единениях деталей, входящих одна в другую, различают и поверхности.
поверхность применяется для обозначения внутренних поверхностей и называется .
поверхность применяется для обозначения наружных поверхностей и называется
Эти термины – “вал” и “отверстие” относятся не только к деталям круглого сечения, но и ко всем элементам деталей другой формы, например прямоугольной, как паз и шпонка.
вал, верхнее отклонение которого равно нулю (= 0, см. рис.1, ).
отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (= 0, см. рис.1, ).
Характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов, называется . Посадка характеризует свободу относительного перемещения сопрягаемых деталей или, наоборот, степень сопротивления их взаимному перемещению. Посадки могут быть с зазором, с натягом, переходные.
Посадка с зазором образуется, если до сборки размер отверстия превышает размер вала. Это подвижная посадка. Основные характеристики посадки:
Наибольший зазор = ES ei. Наименьший зазор = EI es. Средний зазор 2.
Допуск посадки TS = S= TD + Td.
Посадка с натягом образуется, если до сборки размер вала превышает размер отверстия. Это неподвижная посадка. Основные характеристики посадки:
Наибольший натяг . Наименьший натяг . Средний натяг 2.
Допуск посадки TN = N= TD + Td.
образуется, когда в соединении возможно образование и зазора и натяга. Такая посадка характеризуется наибольшим зазором, наибольшим натягом, допуском посадки. Посадка может быть с преимущественным зазором, когда ; с преимущественным натя-
Отверстие 25, вал 25 .
Это посадка с зазором, поле допуска отверстия расположено выше поля допуска вала.
= 33 мкм, = 21 мкм;
= ES ei = 33 + 41 = 74 мкм;
S= EI es = 20 мкм;
(74 + 20)/2 = 47 мкм; = 74 20 = 33 + 21 = 54 мкм.
Отверстие 25 , вал 25 Это посадка с натягом, поле допуска
вала расположено выше поля допуска отверстия.
= 33 мкм, = 21 мкм; = 62 мкм;
= 41 33 = 8 мкм; = (62 + 8)/2 = 35 мкм;
= 62 8 = 33 + 21 = 54 мкм.
Отверстие 25 , вал 25 Это переходная посадка, поля допусков
отверстия и вала перекрываются.
= 33 мкм, = 21 мкм; = ES ei = 33 2 = 31 мкм;
N= es EI = 23 мкм;
= 31 + 23 = 33 + 21 = 54 мкм.
Это посадка с преимущественным зазором.
Что называется взаимозаменяемостью? Какие виды взаимозаменяемости существуют?
В чем различие между полной и неполной взаимозаменяемостью?
В чем разница между номинальным и действительным размера-
Что определяет допуск?
Как понимать обозначение 50на чертеже? Чему в этом случае равно верхнее отклонение?
Какие элементы деталей имеют обобщенное название “отверстие” и “вал”?
Глава 2. П РИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЕДИНОЙ СИСТЕМЫ ДОПУСКОВ И ПОСАДОК (ЕСДП)
2.1. Посадки в системе отверстия и в системе вала
Системой допусков и посадок называется совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов. Е СДП разработана в соответствии с рекомендациями международных стандартов и распространяется на сопрягаемые гладкие цилиндрические соединения, на соединения с плоскими параллельными поверхностями, на линейные размеры несопрягаемых элементов. Согласно ГОСТ 25346 89, ГОСТ 25347 82, ГОСТ 25348 82 в системе ИСО и ЕСДП установлены допуски и посадки для интервалов размеров менее 1 мм, 1 500 мм, 500 3 150 мм, 3 150 10 000 мм. Допуски и посадки предусмотрены в системе отверстия и в системе вала.
Посадки в системе отверстия посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением основного отверстия с различными валами.
Поле допуска вала определяется предельными отклонениями; то, которое расположено ближе к нулевой линии, называется основным отклонением. Основное отклонение валов обозначается строчными буквами латинского алфавита: 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, zd, zc всего 28 отклонений. Отклонения (11 отклонений) предназначены для образования посадок с зазором; отклонения js, j, k, m, nдля образования переходных посадок, отклонения (12 отклонений) предназначены для образования посадок с натягом (рис. 2).
Рис. 2. Расположение полей допусков для посадок в системе отверстия
Посадки в системе вала посадки, в которых различные зазоры и натяги получают соединением основного вала с различными отверстиями. Поле допуска отверстий определяется предельными отклонениями, ближайшее к нулевой линии называется основным и обозначается заглавными буквами латинского алфавита от до (рис. 3). 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 (см. рис. 3).
Рис. 3. Расположение полей допусков для посадок в системе вала
Преимущественное распространение получила система отверстия как более экономичная, т.к. различные по отклонениям валы можно получить одним токарным резцом или шлифовальным кругом, а различные отверстия обрабатывают дорогостоящим режущим инструментом (сверла, развертки, зенкера), применяемым для получения только одного отверстия с определенным полем допуска. Система вала применяется, когда на одном валу необходимо получить несколько посадок с одним номинальным размером, но с разной степенью подвижности; когда валы изготовлены из калиброванного проката без механической обработки наружной поверхности; при посадке покупных изделий в корпус; при образовании посадок на тонкостенных трубчатых валах.
2.2. Единица допуска
отражает зависимость допуска от номинального размера. Замечено, что с увеличением размера один и тот же допуск выдерживать труднее, погрешность изготовления возрастает. Единица допуска отражает эту закономерность и позволяет объективно оценить точность изготовления однородных деталей с разными размерами. На основании
теоретических и экспериментальных исследований для размеров от 1 до 500 мм единица допуска в мкм равна:
, (2.1) где среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала, мм.
IT = a i,
где число единиц допуска, зависит только от квалитета и не зависит от размера.
Значение для квалитетов 6 и грубее определяется исходя из геометрической прогрессии со знаменателем 1,6.
Зависимость числа единиц допуска от квалитета
При переходе от одного квалитета к более грубому допуски возрастают на 60 %. Через каждые 5 квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз. В квалитетах точнее 5 допуски определяются по другим формулам, например:
01 = 0,3 + 0,008.
Для каждого квалитета построены ряды допусков, в каждом из которых различные размеры имеют одинаковую точность.
0; 1 предназначены для нормирования точности эталонов, концевых мер, высокоточных калибров;
2 4 для нормирования точности подшипников качения; 5 11 для нормирования точности деталей в сопряжениях; I12 17 для нормирования точности несопрягаемых размеров.
Определить, какая из деталей изготовлена точнее: 8 или
8 0,5 2 1;
1 22 мкм. 0,5
64 0,5 4 2;
2 16 мкм.
соответствует 8; соответствует 7, следовательно, деталь
2.4. Интервалы размеров
Для упрощения построения ЕСДП все номинальные размеры разбиты на диапазоны: 1 500 мм; 500 3 150 мм; 3 150 10 000 мм. Каждый из диапазонов разбит на интервалы. Для наиболее употребляемого диапазона 1 500 мм установлено 13 интервалов размеров, мм: 1 3; 3 6; 6 10; 10
18; 18 30; 30 50; 50 80; 80 120; 120 180; 180 250; 250 315; 315
400; 400 500. Для размеров, относящихся к одному интервалу, принимается постоянный допуск. Границы интервалов выбраны из расчета, что значения допусков, вычисленные для крайних значений интервала, отличаются от значений допуска, вычисленного для среднего геометрического
ницы допуска равно для каждого интервала 0,45
2.5. Температурный режим
Все отклонения на допуски и посадки установлены на размеры деталей при нормальной температуре +20 С. При контроле размеров необходимо, чтобы температура детали и измерительного средства была одинаковой, что достигается при совместной выдержке их в одинаковых условиях, например на чугунной плите. В противном случае в результат измерений вносят поправки.
2.6. Условное обозначение полей допусков и посадок
Условное обозначение поля допуска состоит из сочетания буквы, указывающей основное отклонение, и номера квалитета: 57885. Проставить размер на чертежах можно (рис. 4), используя условное обо-
значение 257, числовое обозначение 25
Посадки также можно обозначить тремя способами: условное обо-
значение 2587, числовое 25
допуска отверстия или числовое значение предельных отклонений отверстия, в знаменателе обозначение поля допуска вала или числовое значение предельных отклонений вала.
Рис. 4. Примеры обозначения полей допусков и посадок на чертежах
Наиболее предпочтительной является комбинированная форма. На рабочих чертежах поля допуска указывают в числовом выражении. Условные обозначения используют, когда применяют стандартный мерный режущий инструмент и соответствующие предельные калибры, имеющие те же условные обозначения.
Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками
Для всех размеров, нанесенных на чертеже, указывают предельные отклонения. Не указываются предельные отклонения на размерах, определяющих зоны различной шероховатости, зоны термообработки, покрытия, накатки.
Предельные отклонения многократно повторяющихся размеров относительно низкой точности могут назначаться либо по квалитетам 12, 14, 16, 17, либо по классам точности соответственно: точный – (соответствует 12-му квалитету), средний – (14-му квалитету), грубый – (16-му квалитету), очень грубый – (17-му квалитету).
Числовые значения неуказанных предельных отклонений даны для расширенных интервалов размеров и приведены в ГОСТ 25670 83.
Рекомендуется для неуказанных предельных отклонений размеров
применять в приборостроении 12-й квалитет и класс точности точный, в машиностроении – 14-й квалитет и класс точности средний.
Неуказанные предельные отклонения назначают общей записью в технических требованиях, например: “Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий +, валов –, остальных 2 среднего (точного, грубого) класса точности”.
2.7. Правила образования основных отклонений отверстий
Основные отклонения отверстий равны по модулю и противоположны по знаку основным отклонениям валов и обозначаются теми же буквами, только заглавными.
EI = es для отверстий от до ; ES = ei для отверстий от до .
Для отклонений отверстий J, K, M, N до 8 включительно и отклонений до 7 включительно установлено специальное правило:
ES = ei + ,
где разность между допусками рассматриваемого и ближайшего точного квалитетов.
2.8. Правила образования эквивалентных посадок
При образовании эквивалентных посадок в системе отверстия и в системе вала зазоры или натяги должны быть одинаковы. Квалитет отверстия, как правило, грубее квалитета вала на одну единицу.
вивалентную посадку в системе вала. Вид посадки 3076.
Используем специальное правило. Найдем допуски квалитетов и отклонения.
7 = 21 мкм; 6 = 13 мкм.
= = 22 + 8 = 14 мкм; EI = ES IT7 = 14 21 = 35 мкм.
Эквивалентная посадка в системе вала 3076 (рис. 5).
Рис. 5. Схема определения отклонений отверстия по специальному правилу
Используем общее правило:
Поле допуска образуется сочетанием основного отклонения и допуска квалитета. На одном отклонении можно построить столько полей допусков, сколько используется квалитетов. В сочетании с полем допуска основного отверстия или вала может быть образовано более 500 посадок
В ЕСДП установлены рекомендуемые посадки с выделением из них предпочтительных посадок для первоочередного применения, например 77768899. В стандарте предпочтительные посадки заклю-
чены в рамочку или помечены звездочкой. Выделено 17 предпочтительных посадок в системе отверстия и 10 в системе вала.
Рис. 6. Образование посадок. E I и ei основные отклонения
Что такое посадка?
Как образуются посадки в системе отверстия?
Как образуются посадки в системе вала?
Что такое зазор и каковы условия его образования?
Что такое натяг и каковы условия его образования?
Какая из систем посадок является предпочтительной и почему?
Что такое система допусков и посадок?
Как обозначаются посадки на чертежах сборочных единиц?
Что такое квалитет? Каково назначение различных квалитетов?
Детали машин и других изделий имеют внутренние (охватывающие) и наружные (охватываемые) элементы. Внутренние элементы называют отверстиями (А), а наружные – валами (В). Если рассматривают элемент-отверстие, то и саму деталь, которой принадлежит этот элемент, называют отверстием; если рассматривают элемент-вал, то и саму деталь, которой принадлежит этот элемент, называют валом (рис. 8, 9). Детали соединяются между собой. В соединении двух деталей, когда одна деталь входит в другую, одна деталь охватывает другую. Охватывающую деталь называют отверстием, охватываемую – валом.
При распознавании элементов по сборочному чертежу отдельные детали сборочной единицы, как правило, нужно представить себе в разобранном виде.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 19 октября 2020 года; проверки требуют 4 правки.
У этого термина существуют и другие значения, см. Отверстие.
Типы отверстий: Слева — несквозное (глухое)Посередине — сквозноеСправа — сквозное прерывистое
По проходимости сквозь тело детали
Вопросы
на промежуточную аттестацию (экзамен)
студентов заочной формы обучения
по
дисциплине: «Метрология,
стандартизация и сертификация»
направление:
190600.62 – ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И
КОМПЛЕКСОВ
профиль
1:
Автомобили
и автомобильное хозяйство
Вопросы на текущий контроль (экзамен)
вид 3 – модуль свыше 1 мм; 122 регистрационный номер.
Часть детали, имеющая определённое назначение, называется элементом детали.
Любая деталь может быть представлена как совокупность элементов, сгруппированных определённым образом в одно целое. Элементами детали являются фаски, проточки, отверстия, шпоночные канавки, галтели, пазы, лыски, резьба, буртики и т.п. (рис.1).
Конструктивные и технологические элементы многообразны. Форма и материал каждого элемента детали определяются выполняемыми функциями.
Формы деталей в целом и в отдельных элементах должны быть рациональны и технологичны, т.е. должны образовываться сочетанием элементарных геометрических тел, требующих для изготовления и обработки их поверхности минимальное количество простейших производственных операций.
Конструктивные элементы детали обеспечивают выполнение деталью ее рабочих функций.
Кроме конструктивных элементов многие детали в своем составе имеют технологические элементы. Они могут выполнять роль опор детали при обработке (центровые отверстия), обеспечивать удобство сборки деталей (фаски, проточки), создавать возможность свободного выхода инструмента, например, при нарезании резьбы, зубьев зубчатого колеса.
Элементы деталей подразделяются на простые и сложные. Форму простого элемента образует отсек одной поверхности. Формы простых элементов часто совпадают с формами основных геометрических тел. Изображение сложного элемента образуется из нескольких простых элементов.
Примерами простых элементов могут служить цилиндр, конус, плоскость, сфера, тор; сложных центровые отверстия, шпоночные пазы , Т-образные пазы (рис. 2 а, б) и т.д.
Элементы деталей можно разделить на одиночные и групповые(повторяющиеся). Примером одиночного элемента является ступица зубчатого колеса, группы элементов его зубья. Ступицу на чертеже обозначают без упрощений, зубья условно окружностями выступовd, впадин dи делительного диаметра d( рис.3).
Другим примером может быть пластина с группой отверстий. Пластину изображают целиком, а из всех отверстий допускается изобразить одно с указанием размеров и количества одинаковых отверстий, расположение остальных отмечается осевыми линиями (рис. 4).
Элементы деталей могут быть разделены на стандартные и нестандартные. Стандартные элементы имеют стандартные изображения и размеры. При-
мерами стандартных элементов являются шпоночные пазы, фаски, проточки, центровые отверстия и т.д.; нестандартных бобышки, лыски и пр.
Кроме конструктивных и технологических элементов детали могут содержать информационные элементы, например: таблички, надписи указателей. Они выполняются в виде отдельных деталей или в виде выступов или впадинна поверхностях деталей. Информационные элементы на деталях изображают точно, без упрощений (рис. 5).
На сборочных чертежах и чертежах общего вида информационные элементы могут быть изображены упрощенно в виде контура элементов для показа их относительного положения.
2.1. Элементы деталей типа тел вращения Фаски конические элементы, обеспечивающие притупление острых кро-
мок деталей, применяют для обеспечения процесса сборки(рис. 1), предохранения рук от порезов (требования техники безопасности) и т.д.
Размеры фасок и правила их изображения на чертежах стандартизованы. Согласно ГОСТ 2.307 – 68, размеры фасок наносят так, как показано на рис. 6. Размер катета фаски выбирают, согласно ГОСТ 10948 – 64, из следующего ряда чисел : 0,1; (0,12); 0,16; (0,2); 0,25; (0,3); 0,4; (0,5); 0,6; (0,8); 1; (1,2); 1,6;
; 2,5;
; 4;
и т.д. до 250 мм. Размеры без скобок являются предпочтительными. Иногда фаски заменяют скруглениями(галтелями), величины радиусов скруглений равны катету.
выполняют на валах, осях и т.п. в виде площадок, параллельных оси вращения, в основном для предотвращения проворачивания деталей при сборке
На валах и осях часто применяют упорные буртики(уступы), в торцы которых упираются детали, насаживаемые на вал. Для повышения качест-
ва соединения на валу делают галтель с радиусом, меньшим радиуса галтели насаживаемой детали, или выполняют на валу в этом месте канавку для выхода шлифовального круга, а на насаживаемой детали фаску (рис. 7).
Рис. 8 (канавки) применяют для установки в них стопорящих деталей,
уплотняющих прокладок (рис.8), выхода режущих инструментов, например, при шлифовании наружной цилиндрической поверхности(рис. 1). Чтобы избежать образования сбега резьбы , имеющего неполный профиль (рис. 9а,г), перед нарезанием резьбы на деталях выполняют внешние(рис. 9в) или внутренние (рис. 9е) проточки. Размеры сбега , недореза (рис. 9б,д), форма и размеры проточек для
выхода резьбы различного типа установлены ГОСТ27148 – 86. В приложении приведены соответствующие данные.
выполняют на поверхностях деталей с тем, чтобы они не проскальзывали в руках при повороте. Согласно ГОСТ 21474 75, на чертежах указывают тип рифления (прямое, сетчатое), его шаг ( 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0) и номер ГОСТа (рис.10).
При обработке или контроле деталей типа тел вращения в центровые отверстия детали входят центры станка или приспособления, на которых установлена деталь. Центровые отверстия выполняют и обозначают в соответствии с ГОСТ 14034 74 (рис. 11а). Если центровые отверстия в готовом изделии недопустимы, то наносят знак, приведенный на рис. 11б.
Допуск размера Т, (рис. 8) есть разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Т определяет величину возможного изменения (допустимого рассеяния) действительных размеров годных деталей, то есть заданную точность обработки. Допуски внутренних и наружных размеров называются соответственно допуском отверстия
и допуском вала
Ошибка! Ошибка связи.
Обозначения размеров на чертежах
На чертеже вместо двух размеров: наибольшего и наименьшего из возможных, проставляют номинальный размер и его предельные отклонения (рис. 9):
– для отверстия и
– для вала.
Верхним отклонением(отверстия ES, вала es, других видов размеров Es) называется алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами, т.е. наибольший предельный размер задается верхним отклонением от номинального размера
Нижним отклонением (отверстия EI, вала ei, других видов размеров Ei) называется алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами, т.е. наименьший предельный размер задается нижним отклонением от номинального размера
Средним отклонением (отверстия
Примеры решения задач
Пример 1. Выбрать номинальные размеры детали
Условие: при расчёте на прочность получено (рис. 11):
Решение: по ГОСТ 6636-69, ряд
Пример 2. Изобразить графически поле допуска вала.
Условие: номинальный размер Ф 25 мм, верхнее отклонение
мм, нижнее отклонение
Пример 3. Определить годность размера по результатам измерения.
Условие: на чертеже указан диаметр
Решение: размер считается годным, если соблюдается условие
, то размер детали негодный.
Пример 4. Произвести определение годности действительных размеров вала.
Условие: на чертеже обозначен диаметр вала
; измерением установлен действительный диаметр
, то вал следует отнести к категории брака. Однако, при доработке (снятии слоя металла) можно выполнить условие, заданное чертежом. Учитывая это, вал следует отнести к исправимому браку.
Пример 5. Произвести определение годности действительных размеров отверстия.
Условие: на чертеже обозначен диаметр отверстия
, то отверстие следует отнести к категории брака.
Пример 6. У вала номинального размера 40 мм один предельный размер равен 39.99мм и одно предельное отклонение равно +15 мкм. Определить второй предельный размер, второе предельное отклонение и допуск вала.
Решение. Второй предельный размер определяется как сумма номинального размера и предельного отклонения: 40 + (+0.015) = 40.015 мм (и это наибольший предельный размер вала dmax); следовательно, отклонение +0.015 мкм есть верхнее отклонение вала es, а известный предельный размер 39.99 мм есть наименьший предельный размер dmin. Нижнее отклонение ei=dmin –d = 39.99 -40= – 0.01 мм. Допуск вала Td = es – ei = +0.015 – (-0.01)= 0.025 мм.
Пример 7. У отверстия диаметром 20 мм, Dmin =19.99 мм и допуск TD =15 мкм. Определить верхнее отклонение отверстия.
Первый способ. Нижнее отклонение отверстия EI=Dmin –D= 19.99 – 20 =-0.01 мм. Тогда ES=EI+TD =(-0.01)+0.015 =+ 0.005 мм.
Второй способ. Dmax=Dmin+ TD = 19.99 + 0.015= 20.005 мм. Тогда ES=Dmax – D= 20.005 – 20=
1. Выбрать номинальные размеры диаметров и длин валов по указанному ряду предпочтительности, если при расчёте размеров деталей получены следующие значения d и l:
2. Определить величину допуска T, наибольший dmax и наименьший dmin предельные размеры по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям.
3. Определить верхнее и нижнее предельные отклонения вала по заданным номинальным и предельным размерам.
4. Изобразить графически поля допусков валов по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям.
5. Изобразить графически поля допусков отверстий по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям.
6. Изобразить графически поля допусков отверстий по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям.
7. Определить годность валов по результатам их измерений
8. Отверстие имеет номинальный размер 6 мм. При расточке требуется выдержать действительный размер в пределах 5.998 – 5.98 мм. Определить допуск на расточку.
9. Выбрать правильное обозначение отклонений на чертежах деталей из следующих вариантов: 1)
10. Определить допуск, мкм, вала номинального размера 30 мм, предельные размеры которого 29.98 и 29.99 мм.
11. Известны номинальный диаметр отверстия 10 мм, допуск отверстия 22 мкм и наименьший предельный размер отверстия 10.04 мм. Определить наибольший предельный размер отверстия.
12. Отверстие номинального размера 12 мм имеет предельные размеры 12.005 и 12.02 мм. Чему равен допуск отверстия?
13. Определить наименьший предельный размер вала, если известен его номинальный размер 90 мм, наибольший предельный размер 90.02 мм и допуск 35 мкм.
14. Вал номинального размера 15 мм имеет предельные размеры 15.012 и 15.03 мм. Определить es.
15. Вал номинального размера 40 мм имеет предельные размеры 40.015 и 39.99 мм. Определить ei.
16. Из размеров отверстий с различными предельными отклонениями: 1)
определить то, у которого
17. Отверстие номинального размера 30 мм имеет предельные размеры 30.022 и 30.01 мм. Определить EI, мкм.
18. Вал диаметром 9 мм имеет наибольший предельный размер 8.96 мм и среднее отклонение -58 мкм. Определить допуск вала, мкм.
19. Отверстие номинального диаметра 6 мм имеет верхнее отклонение +0.01 мм и средний диаметр Dm =6.001. Чему равен допуск отверстия, мкм?
20. Определить dmax, если d= 10 мм, ei=- 15 мкм и Td =0.02 мм
21. Определить TD, мкм, если D =85 мм, Dmin = 84.98 мм и Em = +7 мкм.
22. Известно, что у вала номинального размера 20 мм один предельный размер равен 19.99 и одно предельное отклонение равно +15 мкм. Определить второй предельный размер, второе предельное отклонение и допуск вала.
23. У отверстия диаметром 40 мм Dmin = 39.99 мм и допуск TD = 15 мкм. Определить верхнее отклонение отверстия.
24. Номинальный диаметр вала 15 мм; допуск Td = 0.07 мм; верхнее отклонение es = – 0.05 мм. Определить наименьший предельный размер вала.
25. Номинальный диаметр вала 15 мм; минимальный диаметр dmin = 14.95 мм и em = -41 мкм. Определить наибольший предельный размер вала.
1. Понятие и виды взаимозаменяемости.
2. В чём разница между номинальным и действительным размерами?
3. Какие размеры называют предельными?
4. Как связаны между собой предельный размер, номинальный размер и предельные отклонения?
5. Как связаны между собой предельные размеры, отклонения и допуск?
6. Какие элементы деталей имеют обобщённое название «отверстие»?
7. Какие элементы деталей имеют обобщённое название «вал»?
8. В чём различие между понятиями «допуск» и «поле допуска»?
9. Как графически изображаются размеры, отклонения и поле допуска?
10. Как наносятся предельные отклонения на чертежах деталей?
11. В чём суть понятия «условие годности размера»?
12. В чём суть понятия «исправимый брак» и его отличие от понятия «неисправимый брак»?
Место и роль дисциплины среди предметов, учебного цикла
Материальный мир состоит из элементов, взаимодействующих между собой.
Характер взаимодействия сопрягаемых элементов зависит от геометрических характеристик носит название «посадка».
ВАЛЫ и ОСИ
Для обеспечения постоянного положения оси вращения зубчатых колес, звездочек, шкивов и других вращающихся деталей их устанавливают на валах или осях.
Вал – это деталь, предназначенная для передачи крутящего момента вдоль своей оси и поддержания установленных на нем вращающихся деталей. При работе вал испытывает изгиб и кручение. Валы, только передающие вращающий момент от одной детали к другой называют торсионными.
Ось – это деталь, предназначенная только для поддержания сидящих на ней деталей. В отличие от вала ось не передает вращающего момента и, следовательно, не испытывает кручения. Оси могут быть неподвижными или вращаться вместе с посаженными на них деталями. Например, ось колеса автомобиля не вращается, а вагонная ось вращается вместе с колесами.
1. По назначению различают:
а) валы передач, на которых устанавливают зубчатые колеса, шкивы, муфты и др. детали передач;
б) коренные валы, несущие рабочие органы машины турбины, патроны, кривошипы, маховики;
2. По геометрической форме валы делятся на: прямые, коленчатые и гибкие.
Коленчатые валы предназначены для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот.
Гибкие валы предназначены для передачи вращающего момента между агрегатами со смещенными в пространстве осями. Они имеют высокую жесткость при кручении, малую жесткость при изгибе, в результате чего при работе могут иметь криволинейную ось.
Прямые валы и оси, в зависимости от распределения нагрузок и условий сборки, выполняют гладкими или ступенчатыми, близкими по форме к балкам равного сопротивления изгибу.
Гладкие валы более техничны и получают в последнее время большое распространение. Соединения деталей с такими валами осуществляют при помощи посадок.
По типу сечения валы бывают сплошные и полые для размещения внутри другой детали, смазки и уменьшения массы.
Конструктивные элементы и материалы валов и осей.
Цапфы – участки вала или оси лежащие в опорах. Они подразделяются на шипы, шейки и пяты. Шипом называются цапфа, расположенная на конце вала и передающая радиальную нагрузку, а шейкой расположенная в средней части вала. Пятой называют цапфу, передающую осевую нагрузку.
Посадочные поверхности валов под ступицы насаживаемых деталей выполняют цилиндрическими или коническими. При соединении с натягом эти участки делают на 15 – 20% больше соседних. Для посадки подшипников на валах делают упорные буртики, их высота должна обеспечивать демонтаж подшипников и подвод смазочного материала.
Переходные участки валов между двумя ступенями выполняют следующих типов:
а) с канавкой для выхода шлифовальных кругов;
б) с галтелью постоянного радиуса;
в) с галтелью специальной формы.
Для изготовления валов используют:
углеродистые стали: Ст5; Ст6; 20; 30; 40; 45; 50,
легированные стали: 20Х, 40Х, 40ХН, 18Х2Н4МА. Быстроходные валы, работающие в подшипниках скольжения, изготовляют из цементируемых сталей: 12Х2Н4А, 18ХГТ, 20Х.
Выбор материала и термической обработки определяются конструкцией вала, опор и условиями эксплуатации.
Валы и оси обрабатывают на токарных станках с последующим шлифованием цапф и посадочных поверхностей.
Основными критериями работоспособности валов являются сопротивление усталости и жесткость, т.к. разрушение валов в большинстве случаев носит усталостный характер, поэтому основным является расчет на сопротивление усталости.
Основными расчетными силовыми факторами являются крутящие Т и изгибающие М моменты. Влияние продольных сил невелико и в большинстве случаев не учитывается.
Расчет и конструирование валов обычно ведут по трехэтапной схеме:
1 – этап – предварительный расчет по пониженным допускаемым напряжениям на кручение;
2 – этап – разработка конструкции вала обеспечивающей технологичность изготовления и сборки;
3 – этап – проверочный уточненный расчет вала на сопротивление усталости.
1-этап: Предварительный расчет.
На первом этапе при отсутствии данных об изгибающих моментах определяют диаметры выходных концов валов, а для промежуточных валов диаметр под колесом. При этом влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки компенсируется понижением допускаемых напряжений на кручение:
где Т – Н·мм, крутящий момент;
d – мм;
Полученное значение округляют до ближайшего стандартного.
По конструктивным соображениям диаметр входного бустроходного вала должен быть:
где dэд – диаметр вала электродвигателя.
Изготовленные
детали при сборке образуют различные
соединения, сопряжения, одно
из которых представлено на рис.4.
Рис.
4. Сопряжение вала и
отверстия
Детали,
которые образуют сопряжение называют
сопрягаемыми.
Поверхности,
по которым происходит сопряжение
деталей, называют сопрягаемыми, а
остальные поверхности называют
несопрягаемыми (свободными).
Размеры,
которые относятся к сопрягаемым
поверхностям, называют сопрягаемыми.
Номинальные размеры
сопрягаемых поверхностей равны между
собой.
Размеры,
которые относятся к несопрягаемым
поверхностям, называют несопрягаемыми
размерами.
В
машиностроении
размеры всех элементов деталей независимо
от их формы условно делят на три группы:
размеры валов, размеры отверстий и
размеры, не относящиеся к валам и
отверстиям.
Вал
– термин, условно применяемый для
обозначения наружных (охватываемых)
элементов деталей, включая и элементы,
ограниченные плоскими поверхностями
(нецилиндрические).
Отверстие
– термин, условно применяемый для
обозначения внутренних (охватывающих)
элементов деталей, включая и элементы,
ограниченные плоскими поверхностями
(нецилиндрические).
Для
сопрягаемых элементов деталей на основе
анализа рабочих и сборочных чертежей
устанавливают охватывающие и охватываемые
поверхности сопрягаемых деталей,
и таким образом, принадлежность
поверхностей сопряжений к
группам « вал» и « отверстие».
Для
несопрягаемых элементов деталей
– относятся ли они к
валу или отверстию –
используют
технологический принцип
: если при обработке от базовой
поверхности (всегда обрабатывается
первой) размер элемента увеличивается
– это отверстие, если размер элемента
уменьшается – это вал.
К
группе размеров и
элементов деталей, не относящихся к
валам и отверстиям относят
фаски, радиусы скруглений, галтели,
выступы, впадины, расстояния между
осями, плоскостями, осью и
плоскостью, глубину глухих отверстий
и т.д.
Эти
термины введены для удобства нормирования
требований к точности размеров
поверхностей независимо от их формы.
Посадки и их характеристики
Посадка
– характер соединения двух деталей,
определяющий свободу применения деталей
относительно друг друга или степень
сопротивления их взаимному смещению.
Различают
три типа посадок:
посадки
с зазором, посадки
с натягом, посадки
переходные.
Посадки
образуются сочетанием полей допусков
отверстия и вала, номинальные
размеры сопрягаемых деталей равны d
= D
= dн
, где dн
– номинальный размер
сопряжения.
Посадки с зазором
Посадкой
с зазором называется посадка, при которой
обеспечивается зазор в соединении.
Поле допуска отверстия
всегда расположено
над полем
допуска вала
(рис. 5).
Зазор
(S)
– положительная разность размеров
отверстия и вала.
Зазор
обеспечивает возможность относительного
перемещения сопряженных деталей,
например подшипники скольжения, клапанные
шпиндели в направляющих втулках,
передвижные шестерни на валах
коробки передач, поршень в тормозном
цилиндре автомобиля и др.
Основными
характеристиками посадки с зазором
являются:
наименьший
зазор
Smin
=
Dmin
–
dmax
;
наибольший
зазор
Smax
=
Dmax
–
dmin
;
средний
зазор
Sm
= ( Smax
+
Smin
) / 2
;
допуск
зазора TS
= Smax
– Smin
= (Dmax
–
dmax)
– (Dmin
–
dmax
)
=
=
(Dmax
–
Dmin
)
− (dmax
–
dmin)
= TD
+
Td
.
Рис.
5. Схема полей допусков вала и отверстия
при посадке с зазором
Конструктивно любая деталь состоит из элементов (поверхностей) различной геометрической формы, часть из которых взаимодействует (образует посадки-сопряжения) с поверхностями других деталей, а остальная часть элементов является свободной (не-сопрягаемой). Размеры всех элементов деталей независимо от их формы условно делят на три группы: размеры валов, размеры отверстий и размеры, не относящиеся к валам и отверстиям (рис. 1.2, 1.3).
Рис. 1.2. Размеры валов и отверстий
Вал – термин, условно применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы, и соответственно сопрягаемых размеров.
Отверстие – термин, условно применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей, включая нецилиндрические элементы, и соответственно сопрягаемых размеров.
Рис. 1.3. Размеры, не относящиеся к отверстиям и валам
Состав группы размеров и элементов деталей, не относящихся ни к валам, ни к отверстиям, сравнительно невелик (например, фаски, радиусы скруглений, галтели, выступы, впадины, расстояния между осями (см. рис. 1.3) и др.).