Рабочая профессия_Учебное пособие. Рабочая профессия
 Скачать 3.93 Mb.
|
|
Число единиц допуска для квалитетов точности Квалитет 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Значениеа 7 10 16 25 40 64 100 160 250 400 640 1000 1600 Начиная с 5-го квалитета, допуск при переходе к следующему более грубому квалитету увеличивается на 60 %, а через каждые пять квалите- тов – в 10 раз. Это правило дает возможность развить систему в сторону более грубых квалитетов, например IT18 = 10‧IT13 и т. д. Таким образом, допуск любого квалитета определяется по формуле 𝑇 = 𝑎𝑖, где а – число единиц допуска, определенное для данного квалитета, класса точности или степени точности; i – единица допуска, зависящая от значения нормируемого размера. 44 В ЕСДП предусмотрено 19 квалитетов. Порядковый номер квалитета возрастает с увеличением допуска: 01; 0; 1; 2; 3; …; 17. Допуск по квали- тету обозначается IТ (International Tolerance – международный допуск), например IТ14. В ЕСДП на валы и отверстия допуски для одного квалитета равны. 3.4. П ОЛЯ ДОПУСКОВ ОТВЕРСТИЙ И ВАЛОВ В ЕСДП величина допуска определена номером квалитета, но для об- разования посадок наиболее существенным является и расположение до- пусков сопрягаемых элементов деталей относительно номинального раз- мера сопряжения. Для указания положения поля допуска относительно номинального размера введено понятие основных отклонений, которыми называют нор- мируемые отклонения, ближайшие к нулевой линии. Они обозначаются одной или двумя латинскими буквами. Для полей допусков валов приме- няют строчные буквы алфавита, для полей допусков отверстий – пропис- ные. Для полей допусков, расположенных выше нулевой линии, за основ- ное отклонение принимают нижнее (еi для вала и ЕI для отверстия), а для полей допусков, расположенных ниже нулевой линии, основным отклоне- нием является верхнее (еs для вала и ЕS для отверстия). Другими словами, во всех случаях основным отклонением является ближайшее к номиналь- ному размеру, или минимальное отклонение. Наличие в ЕСДП основных отклонений, обозначенных двумя буква- ми, объясняется результатами доработки системы. На рис. 15 представлен полный набор основных отклонений и схема- тично показано относительное положение полей допусков, определяемое основными отклонениями. 45 Рис. 15. Схема расположения полей допусков отверстий и валов ЕСДП предусматривает 28 типов основных отклонений для отверстий и валов. Основные отклонения отверстий, как правило, равны по число- вому значению и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначаемым той же буквой. 3.5. П ОСАДКИ В СИСТЕМЕ ОТВЕРСТИЯ И СИСТЕМЕ ВАЛА Посадки во всех системах образуются сочетанием полей допусков от- верстия и вала. Стандартами установлены две равноправные системы: система отвер- стия и система вала. 46 Обозначают посадки записью полей допусков отверстия и вала в виде дроби. При этом поле допуска отверстия всегда указывается в числи- теле дроби,а поле допуска вала–в знаменателе. Это правило распро- страняется на обозначения и других видов сопряжений (резьбовых, шпо- ночных, шлицевых и т. д.), а не только гладких, которые мы сейчас рас- сматриваем. Приведем примеры обозначения посадок по ЕСДП и их объяснение. Посадка: ∅ 20 𝐻7 𝑔6 Эта запись означает, что сопряжение выполнено для номинального размера 20 мм в системе отверстия, так как поле допуска отверстия обо- значено Н7(основное отклонение для Н равно нулю и соответствует обо- значению основного отверстия, а цифра 7 показывает, что допуск для от- верстия надо брать по седьмому квалитету для интервала размеров свыше 18 до 30 мм, в который входит размер 20 мм); поле допуска вала – g6(ос- новное отклонение g с допуском по квалитету 6). Посадка: ∅ 80 𝐹7 ℎ6 Эта запись означает, что сопряжение выполнено для цилиндрического сопряжения с номинальным диаметром 80 ммв системе вала, так как поле допуска вала обозначено h6 (основное отклонение для h равно нулю и со- ответствует обозначению основного вала, а цифра 6 показывает, что до- пуск для вала надо брать по шестому квалитету для интервала размеров свыше 50 до 80 мм, к которому относится размер 80 мм); поле допуска от- верстия – F7 (основное отклонение F с допуском по квалитету 7). В этих примерах числовые значения отклонений валов и отверстий не указаны, их надо определить по таблицам стандартов. Это неудобно для непосредственных изготовителей изделий в условиях цеха, поэтому рекомендуется указывать на чертежах так называемое смешанное обо- значение требований к точности размеров элементов деталей, например ∅50𝐻7 � +0,023 � 𝑓7 � −0,025 −0,050 � � При таком обозначении рабочему виден характер сопряжения и из- вестны значения допустимых отклонений для вала и отверстия. 47 3.6. Н ОРМАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА Во всем мире определяют значения размеров деталей, которые приво- дятся в нормативных документах, при температуре 20 °С. Если темпера- тура детали отличается от 20 °С, то необходимо пересчетом указать раз- мер по 20 °С. Контрольные вопросы 1. Какая система отражает единый подход к нормированию точности валов и отверстий? 2. Назовите признаки ЕСДП. 3. Какой диапазон размеров охватывает ЕСДП? 4. Что характеризует единица допуска в посадке? 5. Что характеризует число единиц допуска в посадке? 6. Что такое квалитет? 7. Как записать посадку? Каким правилом руководствуются при записи? 8. Какая температура считается нормальной при определении разме- ров деталей? 48 4. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК Выбор соответствующих допусков и посадок при соединении деталей зависит от необходимых эксплуатационных свойств механизмов. Выбор посадок является не только технической, но и экономической задачей, правильное решение которой во многом способствует обеспечению каче- ства изделий, эффективности производства. Обычно конструкторы в своей практике пользуются сравнительно не- большим количеством разного вида посадок (не более 10), несмотря на то, что рекомендованных к применению посадок в системе допусков значи- тельно больше. Основаниями для определения необходимых параметров посадки могут быть результаты аналитических расчетов, эксперименталь- ных исследований, а также накопленный производственный опыт. 4.1. М ЕТОДЫ ВЫБОРА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК В настоящее время применяют три метода выбора допусков и по- садок: 1. Метод прецедентов (метод аналогов) заключается в том, что кон- структор отыскивает в однотипных или других машинах, ранее сконстру- ированных и находящихся в эксплуатации, случаи применения составной части (узла), подобной проектируемой, и определяет допуск и посадку. Этот метод приемлем только в случае полной тождественности (полного сходства, равенства) составных частей. 2. Метод подобия является, по существу, развитием метода прецеден- тов. Он возник в результате классификации деталей машин по конструк- тивным и эксплуатационным признакам и выпуска справочников с приме- рами применения посадок. Для выбора допусков и посадок по этому ме- тоду нужно установить аналогию конструктивных признаков и условий эксплуатации проектируемой составной части (узла) с признаками, ука- занными в справочниках. Однако в указанных материалах конструктив- 49 ные и эксплуатационные показатели классифицируют часто общими вы- ражениями, не отражающими количественных значений параметров, что затрудняет выбор посадок. Общим недостатком методов прецедентов и подобия является слож- ность определения признаков однотипности и подобия, возможность при- менения ошибочных допусков и посадок. 3. Расчетный метод является весьма приближенным, так как не может учитывать всех факторов, влияющих на свойства посадок при разных до- пущениях. Такие методики расчетов, в том числе на ЭВМ, применяют для предварительного определения тех величин зазоров или натягов в посад- ках, которые могли бы обеспечить исполнение заданных функций в пред- полагаемых условиях эксплуатации. Какому из перечисленных способов стоит отдать предпочтение – во- прос неоднозначный, так как он затрагивает много проблем. В любом слу- чае новые опытные образцы изделий перед запуском в серийное произ- водство проходят целый ряд стендовых или натурных испытаний, по ре- зультатам которых отдельные посадки могут быть подкорректированы. 4.2. П ОДБОР ПОСАДОК ИЗ СОЧЕТАНИЙ СТАНДАРТНЫХ ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ ЗНАЧЕНИЯМ РАЗМЕРОВ Главными причинами широкого применения расчета параметров по- садок исключительно по предельным значениям размеров являются про- стота, удобство и доступность метода, независимость справочных матери- алов (например, сводных таблиц натягов и зазоров) от метода обработки и масштаба производства деталей. Более того, расчет по предельным пара- метрам приводит к повышению качества соединений за счет некоторого уменьшения реально получающегося допуска посадки против расчетного и создания за счет этого некоторого дополнительного запаса точности. При конструировании соединения вначале решают вопрос о том, в какой системе (отверстия или вала) целесообразно назначить посадку. 50 Выбрав систему, приступают к подбору конкретной стандартной по- садки, используя расчетный метод. Для ориентировки сначала следует определить средний квалитет искомой посадки. Число единиц допуска по- садки (приходящееся на обе детали соединения) 𝑎 пос = Т пос 𝑖 ⁄ , где 𝑇 пос – допуск посадки, мкм, Т пос = 𝑆 max − 𝑆 min = 𝑁 max − 𝑁 min В зависимости от значения а пос может быть сделан один из трех вы- водов: 1. При а пос = 25– 80 квалитет соединения оказывается экономически приемлемым для подавляющего числа видов производств (при а пос = 25 вал – по IT6, отверстие – по IT7, при а пос = 80 обе детали – по IT9). Соче- тание полей допусков следует искать в найденном квалитете или комби- нации из двух квалитетов. Значения числа единиц допуска детали а и посадки а пос для посадоч- ных квалитетов приведены в табл. 3. Таблица 3 Количество единиц допуска в допуске данного квалитета IT 5 6 7 8 9 10 11 12 а 7 10 16 25 40 54 100 160 а пос 14 20 32 50 80 128 200 320 2. При а пос > 80 (особенно более 200) соединение получается слишком низкоточным. В большинстве случаев для повышения качества соедине- ния и изделия в целом точность обработки деталей можно повысить без заметного увеличения их стоимости. 51 3. При а пос < 25 (особенно менее 20) соединение следует считать особо точным и для экономического обеспечения обычно приходится искать специальные пути решения. Если точность соединения приемлема (а пос ≥ 25), по ГОСТ 25347– 2013 (ISO 286–2:2010) подбирают предельные отклонения размеров дета- лей. Основные отклонения валов от а до h (основные отклонения отвер- стий от A до H) предназначены для образования посадок с зазором в си- стеме отверстия (и вала) соответственно. Основные отклонения валов от p до zc (основные отклонения отвер- стий от P до ZC) предназначены для образования посадок с натягом в си- стеме отверстия (и вала) соответственно. Зная квалитет и диаметр соединения, подбор посадки удобнее вести по заданному 𝑆 min , имея в виду, что в системе отверстия 𝑆 min ГОСТ = 𝑒𝑠, а в системе вала 𝑆 min ГОСТ = 𝐸𝐼, т. е. величине основного отклонения сопряга- емой детали. При этом в основных посадках при равенстве квалитетов со- единяемых деталей второе отклонение (ei у валов или ES у отверстий) численно равно среднему зазору S m . Во всех случаях желательно, чтобы 𝑆 max ГОСТ оказался несколько меньше расчетного 𝑆 max , так как этим созда- ется дополнительный запас на износ. 𝑆 min ГОСТ ≥ [𝑆 min ], 𝑆 max ГОСТ ≤ [𝑆 max ], где 𝑆 min ГОСТ = 𝐸𝐼 − 𝑒𝑠; 𝑆 max ГОСТ = 𝐸𝑆 − 𝑒𝑖. Посадки с натягом рекомендуется подбирать либо по максимальному, либо по среднему натягу. Второй вариант более приемлем в тех случаях, когда расчетный допуск натяга получается значительным и не ограничи- вает конструктора слишком узкими пределами. Посадку по среднему рас- четному натягу следует подбирать так, чтобы при экономически приемле- 52 мом квалитете деталей наименьший натяг в выбранной посадке оказался заведомо больше, чем наименьший натяг по расчету. Создаваемый в таком случае запас точности превращается в запас прочности при аварийном увеличении нагрузок или, например, ослаблении сопряжения при вынуж- денных повторных разборках. В посадках с натягом основное отклонение при одинаковой точности деталей равно среднему табличному натягу (в системе отверстия 𝑁 𝑚 = 𝑒𝑖, а в системе вала 𝑁 𝑚 = 𝐸𝑆), а второе отклонение es или EI – наибольшему натягу N max 𝑁 min ГОСТ ≥ [𝑁 min ], 𝑁 max ГОСТ ≤ [𝑁 max ], где 𝑁 min ГОСТ = 𝑒𝑖 − 𝐸𝑆; 𝑁 max ГОСТ = 𝑒𝑠 − 𝐸𝐼. Но прежде чем выбрать посадку, следует учесть, что на прочность со- единения вала и отверстия оказывает существенное влияние высота мик- ронеровностей. При силовом способе сборки соединения расчетные зна- чения натягов необходимо корректировать в сторону увеличения из-за ча- стичного смятия шероховатости на контактных поверхностях. На основа- нии экспериментальных данных значение смятия на каждой поверхности можно принять равным 0,6Rz. Корректировать следует не только наимень- ший, но и наибольший натяг, чтобы не завысить полученную при расчете точность соединения. В результате натяг для подбора по таблицам ГОСТ 25347–2013 (ISO 286–2:2010) составит [𝑁 min ]′ = [𝑁 min ] + 1,2(𝑅𝑧 𝐷 + 𝑅𝑧 𝑑 ), [𝑁 max ]′ = [𝑁 max ] + 1,2(𝑅𝑧 𝐷 + 𝑅𝑧 𝑑 ), где Rz D и Rz d – высота неровностей профиля по десяти точкам отверстия и вала (табл. 4). 53 Таблица 4 Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz и наибольшая высота неровностей профиля R max по ГОСТ 2789–73, мкм – 1000 100 10,0 1,00 0,100 – 800 80 8,0 0,80 0,080 – 630 63 6,3 0,63 0,063 – 500 50 5,0 0,50 0,050 – 400 40 4,0 0,40 0,040 – 320 32 3,2 0,32 0,032 – 250 25,0 2,5 0,25 0,025 – 200 20,0 2,0 0,20 – 1600 160 16,0 1,60 0,160 – 1250 125 12,5 1,25 0,125 – Примечание. Предпочтительные значения параметров подчеркнуты. При отсутствии на чертеже значения Rz пересчет с Ra на Rz осу- ществляется по формуле 𝑅𝑧 = 𝑘 ∙ 𝑅𝑎, где k = 4 при Ra = 80–2,5 мкм (табл. 5, 6); k = 5 при Ra = 1,25–0,02 мкм (табл. 5, 6). Таблица 5 Шероховатость Rа посадочных поверхностей Интервал диаметров, мм Шероховатость, мкм, при квалитете 5 6 7 8 В О В О В О В О Свыше 3 до 6 0,32– 0,16 0,63– 0,32 0,32– 0,16 0,63– 0,32 0,63– 0,32 1,25– 0,63 0,63– 0,32 1,25– 0,63 C выше 6 до 10 Свыше 10 до 18 0,63– 0,32 1,25– 0,63 1,25– 0,63 Свыше 18 до 30 2,5–1,25 Свыше 30 до 50 0,63– 0,32 Свыше 50 до 80 1,25– 0,63 1,25– 0,63 2,5–1,25 Свыше 80 до 120 2,5–1,25 Свыше 120 до 180 1,25– 0,63 Свыше 180 до 260 2,5–1,25 Свыше 260 до 360 2,5–1,25 Свыше 360 до 500 5,0–2,5 Примечание. В – вал; О – отверстие. 54 Таблица 6 Среднее арифметическое отклонение профиля Rа по ГОСТ 2789–73, мкм 100 10,0 1,00 0,100 0,010 80 8,0 0,80 0,080 0,008 63 6,3 0,63 0,063 – 50 5,0 0,50 0,050 – 40 4,0 0,40 0,040 – 32 3,2 0,32 0,032 – 25 2,5 0,25 0,025 – 20 2,0 0,20 0,020 – 16,0 1,6 0,160 0,016 – 12,5 1,25 0,125 0,012 – Примечание. Предпочтительные значения параметров подчеркнуты. При выборе полей допусков и посадок из нескольких примерно рав- нозначных вариантов необходимо руководствоваться следующими прави- лами: 1. В первую очередь следует применять предпочтительные поля до- пусков и посадки (табл. 7 и 8). Во вторую очередь нужно применять дру- гие поля допусков и рекомендуемые посадки. В отдельных, теоретически обоснованных случаях, когда полями допусков основного отбора не уда- ется обеспечить требований, предъявляемых к изделиям, использовать до- полнительные поля допусков. 2. При назначении посадок система отверстия является предпочти- тельной (если вал ступенчатый – система отверстия, если гладкий – си- стема вала). 3. При неодинаковой точности сопрягаемых поверхностей точность вала, как правило, следует задавать выше, чем отверстия, но отличие в их точности не должно превышать двух квалитетов. 4. Можно использовать поля допусков не точнее 4 квалитета и не гру- бее 11-го. 5. Действительное значение зазоров и натягов не должно отличаться от необходимых больше, чем на 10–20 %. 55 Таблица 7 Рекомендуемые посадки в системе отверстия Примечание. Обозначения предпочтительных посадок заключены в утолщенную рамку. 56 Таблица 8 Рекомендуемые посадки в системе вала Примечание. Обозначения предпочтительных посадок заключены в утолщенную рамку. 57 Данные в таблицах с рекомендуемыми посадками в системах отвер- стия и вала приведены по ГОСТ 25347–82. 4.2.1. Пример расчета и выбора посадки с натягом Исходные данные: номинальный размер сопряжения ∅80 мм; [N max ] = 83 мкм; [N min ] = 2,8 мкм. Выбираем систему посадок из принципа предпочтительности: вал ступенчатый – система отверстия. Допуск посадки: 𝑇 пос = 𝑁 max − 𝑁 min = 83 − 2,8 = 80,2 мкм. Для номинального размера ∅80 мм: 𝐷 = √50 ∙ 80 = 63 мм; 𝑖 = 0,45√63 3 + 0,001 ∙ 63 = 1,86 мкм; 𝑎 пос = 80,2 1,86 = 43 ⁄ . При а пос = 43 квалитет соединения оказывается экономически прием- лемым. Сочетание полей допусков следует искать в комбинации из двух квалитетов: отверстие – по IT8 (а отв = 25); вал – по IT7 (а вал = 16). Выбираем предпочтительную посадку в системе отверстия. Основные отклонения валов от p до zc предназначены для образова- ния посадок с натягом в системе отверстия. Посадку выбираем по условию: [N max ] ′ ≥ N max ГОСТ , [N min ] ′ ≤ N min ГОСТ , так как при этом появляется запас прочности при аварийном увеличении нагрузок или ослаблении сопряжения при вынужденных повторных раз- борках. N max ГОСТ = es – EI, N min ГОСТ = ei – ES. 58 Но прежде чем выбрать посадку, следует учесть, что на прочность со- единения вала и отверстия оказывает существенное влияние высота мик- ронеровностей (шероховатость), тогда [N min ] ′ = [N min ] + 4(Ra D + Ra d ), [N max ] ′ = [N max ] + 4(Ra D + Ra d ). Из справочника Ra D = 1,5 мкм; Ra d = 0,8 мкм – среднее арифметиче- ское отклонение профиля поверхностей деталей в посадках с натягом. [N min ] ′ = 2,8 + 4(1,5 + 0,8) = 12 мкм, [N max ] ′ = 83 + 4(1,5 + 0,8) = 92,2 мкм. Соблюдая вышеперечисленные условия, выбираем посадку H8 s7 для но- минального размера ∅80 мм (рис. 16): N min ГОСТ = 13 мкм, N max ГОСТ = 89 мкм. Рис. 16. Расположение полей допусков неподвижной посадки ∅80 H8 s7 59 Условие выполняется: 12 ≤ 13; 92,2 ≥ 89. Погрешность расчета меньше 10 %, следовательно посадка выбрана правильно. Наносим предельные отклонения размеров деталей выбранной посад- ки для ∅80 H8 s7 (рис. 17). Рис. 17. Эскизы сопряжения вала в посадке с натягом с отверстием с указанием трех способов простановки предельных отклонений на чертежах Выбор посадки необходимо завершить примером применения ее в кон- кретных узлах и механизмах. Следует указать, как увеличение или умень- шение натяга повлияет на их функционирование. |