6

Средняя линия профиля m – это базовая линия, имеющая форму номинального профиля. На профилограмме она приблизительно определяется по равенству сумм площадей вершин и впадин контура поверхности.

Средняя линия служит базой для определения числовых значений параметров шероховатости.

Для количественной оценки шероховатости независимо от материала и способа получения поверхности стандартом ГОСТ 2789 – 73 предусмотрено семь параметров.

1. Среднее арифметическое отклонение профиля Ra является предпочтительным для простановки на чертежах и приближенно вычисляется по следующей формуле:

1 n

Ra n i 1 yi ,

где n – количество измерений; yi – расстояние между любой точкой профиля и средней линией, измеренное на профилографе или профилометре (запись профилограммы на бумажную ленту).

2. Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz – сумма средних абсолютных значений высот пяти выступов Hmax i и глубин пяти впадин Hmin i профиля в пределах базовой длины:

Между параметрами Ra и Rz имеется следующая зависимость: Rz 4 Ra.

3.Наибольшая высота неровностей профиля Rmax принимается равной Rmax Rz max.

4.Средний шаг неровностей профиля Sm измеряется по сред-

ней линии между одноименными сторонами профиля Sm i:

1 n

Sm n i 1 Sm.i .

5. Средний шаг местных выступов S определяется между двумя соседними вершинами или впадинами профиля Si:

91

6. Опорная длина профиля р – сумма длин отрезков bi, отсекаемых на заданном уровне сечения профиля р:

n

р bi . i 1

Значение уровня сечения р отсчитывается по линии выступов и выбирается из ряда: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% от Rmax.

Линия выступов проходит через высшую точку профиля в пределах базовой длины, а линия впадин – соответственно через его низшую точку.

7. Относительная опорная длина профиля tp – это отношение опорной длины профиля к базовой длине:

p

tp l 100% .

Она может быть задана из ряда 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% от l.

При увеличении tp требуются трудоемкие технологии обработки поверхностей, например: при tp = 25% - чистовое точение; tp = 40% - хонингование и т.д.

Для нормирования указанных параметров установлено четырнадцать классов шероховатости, каждому из которых соответствуют определенные значения Ra и Rz, приведенные в [5, С. 535] и

табл. 5.4.

Наибольшие допускаемые значения параметра Ra назначаются в зависимости от допуска размера JTp при изготовлении деталей с различной геометрической точностью:

1)при нормальной точности Ra 0,05 JTp;

2)повышенной точности Ra 0,025 JTp;

3)высокой точности Ra 0,012 JTp.

Например, при изготовлении вала 40f7 00..050075 с нормальной

точностью JTp=25 мкм и параметр Ra не должен превышать 1,25 мкм, что соответствует седьмому классу шероховатости.

Более подробные сведения по этому подразделу отражены в

[1, С. 185…188; 2, С. 20…27; 5, С. 502…524].

92

Таблица 5.4

Классы шероховатости и соответствующие им значения Ra и Rz

5.5. Обозначение и контроль шероховатости поверхности

Требования к шероховатости устанавливают исходя из функционального назначения поверхности детали.

Для неответственных поверхностей параметры шероховатости определяются условиями технической эстетики, коррозионной стойкости и технологией изготовления.

Шероховатость не нормируют и не контролируют, если в этом нет необходимости.

В общем случае обозначение шероховатости на поверхностях деталей должно производиться следующим образом (рис. 5.8, а).

Значение параметра шероховатости Ra указывается без символа, например – 0,1; для остальных параметров – после соответствующего символа, например: Sm 0,063…0,040; t50 80 10% и т.д.

В примере обозначения Ra 0,1 указано его наибольшее допускаемое значение, а наименьшее не ограничивается.

Наибольший и наименьший пределы параметра показаны, например, в обозначении Sm 0,063…0,040.

93

Рис. 5.8. Примеры обозначения шероховатости поверхностей

При указании номинального значения параметра шероховатости необходимо привести его предельные отклонения, например, t50 80 10%.

Впоследнем случае обозначена относительная опорная длина профиля t50 80% при его уровне сечения р = 50%.

Вотдельных исключительных случаях конструктор устанавливает требования к виду обработки и направлению неровностей, если они являются единственными для обеспечения требуемых эксплуатационных качеств данной поверхности (табл. 5.5).

Наименьшие коэффициент трения и износ трущихся деталей получают, когда направление их движения совпадает с направлением неровностей, например, при хонинговании.

На чертежах допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей.

Если вид обработки поверхности детали конструктором не задается, то применяют знак на рис. 5.8, б, который является предпочтительным.

94

При обработке поверхности со снятием слоя материала (точение, фрезерование, шлифование, полирование) используют знак на рис. 5.8, в.

В случае обработки поверхности без снятия слоя материала (литье, ковка, штамповка) применяют знак на рис. 5.8, г.

Указанные выше два первых знака показаны со значением

Ra = 2,5 мкм.

Поверхности, не обрабатываемые по данному чертежу, обозначают знаком на рис. 5.8, г, не содержащим числового значения параметра шероховатости.

На чертежах допускается проставлять параметры Ra и Rz. Первый является более предпочтительным, т.к. определяется по большему, чем Rz, числу точек и полнее характеризует шероховатость.

Основные правила нанесения знаков шероховатости приведе-

ны в ГОСТ 2.309-73.

95

1.Обозначение шероховатости, одинаковой для всех поверхностей, выносится в правый верхний угол чертежа и на изображении детали не проставляется.

2.Если шероховатость поверхностей детали различна, то в правый верхний угол выносится наиболее часто повторяющееся требование (рис. 5.8, д).

Его изображают увеличенным в 1,5…2 раза, а за ним в скобках помещают предпочтительный знак Rа принятого на чертеже размера.

Этот знак указывает на наличие поверхности с другими значениями шероховатости, которые нанесены непосредственно на изображение детали.

Контроль шероховатости поверхностей производится следующим образом.

1.Качественный метод заключается в визуальном сравнении поверхностей детали с образцами шероховатости, обработанными аналогичным способом.

Для повышения точности используют щупы и микроскопы сравнения, например, МС – 48.

2.Количественный контроль параметров шероховатости производится бесконтактными методами при помощи приборов светового сечения типа МИС – 11, микроинтерферометров МИИ – 4 и контактными методами с использованием щуповых приборов (профилографы, профилометры) и т.д.

Для лучшего усвоения приведенных данных смотри

[1, С. 188…192, 199…203; 2, С. 27…30].

5.6. Нормирование и контроль волнистости поверхностей деталей

Волнистостью поверхности называется совокупность периодически повторяющихся выступов и впадин, расстояние между которыми превышает базовую длину l.

Волнистость занимает промежуточное положение между шероховатостью поверхности и отклонениями формы деталей.

Если отношение шага SW к высоте неровностей Wz меньше сорока, т.е. SW / Wz < 40, то отклонения относят к шероховатости; при

40 SW / Wz 1000 – к волнистости; при SW / Wz > 1000 – к по-

грешности формы.

96

Волнистость имеет синусоидальный характер (рис. 5.9), что является следствием колебаний в технологической системе, возникающих из-за неравномерности сил резания, наличия неуравновешенных масс, погрешностей изготовления и настройки станка и т.д.

Sw i

Рис. 5.9. Условное обозначение волнистости поверхности детали

Волнистость измеряют на длине участка детали LW, равной не менее пяти шагам SW волнистости.

Положение средней линии mW определяется аналогично положению средней линии m профиля шероховатости.

Установлены три нормируемых параметра волнистости.

1. Высота волнистости WZ – это среднее арифметическое из пяти её значений Wi:

1 5

WZ 5 i 1 Wi .

Предельные числовые значения WZ следует выбирать из ряда: 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 100; 200 мкм.

2.Наибольшая высота волнистости Wmax равна расстоянию между самыми высокой и низкой точками измеренного профиля,

т.е. Wmax WZ max.

3.Средний шаг волнистости SW измеряется по средней линии

между одноименными сторонами профиля SW i:

1 n

SW n i 1 SW.i .

Предельное значение WZ ограничивается допуском формы

JTФ.

Контроль волнистости может проводиться при помощи универсальных СИ (микрометр, нутромер) путём измерения размеров не менее пяти раз по высоте детали приборами для определения

97

шероховатости поверхностей, а также специальными устройствами (волнограф, волнометр).

На практике волнистость поверхности отдельно не проверяет-

ся.

Дополнительный материал по рассматриваемому вопросу со-

держится в [1, С. 192...193; 5, С. 404...406].

6.ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ШПОНОЧНЫХ

ИШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

6.1.Виды, допуски и посадки шпоночных соединений

Шпоночные соединения предназначены для передачи крутящих моментов, соединения валов между собой с помощью муфт, а также закрепления на валах зубчатых колёс, шкивов, маховиков и т.д.

Шпонки изготавливают призматическими, сегментными и клиновыми (рис. 6.1).

Соединения с призматическими и сегментными шпонками стандартизованы и являются ненапряженными, а с клиновыми шпонками – напряжёнными.

Рис. 6.1. Виды шпонок:

а – призматическая; б – сегментная; в – клиновая

Использование призматических шпонок позволяет более точно центрировать сопрягаемые элементы и получать как неподвижные (например, шестерня установлена на определённом месте вала), так и подвижные (втулка перемещается по направляющим шпонкам вдоль вала) соединения. Сегментные шпонки применяются только в неподвижных соединениях.

98

Соединения с клиновыми шпонками встречаются значительно реже. Они недопустимы при высоких требованиях к соосности соединяемых деталей, так как смещают их геометрические оси на размер посадочного зазора.

К недостаткам всех типов шпоночных соединений относятся:

1)невысокая надёжность из-за возможного смятия и среза шпонки;

2)ослабление втулки и вала и концентрация напряжений в зоне шпоночных пазов;

3)передача меньшего, по сравнению со шлицевым соединением, крутящего момента;

4)возможность перекоса втулки на валу и нарушение их соосности из-за смещения шпоночных пазов.

Соединения с призматическими шпонками изготавливают в трех исполнениях по размерам, приведенным в [6, С. 235...238].

Основные размеры узлов с сегментными шпонками в двух исполнениях указаны там же, на с. 239...240.

Работоспособность шпоночных соединений определяется посадками по ширине шпонки b.

Предельные отклонения шпонки и пазов по b указаны в спра-

вочнике [6, С. 237, 240].

По ширине для призматических шпонок предусмотрено 3 ва-

рианта соединения: свободное, нормальное и плотное; для сег-

ментных – только нормальное и плотное (рис. 6.2).

При свободном соединении деталей шпонка устанавливается в пазы во втулке и на валу с небольшими зазорами по посадкам

D10/h9 и H9/h9.

В случае нормального сопряжения шпонка соединяется с небольшим натягом (или зазором) по переходным посадкам: с пазом во втулке – по JS9/h9; на валу – N9/h9.

Для плотного соединения шпонка закрепляется в пазах с натягом по прессовой посадке P9/h9.

Зазор в соединении предназначен для компенсации неточности изготовления и перекоса пазов.

99

Рис. 6.2. Схемы полей допусков шпоночных соединений:

Натяг не позволяет шпонке перемещаться и разрушаться в процессе эксплуатации.

Посадки шпоночного соединения предусмотрены только в системе вала, а допуск на ширину шпонки – всегда по h9.

Другие размеры шпонки изготавливают с допусками: на длину

– h14; высоту – h9 или h11; диаметр сегментных шпонок – h12. Нормируемые параметры шпоночного соединения показаны

на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Нормируемые параметры шпоночного соединения

Для шпоночного паза втулки на чертежах проставляется размер d + t2, удобный для контроля.

На валу предпочтительнее указывать t1, но допускается и раз-

мер d - t1.

100