- •1. Принципы построения Международной системы единиц. Основные понятия и определения допусков и посадок
- •Основные понятия и определения допусков и посадок
- •Классификация допусков и посадок
- •Посадки. Общие сведения
- •1.1. Расчет и выбор посадок с зазором
- •Посадки гладких цилиндрических соединений
- •Выбор средств измерения
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Расчет и выбор посадки с натягом
- •Величины крутящих моментов, н·м
- •1.3. Переходные посадки
- •Пример расчета
- •Контрольные вопросы
- •2. Определение элементов соединений, подвергаемых селективной сборке
- •Пример расчета
- •Контрольные вопросы
- •Карта сортировщика
- •3. Расчет размерных цепей
- •Пример расчета
- •Последовательность выполнения задания
- •Решение задачи вероятностным методом
- •Решение обратной задачи
- •Контрольные вопросы
- •4. Расчет исполнительных размеров калибров
- •5. Расчет посадок подшипника качения
- •Номера подшипников
- •Пример расчета
- •Последовательность выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •6. Расчет допусков и посадок резьбового соединения
- •Основные параметры
- •Контрольные вопросы
- •7. Расчет допусков и посадок шпоночного соединения
- •Контрольные вопросы
- •8. Расчет допусков и посадок шлицевых соединений
- •8.1. Расчет допусков и посадок шлицевых соединений с прямобочным профилем зубьев
- •Пример расчета
- •Последовательность выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •8.2. Расчет допусков и посадок эвольвентных шлицевых соединений
- •Пример расчета
- •Последовательность выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •9. Стандартизация.
- •Основные принципы стандартизации.
- •Задачи стандартизации.
- •10. Некоторые сведения о сертификации.
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Допуски и посадки в разъемных соединениях узлов транспортно-технологических машин
И.А. Фролов
« Допуски и посадки в разъемных соединениях узлов транспортно-технологических машин»
Воронеж 2016
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРПХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
И.А. Фролов
Допуски и посадки
в разъемных соединениях узлов
транспортно-технологических машин
Учебное пособие
для выполнения расчетов в курсовых и дипломных проектах
для студентов и магистрантов всех форм обучения
направления подготовки 23.03.02 , 23.03.03.
Воронеж 2016
УДК 389.01
ББК 30.10
Ф912
Ф912 |
Фролов, И.А. Допуски и посадки в разъемных соединениях узлов транспортно-технологических машин: учеб. пособие / И.А. Фролов; Воронежский ГАСУ. ‑ Воронеж, 2016. – 111 с.
|
Изложены основные сведения о теоретических основах метрологии, стандартизации, сертификации. Содержит задания к выполнению курсовой работы, выполняемой при изучении дисциплины.
Предназначено для студентов и магистрантов всех форм обучения направления подготовки 23.03.02 , 23.03.03.
Ил. 32. Табл. 26 Библиогр.: 14 назв.
УДК 389.01
ББК 30.10
Используется по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
Рецензент ‑ Ю.И. Калинин, к.т.н., проф. кафедры «СТиИМ»
Воронежского ГАСУ
© И.А. Фролов, 2016
©Воронежский ГАСУ, 016
7
Введение
Метрология, стандартизация и сертификация неразрывно связаны между собой, поэтому каждое из этих направлений деятельности и их совокупности являются очень важными для становления рыночной экономики страны: это те инструменты, использование которых позволяет обеспечить качество выпускаемой продукции, работ и услуг, конкурентоспособность и эффективность производства.
Целью данного учебного пособия является формирование у студентов знаний, умений и навыков в указанных областях деятельности с целью обеспечения более высокой эффективности работы. Знания в области метрологии, стандартизации и сертификации в одинаковой степени важны как для специалистов, производящих продукцию, так и для специалистов по реализации продукции и менеджеров.
Измерения являются одним из важнейших путей познания природы, дают количественную характеристику окружающего нас мира, помогают раскрыть действующие в природе закономерности.
Уместно вспомнить слова Д.И. Менделеева, который писал: «наука начинается с тех пор, как начинают измерять… точная наука не мыслима без меры».
Измерения имеют большое значение в современном обществе: они дают возможность обеспечить взаимозаменяемость узлов и деталей, совершенствовать технологию, повысить безопасность труда и качество продукции.
Сравнение опытным путем измеряемой величины с другой, подобной ей, принятой за единицу, составляет общую основу любых измерений. Разделом науки, изучающей измерения является метрология.
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
В метрологии решаются следующие основные задачи: разработка общей теории измерений единиц физических величин и их систем, разработка методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства и единообразия средств измерений, эталонов и образцовых средств измерений, методов передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений к рабочим средствам измерений.
Решение многих задач метрологии является важной государственной задачей. Например, во многих странах мира мероприятия по обеспечению единства и требуемой точности измерений установлены законодательно; узаконены единицы измерений; регламентировано проведение регулярной проверки мер и измерительных приборов, находящихся в эксплуатации; порядок испытаний и аттестации вновь выпускаемых средств измерений.
Стандартизация – это деятельность по установлению норм, правил и характеристик в целях обеспечения: безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни и имущества; технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции; качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологии; единства измерений; экономии всех видов ресурсов; безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций; обороноспособности и мобилизационной готовности страны.
Стандартизация направлена на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного применения в отношении реально существующих или потенциальных задач.
Начало формирования Государственной системы сертификации Российской Федерации относится к 1992 году.
Сертификация является инструментом, гарантирующим соответствие показателей качества продукции требованиям нормативно-технической документации и стандартам. В переводе с латинского языка слово «сертификация» можно перевести как «верно сделано» (certum – верно, facere – сделано).
В настоящее время под сертификацией соответствия понимается действие третьей стороны, доказывающее, что обеспечивается необходимая уверенность в том, что должным образом идентифицированная продукция, процесс или услуга соответствует конкретному стандарту или другому нормативному документу.
Круг величин, подлежащих измерению, определяется разнообразием явлений, с которыми приходится сталкиваться человеку. Если «Теория механизмов машин», «Детали машин и основы конструирования», «Технологии металлов» и др. служат теоретической основой проектирования машин и механизмов, то курс «Метрологии, стандартизации, сертификации» рассматривает вопросы обеспечения точности геометрических параметров как необходимого условия взаимозаменяемости и таких важнейших показателей качества, как надежность и долговечность.
Цель учебного пособия – выработка у будущих инженеров знаний и практических навыков использования и соблюдения требований ГОСТ (государственных стандартов), выполнения точностных расчетов и метрологического обеспечения при изготовлении, эксплуатации и ремонте подъемно-транспортных машин и оборудования. При выполнении индивидуальных заданий на практических занятиях по «Метрологии, стандартизации и сертификации» студенты должны:
- изучить основные понятия и терминологию, используемые в курсе «Метрология, стандартизация и сертификация»;
- научиться пользоваться стандартами с целью выбора оптимальных допусков при конструировании деталей машин;
- приобрести навыки в расчете размерных цепей при конструировании деталей, узлов или механизмов;
- научиться отличать посадки в системе «Отверстия» от посадок в системе «Вала»;
- приобрести навыки построения полей допусков размеров деталей; посадок с зазором, натягом и переходных с обоснованием условий их применения.
Учебное пособие состоит из восьми разделов:
Расчет (выбор) допусков и посадок гладких цилиндрических соединений: а) с зазором; б) с натягом; в) переходные.
Определение элементов соединений, подвергаемых селективной сборке.
Расчет размерных цепей: прямая и обратная задачи.
Расчет исполнительных размеров калибров.
Расчет посадок подшипников качения.
Расчет допусков и посадок резьбовых соединений.
Расчет допусков и посадок шпоночных соединений.
Расчет допусков и посадок шлицевых соединений прямобочных и с эвольвентным профилем зуба.
1. Принципы построения Международной системы единиц. Основные понятия и определения допусков и посадок
Учитывая необходимость охвата Международной системой единиц (System International) всех областей науки и техники, в ней в качестве основных выбраны семь единиц.
В механике такими являются единицы длины, массы и времени, в электричестве добавляется единица силы электрического тока, в тепловых процессах - единица термодинамической температуры, в оптике - единица силы света, в молекулярной физике, термодинамике и химии – единица количества вещества. Эти семь единиц соответственно: метр, килограмм, секунда, ампер, Кельвин, кандела и моль - и выбраны в качестве основных единиц СИ.
- Единица длины (метр) – длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
- Единицы массы (килограмм) – масса, равная массе международного прототипа килограмма.
- Единица времени (секунда) – продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
- единица силы электрического тока (ампер) – сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум нормальным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади круглого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает между проводниками силу взаимодействия, равную 2×10-7 Н на каждый метр длины.
- Единица термодинамической температуры (Кельвин) – 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается использовать также шкалу Цельсия.
- Единица силы света (кандела) – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматические излучения частотой 540×1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.
- Единица количества вещества (моль) – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в углероде – 12 массой 0,012 кг.
Международная система единиц содержит также две дополнительные единицы: для плоского угла – радиан и для телесного угла – стерадиан.
Радиан (рад) – единица плоского угла, равная углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу. В градусном исчислении 1 рад = 57017'44,8''.
Стерадиан (ср.) – единица, равная телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы. Телесный угол Ω измеряют косвенно – путем измерения плоского угла α при вершине конуса с последующим вычислением по формуле
Ω = 2π[1 - cos α/2].
Основные понятия и определения допусков и посадок
В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхности соединения. В цилиндрических соединениях охватывающая поверхность носит общее название “отверстие”, а охватываемая - “вал”. Названия “отверстие” и “вал” условно применимы также и к другим охватывающим и охватываемым поверхностям. Обозначают: D – номинальный размер отверстия, d – номинальный размер вала. Эти размеры одинаковы.
Предельными называются два предельных значения размера, между которыми должен находиться действительный размер. Большее из них называется наибольшим предельным размером, меньшее - наименьшим предельным размером. Они для отверстия обозначаются Dmax и Dmin, а для вала dmax и dmin.
Верхнее предельное отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным. Обозначают: ES – верхнее предельное отклонение отверстия, es – верхнее предельное отклонение вала.
ES = Dmax - D;
es = dmax - d.
ES – начальные буквы французских слов, Ecart – отклонение,
Superieur – верхнее.
Нижнее предельное отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным. Обозначают: EI – нижнее предельное отклонение отверстия, ei – нижнее предельное отклонение вала.
EI = Dmin - D;
ei = dmin - d.
EI – начальные буквы французских слов, Ecart – отклонение,
Inferieur – нижнее.
Допуск размера – это разность между наибольшим и наименьшим предельным размером. Обозначают: TD – допуск отверстия, Td – допуск вала. Допуск всегда положительное число.
TD = Dmax - Dmin = ES – E;
Td = dmax - dmin = es - ei.
Рис. 1. Графическое изображение деталей соединения:
а) схема деталей соединения; б) схема расположения полей допусков деталей соединения
Линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок, называется нулевой линией. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные – вниз.
Действительное отклонение – алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.
Поле допуска – интервал значений размеров, ограниченный предельными размерами; оно определяется величиной допуска и его расположением относительно номинального размера.
На схеме поле допуска изображается зоной между линиями, соответствующими верхнему и нижнему предельным отклонениям. Верхняя граница поля допуска соответствует наибольшему предельному размеру, нижняя – наименьшему предельному размеру.
Зазор S – положительная разность между размерами отверстия и вала (размер отверстия больше размера вала).
Натяг N – положительная разность между размерами вала и отверстия до сборки деталей (размер вала больше, чем размер отверстия).
Наибольший зазор Smax – положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия Dmax и наименьшим предельным размером вала dmin.
Smax = Dmax – dmin = ES – ei.
Наименьший зазор Smin – положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия Dmin и наибольшим предельным размером вала dmax.
Smin = Dmin – dmax = EI – es.
Наибольший натяг Nmax – положительная разность между наибольшим предельным размером вала dmax и наименьшим предельным размером отверстия Dmin.
Nmax = dmax – Dmin =es – EI.
Наименьший натяг Nmin – положительная разность между наименьшим предельным размером вала dmin и наибольшим предельным размером отверстия Dmax
.
Nmin = dmin- Dmax = ei – ES.
Посадка – это характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Посадка характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения соединяемых деталей в случаи зазора или степень сопротивления их взаимному смещению (в случаи натяга).