вы собираетесь что-то сделать из листа, при этом лист по толщине не обрабатываете, тогда ставите с двух сторон листа этот знак. Если деталь получена литьем или штамповкой и на ней обрабатывается только несколько поверхностей, а остальные не обрабатываются, тогда в правом верхнем углу чертежа будет стоять запись

В качестве примера практического использования всего вышеизложенного, выполним рабочий чертеж ведомого вала редуктора (рис.2.6).



Рис.2.6. Рабочий чертеж вала

Ось посадочных поверхностей под подшипники является базой. На рис.2.6 она обозначена буквами АБ. На посадочные поверхности под подшипники заданы допуски цилиндричности, чтобы ограничить погрешности формы этих поверхностей и, тем самым, ограничить изменение формы подшипника после его установки на вал. Кроме того, заданы допуски соосности, чтобы ограничить перекос колец подшипников. Допуски соосности заданы на посадочную поверхность под зубчатое колесо и на выходной участок вала, чтобы, в первую очередь, уменьшить дисбаланс вала и установленных на нем деталей. Чтобы уменьшить перекос колец подшипника назначен допуск перпендикулярности опорного торца вала. На остальные поверхности распространяются допуски по ГОСТ 30893.2- К.

Свободные размеры ограничены согласно ГОСТ 30893.1. В частности, длины шпоночных пазов 30 и 44 имеют поля допусков Н14, поскольку это отверстия. Размер 145 ограничен полем допуска h14 - это вал. Размеры 17; 32; 50 ограничены полями допусков ±IT14/2, поскольку это не вал и не отверстие.

Предпочтительные посадки в системе отверстия по ГОСТ 25347-82.

С зазором: Н7/е8; Н7/ f7; Н7/ g6; Н7/ h 6; Н8/ h 7; Н8/е8; Н8/ h 8; Н8/ d 9;

Н9/ d 9; Н11/ d 11; Н11/ h 11.

Переходные: Н7/ j_s 6; Н7/ k 6; Н7/ n 6.

С натягом: Н7/ p 6; Н7/r6; Н7/s6.

В качестве вспомогательной информации в таблице 2.2 приведен ограниченный перечень предельных отклонений для предпочтительных полей допусков валов и основных отверстий по ГОСТ 25347-82.

При пользовании таблицей можете брать, например, для h7 или h9 значения отклонений, как для Н7 и Н9, только сменив знак. Аналогично и для Н8 и Н6 берем значения соответственно h8 и h6, но меняем знак.

Таблица 2.2

Номинальные размеры, мм

g6

h 6

js 6

k 6

n 6

p 6

f 7

h8

е 8

d 9

Н7

Н9

Св. 6 до 10

-5 -14

0 -9

+4,5 -4,5

+10 +1

+19 +10

+24 +15

-13 -28

0 -22

-25 -47

-40 -76

+15 0

+36 0

Св. 10 до 18

-6 -17

0 -11

+5,5 -5,5

+12 +1

+23 +12

+29 +18

-16 -34

0 -27

-32 -59

-50 -93

+18 0

+43 0

Св. 18 до 30

-7 -20

0 -13

+6,5 -6,5

+15 +2

+28 +15

+35 +22

-20 -41

0 -33

-40 -73

-65 -117

+21 0

+52 0

Св. 30 до 50

-9 -25

0 -16

+8 -8

+18 +2

+33 +17

+42 +26

-25 -50

0 -39

-50 -89

-80 -142

+25 0

+62 0

Св. 50 до 65

-10 -29

0 -19

+9,5 -9,5

+21 +2

+39 +20

+51 +32

-30 -60

0 -46

-60 -106

-100 -174

+30 0

+74 0

Св. 65 до 80

Св. 80 до 100

-12 -34

0 -22

+11 -11

+25 +3

+45 +23

+59 +37

-36 -71

0 -54

-72 -126

-120 -207

+35 0

+87 0

Св.100 до 120

Св.120 до 140

-14 -39

0 -25

+12,5 -12,5

+28 +3

+52 +27

+68 +43

-43 -83

0 -63

-85 -148

-145 -245

+40 0

+100 0

Св.140 до 160

Св.160 до 180

Св.180 до 200

-15 -44

0 -29

+14,5 -14,5

+33 +4

+60 +31

+79 +50

-50 -96

0 -72

-100 -172

-170 -285

+46 0

+115 0

Св.200 до 225

Св.225 до 250



Литература

1. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник для технических специальностей вузов.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. - 448 с.

2. Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов.- М.: Машиностроение, 1986.- 352 с.

3. Общетехнический справочник/ Е.А. Скороходов, В.П. Законников, А.Б. Пакнис и др.; Под общ. ред Е.А. Скороходова. - 4-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 1990.- 496 с.

4. Подшипники качения: Справчник-каталог /Под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. - М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

5. ГОСТ 25346-89. Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений.

6. ГОСТ 25347-82. Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП.

Поля допусков и рекомендуемые посадки.

Размещено на Allbest.ru

...