Нормирование точности и технические измерения
.pdfНа рис. 1.11 представлена схема интерпретации предель ных размеров вала.
Рис. 1.11. Е интерпретации предельных размеров вала
ч Условия годности элементов: |
|
У |
|||
d. |
< d |
, |
|
|
|
i max |
— |
max * |
|
Т |
|
d. . |
> d . |
|
|||
i mm — |
mm |
Н |
|
||
|
|
|
|
||
Допуск T - разность между наибольш ими и наименьш ими |
|||||
|
|
|
Б |
|
|
предельными размерами или алгебраическая разность между |
верхним и ниж ним отклонениями. Д ля обозначений, относя щ ихся к деталям типа «вал» будем использовать строчную
букву «d», а к «отверстиям» - прописную букву «D» (по типу: |
||||||
диаметр отверстия D, допуск вала Т , допуск отверстия - TD). |
||||||
|
Тп = D |
|
|
й |
||
|
max |
|
- D . |
, |
||
|
D |
|
|
m m ' |
|
|
|
T , = d |
и |
|
|||
|
max |
- d . . |
|
|||
|
a |
|
|
mm |
|
|
|
|
р |
|
|
||
Стандартный допуск Tо- любой из допусков, устанавлива |
||||||
емых данной системой допусков и посадок. |
||||||
|
т |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
Допуск (величина аведомо положительная) определяет диа |
||||||
пазон допустим |
рассеивания действительных размеров год |
|||||
ных деталей в партии,з т.е. заданную точность изготовления. |
Допустимый диапазон изменения размеров деталей можно |
|
го |
изобра |
показать сх матически, в виде полей допусков, без |
|
жения самихпдеталей. В общем случае поле допуска |
- поле, |
ограниченноеРе наибольшим и наименьш им предельными раз мерами и определяемое ш ириной поля допуска и его полож е нием относительно номинального размера.
При графическом изображении на схеме поле допуска за ключено между двумя линиями, соответствующими наиболь шему и наименьш ему размерам или верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии. Линии, ограничи вающие поле допуска при графическом отображении эквиди стантны профилю номинальной поверхности.
31
При графическом изображении нулевая линия, как пра вило, располагается горизонтально, при этом положительные отклонения откладываю тся вверх от нее, а отрицательные - вниз (рис. 1 .12).
о+-
Td
|
|
У |
|
Рис. 1.12. |
Т |
d) |
|
Графическое изображение номинального (D, |
|||
|
Н |
|
|
и предельных размеров вала (dmax, dmh) и отверстия (Dmox, Dmm)?
а также полей допусков вала (Т ) и отверстия ( D)
Вместо стандартного вы раж ения «величина допуска» можно
использовать словосочетание «значение допуска», поскольку |
||
под величиной в метрологии понимают Бфизическую величину |
||
(длину, угол и т.д.). |
|
ли |
|
йнескольких взаимодейству |
|
Сравнение размеров |
двух |
|
ю щ их элементов деталей существенно облегчается, если за |
||
дана некоторая система |
это |
|
тсчета, оль которой исполняют но |
||
т |
|
|
м инальны й размер и нулеваярлиния. |
||
Номинальный размер - |
размер, относительно которого |
|
определяю тся отклонен |
я, а нулевая линия - линия, соответ |
ствую щ ая номинальному размеру, от которой откладываю тся |
|||
отклонения ра мерив при графическом изображении полей |
|||
допусков. |
|
|
з |
Отклонение |
- алгебраическая разность между размером |
||
|
|
о |
|
(действит льным или предельным) и соответствующим номи |
|||
нальным |
празмером. |
||
азличаю т следующие виды отклонений (рис. 1.13): |
|||
е |
|
|
|
- действительное отклонение — алгебраическая разность |
междуРдействительным и соответствующим номинальным раз мерами;
- предельное отклонение —алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами.
Предельные отклонения в свою очередь могут быть верхни ми и ниж ним и:
- верхнее предельное отклонение (для валов es, для отвер-
32
со
К)
|
|
Рис. 1.13. Графическое изображение |
|
|
|
|||||
|
отклонений вала (es, ei) и отверстия (ES, |
EI) |
||||||||
стий |
ES) - |
алгебраическая |
разность |
|
Т |
|||||
меж ду |
наибольш им |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Н |
Уразмерами |
||
предельным и соответствующим ном инальны м |
||||||||||
ES = [Dmax - D ] , es = [dmax —d]; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
- нижнее предельное отклонение (для отверстий EI, для |
||||||||||
валов |
ei) - |
алгебраическая |
разность |
между |
наименьш им |
|||||
предельным |
и |
соответствующим |
номинальным |
размерами |
||||||
EI = [Dmin- D ] , |
ei = [dmin- d \ ; |
|
й |
|
|
|
|
|||
и |
Б |
|
|
|
||||||
- основное отклонение - одно |
з двух предельных отклоне |
ний (верхнее или нижнее), определяющее положение поля до
пуска относительно нулевой л |
н |
. Основным является одно |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|||
из двух предельных откл |
нений (верхнее и нижнее) ближ ай |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
т |
р |
|
|
||||
шее к нулевой линии. |
|
|
|
|
которого es равно |
||||||||
Основной вал - вал, верхнее |
отклонение |
||||||||||||
|
|
|
|
|
(рис |
|
|
|
|
|
|
||
нулю (рис. 1.14, а). |
|
|
|
|
|
|
|
А к |
|||||
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
||
Основное отверст е |
- отверстие, нижнее отклонение кото |
||||||||||||
рого EI равно нулю |
|
|
. |
1.14, |
б). |
|
|
||||||
о- |
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
і |
а |
|
е |
о |
|
|
|
|
О |
|
|
|
TD |
|||
|
|
|
es = |
|
+ |
£7=0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QE |
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис, 1.14. Графическое изображение полей допусков основного вала (а) и основного отверстия (б)
Предел максимума материала - термин, относящ ийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наи больший объем материала, т.е. наибольшему предельному раз-
33
меру вала или наибольш ему предельному размеру отверстия (рис 1.15, а).
Предел минимума м атериала - термин, относящ ийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наи меньш ий объем материала, т.е. наименьш ему предельному раз меру вала или наибольш ему предельному размеру отверстия (рис. 1.15, б).
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
Т |
|
а |
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
Рис. 1.15. Пределы максимума и минимума материала |
|||||||
Термины и |
определения |
номинального, действительного |
|||||
и предельных |
размеров, |
предельных отклонений,Б |
допуска и |
||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
поля допуска, приняты е для геометрических параметров, от |
|||||||
|
|
|
р |
|
|
||
носятся, в общем случае, к механ йческим, физическим и дру |
|||||||
гим параметрам, определяющ |
|
м качество деталей, узлов и из |
|||||
делий. |
о |
|
|
|
|||
|
т |
|
|
|
|
|
|
П онятие |
с единениях и посадках |
|
Две детали, подв жно или неподвижно соединенные друг с
другом, образуют соед нение. |
|
о |
|
Поверхн сти, поикоторым происходит соединение деталей, |
|
являю тся с прягаемымиз |
поверхност ями. |
Разнообразные виды соединений деталей, применяемые в маш иностро нии и приборостроении, целесообразно для удоб
По форме сопрягаемых охватываю щ ей и охватываемой по верхностей деталей различаю т:
Р |
классифицировать на группы. |
ства рассмотренияп |
- гладкие цилиндрические соединения (к этой группе м ож но отнести соединения подш ипниковых колец с валами и с отверстиями в корпусах, штифтовые соединения и т.д.);
-конические соединения (например, соединения конусов
режущ его инструмента со ш пинделем станка); - соединения призматических элементов деталей, состоящие
из охватывающей и охватываемой поверхностей, образованных
34
плоскостями (например, призматические прямоугольные на правляющие, направляющие типа «ласточкин хвост», соедине ние шпонки с поверхностями пазов вала и втулки и т.п.);
- ш лицевые соединения, состоящие из охватываю щ ей и охватываемой поверхностей, имею щ их продольные законо мерно расположенные по окружности ш лицы прямобочного, эвольвентного или другого профиля;
- сферические соединения, состоящие как правило из двух неполных сферических поверхностей;
- резьбовые соединения (цилиндрические, конические), со |
||
|
|
У |
стоящие из охватывающей и охватываемых винтовых поверх |
||
|
Т |
|
ностей, имеющих в нормальном сечении треугольный, трапе |
||
цеидальный или иной профиль. |
Н |
|
Кроме того, к соединениям относят зубчатые цилиндриче ские, конические, винтовые, реечные и червячные передачи. В них взаимодействующие элементы сложных поверхностей (поверхности зубьев колес, имеющих эвольвентный, циклои
дальный или другой профиль) периодически контактирую т |
|||
друг с другом. |
|
и |
Б |
По степени |
свободы |
|
|
взаимного перемещ ения деталей раз |
|||
личают: |
|
й |
-неподвижные неразъемныео соед нения;
-неподвижные разъемные с единения;
-подвижные соединения.
Внеподвижных неразъемных соединениях сопрягаемые детр
тали не перемещаются о носительно друг друга в течение всего
срока эксплуатац |
механизма. Такие соединения деталей по |
лучают сварк й, пайкой,исклеиванием, соединением заклепка |
|
ми, а также применяязсоединения с гарантированным натягом. |
Неподвижныепоразъемные соединения характеризую тся не подвижностью одной сопрягаемой детали относительно дру гой в п риод работы механизма. Однако при этом предусма
триваРется возможность взаимного перемещ ения деталей при разборке соединения с целью регулировки, ремонта и др. К таким соединениям относятся, например, крепеж ны е резьбо вые соединения, штифтовые соединения и т.д. Для достиж е ния таких целей применяют соединения с небольшим натягом или с гарантированным зазором. При необходимости непод вижность таких соединений обеспечивается дополнительными конструктивными элементами (стопорные кольца, ш тифты, шплинты и др.).
35
В подвиж ны х соединениях одна сопрягаемая деталь во вре мя работы механизм а перемещ ается относительно другой в определенных направлениях. Например, в ш лицевых соеди нениях полумуфты с валом полумуфта подвижна в осевом на правлении. В подш ипнике скольж ения вал вращ ается в отвер стии втулки, а в винтовой передаче винт может перемещаться в продольном направлении при вращ ении его в неподвижной гайке.
В каж ды й из рассмотренных видов соединений может вхо дить множество разновидностей, имеющих свои конструк тивные особенности и свою область применения (например, прямобочные, эвольвентные и треугольные ш лицевые соеди
нения), в соответствии с которыми осуществляют их группи |
||
рование. Д ля |
кинем атических пар |
У |
применяю тся зубчатые, |
||
червячны е и |
винтовые соединения, |
основноеТтребование к |
которым - вы сокая точность взаимного перемещНения сопря гаемых деталей. Д ля обеспечения герметичности применяю т
ся конические гладкие |
и конические резьбовые соединения, |
||
основное требование к |
которым |
|
Б |
- максимально полное при |
|||
легание сопрягаемых поверхностей. |
|
||
Для центрирования деталей п |
йменяют цилиндрические и |
||
конические соединения, |
|
требование к которым - точ |
|
|
и |
|
|
ность взаимного распол жения поверхностей и осей сопряга |
|||
|
р |
|
|
емых деталей. Для обеспечения движения в заданном направ |
лении применяют цилиндрические, шлицевые, призматические |
|
основное |
|
направляю щ ие, основное |
ребование к которым - точность вза |
т |
|
имного расположен я поверхностей и осей сопрягаемых дета |
|
лей при их перемещениии |
и остановках. |
Сохранение зп стоянства высоких эксплуатационных к а |
ний сборка соединений осущ ествляется с различны ми посад ками.
честв соединений в процессе длительной работы, простота |
||
|
о |
являю тся |
изготовл ния, сборки, измерения и эксплуатации |
||
общими трпбованиями для всех соединений. |
требова |
|
В зависимости от различны х эксплуатационных |
||
е |
|
|
Р |
|
|
Посадка - характер соединения двух деталей, определя емый разностью их размеров до сборки.
Номинальный размер посадки —номинальный размер, об щ ий для отверстия и вала, составляю щ их соединение.
П осадка характеризует большую или меньшую свободу от носительно перемещ ения или степень сопротивления взаим
36
ному смещению соединяемых деталей. Вид посадки опреде ляется взаимным расположением полей допусков отверстия и вала и их размерами.
Посадка с зазором - посадка, реализация которой всегда приводит к образованию зазора в соединении, т.е. наимень ш ий предельный размер отверстия больше наибольшего пре дельного размера вала или равен ему.
Зазор (S) - разность между размерами отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала (рис. 1.16).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.16. Графическая интерпретация понятия «зазор» |
|
|||||||||||||
При графическом изображен |
посадки с зазором поле до |
||||||||||||||
пуска |
отверстия распол |
|
жено |
над |
полем |
допуска вала |
(рис. |
||||||||
1.17, |
а, б). |
|
|
|
т |
|
|
|
и наибольш ий |
S max |
|||||
Различаю |
наименьшрий S min |
||||||||||||||
зазоры. |
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TD |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.17. Примеры расположения полей допусков посадок с зазором
Наименьший зазор - разность между наименьш им предель ным размером отверстия и наибольшим предельным размером
37
вала в посадке с зазором.
D. - d .
Наибольш ий зазор - разность между наибольшим предель ным размером отверстия и наименьш им предельным разме ром вала в посадке с зазором или в переходной посадке.
S |
max |
= D |
max |
- d . . |
|
|
mm |
Иногда для количественной характеристики посадки при
бегают к расчету среднего зазора (S ) (рис. 1.18). |
У |
|||||||||||
|
|
|
|
|
6 |
|
|
Тп |
|
Н |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
со |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
.о| |
Т |
|||
|
|
|
|
|
г=?- |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
р |
й |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Рис. 1.18. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Графическая инте |
п |
етац я максимального (Snwx), |
||||||||||
|
минимального (Smin) иис еднего (S ) зазоров |
|||||||||||
|
|
|
|
|
т |
С |
|
I |
Cf |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q — |
|
max |
' |
min |
|
|
|
|
|
|
|
и |
оm ~ |
2 |
|
|
|
|||
Н атяг (N) |
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- ра ность между размерами вала и отверстия до |
||||||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сборки, если ра мер вала больше размера отверстия (рис. 1.19). |
||||||||||||
|
п |
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.19. Графическая интерпретация понятия «Н атяг» |
||||||||||||
П осадка с натягом —посадка, |
при которой всегда образу |
ется натяг в соединении, т.е. наибольш ий предельный размер
38
отверстия меньше наименьшего предельного размера вала. При ее графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала (рис. 1.20).
|
43 |
Рис. 1.20. |
Т |
Расположение полей допусков посадок с натягом |
Наименьш ий натяг - разность между наименьшУим пре
дельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия до сборки в посадке с натягом .
|
|
|
|
|
|
|
= d |
|
|
-I) |
Н |
|
Наибольший натяг - разность междуБнаибольшим предель |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
||
ным размером вала и наименьш |
м предельным размером от |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|||
верстия до сборки в посадке с натягомйили в переходной по |
||||||||||||
садке. |
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
т |
d |
|
|
-А . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
и |
п лусумме |
наибольшего и наи |
|||||
Средний натяг N m равен |
||||||||||||
меньшего натягов (р с. |
1.21). |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
з |
|
__ N max |
|
■N„ |
|
|||
|
|
|
о |
|
AT |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
c f |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.21. Графическая интерпретация максимального (iVmox), минимального (NmiJ и среднего (Nm) зазоров
Переходная посадка - посадка, при которой возможно по лучение как зазора, так и натяга в соединении в зависимости
39
от действительны х размеров отверстия и вала. При графиче ском изображении поля допусков отверстия и вала перекры ваю тся полностью или частично (рис. 1.22).
Рис. 1.22. |
У |
Графическая интерпретация переходной посадки |
Переходная посадка представляет собой характеристику
партии сопряж ений с большей или меньшей вероятностью за |
||
зоров и натягов. В конкретном сопряжении двухТдеталей мо |
||
жет быть либо зазор, либо натяг. |
|
Б |
В связи с имею щ им место рассеиванием Нразмеров сопряга |
||
|
й |
|
емых валов и отверстий введем понятие допуск посадки, как |
||
и |
|
|
сумму допусков отверстия и вала, составляющих соединение. |
Допуск посадки численно равен разности наибольшего и наи |
|||
меньшего зазоров (натягов) в посадках. |
|||
|
|
|
р |
1.5. Н ормирование параметров |
|||
|
|
о |
|
|
т |
|
|
Нормирование геометрических параметров любого изделия |
|||
и |
|
|
|
вклю чает два этапа: |
|
|
|
з |
|
|
|
- выбор н минального значения; |
- установлениепопредельных значений (одного или двух пре дельных отклонений) параметра.
чают,Рисходяе из требований к функционированию элементов изделия, их прочности и жесткости, обеспечению кинем ати ческих связей элементов, другим их свойствам.
Номинальное значение геометрического параметра полу
Предельные значения параметров входящ их в изделие де талей выбирают так, чтобы в первую очередь обеспечить рабо ту соединений (сопряж ений) двух или более деталей.
Сопряжение нескольких (двух и более) деталей следует рас сматривать как размерную цепь. Допуск замыкающ его звена цепи Т А равен сумме допусков составляю щ их звеньев:
40