Взаимозаменяемость 2009. Взаимозаменяемость
 Скачать 2.22 Mb.
|
|
Рисунок 61. Эскиз детали к контрольной работе 101 Рисунок 62. Эскиз детали к контрольной работе Рисунок 63. Эскиз детали к контрольной работе 102 8. Нормирование требований к шероховатости поверхности 8.1. Основные понятия При изготовлении деталей на их поверхности остаются следы обработки в виде неровностей. Эти неровности называются шероховатостью. В процессе работы устройства эти неровности сминаются, увеличивая тем самым зазор в сопряжении деталей. Наибольший износ происходит вначале работы. Например, известно [12], что в процессе приработки осевой системы теодолита износ достигает величины от 0,3 до 0,4R Z , а в течение половины всего времени эксплуатации износ достигает 0,6 – 0,7 R Z . При тонкой притирке осей достигается R Z = 0,25 мкм, при требуемой величине зазора порядка 0,5-0,7 мкм R Z может оказывать существенное влияние на точность работы устройства в целом. В России шероховатость нормируют с 1945 года. Шероховатость поверхности – называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенными на определенной (базовой) длине. Характер неровностей отличают по соотношению шага неровности к высоте неровности. Если 1000 f H S , то имеет место погрешность формы, если 1000 50 p p H S , то имеет место волнистость, если 50 p H S , то имеет место шероховатость (рис. 64). Рассмотрим принципиальные подходы к нормированию шероховатости - шероховатость определяют на профиле, а не на поверхности - учитывая большой спектр неровностей, нет смысла определять предельные отклонения этих неровностей - линия, на которой определяют шероховатость, называется базовой В качестве базовой используют среднюю линию m, которая имеет форму номинального профиля и проходит так, что сумма квадратов расстояний от этой линии до точек неровностей была минимальна. - базовая длина l – это длина базовой линии, на которой определяется шероховатость, зависящая от шага неровностей В табл. 8.1 приведены соотношения базовой длины и высотных параметров R a, R z и R max шероховатости поверхности. - обычно параметры шероховатости определяют на длине L, которая включает несколько значений базовой длины. 103 Таблица 8.1. Соотношения базовой длины и высотных параметров шероховатости поверхности Значения параметра, мкм R a R z или R max Размер базовой длины, мм до 0,025 св. 0,025 до 0,4 св. 0,4 до 3,2 св. 3,2 до 12,5 св. 12,5 до 100 до 0,10 св. 0,1 до 1,6 св. 1,6 до 12,5 св. 12,5 до 50 св. 50 до 400 0,08 0,25 0,8 2,5 8,0 8.2. Параметры для нормирования шероховатости поверхности Шероховатость характеризуется более чем 40 параметрами, несвязанными с другими параметрами. Однако в большинстве случаев используются 6 основных параметров 3 вертикальных или высотных и 3 горизонтальных или шаговых параметра. Дадим определения этим параметрам (рис. 64). Высотные параметры 1. а – среднее арифметическое отклонение профиля, которое определяется как среднее арифметическое значение абсолютных отклонений профиля в пределах базовой длины l и вычисляется как ∑ ∫ = = n i L а у R n уdx l 1 0 1 1 , где n – количество абсолютных отклонений в пределах базовой длины, взятых для определения а. Этот параметр хорошо обеспечен средствами измерения, поэтому наиболее часто используется. Кроме того, он позволяет сравнить поверхности, обработанные одними тем же видом обработки. 2. R z – среднее арифметическое отклонение профиля по 10-ти точкам, которое определяется как сумма средних абсолютных отклонений 5-ти наибольших выступов и 5-ти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины и вычисляется как 5 / ) ( 5 1 5 1 ∑ ∑ + = у у R iвпадин iвыступов z Параметр R z рекомендуют использовать при нормировании очень точных или очень грубых поверхностей, а также для нормирования коротких поверхностей Между аи существует связь для профилей с регулярными неровностями Кроме того, рекомендуется задавать значение параметра R Z из следующих соображений Т, где Т – допуск размера, R Z ≈ 0,4Т Р , где Т Р – допуск расположения, R Z ≈0,6Т Ф , где Т Ф – допуск формы. 104 i S 1 линия выступов У b i линия впадин Рис. Профиль неровностей поверхности x R m a x h i m i n p H i m a x 105 3. R max – это наибольшая высота неровностей, которая определяется как разность между линией выступов и линией впадин в пределах базовой длины. Параметр R max используется для нормирования поверхностей с регулярным профилем в паре с параметрами R a и R z для того, чтобы ограничить наибольший выступили впадину. Шаговые параметры 1. S m – средний шаг неровностей профиля, он определяется как среднее значение отрезков средней линии m, содержащий неровности профиля в пределах базовой длины. Под этим параметром понимается среднее значение отрезков средней линии, пересекающих профиль в трех соседних точках и ограниченных двумя крайними точками. Этот параметр можно определить по формуле, где n – количество шагов на базовой длине, S mi - шаг неровностей, под которым понимают длину линии, ограниченной точками пересечения этой линией одноименных сторон соседних неровностей. 2. S – средний шаг местных выступов профиля, он определяется как среднее значение отрезков средней линии m между проекциями на нее наивысших точек соседних местных выступов в пределах базовой длины.Этот параметр можно определить по формуле ∑ = = n i i S n S 1 1 , где n – количество шагов на базовой длине, S - шаг неровностей, под которым понимают длину отрезка средней линии между проекциями двух наивысших точек соседних выступов профиля. 3. t p – относительная опорная длина профиля, она определяется как отношение сумм длин отрезков, отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины. Этот параметр можно определить по формуле ∑ = = n i i p b l t 1 1 , где b i - длина отрезка, отсекаемого на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии n – число таких отрезков l – базовая длина. Значение уровня сечения p нормируется в процентах от R max , начиная с линии выступов, и выбирается из ряда 5,10,15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% . Значение параметра t p также нормируется в процентах от базовой длины ивы- бирается из ряда 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90%. Этот параметр характеризует форму поверхностных неровностей. Он позволяет сравнивать две поверхности, когда остальные пять параметров одинаковы. Кроме количественных параметров ГОСТ 2789-73 определяет два качественных параметра шероховатости направление неровностей и вид обработки. В табл. 8.2. указаны типы направлений неровностей и их схематические изображения. Таблица 8.2. Направления неровностей и их условные обозначения Схематическое изображение и направление неровностей. Условное обозначение Вид обработки Параллельное Строгание, цилиндрическое фрезерование. Перпендикулярное Строгание, цилиндрическое фрезерование. Перекрещивающееся Сначала обрабатывают одним видом, затем другим, или торцевое фрезерование. Произвольное Шлифование, полирование. Радиальное Кругообразное Торцевая обработка. Точечное Абразивная струя, пескоструйная обработка. 8.3. Обозначение шероховатости поверхности на чертежах Шероховатость на чертежах обозначается по ГОСТ 2.309-73 (переименован в 2002 г, но номер остался прежним. Структура условного обозначения шероховатости показана на рис. 65. Обозначение шероховатости поверхности располагают на чертеже детали на линии контура, выносных линиях, на полках линий выносок. При недостатке M R C P места допускается располагать обозначения шероховатости на размерных линиях или на их продолжении, а также разрывать выносную линию. При использовании знака без указания параметра и способа обработки его изображают без полки. Если поверхность может быть обработана только одним способом, тона полке пишут этот способ обработки. В табл. 8.3. показаны знаки, используемые при обозначении шероховатости поверхности. Рисунок 65. Структура обозначения шероховатости поверхности При обозначении шероховатости поверхности высотные параметры указываются в микрометрах, шаговые – в миллиметрах. Если нормируется несколько параметров, то они указываются в столбик в последовательности R a , R z , R max , S m , S, t p . Если базовая длина соответствует стандартному значению, то она не указывается. Значения параметров шероховатости поверхности указываются следующим образом - указывают наибольшие значения, например, R a 1,25 (значение параметра R a не более 1,25 мкм - указывают наименьшие значения, например, R Z 2 min (значение параметра R Z не менее 2 мкм - указывают предельные значения, например, R max 0,8 (значение параметра R max лежит в пределах от 0,4 до 0,8 мкм R max 1±10% (значение параметра R max может отклонятся от номинального значения мкм не более чем на ±0,1 мкм 10 % 20 − R Z (значение параметра R Z лежит в пределах от 8 до 10 мкм. Условное обозначение направления шероховатости Базовая длина и параметры шероховатости по ГОСТ 2789-73 например, 0,8/R a 1,25 или Способ обработки поверхности и (или) другие дополнительные ука- зания(например, шлифовать, полировать) Полка знака 108 Таблица 8.3. Знаки, используемые при обозначении шероховатости поверхности Обозначение шероховатости Способ обработки Способ обработки конструктором не устанавливается (высота h равна высоте шрифта на чертеже, высота H = (1,5…5)h). Значения параметров шероховатости указывают. Поверхность образована с удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, сверлением, полированием, травлением и т.д. Значения параметров шероховатости указывают. Поверхность образована без удаления слоя материала, например, ковкой, литьем, штамповкой и т.д. Значения параметров шероховатости указывают. Поверхность изготовлена из определенного профиля и поданному чертежу не обрабатывается. Значения параметров шероховатости не указывают. На рис. 66 показан пример записи обозначения параметров шероховатости поверхности. Рисунок 66. Пример записи обозначения параметров шероховатости поверхности. Дадим расшифровку этого обозначения - поверхность должна быть обработана со снятием материала полировкой - направление неровностей поверхности – произвольное - значение параметра R a не более 0,1 мкм, измерение этого параметра должно осуществляться на базовой длине со стандартным значением 0,25 мм, т.к. она на чертеже не указана - средний шаг неровностей S m должен находиться в пределах от 0,040 до 0,063 мм и измерение этого параметра должно осуществляться на базовой длине, равной 0,8 мм - относительная опорная длина профиля на уровне 50% от R max составляет 80 ±10% от базовой длины, базовая длина равна 0,25 мм. H h R a 0,1 0,8 / S m 0,063 0,040 0,25 / t 50 М полировать Не всегда на чертеже можно указать полное обозначение, поэтому допускается упрощенное обозначение шероховатости с использованием маленьких букв русского алфавита, а затем в технических требованиях чертежа его расшифровывают (рис. Рисунок 67. Пример упрощенного обозначения шероховатости поверхности Если линия, к которой ставится знак, расположена под наклоном, то полка условного обозначения шероховатости может наклоняться по отношению к штампу, как показано ниже на риса) б) Рисунок 68. Положение условного обозначения шероховатости поверхности относительно основной надписи чертежа Если шероховатость поверхности одинакова по всему контуру детали, то она обозначается один разв обозначении вводится значок в виде круга) рис. 69). Если контур состоит из плавных кривых, то значок круга не ставится. Как правило, шероховатость указывают для точных поверхностей, на которые указаны допуски на размер, форму и расположение. Для остальных поверхностей обозначение шероховатости поверхностей указывается в верхнем правом углу чертежа с условным обозначением (√) (рис. 70). Рисунок 69. Обозначение одинаковой шероховатости поверхностей образующих замкнутый контура а М полировать 0 , 1 Рисунок 70. Указание шероховатости одинаковой для части поверхностей детали Если на чертеже шероховатости всех поверхностей одинаковы, тов верхнем правом углу чертежа ставится условное обозначение шероховатости поверхности без знака (√). Размеры и толщина линии знака, указанного в правом углу, должны быть в 1,5 раза больше, чем в обозначениях на чертеже, а размеры знака в скобках равны размерам, нанесенным на чертеже. Пример чертежа с обозначениями отклонений размеров, формы и расположения показан на рис. 76 (стр. 137). 9. Посадки подшипников качения. Основные понятия Подшипники качения применяют для замены трения скольжения трением качения. В подавляющем большинстве случаев подшипники качения изготовляют в виде отдельного узла, состоящего из наружного и внутреннего колец и расположенных между ними тел качения (шариков или роликов, а также детали, удерживающей тела качения на определенном расстоянии одно от другого и называемой сепаратором. Подшипник качения обладает полной взаимозаменяемостью по присоединительным размерам D – диаметр наружного кольца (вал, d – диаметр внутреннего кольца (отверстие, В – ширина подшипника. Кольца подшипников обладают неполной взаимозаменяемостью, так каких подбирают селективной сборкой. Основными присоединительными поверхностями подшипников качения являются 1) отверстие во внутреннем кольце радиальных и радиально-упорных подшипников или тугом кольце упорных подшипников) наружная поверхность наружного кольца в радиальных и ради- ально-упорных подшипниках или свободном кольце упорных подшипников. Качество подшипников определяется - требованиями к точности присоединительных размеров, отклонений формы и расположения поверхностей колец и тел вращения, шероховатости присоединительных поверхностей - точностью вращения, которое характеризуется радиальными торцевым осевым) биением подшипника в сборе или отдельных колец. ( 20 Z R ¨ ) В зависимости от указанных показателей точности по ГОСТ 520-89 установлены следующие классы точности подшипников в порядке повышения точности, Т – для шариковых и роликовых радиальных и радиально- упорных шариковых подшипников 0, 6, 5, 4, 2 – для упорных и упорно-радиальных подшипников 0, Х, 6, 5, 4, 2 – для роликовых конических подшипников. Кроме этих классов нормируются более грубые классы 8 и 7, чем класс 0. Для нормирования требований по уровню вибраций и других требований установлены три категории подшипников А, В и С. К категории А относятся подшипники классов точности 5, 4, 2, Т, если нормируются требования в отношении вибрации, момента трения, отклонения от круглости поверхностей качения и других дополнительных параметров. К категории В относятся подшипники классов точности 0, Х, 6, 5, если нормируются одно из дополнительных требований, например в отношении вибрации. К категории С относятся подшипники классов точности 8, 7, 0, 6, к которым не предъявляются дополнительные требования. На подшипниках имеется маркировка из его условного обозначения в соответствии с ГОСТ 3189 и условного обозначения завода-изготовителя. Например, А 3000205 – основное условное обозначение, 5 – класс точности группа радиального зазора, 1 – ряд момента трения, А – категория подшипника. Категорию Сне указывают и не маркируют, при этой категории класс 0 не указывают и не маркируют. 9.2. Поля допусков и посадки колец подшипников Высокие требования к точности подшипников качения и недостаточная жесткость их колец при малом допуске на присоединительный размер требуют нормировать не только точность изготовления размеров колец, в виде отклонений от номинальных размеров, но и их отклонений от средних размеров. При этом требования к точности среднего диаметра является основным. Предельные отклонения размеров даются отдельно для наружного и внутреннего колец для средних диаметров и для номинальных диаметров. Средний диаметр – средний размер из наибольшего и наименьшего измеренных размеров кольца. Его принимают за действительный средний размер внутреннего кольца d m или наружного кольца D m . При измерениях колец годными считают те, которые удовлетворяют обоим параметрами) и d m (D m ). Пример Известны значения диаметров трех внутренних колец d=20 класса точности 0: е кольцо d max =20,002 мм, d min = 19,988 мм, тогда d m = 19,995 мм е кольцо d max = 20,000 мм, d min =19,986 мм, тогда d m = 19,993 мм е кольцо d max = 19,991 мм, d min = 19,987 мм, тогда d m = 19,989 мм . По ГОСТ 520 – 89 для диапазона номинальных размеров свыше 18 до 30 мм установлены следующие требования для d m – ES = 0, EI = - 0,01 мм и для d – ES = +0,003, EI = - 0,013 мм. Согласно предельным отклонениям е кольцо является годным, е кольцо – бракованное пои е кольцо негодно по d Особенность системы допусков и посадок колец подшипников заключается в том, что верхние отклонения средних диаметров наружного и внутреннего колец равны нулю, а нижние отклонения – отрицательны. Основное отклонение посадочных поверхностей колец подшипников обозначается буквой L для отверстий и буквой l – для валов. Обозначение поля допуска образуется сочетанием обозначений основного отклонения и класса точности подшипника. Например, для среднего диаметра отверстия установлены поля допусков L0, L6, L5, L4, L2, а для среднего диаметра валов – l0, l6, l5, l4, l2. Наружное кольцо по диаметру D m имеет допуск как у основного вала (в тело, а внутреннее кольцо по диаметру d m , являющееся основной деталью системы отверстия, имеет допуск, направленный в минус от нулевой линии. Это позволяет получить из основных отклонений для переходных посадок ряд посадок с натягом. Посадки с зазором с основными отклонениями h и g превращаются в переходные с небольшим средним зазором. Выбор посадок подшипников качения навалив корпус зависит от формы подшипника, значения и природы нагрузок, типа нагружения колец и режима его работы. Посадку назначают так, чтобы вращающееся кольцо подшипника устанавливалось с натягом, а другое кольцо – с зазором (рис. 71). Схема вращается вал имеет место у подшипников валов коробок передач, роторов электродвигателей, в редукторах и т.д. При этом внутреннее кольцо соединяется с валом с натягом, наружное кольцо соединяется с корпусом сне- большим зазором. Схема вращается корпус применяется в колесах автомобилей, в роликах конвейеров и т.д. При этом наружное кольцо подшипника соединяется неподвижно с корпусом, а внутреннее кольцо имеет посадку с валом с небольшим зазором Установлено три вида нагружения [1,2,9,14]: местное, циркуляционное и колебательное. При местном нагружении постоянная по величине радиальная нагрузка, например, натяжение ремня, вес вала и т.д., воздействует на один и тот же участок дорожки качения (риса) и вызывает местный износ (преимущественно на не вращающемся кольце. Поэтому, при сопряжении таких колец с деталями изделия получают посадки с небольшим средним вероятностным зазором. Этот зазор позволяет кольцу под воздействием отдельных толчков или сотрясений периодически проворачиваться, что уменьшает износи долговечность кольца увеличивается. Циркуляционный вид нагружения возникает, когда кольцо вращается (рис.72б), те. когда место нагружения последовательно перемещается по окружности кольца со скоростью его вращения. Посадка при этом должна обеспечивать гарантированный натяг, исключающий возможность проскальзывания этого кольца и детали, так как это приведет к развальцовке сопрягаемых поверхностей, к нагреву и выходу узла из строя. Рисунок 71. Схема расположения полей допусков посадочных |