🗊Презентация Нормирование точности типовых элементов деталей машин

Лекция 3. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Учебные вопросы: 1. Допуски и посадки подшипников качения. 2. Нормирование точности шпоночных и шлицевых соединений. 3. Нормирование точности метрической резьбы. 4. Контроль резьбовых соединений.

ЛИТЕРАТУРА: Основная 1.Радкевич Я.М. и др. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. Для вузов.3-е изд. Перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 2007.-791с: ил. С. Дополнительная 1. Лысаков. В.П. Основы взаимозаменяемости и технических измерений: Учеб. пособие. [Текст]/ В.П. Лысаков, А.В. Герасимов, А.Т. Тищенко. Брянск: Изд- во Брянского ГПУ, 1998. 130с. С.

1. Допуски и посадки подшипников качения   Подшипник качения – это узел механизма, являющийся опорой для вращающихся валов.

Продолжение 1 вопроса По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники разделяются на радиальные, радиально-упорные, упорные. По форме тел качения разделяют шариковые, роликовые цилиндрические, роликовые конические и др. По числу рядов тел качения разделяют однорядные, двухрядные и многорядные подшипники. Подшипник качения – это стандартный узел, обладающий внешней взаимозаменяемостью своими присоединительными поверхностями. Установлено несколько классов точности подшипников (ГОСТ 520-2002) в зависимости от используемых тел качения и от направления воспринимаемой нагрузки:

Продолжение 1 вопроса Классы 0, 6, 5, 4, 2, Т – для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников. Классы 0, 6, 6Х, 5, 4, 2 – для роликовых конических подшипников. Классы 0, 6, 4, 2 – для упорных и упорно-радиальных подшипников. Наиболее грубым является класс 0, а наиболее точным – классы 2 и Т. Кольцо подшипника имеет погрешность формы. Вследствие этого, допуск назначается и на номинальный диаметр, и на средний диаметр кольца, который определяется расчетом как среднее арифметическое наибольшего и наименьшего диаметров, измеренных в двух крайних сечения кольца в одной радиальной плоскости перпендикулярной к оси (рис. 4.4) Dmax – наибольший измеренный размер; Dmin – наименьший измеренный размер. Dm – средний диаметр кольца.

Продолжение 1 вопроса Некоторые поля допусков на диаметры колец подшипников качения, отверстий в корпусах и валов представлены на рис. 4.5. Посадку соединения наружного кольца с корпусом назначают в системе вала, а посадку внутреннего кольца с валом – в системе отверстия.

Продолжение 1 вопроса Значения допусков на размеры колец подшипников не совпадают со значениями допусков для гладких цилиндрических соединений, из соответствующих интервалов размеров и приводятся в таблице 4.2.

Продолжение 1 вопроса К посадочным поверхностям под подшипники качения предъявляют повышенные требования к точности формы и качеству поверхности. Отклонения формы поверхностей корпусов и валов не должны превышать для подшипников 0 и 6 классов значений, равных IT/4, а для подшипников 5 и 4 классов – IT/8.

Продолжение 1 вопроса Выбор посадок для колец подшипников 1. Нельзя устанавливать с большим натягом наружное и внутреннее кольца подшипников. 2. Кольцо подшипника, которое соединяется с вращающимся элементом конструкции (валом или корпусом) должно устанавливаться с гарантированным натягом. 3. При двухопорном вале (два подшипника на концах вала) посадка одного из не вращающихся колец должна быть с гарантированным зазором. 4. Для классов точности 0 и 6 рекомендуется для валов назначить квалитет IT6, а для отверстий – IT7. Для классов точности 2, 4 и 5 для валов рекомендуется назначить квалитет IT5, а для отверстий – IT6. 5. Более точный расчет при выборе посадок должен выполняться с учетом степени и вида нагрузки каждого из колец. По ГОСТ 3325-85 различают следующие виды нагружений колец подшипников: 1.Местное. 2.Циркуляционное. 3. Колебательное.

Продолжение 1 вопроса Кольца, которые подвергаются местному нагружению, должны устанавливаться с гарантированным зазором или по переходной посадке при минимальном натяге. При циркуляционном нагружении кольцо должно устанавливаться по посадке с натягом. При колебательном нагружении кольцо должно устанавливаться по переходной посадке. Полный перечень полей допусков для образования посадок с подшипниками качения приведен в ГОСТ 3325-85 и в приложении к СТ СЭВ 773-77, в котором также рассмотрены случаи их использования.

Продолжение 1 вопроса Обозначение на сборочном чертеже посадок подшипников качения на валы и в отверстия корпусов Обозначение посадок такое же, как принято в ЕСДП, т. е. в виде дроби, когда в числителе указывают поле допуска отверстия, а в знаменателе – поле допуска вала. Обозначения посадки подшипника на вал (в системе отверстия): Ø50 L0/js6 или Ø50 L0 – js6. Обозначение посадки подшипника в отверстие корпуса (в системе вала): Ø90 Н7/l0 или Ø90 Н7 – l0. Стандартом допускается не указывать поле допуска кольца подшипника.

2. Нормирование точности шпоночных и шлицевых соединений Шпоночные соединения Шпоночным соединением называют соединение вала с установленной на нем втулкой посредством шпонки, т. е. детали, представляющей собой призматический, клинообразный или сегментный брусок. Различают соединения с призматическими, сегментными и клиновыми шпонками (рис. 4.12, 4.14, 4.15).

Продолжение 2 вопроса Условное обозначение шпонки: b х h х l; b – ширина шпонки; h – высота шпонки; l – длина шпонки. Например: 18х11х100 ГОСТ 23360-78.

Продолжение 2 вопроса Нормирование точности шпонок производится в зависимости от их габаритных размеров. Для ширины шпонки (b) нормируется одно поле допуска h9. Для высоты (h) – обычно поле допуска h11 и h9 (для шпонок высотой 2…6мм поле допуска h9) и для длины (l) – поле допуска h14. Нормирование точности шпоночных пазов на валу и во втулке задаются в зависимости от вида сопряжений, которые разделяются на три группы с различными требованиями к точности ширины пазов: 1. Свободное. 2. Нормальное. 3. Плотное. Свободное соединение – это соединение с гарантированным зазором. Нормальное соединение – это соединение с переходной посадкой с большей вероятностью получения зазора. Плотное соединение – это соединение с переходной посадкой и с приблизительно равной вероятностью зазоров и натягов.

Продолжение 2 вопроса Требования к точности глубины пазов установлены в пределах от –0,1 до –0,3мм на валу и от +0,1 до +0,3мм во втулке, в зависимости от номинального размера. На длину паза установлено одно поле допуска Н15. Сопряжение шпонок с валом и втулкой производится в системе вала, т. е. дается одно поле допуска для ширины шпонки (вала) (h9) и пять полей допусков для ширины паза у втулок и валов (см. рис. 4.17).

Продолжение 2 вопроса На чертеже точность изготовления шпоночных пазов на валу и во втулке нормируют так, как показано на рис. 4.18, 4.19

Продолжение 2 вопроса Шлицевые соединения  Шлицевым соединением (Ш.С.) называется разъемное соединение вала с втулкой, когда на валу имеются зубья (выступы), а во втулке – соответствующие впадины (шлицы) (рис. 4.20, 4.21, 4.22).

Продолжение 2 вопроса Основное назначение Ш.С. – это передача крутящего момента. Охватывающую поверхность внутреннего цилиндра обычно в этих соединениях называют втулкой. Различают прямобочные, эвольвентные и треугольные шлицевые соединения. При выборе размеров шлицевых соединений (ГОСТ 1139 -80), выделяют легкие, средние и тяжелые серии, которые отличаются, в основном, разными сочетаниями чисел зубьев (шлицев – z), размерами внутреннего (d) и наружного (D) диаметров и шириной (b) зуба (паза).

Продолжение 2 вопроса Особенностью Ш.С. является то, что посадка деталей осуществляется одновременно по трем поверхностям: по наружной поверхности, по внутренней и по боковым сторонам шлицев. Центрирование при образовании шлицевого соединения обеспечивается совмещением осей вала и втулки. Различают три вида центрирования: по наружному диаметру (D), по внутреннему диаметру (d), по боковым сторонам шлицев (b). Центрирование по (D) используется для подвижных и неподвижных соединений, при передаче небольших крутящих моментов и в других соединениях, подвергаемых малому износу. Этот способ центрирования наиболее простой и экономичный (рис.4.24).

Продолжение 2 вопроса Подвижное соединение: наружный диаметр втулки (D) – Н7; наружный диаметр вала (D) – f7, g6, h7; ширина шлицев втулок (b) – D9, F8, F10; ширина шлицев на валу (b)– d9, h9, f7, f8. Пример: H7/f7; H7/g6; H8/h7 для D и D9/d9; F8/f8; F10/h9 для b. Неподвижное соединение: наружный диаметр втулки (D) – Н7; наружный диаметр вала (D) – js6; ширина шлицев втулок (b) – F8; ширина шлицев на валу (b) – js7. Пример: H7/js6 для D и F8/js7 для b. Центрирование по (d) используется для получения высокой точности совмещения осей вала и втулки. Этот способ центрирования дорогой, но наиболее точный (рис.4.25).

Продолжение 2 вопроса Подвижное соединение: внутренний диаметр (d) втулки – H8, H7; внутренний диаметр (d) вала – e8, f7, g6, h7. Ширина шлицев втулок (b) – D9, F10; ширина шлицев на валу (b) – d9, f9. Пример: H8/e8; H7/g6; H7/f7 для d и D9/d9; D9/f9; F10/f9 для b. Неподвижное соединение: внутренний диаметр (d) втулки – H8, Н7; внутренний диаметр (d) вала – h7, js7, n6; ширина шлицев втулок(b) – Н8, F10; ширина шлицев на валу(b) – h8, h9. Пример: H7/h7; H7/js7; H7/n7 для d и H8/h8; F10/h9 для b. Центрирование по (b) используется, когда необходимо передать большие крутящие моменты, особенно при знакопеременной нагрузке, тем более с реверсированием. Применяется значительно реже.

Продолжение 2 вопроса Подвижное соединение: ширина шлицев втулок (b) – D9, F10; ширина шлицев на валу (b) – d9, e8, f8. Пример: D9/e8; D9/f8; F10/d9 для b. Неподвижное соединение: ширина шлицев втулок (b) – F8; ширина шлицев на валу (b) –js7. Пример: F8/js7 для b. Поля допусков на размеры не центрирующих поверхностей:   При центрировании по наружному диаметру (D) или по боковым сторонам шлицев (b): внутренний диаметр (d) втулки – Н11 (подвижное и неподвижное соединение). Внутренний диаметр (d) вала не нормируется При центрировании по внутреннему диаметру (d ) или по боковым сторонам шлицев (b): наружный диаметр вала (D) – а11, f9, h10 (подвижное и неподвижное соединение). Наружный диаметр втулки (D) – Н11, Н12 (подвижное и неподвижное соединение). Пример: H12/a11 для D при центрировании по d или b.

Продолжение 2 вопроса Условное обозначение прямобочных шлицевых соединений валов и втулок При условном обозначении прямобочного шлицевого соединения на первом месте указывается центрирующая поверхность, затем число шлицев, после этого внутренний диаметр соединения и посадка по этому диаметру, затем наружный диаметр и посадка по этому диаметру и в последнюю очередь указывается ширина шлицев и посадка шлицев вала в соответствующие пазы втулки. Центрирование по внутреннему диаметру (d): Это обозначение указывает, что Ш.С. образовано при центрировании по внутреннему диаметру (d), имеет число зубьев z=8, значение внутреннего диаметра d=36мм и посадка по внутреннему диаметру Н7/js7, значение наружного диаметра D=40мм и посадка по этому диаметру Н12/а11, значение ширины шлицев b=7мм и посадка по шлицам F10/h9. Допускается сокращенное обозначение, при котором посадка на нецентрирующую поверхность может не указываться. При этом посадка по ширине шлицев указывается всегда.

Продолжение 2 вопроса На рис. 4.27, 4.28, 4.29 приводятся примеры обозначения шлицевых соединений и их элементов на чертежах.

3. Нормирование точности метрической резьбы Резьбовые соединения, используемые в машиностроении Резьбовым соединением называется соединение двух деталей с помощью резьбы, т. е. элементов деталей, имеющих один или несколько равномерно расположенных винтовых выступов постоянного сечения, образованных на боковой поверхности цилиндра или конуса. Наружную резьбу для краткости называют болтом (винтом) (рис. 4.30), а внутреннюю – гайкой (рис. 4.31). Профилем резьбы называется общий для наружной и внутренней резьбы контур сечения канавок и выступов в продольной плоскости, проходящей через ось резьбы. В зависимости от профиля, т. е. от вида фигуры в сечении, резьба бывает треугольной, трапециидальной, упорной (пилообразной), круглой, прямоугольной и трубной (рис. 4.32).

Продолжение 3 вопроса По назначению различают резьбы общего применения и специальные. В зависимости от вида поверхности, на которой она получена, резьба разделяется на цилиндрическую и коническую. Кроме того резьбы разделяют на наружные и внутренние. По числу заходов резьбы бывают однозаходные и многозаходные. В зависимости от направления вращения контура осевого сечения: резьбы делятся на правые и левые. По принятой единице измерения линейных размеров: резьбы делятся на метрические и дюймовые.

Продолжение 3 вопроса По области применения резьбы бывают следующих видов: 1. Крепежная резьба: используется для обеспечения разъемного соединения. 2. Кинематическая резьба: используется для преобразования вращательных движений в поступательные в винтовых механизмах. 3. Трубная и арматурная резьба: трубная цилиндрическая и коническая используются для соединения труб в нефтеперерабатывающей промышленности, сантехническом оборудовании и т.п. Эти резьбы обычно имеют треугольный профиль (α=55º) со скругленными вершинами и впадинами. Редко применяется в машиностроении.

Продолжение 3 вопроса Номинальный профиль метрической резьбы и ее основные параметры Н – высота исходного профиля, Н1 – рабочая высота профиля, Р – шаг резьбы, α = 60° – угол профиля резьбы, d, D – наружный диаметр резьбы болта и гайки, d1, D1 – внутренний диаметр резьбы болта и гайки, d2, D2 – средний диаметр резьбы болта и гайки, R – номинальный радиус закругления впадины болта. Исходная высота профиля Н установлена в зависимости от шага резьбы и равна 0,8660254 Р.

Продолжение 3 вопроса Кроме того элементами резьбы являются: Угол подъема резьбы (Ψ) – это угол, образованный касательной к винтовой линии резьбы и плоскостью перпендикулярной к оси резьбы (рис.4.34). Угол подъема резьбы ( Ψ ) измеряется по среднему диаметру резьбы (d2) и от него зависит шаг резьбы (Р). tgΨ = P n /π d2, n - число заходов резьбы Длина свинчивания (l) – это длина взаимного соприкосновения наружной и внутренней резьбы в осевом направлении. Часто этот элемент называют высотой гайки. Стандартом (CЭВ 640–77) установлены три группы свинчивания: S – короткие (<2,24 · P · d 0,2), N – нормальные (2,24 · P · d 0,2... 6,7 · P · d 0,2), L – длинные (>6,7 · P · d 0,2). Резьбовые соединения по характеру соединения образуют посадки с натягом, с зазором и переходные. Однако подавляющее распространение имеют посадки с зазором.

Продолжение 3 вопроса Используются при нормировании точности резьбы элементы: Наружный диаметр резьбы (d, D) (номинальный диаметр резьбы) – это диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы (болта) или по впадинам внутренней резьбы (гайки). Внутренний диаметр резьбы (d1, D1) – это диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы (болта) или в вершины внутренней резьбы (гайки). Средний диаметр резьбы (d2, D2) – это диаметр воображаемого цилиндра, соосного с резьбой, каждая образующая которого пересекает профиль таким образом, что отрезок между точками профилей соседних витков, образованный при пересечении с канавкой, равен половине номинального шага. Шаг резьбы (Р) –расстояние по линии, параллельной оси резьбы, между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля, лежащих в одной осевой плоскости по одну сторону от оси резьбы. Шаги резьбы условно разделяют на крупные и мелкие. Угол профиля резьбы (α) – это угол между смежными боковыми сторонами резьбы в плоскости осевого сечения.

Продолжение 3 вопроса Нормируемые параметры метрической резьбы для посадок с зазором Взаимозаменяемость резьбы достигается тем, что ограничивают предельные контуры профиля резьбы болта и гайки на длине свинчивания (рис. 4.35). Нормируется точность : наружного диаметра болта (Td), внутреннего диаметра гайки (TD1), среднего диаметра болта и гайки (Td2, TD2).

Продолжение 3 вопроса Компенсация ошибок шага Погрешность шага у резьбы бывает двух видов: местная погрешность (внутришаговая) и прогрессирующая погрешность (растяжка шага). Компенсация погрешности осуществляется для прогрессирующей погрешности. Сущность компенсации ошибок шага заключается в увеличении (для болта) и уменьшении (для гайки) среднего диаметра резьбы на величину компенсации.

Продолжение 3 вопроса Компенсация ошибок шага Для определения величины компенсации fp рассмотрим схему на рис. 4.38 ctg(α /2) = 0,5 fp / 0,5 · ΔP, fp =ΔP · ctg( α/2), fp =1,732 · ΔP.

Продолжение 3 вопроса Компенсация погрешности угла профиля Погрешность угла профиля или угла наклона боковой стороны возникает, обычно, от погрешности профиля режущего инструмента или погрешности его установки на станке относительно заготовки. Компенсация погрешности профиля резьбы производится также изменением значения среднего диаметра, т. е. увеличением среднего диаметра гайки или уменьшением среднего диаметра болта. Величина fα для метрической резьбы: fα≈ 0,36 · P · Δ /2, мкм, где Δ /2, мин. Значение приведенного диаметра для внутренней резьбы гайки определяют по формуле: D2пр= D2д – fp – fα, D2д – действительное (измеренное) значение среднего диаметра гайки, мм Значение приведенного диаметра для наружной резьбы болта определяют по формуле: d2пр= d2д + fp + fα , d2д – действительное (измеренное) значение среднего диаметра болта, мм Зазор в резьбовом соединении определяется по формуле: S = D2пр – d2пр.

Продолжение 3 вопроса Суммарный допуск среднего диаметра резьбы Td2 (TD2) = T'd2 (T'D2) + fp + fα, T'd2 (T'D2) – допуск только на средний диаметр. Поля допусков элементов метрической резьбы Для резьбовых соединений основные отклонения обозначаются таким же образом, как и для гладких элементов детали: прописные латинские буквы для гайки (E, F, G, H) и строчные для болтов (d, e, f, g, h). Хотя величины этих отклонений не совпадают для резьбовых и гладких деталей (рис. 4.40, 4.41). Ряды точности для резьбовых соединений получили название степени точности (у гладких сопряжений – квалитеты).

Продолжение 3 вопроса Ряды точности – степени точности нормируются в значительно меньшем объеме, чем для гладких элементов. Для наружного диаметра болта (d) нормируется 4-я, 6-я и 8-я степень точности, а для среднего диаметра (d2) – c 3-й по 10-ю степени. Для внутреннего диаметра гайки (D1) нормируется с 4-й по 8-ю степени, а для среднего диаметра (D2) с 4-ой по 9-ю степени. Степень точности в резьбовых соединениях указывается перед основным отклонением поля допуска: 6Н; 7f. Таблица 4.5. Поля допусков резьбовых соединений (часто используемые)

Продолжение 3 вопроса Обозначение резьбовых элементов Пример полного обозначения резьбового элемента по ГОСТ 16093-2004: для болта (наружная резьба): М20 х 0,75 LH – 7g6g – 15, для гайки (внутренняя резьба): М30 х 0,5 LH – 4H5H – 10. Расшифруем обозначение для болта (наружная резьба): резьба метрическая (М) с наружным (номинальным) диаметром 20 мм и мелким шагом 0,75 мм (крупный шаг не указывается), резьба левая (LH), поле допуска на средний диаметр болта 7g (седьмая степень точности и основное отклонение g), поле допуска на наружный диаметр болта 6g, длина свинчивания 15 мм (нормальная длина свинчивания не указывается).. На практике часто используется самое короткое обозначение резьбового элемента: для болта (наружная резьба): М40 – 6g, для гайки (внутренняя резьба): М30 –5H. Расшифровывается это обозначение следующим образом: резьба метрическая с номинальным наружным диаметром 40 мм, резьба правая, шаг крупный. Для болта поле допуска на приведенный средний диаметр и на наружный диаметр одинаковое 6g, длина свинчивания нормальная.

Продолжение 3 вопроса Обозначение резьбы на рабочих чертежах

Продолжение 3 вопроса Обозначение резьбовых соединений Пример полного обозначения резьбового сопряжения: М20 х 0,75 LH – 4Н5Н/4g4h – 15. Самое короткое обозначение: М20 –7H/6g. В числителе указываются поля допусков на средний диаметр и на внутренний диаметр для гайки, а в знаменателе нормируются поля допусков на средний и наружный диаметры, но для болта (рис. 4.46).

4. Контроль резьбовых соединений Точность резьбы контролируют дифферинцированным и комплексным методами. При дифферинцированном методе производят контроль каждого параметра в отдельности (наружнего, внутреннего и среднего диаметров, шага и угла профиля). Все параметры можно контролировать при помощи универсальных или специализированных средств контроля. Измерение среднего диаметра резьбы можно проводить на инструментальном микроскопе. При замерах на оптиметрах пользуются проволочками, а при измерениях микрометром – вставками

Продолжение 4 вопроса Комплексный контроль резьб выполняют либо с помощью предельных калибров, либо с помощью проекторов и шаблонов с предельными контурами. В систему калибров входят рабочие резьбовые проходные и непроходные калибры, а также контркалибры для проверки и регулирования рабочих резьбовых скоб (рис.4.48) и колец (рис.4.49).