Взаимозаменяемость 2009. Взаимозаменяемость
 Скачать 2.22 Mb.
|
|
Рисунок 8. Схема оптического микрометра 1 – основная шкала, 2 – объектив, 3 – ППП, 4 – сетка, 5 – рычаг, 6 – винт, 7 – шкала барабанчика Частные функции передачи движения вычисляются как х у к Р 7 6 1 ] 2 [ π λ = = - для перемещения винта 6, ) 1 ( 6 5 4 2 у R у к arctg = = -- для поворота ППП 3, tgу к d n n 4 3 ] 1 [ − = - для смещения изображения У 1 ’ Здесь: Р – шаг винта, λ - количество заходов винта, R 5 – длина рычага, n – показатель преломления стекла ППП, d – толщина ППП. После подстановки получим R R x x К х у n P d n P arctg tg d n n К 5 5 7 7 3 7 , 1 Пример 3. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общей базой. Здесь Х вх = U вх – напряжение, прикладываемое к выводам эмиттера и базы, Х вых = U вых – напряжение на сопротивлении нагрузки. Коэффициент усиления по напряжению, задаваемый в ТУ, обеспечивается при производстве путем применения радиоэлементов с определенными требованиями к их параметрам R r r r R r r r R r r R r r r U U К н б к б н б к э н б к н к э б ВХ ВЫХ U а а f К + − + + + + = = = = ) 1 ( ) ( ) ( ) , , , ( , У 1 2 У 4 3 4 7 6 5 1 R 5 У, 1 Ух где а – коэффициент передачи тока эмиттера (а = 0,98). Требуемая точность коэффициента усиления обеспечивается следующей функциональной зависимостью ) , , , ( Т Т Т Т Т Rн rк rэ rб F к U = Из приведенных примеров видно, что математическая модель взаимозаменяемости может быть представлена в виде двух уравнений ) ,....., , , ( 2 1 q q q х Х n вх вых f = - уравнение номиналов (уравнение связи) (1) ) ,......, , , ( 2 1 T Т Т Т Т qn q q Хвх Хвых F = - уравнение точности (уравнение допусков) (2) При производстве для коэффициента преобразования реализуются математические модели ) ,..... , ( 2 К и ) ,....., , ( 2 1 T T T Т qn q q к F = Переход к исходным моделями) осуществляется по формулам Х вых = КХ вх ; Т Хвых = Х вх Т к + КТ Хвх 2. Система допусков и посадок для гладких элементов деталей 2.1. Общие понятия о системах допусков и посадок Единый подход к нормированию требований точности размеров элементов деталей выразился в создании системы допусков и посадок. Системой допусков и посадок - называют совокупность рядов допусков и предельных отклонений размеров элементов деталей, а также посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований, оформленных в виде стандартов. Единая система допусков и посадок (ЕСДП), принятая к применению в Российской Федерации, распространяется на гладкие элементы деталей цилиндрические и ограниченные параллельными плоскостями) и включает следующие стандарты ГОСТ 25346-82 ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений. ГОСТ 25347-82 ЕСДП. Поля допусков и рекомендуемые посадки. ГОСТ 25348-82 ЕСДП. Ряды допусков, основных отклонений и поля допусков для размеров свыше 3150 мм. ГОСТ 25349-82 ЕСДП. Поля допусков деталей из пластмасс. ГОСТ 26179-84 ЕСДП. Допуски размеров свыше 10000 до 40000 мм. Любая система допусков и посадок, в том числе и ЕСДП, обладает определенными признаками. Можно выделить шесть таких признаков 1) интервалы размеров, 2) единицы допуска, 3) ряды точности (допуски, 4) поля допусков, 5) посадки в системе отверстия и вала, 6) нормальная температура. Далее рассмотрены подробнее эти признаки. 2.2. Интервалы размеров Экспериментально установлено, что с одинаковой трудностью можно изготовить детали в определенном диапазоне размеров. Поэтому, допуски даются одинаковыми для определенного интервала размеров. В ЕСДП для размеров до 500 мм интервалы размеров разделены на основные и промежуточные. К основным относятся до 3 мм, от 3 до 6 мм, от 6 до 10 мм, от 10 до 18 мм, от 18 до 30 мм, от 30 до 50 мм, от 50 до 80 мм, от 80 до 120 мм, от 120 до 180 мм, от 180 до 250 мм, от 250 до 315 мм, от 315 до 400 мм, от 400 до 500 мм. Основные интервалы используются для нормирования допусков и предельных отклонений, которые плавно изменяются в зависимости от номинального размера. Промежуточные интервалы даются для размеров свыше 10 мм. Они делят основной интервал на 2 или 3 интервала. Необходимо помнить, что в таблицах стандартов на допуски последняя цифра интервала входит в данный интервала первая цифра – относится к предыдущему интервалу. 2.3. Единицы допуска При назначении допусков необходима мера, которая связывала бы величину допуска и номинальный размер. Такой мерой является единица допуска. Единица допуска (i) – множитель в формулах допусков, являющийся функцией номинального размера и служащий для определения количественного значения допуска. В ЕСДП единица допуска i для размеров до 500 мм вычисляется по формуле 15 D D i 001 , 0 45 , 0 3 + = , где D D D ⋅ = max min , D min и D max – границы интервалов номинальных размеров. Например, для интервала размеров 6 – 10 мм D = 7,75 мм. 2.4. Ряды точности (ряды допусков) В зависимости от назначения деталей, имеющих одинаковый размер, к ним могут предъявляться разные требования поточности размера. Поэтому для номинальных размеров нужно задавать несколько значений допусков. В ЕСДП такие ряды допусков называются квалитетами. Под квалитетом понимается совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров данного диапазона. Допуск по квалитету обозначается буквами IT, а номер квалитета, например IT7, означает допуск по у квалитету. Установлено 20 квалитетов точности 01, 0, 1, 2, 3,…..,18. Самый точный квалитет – 01, самый грубый – 18. Допуск для любого квалитета определяется по формуле IT=a ⋅i, где i – единица допуска а – число единиц допуска, зависящее от квалитета и независящее от номинального размера. Соотношение квалитета и числа единиц допуска показано в табл. 2.1. Таблица 2.1. Количество единиц допуска Область применения Размеры сопрягаемых поверхностей Несопрягаемые размеры IT 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 a 7 10 16 25 40 64 100 160 250 400 640 1000 1600 2500 2.5. Поля допусков отверстий и валов Поле допуска характеризуется значением допуска и его положением относительно нулевой линии. В ЕСДП положение поля допуска относительно нулевой линии определяется заданием основных отклонений, которые обозначаются прописными (большими) буквами латинского алфавита для отверстий и строчными (малыми) для валов. В качестве основного отклонения нормируется отклонение ближайшее к нулевой линии (рис. 9). В ЕСДП установлено 28 основных отклонений валов и отверстий, обозначаемых буквами латинского алфавита. Для валов a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h, js, j, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb ,zc. Для отверстий A, C, CD, D, E, EF, F, FG, G, H, JS, J, K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC. Схема расположения основных отклонений валов и отверстий относительно нулевой линии приведена на рис. 9. Перечислим особенности основных отклонений а) основные отклонения не зависят от квалитета, а только от интервала размеров (рис. б) основные отклонения отверстий, как правило, равны числовому значению и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначаемых одной и той же буквой для одних и тех же интервалов размеров, те. EI = -es для отверстий с основным отклонением от A дои для отверстий с основным отклонением от J до Z. Поля допусков JS и js всегда располагаются симметрично относительно нулевой линии. в) основные отклонения H и h равны 0. Эти отклонения относятся к основному отверстию и основному валуи наиболее широко используются. г) основные отклонения валов от a дои отверстий от A до H, как правило, используются для образования полей допусков, предназначенных для посадок с зазором соответственно в системе отверстия (основные отклонения валов от a дои системе вала (основные отклонения отверстий от A до H). д) основные отклонения валов от js дои отверстий от JS до N, как правило, используются для образования полей допусков, предназначенных для переходных посадок. A B C D E F G H K M N P R S T U V X Y Z a b c d e f g h k m n p r s t u v x y z Основные отклонения отрицательные es ei ES EI нулевая линия Рисунок 9. Схема расположения основных отклонений валов и отверстий в ЕСДП Рисунок 10. Схемы расположения полей допусков вала Ø 20 мм с основным отклонением f е) основные отклонения валов от p дои отверстий от P до ZC, как правило, используются для образования полей допусков, предназначенных для посадок с натягом. Поля допусков образуются сочетанием основного отклонения и допуска по одному из квалитетов. Например, для валов f8, h7, js6, r6; для отверстий H7, D9, K7. Обозначение номинального размера и поля допуска на чертежах осуществляется написанием размера и вместе с ним поля допуска, например 15f8, 60H7. Кроме этого, на чертежах предельные отклонения могут указываться а) числовыми значениями, например 260 120 120 021 , 0 062 , 0 130 , 0 036 , 0 090 , 0 б) в смешанном виде, когда указывается поле допуска ив скобках - числовые значения предельных отклонений, например ) ( 7 20 020 , 0 В смешанном виде предельные отклонения рекомендуется указывать на чертежах для упрощения работы изготовителя. В обязательном порядке предельные отклонения в смешанном виде указываются, когда - номинальный размер нестандартный, - размер типа уступили глубина имеет несимметричное отклонение, - используются детали из пластмасс, - используются нестандартные предельные отклонения. В ЕСДП нормируется только основное отклонение, а другое отклонение находится добавлением значения допуска к основному. Если основное отклонение выше нулевой линии, то допуск добавляется со знаком плюса если ниже - со знаком минус. Для практического применения в стандартах задаются оба отклонения. В ЕСДП поля допусков образуются сочетанием основного отклонения и допуска по одному из квалитетов. Для уменьшения таких сочетаний из 94 полей допусков валов, предназначенных для образования посадок, 54 поля 0 0 f 6 f 7 f 8 - 2 0 - 3 3 - 2 0 - 4 1 - 2 0 - 5 3 2 0 включено в основной отбор и 24 поля в дополнительный. Из 87 полей допусков отверстий 46 полей включены в основной отбор ив дополнительный Для предпочтительного применения выделено из основного набора 10 полей допусков отверстий и 16 полей допусков валов. В практической деятельности необходимо стремиться использовать предпочтительные поля допусков, так как для этих полей допусков, в основном, выпускаются различные виды инструмента. 2.6. Посадки в системе отверстия ив системе вала В ЕСДП посадки образуются сочетанием полей допусков отверстия и вала. Посадками в системе отверстия называется система, в которой посадки с зазором, натягом и переходные для одного интервала размеров одного квалитета образовываются одним полем допуска отверстия (основное отверстие) и несколькими полями допусков валов, в том числе и из соседних квалитетов. Определение посадок в системе вала аналогично. Предпочтение отдается системе отверстия, так как отверстие изготовить и измерить значительно труднее и дороже при одной и той же точности. В ЕСДП непосредственно посадки не нормируются. В стандартах даются рекомендуемые посадки в системе отверстия или вала. Для образования посадок используются только квалитеты с 5 по 12 для отверстий и с 4 по 12 для валов. Всего рекомендуется к применению 68 посадок, из которых выделены посадки предпочтительного применения 17 в системе отверстия ив системе вала. Отметим некоторые особенности нормирования посадок в ЕСДП: а) в ЕСДП обозначение посадки состоит из написания полей допусков отверстия и вала в виде постой дроби. Поле допуска отверстия всегда указывается в числителе, а поле допуска вала – в знаменателе. Например, 7 7 30 f H . Это означает, что в посадке с номинальным размером 30 мм поле допуска отверстия Н (основное отверстие) и поле допуска вала f7, б) для облегчения работы изготовителя на чертежах рекомендуется использовать смешанное обозначение, в котором поля допусков указываются условными обозначениями ив скобках рядом сними указываются значения отклонений. Например, ) ( 7 ) ( 7 50 025 , 0 050 , 0 025 , 0 − − + f H , в) допуск посадки в общем виде определяется как сумма допусков отверстия и вала, входящих в посадку. Допуск посадки с зазором TS может быть определен как Т max − = . Допуск посадки с натягом TN определяется как N N TN min max − = . Допуск переходной посадки с натягом TN может быть определен как N S TP max max + = , г) в рекомендуемых, а тем более в предпочтительных посадках, как правило, дается больший допуск для отверстия (большее значение квалитета), чем допуск для вала (меньшее значение квалитета), д) при переводе посадки из системы отверстия в систему вала и наоборот квалитеты отверстия и вала сохраняются, а обозначения основных отклонений отверстия и вала меняются местами. Например, посадка в системе отверстия 6 переводится в систему вала 6 7 40 h G . Эти посадки одинаковы по своим характеристикам, е) посадки в системе вала, в основном, используются в следующих случаях - навал одного диаметра устанавливаются несколько отверстий с разными видами посадок (рис - используются стандартные узлы или детали, изготовленные в системе вала например, наружный диаметр колец подшипников качения - при изготовлении валов из светлотянутого калиброванного материала серебрянки - по технологическим соображениям (например, при ремонте имеется готовый вали под него делается отверстие. Рисунок 11. Пример применения посадки в системе вала 2.7. Нормальная температура Размер изготовленной детали зависит от ее температуры из – за температурных деформаций. Например, деталь размером 100 мм, изготовленная из стали, при нагреве на 1 С расширяется приблизительно на 0,001 мм (1 мкм. Поэтому, значения размеров, допусков и предельных отклонений, указанные в стандартах относятся к случаю, когда температура детали равна 20 С. Эта температура принята в качестве нормальной температуры. î ñ ü ø à ò ó í ç à ç î ð í à ò ÿ ã ê î ð ï ó ñ 20 2.8. Выбор допусков и посадок Обеспечение необходимых эксплуатационных свойств механизмов достигается правильным выбором допусков и посадок. В приборостроении и машиностроении применяют в основном квалитеты с 4 по 11. Номер квалитета в основном определяется назначением детали и способом ее обработки. В табл. 2.2. приведены рекомендации по выбору квалитетов [8,9]. Посадки назначают методами [3, 9]: прецедентов (аналогов) – если известно аналогичное соединение, подобия – выбирают подобное соединение по справочникам, расчетным путем, для ответственных соединений – используют экспериментальные методы. Ниже приводятся общие рекомендации по выбору посадок. Посадки с зазорами предназначены для подвижных и неподвижных соединений деталей. Посадки с нулевым наименьшим зазором H/h устанавливаются в квалитетах 4 ÷12. Они характеризуются простотой сборки (разборки, высокой точностью центрирования и перемещения деталей. Их можно использовать вместо переходных посадок. Например, посадки H7/h6 используют для наружных колец подшипников качения. Посадки с наименьшим гарантированным зазором H/g (G/h) обеспечивают точную фиксацию, плавность и точность перемещения, а также герметичность соединения, их применяют в особо точных подвижных и реверсивных соединениях, в подшипниках скольжения особо точных механизмов при малых нагрузках и незначительном нагреве. Посадки H8/d8, D8/h7 применяют для точных соединений, работающих в тяжелых режимах и большом нагреве, например, в подшипниках широко разнесенных опор. Посадки с зазором рассчитывают, в основном, для подшипников скольжения. Для нормальной работы подшипников скольжения необходимо наличие слоя смазки между отверстием и валом (рис. Необходимо, чтобы а) слой смазки не имел разрывов, те. его толщина должна быть больше, чем микронеровности отверстия и вала б) слой смазки должен иметь гидродинамическую силу, которая возникает при вращении вала относительно отверстия. Таблица 2.2 Методы обработки и применение квалитетов Квалитеты Вал Отверстие Методы обработки Применение 4 – 5 5 - 6 Шлифование круглое тонкое, хонингование, полирование тонкое, доводка, притирка Для деталей, определяющих точность особо точных машин, для деталей быстроходных механизмов 21 6 - 7 7 - 8 Алмазное точение тонкое, развертывание, грубая доводка, полирование обычное Считаются основными в современном производстве 8 - 9 9 Строгание тонкое, развертывание получистовое, холодная штамповка, калибрование отверстий шариком Для деталей в низкоскоростных машинах пониженной точности 10 10 Зенкерование чистовое, холодная и горячая штамповка 11 Строгание чистовое, фрезерование чистовое, сверление по кондуктору, литье по выплавляемым моделям Для деталей низкой точности 12 - 13 12 - 13 Строгание черновое, долбление чистовое, зенкерование черновое, отрезка абразивным кругом Применяют при самых минимальных требованиях к качеству обработки 14 - 18 14 - 18 Отрезка ножницами, ковка, литье в оболочковые формы, литье под давлением Предназначены для свободных размеров. |