МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
выполнения лабораторных и контрольной работы по дисциплине
«Основы метрологии, стандартизации и сертификации»
для студентов специальности 31.14.00 - «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 26.02.00 - «Технология деревообработки», 31.10.00 - «Земельный кадастр».
Тюмень 2010
Составители: Немков М.В. – канд. техн. наук, доцент
Головкин А.В. – канд. педаг. наук, доцент
Христель М.А. – ассистент
Головкина Е.А. – соискатель
Рецензент: Белов А.Г. - канд. техн. наук, доцент
Методические указания для выполнения лабораторных и контрольной работ по дисциплине «Основы метрологии, стандартизации и сертификации» выполнены в соответствии с Государственным образовательным стандартом по направлению «Агроинженерия».
Представлена методика расчёта типовых соединений и назначения предельных отклонений и посадок в машиностроении с учётом Единой системы допусков и посадок. Методическое указание содержит исходные данные для выполнения лабораторных и контрольной работ по вариантам и нормативный стандартный материал.
Методическое указание предназначено для студентов специальностей 31.14.00 - «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 26.02.00 - «Технология деревообработки», 31.10.00 - «Земельный кадастр».
ВВЕДЕНИЕ
При современном развитии науки и техники, организации производства стандартизация, основанная на широком внедрении принципов взаимозаменяемости, является одним из наиболее эффективных средств, способствующих прогрессу во всех областях хозяйственной деятельности и повышению качества выпускаемой продукции.
Одной из основных задач инженера-механика является создание новых и модернизация существующих изделий, подготовка чертежной документации, способствующей обеспечению необходимой технологичности и высокого качества изделий. Решение этой задачи непосредственно связано с выбором необходимой точности изготовления изделий, расчетом размерных цепей, выбором допусков отклонений от геометрической формы и расположения поверхностей.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Закрепить теоретические положения курса «Основы метрологии, стандартизации и сертификации», привить навыки в пользовании справочным материалом, ознакомить студентов с основными типами расчетов допусков и посадок.
3.1.1. Для гладкого цилиндрического соединения номинального диаметра D определить:
Предельные размеры,
Допуски,
Наибольший, наименьший и средний зазоры,
Допуск посадки,
Исполнительные размеры предельных калибров.
3.1.2. Расположение полей допусков изобразить графически.
3.1.3. Студент производит расчеты, рисует поля допусков, по результатам выполнения расчетно-практической работы оформляет отчет.
3.2.1. Изучить методику расчета размерных цепей, обеспечивающую полную взаимозаменяемость.
3.2.2. Определить номинальное значение, предельные отклонения и допуск замыкающего звена.
3.2.3. Изобразить графически схему размерной цепи.
3.3.1. Изучить методику расчета допусков и посадок подшипников.
3.3.2. Выбрать посадку внутреннего и наружного колец подшипника качения.
3.3.3. Изобразить графически расположение полей допусков.
3.4.1. Изучить методику определения допусков и посадок резьбовых соединений.
3.4.2. Определить предельные размеры элементов метрической резьбы.
3.4.3. Изобразить графически схему расположения полей допусков.
3.5.1. Изучить методику расчета допусков и посадок шлицевых соединений.
3.5.2. Определить допуски и предельные размеры элементов шлицевого соединения.
3.5.3. Изобразить графически схему расположения полей допусков.
3.5.4. Представить сборочный чертеж шлицевого соединения.
3.6.1. Изучить методику расчета допусков и посадок шпоночных соединений.
3.6.2. Определить допуски и предельные размеры элементов шпоночного соединения.
3.6.3. Изобразить графически схему расположения полей допусков.
3.6.4. Представить сборочный чертеж шпоночного соединения.
Материальное обеспечение
4.1. Методические указания.
4.2. Задание (приложения 1 – 7 ).
4.3. Справочный материал (Мягков В.Д. Допуски и посадки. Справочник. Ленинград: Машиностроение, 1982 г .).
Организация работы
Лабораторные и контрольная работа состоит из шести задач по основным разделам курса «Основы метрологии, стандартизации и сертификации». Задачи составлены в тридцати вариантах. Номер варианта каждого студента определяется преподавателем во время установочной лекции.
Методические указания помимо формулировки задач и представления вариантов заданий включают также необходимый теоретический материал, методику определения допусков и посадок рассматриваемых типов соединений, примеры выполнения задач, часть справочного материала (приложения ). В качестве литературного источника, необходимого для решения всех типов задач предлагается Справочник под редакцией В.Д.Мягкова «Допуски и посадки», Ленинград: Машиностроение, 1982 г. (2 тома).
Отчет по результатам выполнения лабораторных и контрольной работы оформляется и сдается преподавателю до начала экзаменационной сессии.
Задание № 1
Средства измерений
Средство измерений - техническое устройство, предназначенное для измерений, имеющее метрологические характеристики. По конструктивному исполнению делятся:
- Мера -
это средство измерений, предназначенные для воспроизведения
(однозначные - гиря, многозначные - масштабная линейка, стандартные
образцы, набор мер - набор гирь и т.д.)
- Измерительный прибор -
это средство измерений, предназначенное
выработки сигнала информации, доступной для восприятия
наблюдателем.
- Измерительная установка -
это совокупность функционально
объединенных средств измерений, предназначенных для выработки
сигнала информации в форме удобной для восприятия информации.
- Измерительная система -
это совокупность средств измерений,
соединенных между собой каналами связи, предназначенная для
выработки сигнала информации в форме, удобной для автоматической
обработки.
Показатели средств измерения (паспортные данные):
- Цена деления шкалы -
разность значений величин, соответствующих
двум соседним отметкам шкалы (например, 1мм - для мерной линейки,
0,1мм - для штангенциркуля и т.д.);
- Диапазон показаний -
область значений шкалы, ограниченная ее
начальными и конечными показаниями (например, 0-1 мм для
микрометра - полный один оборот стрелки);
- Предел измерений -
наибольшее или наименьшее значение диапазона
измерений (например, до 10мм - для микрометра);
- Точность средств измерений -
качество средств измерений,
характеризующее близость к нулю их погрешностей (для мерной линейки
1мм, для штангенциркуля - 0,1мм).
Виды измерений классифицируются по следующим видам:
По характеристике точности:
- Равноточные
(ряд измерений, выполненных одинаковыми по точности
СИ и в одинаковых условиях;
- Неравноточные (ряд измерений, выполненных несколькими различными по точности СИ и в разных условиях);
По числу измерений:
- Однократные
(измерение, выполненное один раз);
Многократные
(измерение, состоящее из ряда однократных измерений)
По отношению к изменению измеряемой величины:
- Статические (измерение неизменной по времени физической
величины);
- Динамические (измерение изменяющейся по размеру физической величины); По выражению результата измерений:
- Абсолютные
(измерения, основанные на прямых измерениях
величин);
- Относительные
(измерение отношения величины к однократной
величине, выполняющей роль единицы)
По приемам получения результатов измерений:
- Прямые (измерение, значение физической величины получают
непосредственно);
- Косвенные
(измерение, при котором значение физической
величины определяют на основании прямых измерений других
физических величин);
Методы измерений классифицируются по следующим признакам:
По общим приемам получения результатов измерений;
- Прямой метод измерений (непосредственное измерение);
- Косвенный
метод измерений (измерение через другие величины);
По условиям измерений:
- Контактный метод измерений (элемент приборы в контакте с объектом измерения, например, термометр);
- Бесконтактный метод измерений - элемент прибора находится не в контакте с объектом, например, локатор
По способу сравнения измеряемой величины:
- Метод непосредственной оценки
- значение величины
определяют непосредственно по СИ, например, термометр
- Метод сравнения с мерой - измеряемую величину сравнивают
с воспроизводимой мерой, например, измерение массы на рычажных весах.
Погрешность измерения:
Абсолютная погрешность - разность между результатом измерений и истинным (действительным) значением измеряемой величины, (например 0,5мм - для мерной линейки с ценой деления 1мм, для приборов указывается в паспорте);
Относительная погрешность - это абсолютная погрешность, выраженная в долях измеряемой величины в %. Например, измеренная длина предмета 50мм, при погрешности 0,5мм, относительная погрешность составит (0,5: 50) х 100%= 1%
Измерение длины:
Средство измерений - мерная линейка 1м. Измерительные металлические линейки изготовляются из стальной пружинной термообработанной ленты со светлополированной поверхностью длиной до 1 м с ценой деления 1 мм.
1. Измерить длину и ширину стола.
2. Измерить длину и ширину тетради (книги).
Какое это средство измерений
Вид измерений;
Метод измерений;
Измерение температуры:
Средство измерений - термометр.
1. Измерить температуру воздуха в помещении.
2. Измерить температуру воздуха снаружи.
Определить (назвать), пользуясь приложением:
Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;
Показатели средств измерений;
Вид измерений;
Метод измерений;
- относительная и абсолютная погрешности;
Измерение массы:
Средство измерений – весы чашечные циферблатные.
1. Измерить массу одной книги.
2. Измерить массу трех книг
Определить (назвать), пользуясь приложением:
Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;
Показатели средств измерений;
Вид измерений;
Метод измерений;
Относительная и абсолютная погрешности;
Измерение диаметра образца:
Средство измерений – штангенциркуль.
1. Измерить диаметр ручки.
2. Измерить диаметр карандаша.
Определить (назвать), (пользуясь таблицей 1):
Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;
Показатели средств измерений;
Вид измерений;
Метод измерений;
Относительная и абсолютная погрешности;
Таблица 1 - Техническая характеристика инструментов
| Инструмент | Тип, модель | Предприятие изготовитель | Отчет по нониусу, мм | Диапазон измерений, мм | Допускаемая погрешность, мм |
| Штангенциркуль | ШЦ-1 | Калибр | 0,1 | 0-125 | ±0,06 |
| ШЦ-2 | ЛИПО | 0,05; 0,1 | 0-150 | ±0,06 | |
| ЧИЗ | 0-250 | ±0,08 | |||
| ШЦ-3 | ЛИПО | 0,1 | 0-160 | ±0,06 | |
| ЧИЗ | 0-400 | ±0,09 | |||
| СтИЗ | 250-630 | ±0,09 | |||
| Штангенрейсмус | ШР-250 | КРИН | 0,05 | 0-250 | ±0,05 |
| ШР-400 | 0,05 | 40-400 | ±0,05 | ||
| ШР-630 | 0,1 | 60-630 | ±0,10 | ||
| Штангенглубиномер | ШГ-160 | КРИН | 0,05 | 0-160 | ±0,05 |
| ШГ-250 | 0-250 | ||||
| ШГ-400 | 0-400 |
Измерение артериального давления, частоты пульса и дыхания :
Средство измерений – тонометр, секундомер.
1. Измерить пульс.
2. Измерить частоту дыхания.
Определить (назвать), пользуясь приложением:
Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;
Показатели средств измерений;
Вид измерений;
Метод измерений;
Относительная и абсолютная погрешности;
Измерение толщины образца :
Средство измерений – микрометр.
1. Измерить толщину листа бумаги.
2. Измерить толщину обложки книги.
Определить (назвать), (пользуясь таблицей 2):
Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;
Показатели средств измерений;
Вид измерений;
Метод измерений;
Относительная и абсолютная погрешности;
Таблица 2 - Техническая характеристика микрометрических инструментов
| Инструмент | Тип, модель | Предприятие изготовитель | Цена деления мм | Диапазон измерений, мм | Допустимая погрешность, мм |
| Микрометр гладкий | МК-25 | Калибр | 0,01 | 0-25 | ±0,004 |
| МК-50 | 25-50 | ||||
| МК-75 | 50-75 | ||||
| МК-100 | 75-100 | ||||
| МК-125 | КРИН | 0,01 | 100-125 | ±0,005 | |
| МК-150 | 125-150 | ||||
| МК-175 | 150-175 | ||||
| МК-200 | 175-200 | ||||
| Глубиномер микрометрический | ГМ-100 | КРИН | 0,01 | 0-100 | ±0,005 |
| ГМ-150 | 0-150 | ||||
| Нутромер микрометрический | НМ50-75 | ЧИЗ | 0,01 | 50-75 | ±0,004 |
| НМ75-100 | 75-175 | ±0,006 | |||
| НМ75-600 | 75-600 | ±0,015 |
Измерение длины и ширины:
Средство измерений - рулетка. Измерительные металлические рулетки выполняются из инвара, нержавеющей стали и светлополированной стальной ленты длиной 1, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100 м. Они выпускаются 2-го и 3-го классов точности. Допускаемые отклонения | Действительной длины миллиметровых делений рулеток должны быть не более ±0,15 и ±0,20 мм, сантиметровых - не более ±0,20 и ±0,30 мм, дециметровых и метровых - не более ±0,30 и ±0,40 мм для 2-го и 3-го классов точности соответственно.
1. Измерить длину классной доски.
2. Измерить ширину классной доски.
3. Определить площадь доски
Определить (назвать), пользуясь приложением:
Какое это средство измерений по конструктивному исполнению;
Показатели средств измерений;
Вид измерений;
Метод измерений;
Относительная и абсолютная погрешности;
Задание № 2
«Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений»
Предельные размеры.
Допуски.
Допуск посадки.
Система допусков и посадок
Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов. Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин, дает возможность стандартизовать режущие инструменты и калибры, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также обусловливает достижение их качества.
Система допусков и посадок ИСО для типовых деталей машин построена по единым принципам. Предусмотрены посадки в системе отверстия (СА ) и в системе вала (СВ ) (рис.4 ). Посадки в системе отверстия - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (рис.4, а ), которое обозначают Н . Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис.4, б ), который обозначают h .
Рисунок 4 - Примеры расположения полей допусков для посадок
в системе отверстия (а) и в системе вала (б)
Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия EI=0 , т.е. нижняя граница поля допуска основного отверстия, всегда совпадает с нулевой линией. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es=0 , т.е. верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией. Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, поле допуска основного вала - вниз от нулевой линии, т.е. в материал детали.
Такую систему допусков называют односторонней предельной.
В системе отверстия различных по предельным размерам отверстий меньше, чем в системе вала, а следовательно, меньше номенклатура режущего инструмента, необходимого для обработки отверстий. В связи с этим преимущественное распространение получила система отверстия .
Для образования посадок с различными зазорами и натягами в системе ИСО для размеров до 500 мм предусмотрено 27 вариантов основных отклонений валов и отверстий. Основное отклонение - это одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии (рис.5 ).
Каждая буква обозначает ряд основных отклонений, значение которых зависит от номинального размера.
Основные отклонения отверстий построены так, чтобы обеспечить посадки в системе вала, аналогичные посадкам в системе отверстия. Они равны по абсолютному значению и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначаемых той же буквой.
Рисунок 5 - Основные отклонения, принятые в системе ИСО
В каждом изделии детали разного значения изготовляют с различной точностью. Для нормирования требуемых уровней точности установлены квалитеты изготовления деталей и изделий. Под квалитетом понимают совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью для всех номинальных размеров данного диапазона (например, от 1 до 500 мм). Точность в пределах одного квалитета зависит только от номинального размера.
В системе ИСО установлено 19 квалитетов: 01,0,1,2,...,17. Для квалитетов 5-17 при переходе от одного квалитета к следующему, более грубому, допуски возрастают на 60%. Через каждые пять квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз.
Для каждого квалитета построены ряды допусков , в каждом из которых различные размеры имеют одинаковую относительную точность.
Для построения рядов допуска каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на несколько интервалов . Для номинальных размеров от 1 до 500 мм установлено 13 интервалов: до 3, свыше 3 до 6, свыше 6 до 10 мм, ..., свыше 400 до 500 мм. Для всех размеров, объединенных в один интервал, например для размеров свыше 6 до 10 мм, значения допусков приняты одинаковыми.
Калибры
Годность деталей с допуском от IT6 до IT17, особенно при массовом и крупносерийном производствах, наиболее часто проверяют предельными калибрами. Комплект рабочих предельных калибров для контроля размеров гладких цилиндрических деталей состоит из проходного калибра ПР (им контролируется предельный размер, соответствующий максимуму материала проверяемого объекта, рис.6 ) и непроходного калибра НЕ (им контролируют предельный размер, соответствующий минимуму материала проверяемого объекта). С помощью предельных калибров определяют не числовое значение контролируемых параметров, а годность детали, т.е. выясняют, выходит ли контролируемый параметр за нижний или верхний предел, или находится между двумя доступными пределами.
Рисунок 6 - Схема для выбора номинальных размеров
предельных гладких калибров
Деталь считают годной, если проходной калибр (проходная сторона калибра) под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, проходит, а непроходной калибр (непроходная сторона) не проходит по контролируемой поверхности детали. В этом случае действительный размер детали находится между заданными предельными размерами. Если проходной калибр не проходит, деталь является исправимым браком; если непроходной калибр проходит, деталь является неисправимым браком, так как размер такого вала меньше наименьшего допускаемого предельного размера детали, а размер такого отверстия - больше наибольшего допускаемого предельного размера.
Для контроля калибров-скоб применяют контрольные калибры К-И , которые являются непроходными и служат для изъятия из эксплуатации вследствие износа проходных рабочих скоб.
Для контроля валов используют главным образом скобы. Наиболее распространены односторонние двухпредельные скобы (рис.7 ).
Рисунок 7 - Односторонние двухпредельные скобы
Допуски калибров
ГОСТ 24853-81 на гладкие калибры устанавливает следующие допуски на изготовление: Н - рабочих калибров (пробок) для отверстий (Н s - тех же калибров, но со сферическими измерительными поверхностями); Н 1 - калибров (скоб) для валов; Н p - контрольных калибров для скоб (рис.8 ).
Для проходных калибров, которые в процессе контроля изнашиваются, кроме допуска на изготовление, предусматривается допуск на износ. Для размеров до 500 мм износ калибров ПР с допуском до IT8 включительно может выходить за границу поля допуска детали на величину Y для пробок и Y 1 для скоб; для калибров ПР с допусками от IT9 до IT17 износ ограничивается проходным пределом, т.е. Y = 0 и Y 1 = 0.
Для всех проходных калибров поля допусков Н (H s ) и Н 1 сдвинуты внутрь поля допуска изделия на величину Z для калибров-пробок и Z 1 для калибров-скоб.
Необходимые для выполнения расчетно-практической работы значения Z, Y, Z 1 , Y 1 , H, H s , H 1 , H p приведены в приложении 2.
Рисунок 8 - Схемы расположения полей допусков калибров:
а - для отверстия;
б - для вала
Пример выполнения расчетноЙ работы
Для гладкого цилиндрического соединения Н7/h6 номинального диаметра D = 24 мм определяем:
1. Предельные размеры.
2. Допуски.
3. Наибольший, наименьший и средний зазоры.
4. Допуск посадки.
5. Исполнительные размеры предельных калибров.
Расположение полей допусков изобразить графически.
1. Определяем предельные размеры.
Посадка 24 H7/h6 является посадкой с зазором в системе отверстия. Поле допуска основного отверстия H7 для диаметра 24 мм определяется по табл.1.27 [1 ]:
ES = +0,021 мм;
Поле допуска вала (6-й квалитет) для диаметра 24 мм определяется по табл.1.28 [1 ]:
es = 0 ;
ei = -0,013 мм.
Определим предельные размеры отверстия:
D max = D + ES = 24,000 + 0,021 = 24,021(мм);
D min = D + EI = 24,000 + 0= 24,000 (мм).
Определим предельные размеры вала:
d max = d + es = 24,000 +0 = 24,000 (мм);
d min = d + ei = 24,000 +(-0,013) = 23,987 (мм).
2. Определяем допуски.
Определяем допуск диаметра отверстия:
TD = D max - D min = 24,021 – 24,000 = 0,021 (мм);
Td = d max - d min = 24,000 – 23,987 = 0,013 (мм).
3. Определяем наибольшие, наименьшие и средние зазоры.
Наибольший зазор:
S max = D max - d min = 24,021 – 23,987 = 0,034 (мм).
Наименьший зазор:
S min = D min - d max = 24, 000 – 24,000 = 0 (мм).
Средний зазор:
S m = (S max + S min) / 2 = (0,034 + 0) / 2 = 0,017 (мм).
4. Определение допуска посадки.
Определяем допуск в посадке с зазором:
TS = S max - S min = 0,034 - 0= 0,034 (мм).
5. Определяем исполнительные размеры предельных калибров.
5.1. Определяем размеры калибров-пробок.
Для отверстия диаметра 24 мм с полем допуска H7 (7-й квалитет) определяем по ГОСТ 24853 -81:
H = 4 мкм = 0,004 мм;
Z = 3 мкм = 0,003 мм;
Y = 3 мкм = 0,003 мм.
Наибольший размер проходного нового калибра-пробки:
ПР max = D min + Z + H/2 =24,000 + 0,003 + 0,004 / 2 = 24,005 (мм).
Наименьший размер проходного нового калибра-пробки:
ПР min = D min + Z - H/2 = 24,000+ 0,003 - 0,004 / 2 = 24, 001 (мм).
Наименьший размер изношенного проходного калибра-пробки:
ПР изн = D min - Y = 24,000 - 0,003 = 23,997 (мм).
Наибольший размер непроходного нового калибра-пробки:
НЕ max = D max + H/2 = 24,021 + 0,004 / 2 = 24,023 (мм).
Наименьший размер непроходного нового калибра-пробки:
НЕ min = D max - H/2 = 24,021 - 0,004 / 2 = 24,019 (мм).
5.2. Определяем размеры калибров-скоб.
Для вала диаметром d = 24 мм с полем допуска h6 (6-й квалитет) определяем по ГОСТ 24853 -81:
H 1 = 4 мкм = 0,004 мм;
Z 1 = 3 мкм = 0,003 мм;
Y 1 = 3 мкм = 0,003 мм.
H p = 1,5 мкм = 0,0015 мм.
Наибольший размер проходного нового калибра- скобы:
ПР max = d max - Z 1 + H 1 /2 = 24,000 - 0,003 + 0,004 / 2 = 23,999 (мм).
Наименьший размер проходного нового калибра-скобы:
ПР min = d max - Z 1 - H 1 /2 = 24,000 - 0,003 - 0,004 / 2 = 23,995 (мм).
Наибольший размер изношенного проходного калибра-скобы:
ПР изн = d max + Y 1 = 24,000 + 0,003 = 24,003 (мм).
Наибольший размер непроходного нового калибра-скобы:
НЕ max = d min + H 1 /2 = 23,987 + 0,004 / 2 = 23,989 (мм).
Наименьший размер непроходного нового калибра-скобы:
НЕ min = d min - H 1 /2 = 23,987 - 0,004 / 2 = 23,985 (мм).
Размеры контрольных калибров:
К-ПР max = d max - Z 1 + Hp/2 = 24,000 - 0,003 + 0,0015/2=23,99775(мм).
К-ПР min = d max - Z 1 - Hp/2 = 24,000 - 0,003 - 0,0015/2 = 23,99625(мм).
К-НЕ max = d min + Hp/2 =23,987 + 0,0015/2 = 23,98775(мм).
К-НЕ min = d min - Hp/2 = 23,987 - 0,0015/2 = 23,98625(мм).
К-И max = d max + Y 1 + Hp/2 = 24,000 + 0,003 + 0,0015/2 = 24,00375(мм).
К-И min = d max + Y 1 - Hp/2 = 24,000 + 0,003 - 0,0015/2 = 24,00225(мм).
6. Расположение полей допусков представлено на рис. 9.
Рисунок 9 - Расположение полей допусков
Приложение 1
Варианты заданий
на проведение работы
| Вари- ант | Номинальные размеры, мм | Виды соединений | Вари- ант | Номинальные размеры, мм | Виды соединений |
| H7/k6 | H7/h6 | ||||
| H7/i7 | G6/h7 | ||||
| G6/h6 | H6/h7 | ||||
| K8/h7 | H6/g6 | ||||
| H6/i s 6 | G6/h7 | ||||
| K7/h8 | H6/f6 | ||||
| H7/k7 | F8/h7 | ||||
| H6/i s 6 | H7/g6 | ||||
| H7/h7 | J s 6/h6 | ||||
| K6/h6 | K6/h7 | ||||
| E8/h7 | M6/h7 | ||||
| H6/f6 | H6/k6 | ||||
| G7/h8 | M6/h7 | ||||
| H7/d7 | H6/i s 6 | ||||
| H6/f6 | M8/h7 |
Приложение 2
Допуски и отклонения калибров
(по ГОСТ 24853-81)
| Ква- | Обозначение | Интервалы размеров, мм | |||||
| ли- | размеров и | Св.18 до 30 | Св.30 до 50 | Св.50 до 80 | Св.80 до 120 | Св.120 до 180 | |
| теты | допусков | размеры и допуски, мкм | |||||
| Z | 2,5 | 2,5 | |||||
| Y | 1,5 | ||||||
| Z 1 | 3,5 | ||||||
| Y 1 | |||||||
| H, H s | 2,5 | 2,5 | |||||
| H 1 | |||||||
| H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | |||
| Z, Z 1 | 3,5 | ||||||
| Y, Y 1 | |||||||
| H, H 1 | |||||||
| H s | 2.5 | 2,5 | |||||
| H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | |||
| Z, Z 1 | |||||||
| Y, Y 1 | |||||||
| H | |||||||
| H 1 | |||||||
| H s , H p | 2,5 | 2,5 | |||||
Задание № 3
«Допуски и посадки подшипников качения»
Класс точности.
Номер подшипника.
Пример выполнения расчетноЙ работы
Для радиального однорядного подшипника построить схемы расположения полей допусков с указанием отклонений. Нагружение – циркуляционное. Вал – сплошной.
Исходные данные:
1. Класс точности – 0.
2. Номер подшипника – 224.
4. Характер нагружения – с умеренными толчками и вибрацией.
1. По ГОСТ 8338 – 75 для подшипника № 224 определяются:
d = 120 мм – диаметр внутреннего кольца;
D = 215 мм – диаметр наружного кольца;
B = 40 мм – ширина подшипника;
r = 3,5 мм – координата монтажной фаски кольца подшипника.
2. Определим интенсивность нагрузки на посадочной поверхности шейки сплошного вала:
P r = R × Kn × F × Fa / b = 6000 × 1 × 1 × 1 / 0,033 = 181818 (Н/м) » 182 (кН/м),
где = 1,0 для нагрузки с умеренными толчками и вибрацией; F = 1 при сплошном вале; Fa = 1 для радиальных подшипников; b = B – 2r = 40 – 2 × 3,5 = 33 (мм) = 0,033 (м).
3. Найденному значению интенсивности нагрузки P r = 182 кН/м соответствуют поля допусков вала j s 5 и j s 6. При классе точности 0 рекомендуемые поля допусков – n6; m6; k6; j s 6; h6; g6. Таким образом выбранное поле допуска вала – j s 6.
По табл. 1.29 [1 ] для d = 120 мм полю допуска j s 6 соответствуют:
es = + 0,011 мм;
ei = – 0,011 мм.
Отклонения диаметра внутреннего кольца подшипника d = 120 мм для класса точности 0 принимаются по ГОСТ 520 – 89:
верхнее отклонение – 0;
нижнее отклонение – 0,020 мм.
4. Для класса точности 6 выбирается одно из рекомендуемых полей допусков отверстия корпуса. Предпочтительное поле допуска – Н7.
По табл. 1.27 [1 ] для D = 215 мм полю допуска Н7 соответствуют:
ES = + 0,046мм;
Отклонению диаметра наружного кольца подшипника D = 215 мм для класса точности 0 принимаются по ГОСТ 520 – 89:
верхнее отклонение – 0;
нижнее отклонение – 0,030 мм.
4. Схема расположения полей допусков представлена на рис 11 .
Рисунок 11 - Схемы расположения полей допусков
а) для соединения вала с внутренним кольцом подшипника;
б) для соединения внешнего кольца подшипника с корпусом.
Приложение 3
Варианты заданий
на проведение работ
| Вари-ант | № под-шип-ника | Класс точ-ности | R, H | Ха-рактер нагру-жения | Вари-ант | № под-шип-ника | Класс точ-ности | R, H | Ха-рактер нагру-жения |
| С | У | ||||||||
| С | С | ||||||||
| У | С | ||||||||
| У | У | ||||||||
| С | У | ||||||||
| С | С | ||||||||
| У | С | ||||||||
| У | У | ||||||||
| С | У | ||||||||
| С | С | ||||||||
| У | С | ||||||||
| У | У | ||||||||
| С | У | ||||||||
| С | С | ||||||||
| У | С |
Приложение 4
Размеры подшипников, мм
(по ГОСТ 8338 – 75)
| № подшипника | d | D | B | r | № подшипника | d | D | B | r |
| 0,5 | 3,5 | ||||||||
| 1,0 | 4,0 | ||||||||
| 2,0 | 5,0 | ||||||||
| 2,0 | 5,0 | ||||||||
| 3,0 | 6,0 | ||||||||
| 3,0 | 1,5 | ||||||||
Размерные числа, на чертеже, служат основанием для определения размеров изображенного изделия (детали). На рабочих чертежах проставляют номинальные размеры. Это размеры, рассчитанные при конструировании.
Размер, полученный в результате измерения готовой детали, называется действительным. Наибольшим и наименьшим предельными размерами называют установленные наибольшие и наименьшие допустимые значения размеров . Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Разность между результатом измерения и номинальным размером называется отклонением размера – положительным, если размер больше номинального, и отрицательным, если размер меньше номинального.
Разность между наибольшим предельным размером и номинальным называется верхним предельным отклонением , а разность между наименьшим предельным размером и номинальным – нижним предельным отклонением . Отклонения обозначают на чертеже знаком (+) или (-) соответственно. Отклонения пишут вслед за номинальным размером более мелкими цифрами одно под другим, например , где 100 – номинальный размер; +0,023 – верхнее, а -0,012 – нижнее отклонение.
Полем допуска называется зона между нижним и верхним предельными отклонениями. Оба отклонения могут быть отрицательными или положительными. Если одно отклонение равно нулю то оно на чертеже не проставляется. Если поле допуска расположено симметрично, то величину отклонения наносят со знаком “+-“ рядом с размерным числом цифрами такого же размера, например:
Отклонения размеров углов указывают в градусах, минутах и секундах, которые должны быть выражены целыми числами, например 38 град 43`+-24``
При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхность . Охватывающая поверхность носит общее название отверстие, а охватываемая – вал. Размер общий для одной и другой детали соединения, называется номинальным . Он служит началом отсчета отклонений. При установлении номинальных размеров для валов и отверстий необходимо расчетные размеры округлять, подбирая ближайшие размеры из ряда номинальных линейных размеров по ГОСТ 6636-60.
Различные соединения деталей машин имеют свое назначение. Все эти соединения можно себе представить как охватывание одной детали другой или как посадку одной детали в другую, причем одни соединения можно собрать и разъединить, а другие собираются и разъединяются с трудом.
Обозначения предельных отклонений размеров на рабочих чертежах деталей и сборочных чертежах должны соответствовать требованиям ГОСТ 2.109-73 и ГОСТ 2.307-68.
При обозначении предельных отклонений размеров необходимо выполнять основные правила:
-линейные размеры и их предельные отклонения на чертежах Указывают в миллиметрах без обозначения единицы измерения;
-на рабочих чертежах предельные отклонения приводят для все размеров, кроме справочных; размеров, определяющих зоны шероховатости, термообработки, покрытия, и для размеров деталей задаваемых с припуском, для которых допускается не указывает предельные отклонения;
-на сборочных чертежах предельные отклонения проставляю для параметров, которые должны быть выполнены и проконтролированы по данному сборочному чертежу, а также для размеров деталей, изображенных на сборочном чертеже, на которые рабочие чертежи не выпускаются.
Примеры обозначения предельных отклонений
Примеры обозначения допусков и посадок на чертежах
7.Основное отклонение - одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии. Основные отклонения обозначаются буквами латинского алфавита, прописными для отверстий (A...ZC) и строчными для валов (a...zc)
Верхнее отклонение ES, es - алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами
Нижнее отклонение EI, ei - алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами
Заштрихованная область носит название поле допуска размера. Эта область в виде прямоугольника расположена между предельными размерами dmaxиdmin определяет диапазон рассеяния действительных размеров годных деталей. За нулевую линию принято номинальное значение d размера вала. Поле допуска определяется численным значением допуска Td и расположением относительно нулевой линии, т.е. двумя параметрами.
Величины полей допусков обозначают буквами IT и цифрой порядкового номера квалитета. Например: IT5, IT7. Условное обозначение допусков. Размер, для которого указывают поле допуска, обозначают числом (мм), за которым следует условное обозначение, состоящее из буквы/букв и цифры/цифр - обозначающей номер квалитета, например 20g6, 20H8, 30h11 и т.д. Необходимо отметить, что отклонения проставляются с определенными знаками, допуски же величины всегда положительные и знак не указывается.
Допуск размера определяет точность изготовления детали и влияет на показатели качества изделий. С уменьшением допуска деталей, работоспособность которых определяется износом (поршень, цилиндр двигателя внутреннего сгорания) такой важный эксплуатационный показатель, как ресурс работы увеличивается. С другой стороны, уменьшение допусков увеличивает затраты на изготовление.
Для определения численных значений полей допусков изделий стандартами системы ИСО (в России системой ЕСДП – единая система допусков и посадок) установлено 20 квалитетов.
Квалитеты обозначаются цифрами: 01,0,1,2,3,……….18, в порядке понижения точности и увеличения допусков. Обозначение IT8 означает, что допуск на размер установлен по 8-му квалитету точности.
Примерные области применения квалитетов точности в машиностроении таковы:
IT01 поIT3 для высокоточных средств измерений, калибров, шаблонов, для деталей машиностроения такая точность, как правило, не назначается;
IT 4 по IT5 для прецизионных деталей машиностроения.
IT 6 по IT7 точные детали машиностроения, применяются весьма широко;
IT 8 по IT9 средняя точность деталей машиностроения;
IT 10 по IT12 пониженная точность деталей. Все вышеперечисленные квалитеты образуют посадки соединений;
Квалитеты грубее 12-го назначают для нормирования точности свободных, несопрягаемых поверхностей деталей, точности размеров заготовок.
Единица допуска - это зависимость допуска от номинального размера, которая является мерой точности, отражающей влияние технологических, конструктивных и метрологических факторов. Единицы допуска в системах допусков и посадок установлены на основании исследований точности механической обработки деталей. Значение допуска можно рассчитать по формуле T = a·i , где a - число единиц допуска, зависящее от уровня точности (квалитет или степень точности); i - единица допуска.
До́пуск - разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями параметров, задаётся на геометрические размеры деталей, механические, физические и химические свойства. Назначается (выбирается) исходя из технологической точности или требований к изделию (продукту)
Для нормирования уровней точности в системах ISO и СЭВ вводятся квалитеты.
Под квалитетом понимается совокупность допусков, изменяющихся в зависимости от номинального размера и соответствующих одинаковой степени точности, определяемой числом единиц допуска а.
В диапазоне до 500мм – 19 квалитетов: 0,1; 0; 1; 2; …; 17.
В диапазоне 500–3150мм – 18 квалитетов.
Посадки с зазором.
Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.
Посадки с зазором. Посадкой с зазором называется посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении (поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала). Зазор S - положительная разность размеров отверстия и вала. Зазор обеспечивает возможность относительного перемещения сопряженных деталей.
Посадка с зазором - обеспечивает зазор в соединении, и характеризуется величинами наибольших и наименьших зазоров, при графическом изображении поле допуска отверстия расположен выше поля допуска вала.
В тех случаях, когда одна деталь должна перемещаться относительно другой без качки, следует иметь очень малый зазор: для того чтобы одна деталь могла свободно вращаться в другой (например, вал в отверстии), зазор должен быть больше.
Характер и условия работы подвижных соединений отличаются разнообразием.
Посадки группы Н/h характерны тем, что минимальный зазор в них равен нулю. Они применяются для пар с высокими требованиями к центрированию отверстия и вала, если взаимное перемещение вала и отверстия предусматривается при регулировании, а также при малых скоростях и нагрузках.
Посадку H5/h4 назначают для соединений с высокими требованиями к точности центрирования и направлению, в которых допускается проворачивание и продольное перемещение деталей при регулировании. Эти посадки используют вместо переходных (в том числе для сменных частей). Для вращающихся деталей их применяют только при малых нагрузках и частотах вращения.
Посадку H6/h5 назначают при высоких требованиях к точности центрирования (например, пиноли задней бабки токарного станка, измерительных зубчатых колес при их установке на шпиндели зубоизмерительных приборов).
Посадка H7/h6 (предпочтительная) используется при менее жестких требованиях к точности центрирования (например, сменных зубчатых колес в станках, корпусов под подшипники качения в станках, автомобилях и других машинах).
Посадку H8/h7 (предпочтительную) назначают для центрирующих поверхностей, если можно расширить допуски на изготовление при несколько пониженных требованиях к соосности.
ЕСДП допускает применение посадок группы H/h, образованных из полей допусков квалитетов 9... 12, для соединений с низкими требованиями к точности центрирования (например, для посадки шкивов зубчатых колес, муфт и других деталей на вал с креплением шпонкой для передачи крутящего момента, при невысоких требованиях к точности механизма в целом и небольших нагрузках).
Посадки группы H/g (H5/g4; H6/g5 и H7/g6 - предпочтительная) имеют наименьший гарантированный зазор из всех посадок с зазорами. Их применяют для точных подвижных соединений, требующих гарантированного, но небольшого зазора для обеспечения точного центрирования, например золотника в пневматических устройствах, шпинделя в опорах делительной головки, в плунжерных парах и т. п.
Из всех подвижных посадок наиболее распространены посадки группы H/f (H7/f7 - предпочтительная, H8/f8 и т.п., образованные из полей допусков квалитетов 6, 8 и 9). Например, посадку H7/f7 применяют в подшипниках скольжения электродвигателей малой и средней мощности, поршневых компрессорах, в коробках скоростей станков, центробежных насосах, в двигателях внутреннего сгорания и др.
Посадки группы Н/е (H7/е8, H8/е8 - предпочтительная, H7/е7 и посадки, подобные им, образованные из полей допусков квалитетов 8 и 9) обеспечивают легкоподвижное соединение при жидкостном трении. Их применяют для быстровращающихся валов больших машин. Например, первые две посадки применяют для валов турбогенераторов и электродвигателей, работающих с большими: нагрузками. Посадки Н9/е9 и H8/е8 применяют для крупных подшипников в тяжелом машиностроении, свободно вращающихся на валах зубчатых колес, и для других деталей, включаемых муфтами сцепления, для центрирования крышек цилиндров.
Посадки группы H/d (H8/d9, H9/d9 - предпочтительная и подобные им посадки, образованные из полей допусков квалитетов 7, 10 и 11) применяют сравнительно редко. Например, посадка H7/d8 используется при высокой частоте вращения и относительно малом давлении в крупных подшипниках, а также в сопряжении «поршень - цилиндр» в компрессорах, а посадка H9/d9 - при невысокой точности механизмов.
Посадки группы H/с (H7/с8 и H8/с9) характеризуются значительными гарантированными зазорами, и их применяют для соединений с невысокими требованиями к точности центрирования. Наиболее часто эти посадки назначают для подшипников скольжения (с различными температурными коэффициентами линейного расширения вала и втулки), работающих при повышенных температурах (в паровых турбинах, двигателях, турбокомпрессорах, других машинах, в которых при работе зазоры значительно уменьшаются вследствие того, что вал нагревается и расширяется больше, чем вкладыш подшипника). При выборе подвижных посадок необходимо руководствоваться следующими соображениями: чем больше скорость вращения детали, тем больше должен быть зазор.
Переходные посадки.
Переходные посадки предусмотрены только в точных квалитетах. Переходные посадки обеспечивают хорошее центрирование соединяемых деталей и применяются в неподвижных разъемных соединениях, которые в процессе эксплуатации подвергаются более или менее частой разборке и сборке для осмотра или замены сменных деталей. Высокая точность центрирования и относительная легкость разборки и сборки соединения обеспечиваются ад счет небольших зазоров и натягов. Малые зазоры ограничивают взаимное радиальное смешение деталей в соединениях, а небольшие натяги способствуют их соосности при сборке.
· Характеризуются умеренным гарантированным зазором, достаточным для обеспечения свободного вращения в подшипниках скольжения при консистентной и жидкой смазке в легких и средних режимах работы (умеренные скорости - до 150 рад/с, нагрузки, небольшие температурные деформации). 
· Посадки H/js; Js/h - «плотные». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 0.5 ... 5% , и, следовательно, в сопряжении образуются преимущественно зазоры. Обеспечивают легкую собираемость.
· Посадка H7/js6 применяется для сопряжения стаканов подшипников с корпусами, небольших шкивов и ручных маховичков с валами.
· Посадки H/k; K/h - «напряженные». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 24...68% . Однако из-за влияния отклонений формы, особенно при большой длине соединения, зазоры в большинстве случаев не ощущаются. Обеспечивают хорошее центрирование. Сборка и разборка производится без значительных усилий, например, при помощи ручных молотков.
· Посадка H7/k6 широко применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с валами.
· Посадки H/m; M/h - «тугие». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 60...99,98% . Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях. Разбираются, как правило, только при ремонте.
· Посадка H7/m6 применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с валами; для установки тонкостенных втулок в корпуса, кулачков на распределительном валу.
· Посадки H/n ; N/h - «глухие». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 88...100% . Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях: применяются прессы. Разбираются, как правило, только при капитальном ремонте.
· Посадка H7/n6 применяется для сопряжения тяжело нагруженных зубчатых колес, муфт, кривошипов с валами, для установки постоянных кондукторных втулок в корпусах кондукторов, штифтов и т.п.
Примеры назначения переходных посадок (а - соединение «вал - шестерня»; б - соединение «поршень - поршневой палец - головка шатуна»; в - соединение «вал - маховик»; г - соединение «втулка - корпус»).
Посадки с натягом.
Посадки с гарантированным натягом применяют для получения неподвижных неразъемных соединений, причем относительная неподвижность сопрягаемых деталей обеспечивается благодаря упругим деформациям, возникающим при соединении вала с отверстием. При этом предельные размеры вала больше предельных размеров отверстия. В некоторых случаях для повышения надежности соединения дополнительно используют штифты или другие средства крепления, при этом крутящий момент передается штифтом, а натяг удерживает деталь от осевых перемещений.
Примеры применения посадок с натягом. Частота применяемости предпочтительных посадок с натягом соответствует порядку увеличения гарантированного натяга.
Для соединений тонкостенных деталей, а также деталей со стенками большей толщины, испытывающих небольшие нагрузки, предпочтительной будет посадка Н7/р6. Для соединений кондукторных втулок с корпусом кондуктора, запорных втулок с дополнительным креплением предпочтительными будут посадки H7/r6 , H7/s6. ПосадкаH7/u7 применяется для таких соединений, как втулки подшипников скольжения в тяжелом машиностроении, венцы червячных колес, маховики. Посадки, характеризуемые самыми большими величинами гарантированного натяга -H8/x8 , H8/z8 , применяются для тяжело нагруженных соединений, воспринимающих большие крутящие моменты и осевые силы.
Посадки с натягом предназначены для получения неподвижных неразъемных соединений деталей без дополнительного их крепления. 
1. Основные понятия и определения: номинальный размер, предельные размеры, предельные отклонения, допуск, посадка, зазор, натяг. Дать схему расположения полей допусков отверстия и вала для переходной посадки. Обозначить на ней указанные понятия и дать формулы связи между ними.
Размеры подразделяются на истинные, действительные, предельные, номинальные.
Истинный размер
– некоторая абсолютная величина, к которой мы стремимся, повышая качество изделий.
Действительный размер
– размер элемента установленный измерениями с допустимой погрешностью.
На практике вместо истинного размера используют действительный размер.
Номинальный размер – размер, относительно которого определяют предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений. Для сопрягаемых деталей номинальный размер является общим. Он определяется расчетами на прочность, жесткость и т. д., округляется до наибольшего значения с учетом «нормальных линейных размеров».
Нормальные линейные размеры .
Нормальные линейные размеры применяются с целью уменьшения разнообразия назначаемых конструктором размеров со всеми вытекающими преимуществами (сужением сортамента материалов, номенклатуры мерного, режущего и измерительного инструмента и т. д.).
Ряды нормальных линейных размеров – это геометрические прогрессии со знаменателем. В ряду пять значений. Эти соотношения сохраняются для различных числовых интервалов.
Первый ряд Ra 5 g = 10 = 1,6
0.1; 0.16; 0.25; 0.4; 0.63
1; 1.6; 2.5; 4; 6.3
10; 16; 25; 40; 63
100; 160; 250; 400; 630
Второй ряд Ra 10 g = 10 = 1,25
1; 1.25; 1.6; 2.0; 2.5; 3.2; 4.0; 5.0; 6.3; 8.0
Каждый следующий ряд включает в себя члены предыдущего.
Третий ряд Ra 20 g = 10 = 1,12
Четвертый ряд Ra 40 g = 10 = 1,06
При выборе номинальных размеров, предшествующий ряд предпочтительнее последующего.
Номинальный размер обозначается для отверстий D и вала d.
Предельные размеры: два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находится, или которым может быть равен действительный размер.
Наибольший предельный размер: наибольший допустимый размер элемента, номинальный наоборот.
Dmax, Dmin, dmax, dmin
С целью упрощения обозначения предельных размеров на чертежах введены предельные отклонения от номинального размера.
Верхнем предельным отклонением ES(es) называется алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным размером.
EI = dmax –D для отверстия
es = dmax – d для вала
Нижним предельным отклонением EI(ei)называется алгебраическая разность между наименьшем предельным отклонением и номинальным размером.
EI = dmin – D для отверстия
Ei = dmin – d для вала
Действительным отклонением называется алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.
Значения отклонений могут быть положительным и отрицательным числом.
На машиностроительных чертежах линейные, номинальные, предельные размеры, а также отклонения проставляют в миллиметрах.
Угловые размеры и их предельные отклонения проставляют в градусах, минутах, секундах с указанием единиц.
При равенстве абсолютных величины отклонений 42 + 0,2; 120 + 2
Отклонение, равное нулю на чертежах не проставляют, наносят только одно отклонение – положительное вверху, отрицательное внизу.
Отклонение записывается до последней значащей цифры. Для производства важнее не отклонение, а ширина интервала, который называется допуском.
Допуск – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями.
TD = Dmax – Dmin = ES – EI
Td = dmax – dmin = es - ei
Допуск всегда положителен, он определяет допускаемое поле рассеивания действующих размеров деталей в партии, которые признаются годными, т. е. он определяет заданную точность изготовления.
Назначения рационального допуска – важная задача, сочетающая в себе экономические и качественные требования производства.
С увеличением допуска качество изделий, как правило, ухудшается, зато стоимость изготовления падает.
Пространство на схеме, ограниченное линиями верхнего и нижнего отклонений называется полем допуска .
Упрощенное изображение полей допусков, при котором схемы отверстий и вала отсутствуют .
Пример: Построить схему расположения полей допусков для валов с номинальным размером 20 и предельными отклонениями
1. es = + 0,02 2. es = + 0,04
ei = - 0,01 ei = + 0,01
T1 = + 0,0,01) = 0,03 мм T2 = 0,04 – 0,01 = 0,03 мм
Сравнительная точность деталей 1 и 2 одинакова. Критерий точности – допуск T1 = T2, но поля допусков разные, т. к. они отличаются расположением относительно номинального размера.
Обозначение отклонений на чертежах.
dmax = d + es
С понятием взаимозаменяемости связано понятие о годности детали. Всякая реальная деталь будет годной если:
dmin < dr < dmax
ei < er < es
Например: валы
dr1 = 20,03 – годен
dr2 = 20,05 – брак исправляемый
dr3 = 20,0 – брак неисправляемый
Понятие о посадках.
Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной зазора или натяга.
Зазор – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.
Подвижные соединения характеризуются наличием зазоров.
Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.
Неподвижные соединения характеризуют, как правило, наличием натяга.
Существуют три типа посадок: с зазором, с натягом и преходящие.
Переходные посадки.
Переходные – посадки при которых в соединениях возможно получение как зазора, так и натяга (поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью).
Неподвижные соединения.
Переходные посадки рассчитывают на Smax и Nmax.
Smax = Dmax – dmin = ES – ei
Nmax = dmax – Dmin =es – EI
2. Отклонения от параллельности, перпендикулярности и наклона поверхностей и осей, их нормирование и примеры обозначения на чертеже.
Отклонения расположения поверхности.
Отклонение реального расположения поверхности от его наименьшего расположения.
Виды отклонений расположения.
Отклонение от параллельности
– разность наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостями в пределах нормируемого участка.
Отклонение от перпендикулярности плоскостей - отклонение угла между плоскостями от прямого угла, выраженное в линейных единицах на длине нормируемого участка.
Отклонение от соосности
– наибольшее расстояние (Δ1, Δ2) между осью рассматриваемой поверхности вращения и общей осью вращения.
Отклонение от симметричности относительно базовой плоскости
– называется наибольшее расстояние между плоскостью симметрии рассматриваемого элемента и плоскостью симметрии базового элемента в пределах нормируемого участка.
Для контроля соосности используют специальные приспособления.
Отклонения формы должны исключаться из отклонений расположения, поэтому отклонения расположения
(от параллельности, перпендикулярности, соосности и т. д.) измеряют от прилегающих прямых и поверхностей, воспроизводимых с помощью дополнительных средств: поверочных линеек, валиков, угольников или специальных приспособлений.
Для контроля соосности применяют специальные приспособления:
В качестве универсальных средств контроля отклонений широко используют координатные измерительные машины.
3. Методы измерения и их отличие.
По способу получения результата измерения различают на:
Прямое измерение – это измерение, измерение в котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.
Косвенное измерение – искомую величину находят по известной зависимости между искомой величиной и величинами, определяемыми прямыми измерениями
y=f(a, b,c..h)
Определение плотности однородного тела по его массе и геометрическим размерам.
Различают 2 метода измерения: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.
Метод непосредственной оценки – значение величины определяется непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора.
Для этого необходимо, чтобы диапазон показаний шкалы был больше значения измеряемой величины.
При методе непосредственной оценки (НО) настройку прибора на нуль производят по базовой поверхности прибора. Под действием различных факторов (изменения температуры, влажности , вибраций и т. д.) может произойти смешение нуля. Поэтому периодически необходимо производить проверку и соответствующую регулировку.
Метод сравнения – измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. При измерении методом сравнения с мерой результатом наблюдения является отклонение измеряемой величины от значения меры. Значение измеряемой величины от значения меры. Значение измеряемой величины получают алгебраическим суммированием значения меры и отклонения от этой меры, определенного по показанию прибора.
L=М+П
Метод непосредственной оценки Метод сравнения
ДП>L ДП>L-М
Выбор метода измерения определяется соотношением между диапазоном показаний средства измерения и значением измеряемой величины.
Если диапазон меньше измеряемой величины, то используют метод сравнения.
Метод сравнения используют при измерении, контроле деталей в массовом и серийном производствах, т. е. когда нет частых переналадок измерительного прибора.
Для линейных измерений различие двух методов: - относительно, т. к. измерение - это всегда по существу сравнение с единицей, которая так или иначе заложена в средстве измерения.
1. Характеристики системы допусков и посадок гладких цилиндрических соединений: нормальная температура, единица допуска, квалитеты, формула допусков, интервалы диаметров и ряды допусков.
2. Параметры шероховатости Ra, Rz, Rmax. Нормирование и примеры обозначения на чертеже шероховатости поверхности с использованием этих параметров.
3. Приведенный диаметр наружной резьбы. Суммарный допуск среднего диаметра резьбы. Условие годности наружной резьбы по среднему диаметру. Пример обозначения точности резьбы болта на чертеже.
1.Характеристики системы допусков и посадок гладких цилиндрических соединений: основные отклонения валов и отверстий и схемы расположения, поле допуска и его обозначение, предпочтительные поля допусков и схемы их расположения.
2. Параметры шероховатости, S и Sm. Нормирование и примеры обозначения на чертеже шероховатости поверхности с использованием этих параметров.
3. Классификация зубчатых передач по функциональному назначению. Примеры обозначения точности зубчатых колес.
1. Три типа посадок, схема расположения полей допусков и характеристики этих посадок. Примеры обозначения посадок на чертежах.
2. Параметр шероховатости tp. Нормирование и примеры обозначения на чертеже шероховатости поверхности с использованием этого параметра.
3. Погрешности измерения. Классификация составляющих погрешности измерения по причинам их возникновения.
1. Три типа посадок в системе отверстия. Схемы расположения полей допусков и примеры обозначения посадок в системе отверстия на чертеже.
2. Отклонения формы цилиндрических поверхностей, их нормирование и примеры обозначения на чертежах допусков формы цилиндрических поверхностей.
3. Приведенный средний диаметр внутренней резьбы. Суммарный допуск среднего диаметра резьбы. Условие годности внутренней резьбы по среднему диаметру. Пример обозначения точности гайки на чертеже.
1. Три типа посадок в системе вала. Схемы расположения полей допусков и примеры обозначения посадок в системе вала на чертеже.
2. Отклонения формы плоских поверхностей. Их нормирование и примеры обозначения на чертеже допусков формы плоских поверхностей.
3. Нормирование точности зубчатых колес и передач. Принцип комбинирования ном точности. Примеры обозначения точности зубчатых колес.
1.Посадки с зазором. Схемы расположения полей допусков в системе отверстия и системе вала. Применение посадок с зазором и примеры обозначения на чертежах.
2. Принципы нормирования отклонений формы и обозначение допусков формы на чертежах. Отклонения формы поверхностей, основные определения.
3. Случайные погрешности измерения и их оценка.
1. Посадки с натягом. Схемы расположения полей допусков в системе отверстия и вала. Применение посадок с натягом и примеры обозначения на чертежах.
2. высотные параметры шероховатости поверхности. Нормирование и примеры обозначения на чертежах шероховатости поверхности с использованием высотных параметров.
3. Нормирование точности метрической резьбы. Примеры обозначения на чертежах посадок резьбовых соединений с зазором.
1.Переходные посадки. Схемы расположения полей допусков в системе вала и отверстия. Применение переходных посадок и примеры обозначения на чертеже.
2. Шаговые параметры шероховатости поверхности. Нормирование и примеры обозначения на чертеже шероховатости поверхности с использованием шаговых параметров.
3. Кинематическая точность зубчатых колес и передач, ее нормирование. Пример обозначения точности зубчатого колеса для отсчетных передач.
2. Параметр формы шероховатости. Нормирование и примеры обозначения на чертежах шероховатости поверхности с использованием параметра формы.
3. Систематические погрешности измерения, способы их обнаружения и устранения.
2. Обозначение на чертежах шероховатости поверхности. Примеры обозначения шероховатости поверхности, вид обработки, который конструктором не устанавливается; обрабатываемой со снятием слоя материала; сохраняемой в состоянии поставки; обрабатываемой без снятия слоя материала.
3. Основные отклонения диаметров резьбы для посадок с зазором и схемы их расположения. Примеры обозначения посадок метрической резьбы на чертежах.
1. Посадки с зазором. Схемы расположения полей допусков посадок с зазором в системе отверстия. Показать, как изменятся Smax, Smin, Sm, Ts при изменении допусков соединяемых деталей на один квалитет. Примеры обозначения на чертежах посадок с зазором в системе отверстия.
2. Отклонения расположения поверхностей, их нормирование и примеры обозначения на чертежах допусков расположения поверхностей.
3. Контакт зубьев в передаче и его нормирование. Пример обозначения точности зубчатого колеса для силовой передачи.
1. Посадки с натягом, схемы расположения полей допусков посадок с натягом в системе отверстия. Показать, как изменятся Nmax, Nmin, Nm, TN при изменении допусков соединяемых деталей на один квалитет. Примеры обозначения на чертежах посадок с натягом в системе отверстия.
2. Шероховатость поверхности, причины ее возникновения. Нормирование шероховатости поверхности и примеры обозначения на чертежах.
3. Выбор средств измерения.
1.Переходные посадки, схемы расположения полей допусков переходных посадок в системе отверстия. Показать, как изменятся Smax, Smin, Sm(Nm), TSN при изменении допусков соединяемых деталей на один квалитет. Примеры обозначения на чертежах переходных посадок в системе отверстия.
2. Отклонения от соосности и пересечение осей, их нормирование и примеры обозначения на чертежах.
3. Нормирование и обозначение на чертежах точности наружной резьбы.
1. Посадки с зазором. Схемы расположения полей допусков посадок с зазором в системе вала. Показать, как изменятся Smax, Smin, Sm, Ts при изменении допусков соединяемых деталей на один квалитет. Примеры обозначения на чертежах посадок с зазором в системе вала.
2. Отклонение от симметричности и позиционное отклонение, их нормирование и примеры обозначения на чертежах.
3. Плавность работы зубчатых колес и передач, ее нормирование. Пример обозначения точности зубчатого колеса для скоростной передачи.
1. Посадки с натягом, схемы расположения полей допусков посадок с натягом в системе вала. Показать, как изменятся Nmax, Nmin, Nm, TN при изменении допусков соединяемых деталей на один квалитет. Примеры обозначения на чертежах посадок с натягом в системе вала.
2. Радиальное и торцевое биения, их нормирование и примеры обозначения на чертеже.
3. Математическая обработка результатов наблюдения. Форма представления результата измерения.
1. Переходные посадки, схемы расположения полей допусков переходных посадок в системе вала. Показать, как изменятся Smax, Smin, Sm(Nm), TSN при изменении допусков соединяемых деталей на один квалитет. Примеры обозначения на чертежах переходных посадок в системе вала.
2.Параметры шероховатости Ra, Rz, Rmax. Примеры применения этих параметров для нормирования шероховатости поверхности.
3. Принципы обеспечения взаимозаменяемости резьбовых соединений. Примеры обозначения точности резьбовых соединений на чертежах.
1.Посадки с зазором и их расчет (выбор). Обозначение посадок с зазором на чертежах. Примеры применения предпочтительных посадок с зазором.
2. Параметры шероховатости поверхности Sm и S. Примеры применения этих параметров для нормирования шероховатости поверхности.
3.Погрешность измерения и ее составляющие. Суммирование погрешностей при прямых и косвенных измерениях.
1. Посадки с натягом и их расчет (выбор). Обозначение посадок с натягом на чертежах. Примеры применения предпочтительных посадок с натягом.
2. Параметр шероховатости tp и примеры его применения для нормирования шероховатости поверхности.
3. Виды сопряжений зубьев колес в передаче. Примеры обозначения точности зубчатых колес.
1. Переходные посадки и их расчет (выбор). Обозначение переходных посадок на чертежах. Примеры применения предпочтительных переходных посадок.
2. Принцип предпочтительности, ряды предпочтительных чисел.
3. Понятие о контроле, контроль предельными калибрами. Схемы расположения полей допусков калибров для контроля отверстий. Расчет и обозначение на чертежах исполнительных размеров калибров-пробок.
1. Посадки подшипников качения в соединениях с корпусом и валом и схемы расположения полей допусков. Примеры обозначения посадок подшипников качения на чертеже.
2. Понятие о взаимозаменяемости и ее видах.
3. Нормирование и обозначение на чертежах точности внутренней резьбы.
1. Выбор посадок подшипников качения в зависимости от вида нагружения колец и класса точности подшипника. Примеры обозначения посадок подшипников качения на чертежах.
3. Понятие о контроле, контроль предельными калибрами. Схемы расположения полей допусков калибров для контроля валов. Расчет и обозначение на чертежах исполнительных размеров калибров-скоб.
1. Схемы расположения полей допусков в соединениях подшипников качения с валом и корпусом. Примеры обозначения посадок подшипников качения на чертежах.
2. Научно-технические принципы стандартизации. Роль стандартизации в обеспечении качества продукции.
3. Боковой зазор в зубчатых передачах и его нормирование. Примеры обозначения точности зубчатых колес.
1.Система отверстия. Схема расположения полей допусков трех типов посадок в системе отверстия. Примеры обозначения посадок в системе отверстия на чертеже.
2. Унификация, симплификация, типизация и агрегатирование и их роль в повышении качества машин и приборов.
3. Диаметральные компенсации погрешностей шага и угла профиля резьбы. Пример обозначения точности резьбы болта с длинной свинчивания, отличающейся от нормальной.
1.Система вала. Схема расположения полей допусков трех типов посадок в системе вала. Примеры обозначения посадок в системе вала на чертежах.
2. Качество продукции и его основные показатели. Аттестация качества продукции.
3. Поле допуска наружной резьбы и его обозначение. Предельные контуры наружной резьбы и условие годности.
В машиностроении все детали условно подразделяют на две группы:
1. "валы " – наружные (охватываемые) элементы детали, номинальный размер вала принято обозначать d ;
2. "отверстия " – внутренние (охватывающие) элементы детали, номинальный размер отверстия обозначают D .
Термины "вал" и "отверстие" относят не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей любой другой формы.
Количественно геометрические параметры деталей оценивают посредством размеров. Размер – это числовое значение линейной величины (диаметра, длины, высоты и т.п.) в выбранных единицах. В машиностроении размеры указываются в миллиметрах. Различают следующие размеры:
Номинальный размер (D, d, l ) – размер, который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяют предельные размеры. Для деталей, составляющих соединение, номинальный размер является общим. Номинальные размеры находят расчетом их на прочность и жесткость, а также исходя из совершенства геометрических форм и обеспечения технологичности конструкций изделий.
Для сокращения числа типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента, штампов, приспособлений, а также для облегчения типизации технологических процессов значения размеров, полученные расчетом, следует округлять (как правило, в большую сторону) в соответствии со значениями ряда нормальных линейных размеров.
Действительный размер - размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью. Этот термин введен потому, что невозможно изготовить деталь с абсолютно точными требуемыми размерами и измерить их без внесения погрешности. Действительный размер детали в работающей машине вследствие ее износа, упругой, остаточной, тепловой деформаций и других причин отличается от размера, определенного в статическом состоянии или при сборке. Это обстоятельство необходимо учитывать при точностном анализе механизма в целом.
Предельные размеры детали - два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Больший из них называют наибольшим предельным размером, меньший – наименьшим предельным размером. Принятые обозначения их D max и D min для отверстия, d max и d min – для вала. Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.
Выбраковочный размер – размер, при достижении которого деталь изымается из работы. Выбраковочный размер обычно задается в стандартах через границу износа или предел износа.
Отклонением называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным размером. Отклонения – это вектора, которые показывают насколько предельный размер отличается от номинального. Отклонения всегда задаются со знаком "+" или "–".
Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.
Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Одно из двух предельных отклонений называется верхним, а другое - нижним. Обозначения отклонений, их определения и формулы приведены в табл. 8.1.
Верхнее и нижнее отклонения могут быть положительными (расположены выше номинального размера или нулевой линии), отрицательными (расположены под нулевой линией), и равными нулю (совпадают с номинальным размером – нулевой линией).
На рабочих чертежах проставляют номинальные размеры. Это размеры, рассчитанные при конструировании.
В современном машиностроении детали машин должны изготовлять так, чтобы сборка изделий и их составных частей производилась без подгонки одной детали к другой. Одинаковые детали должны быть взаимозаменяемыми. Только при этом условии возможно производить сборку машин поточным методом. Но идеально точно обработать деталь невозможно из-за неточности станков, на которых обрабатывают детали, неточность измерительных инструментов, несовершенства органов управления.
Размер, полученный в результате измерения готовой детали, называется действительным. Наибольшим и наименьшим предельными размерами называют установленные наибольшие и наименьшие допустимые значения размеров. Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Разность между результатом измерения и номинальным размером называется отклонением размера – положительным, если размер больше номинального, и отрицательным, если размер меньше номинального.
Разность между наибольшим предельным размером и номинальным называется верхним предельным отклонением, а разность между наименьшим предельным размером и номинальным – нижним предельным отклонением. Отклонения обозначают на чертеже знаком (+) или (-) соответственно. Отклонения пишут вслед за номинальным размером более мелкими цифрами одно под другим, например:
Где 100 – номинальный размер; +0,023 – верхнее, а -0,012 – нижнее отклонение.
Полем допуска называется зона между нижним и верхним предельными отклонениями. Оба отклонения могут быть отрицательными или положительными. Если одно отклонение равно нулю то оно на чертеже не проставляется. Если поле допуска расположено симметрично, то величину отклонения наносят со знаком “+-“ рядом с размерным числом цифрами такого же размера, например:
Отклонения размеров углов указывают в градусах, минутах и секундах, которые должны быть выражены целыми числами, например 38 град 43`+-24``
При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхность. Охватывающая поверхность носит общее название отверстие, а охватываемая – вал. Размер общий для одной и другой детали соединения, называется номинальным. Он служит началом отсчета отклонений. При установлении номинальных размеров для валов и отверстий необходимо расчетные размеры округлять, подбирая ближайшие размеры из ряда номинальных линейных размеров по ГОСТ 6636-60.
Различные соединения деталей машин имеют свое назначение. Все эти соединения можно себе представить как охватывание одной детали другой или как посадку одной детали в другую, причем одни соединения можно собрать и разъединить, а другие собираются и разъединяются с трудом.
