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).
Что такое размер, как размеры подразделяются по назначению?
Размер - это основная характеристика деталей, соединений и изделий в целом. По назначению размеры подразделяются:
Размеры на величину и форму деталей;
Координирующие размеры;
Габаритные размеры;
Технологические размеры.
Какие бывают виды размеров, оценивающих величину и форму детали?
Для изготовления деталей на чертежах наносят следующие виды размеров:
- внутренние (охватывающие) размеры - это диаметр отверстия, ширина паза, канавки и т.д. (рис.1);
- наружные (охватываемые) размеры - это диаметр вала, ширина выступа или буртика, габаритные размеры и т.д. (рис.2);
Термины «отверстие» и «вал» условно применимы и к другим наружным и внутренним поверхностям или элементам, не обязательно цилиндрическим (например, паз - «отверстие», шпонка - «вал», рис.3);
- остальные размеры - это глубина отверстия паза, высота выступа, которые нельзя отнести ни к внутренним, ни к наружным размерам (рис. 4);
- угловые размеры (рис.5);
- радиусные размеры (рис.6);
- прочие размеры - это длина резьбовой части детали (рис.7, а); участки различной шероховатости поверхности (рис.7, б); участки термообработки (рис.7, в); отделки, покрытия и т.д. (рис. 8, 9).
Рис.1. Внутренние размеры
Рис.2. Наружные размеры
Рис.3. Размеры отверстия и вала
Рис.4. Остальные размеры
Рис.5. Угловые размеры
Рис.6. Радиусные размеры
Рис.7. Прочие размеры
Рис. 8.Размеры, определяющие положение осей
Рис.9. Размеры сложных поверхностей
Какие единые термины и определения, относящиеся к размерам, установлены Единой системой допусков и посадок (ЕСДП)?
Согласно ГОСТ 25346 - 82, размер - это числовое значение линейной или угловой величины (диаметр, длина и т.д.) в выбранных единицах измерения. Номинальным (D, d, L и др.) называется размер, указанный на чертеже детали, значение которого определяется, исходя из функционального назначения детали, путем расчета (на прочность, жесткость, точность и т.д.) или выбирается из конструктивных соображений. Любой размер, полученный в результате расчета или выбранный из каких-либо соображений, должен быть округлен до ближайшего, как правило, большего значения нормальных линейных размеров по ГОСТ 6639 - 69 и уже в таком виде может быть нанесен на чертеж как номинальный размер.
Номинальный размер соединения является общим для отверстия и вала, образующих соединение (D=d) (рис.10, а). В действительности, в указанном соединении (подшипнике скольжения) вал имеет несколько меньший диаметр, чем диаметр отверстия подшипника, иначе вал не будет вращаться из-за отсутствия зазора (рис. 10, б).
Рис.10. Номинальный размер соединения
Действительным (D i и др.) называется размер, установленный непосредственным его измерением с допустимой погрешностью. Действительные размеры партии деталей, изготовленных на одном и том же станке, настроенном на заданный размер, будут отличаться один от другого, так как на их величину влияет большее число факторов, не поддающихся учету и регулированию (крепления заготовки, вибрация системы станок – приспособление – инструмент - деталь , неоднородность материала и неодинаковость припусков заготовок, колебание температуры в зоне обработки и т.д.). Избежать рассеяния действительных размеров при обработке невозможно, поэтому величину рассеяния ограничивают установлением наибольшего и наименьшего допустимых предельных размеров.
Рис.11. Предельные размеры и допуск
Предельные размеры - это два размера, между которыми должен находиться или которым может равняться действительный размер годной детали. Больший из этих размеров называется наибольшим размером (D max , d max), a меньший - наименьшим предельным размером (D min , d min) (рис.11).
Что называется отклонением размера?
Отклонение размера - это алгебраическая разность между размером и его номинальным значением. Отклонение может быть положительным, отрицательным и равным нулю.
Алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами называется предельным отклонением.
Различают верхнее и нижнее предельные отклонения (рис.12). Верхнее предельное отклонение (отверстия ES, вала es) это:
ES = D max - D; es = d max - d.
Нижнее предельное отклонение (отверстия EI, вала ei):
EI = D min - D; ei = d min - d.
Таким образом, верхнее отклонение соответствует наибольшему предельному размеру, а нижнее - наименьшему предельному размеру.
Рис.12. Отклонения размеров и допуск
На основании вышеприведенных уравнений, предельные размеры можно вычислять алгебраически путем сложения номинального размера и предельного отклонения:
D max = D + ES; d max = d + es;
D min = D + EI; d min = d + ei.
Где применяются отклонения, и как они обозначаются?
Отклонения применяются для обозначения размеров на чертежах. На чертеж детали наносят не два предельных размера (наибольший и наименьший), а номинальный размер с двумя предельными отклонениями в миллиметрах (например, , , ). Предельные отклонения со своими знаками указываются непосредственно после номинального размера более мелким шрифтом: верхнее отклонение несколько выше, а нижнее - немного ниже номинального размера. Отклонение, равное нулю, не указывается, но место его сохраняется (например, , ). Число знаков в отклонении должно быть одинаковое (например, ). Если предельные отклонения одинаковые по абсолютной величине, но разные по знаку, то указывается одно отклонение со знаком « » рядом с номинальным размером и одинаковым с ним шрифтом (например, 20 0,01).
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 | ||||||||
Все машины, приборы и аппараты собираются из отдельных блоков, узлов и деталей. В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхности.
У цилиндрических соединений охватывающую поверхность называют отверстием, а охватываемую - валом. Названия отверстие и вал условно применимы и к другим охватывающим и охватываемым поверхностям, например плоским поверхностям.
При разработке чертежа детали устанавливают размеры, как правило, предпочительного ряда, которые требуются по условиям ее работы. Этот размер называется номинальным. Он является общим размером для вала и отверстия, составляющих соединение, и служит началом отсчета отклонений.
При обработке деталей невозможно получить абсолютно точно заданный номинальный размер. Причиной этого могут быть неточность изготовления оборудования, приспособлений и инструмента, их износ, колебания температуры и режимов обработки, а также неточности, связанные с отсутствием должных навыков, в пользовании измерительным, инструментом. В результате действительный размер будет отличаться от номинального.
Действительным называется размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью. Для годных деталей действительный размер должен быть не больше наибольшего и не меньше наименьшего допустимых предельных размеров - наибольшего и наименьшего. Наибольшим предельным размером называется наибольший размер, который может быть допущен при изготовлении детали. Наименьшим предельным размером называется минимальный размер, который может быть допущен при изготовлении детали. Разность между наибольшим и наименьшим допустимыми предельными размерами называется допуском на обработку или просто допуском.
Допуск на обработку в чертежах изображается в виде-отклонении от номинального размера: верхнего предельного отклонения (ВО), нижнего предельного отклонения (НО) и основного. Основное отклонение - ближайшее к нулевой линии (номинальному размеру).; оно используется для определения поля допуска относительно нулевой линии. Верх нее предельное отклонение - разность между наибольшим Предельным размером и номинальным; нижнее - разность между наименьшим и номинальным размерами.
Когда предельный размер больше номинального, то в чертеже отклонение ставится со знаком плюс (+). Если же предельный размер (наибольший или наименьший или тот и другой) меньше номинального, то отклонение является Отрицательным и в чертеже указывается со знаком минус £-). Когда один из предельных размеров равен номинальному, то отклонение равно нулю и в чертеже не указывается,
Единая система допусков и посадок стандартов СЭВ
Единая система допусков и посадок СЭВ (ЕСДП СЭВ) регламентируется стандартами СЭВ (СТ СЭВ) и в СССР действует с 1980 г. в качестве государственных стандартов (взамен применявшейся в нашей стране системы допусков и посадок ОСТ).
Использование ЕСДП СЭВ позволяет применять в разных странах единую техническую документацию и стандартную техническую оснастку, повышать уровень взаимозаменяемости деталей и элементов.
Основу ЕСДП СЭВ составляют ряды допусков, называемых квалитетами, и ряды основных отклонений, которыми определяется положение полей допусков относительно нулевой линии. Система допусков и посадок для размеров до 3150 мм содержит 19 квалитетов, которые обозначаются IT с добавлением номера по порядку: 1ТО1; 1Т0; 1Т1; 1Т2 и т. д. до 1Т17. Все поля допусков для отверстий и валов обозначаются буквами латинского алфавита: для отвертстий - прописными буквами (А, В, С, D и т. д.), для валов- строчными (а, b , с, d и т. д.). Ряд полей допусков обозначается двумя буквами, а буквы О, W, Q, L не используются. Величина поля допуска определяется квалитетом.
Квалитет - это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Поля допусков имеют симметричное расположенние отклонений (±).
Посадки наименований не имеют и делятся на три группы:
с гарантированным зазором - обозначаются буквами (для отверстия - А, В, С, CD, D, E, EF, F, FG, Q, Н, для вала - а, b , с, cd , d , e , ef , f , fg , g , h);
переходные - обозначаются буквами (для отверстия - IS, I, К, М, /V, для вала - is , i , k , in , n);
с гарантированным натягом - обозначаются буквами (для отверстия - Р, R, S, Т, U, X, Y, Z, для вала - р, r , s , t , и, v , х, у, z).
В современном строительстве здания и сооружения собирают из отдельных элементов и конструкций, изготавливаемых на соответствующих заводах.
При изготовлении сборных элементов практически невозможно получить абсолютно точно заданные для них проектной или нормативной документацией размеры, которые к тому же неодинаковы в разных сечениях элемента и изменяются от изделия к изделию.
Появление отклонений от заданных размеров и формы при изготовлении стальных конструкций вызвано неточностью оборудования, приспособлений для обработки, а также режущего инструмента, неточностью базирования заготовок и неправильным их закреплением, несоблюдением режимов и условий обработки и другими причинами.
Точность изготовления железобетонных изделий в значительной мере зависит от состояния технологической оснастки, т.е. искривления бортов форм, прогиба поддонов, износа замковых шарниров, смещения фиксаторов закладных деталей и многих других технологических факторов.
При составлении чертежа стального или железобетонного изделия конструктор устанавливает, исходя из условий работы, его геометрические размеры в выбранных единицах измерения. Различают действительный размер Хi и номинальный Хnom.
Действительный размер - это размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью.
Номинальный размер - это основной проектный размер, определенный исходя из его функционального назначения и служащий началом отсчета отклонений. Учитывая погрешности изготовления и монтажа, на чертежах помимо номинального (проектного) размера Хnom указывают два предельно допустимых размера, больший из которых называется наибольшим Хmax, а меньший - наименьшим Xmin предельными размерами. Действительный размер должен находиться в границах предельно допустимых размеров, т.е. Xmax ?Xi ?Xmin.
Для успешной сборки зданий и сооружений необходимо, чтобы изготовленные стальные и железобетонные изделия по размерам и конфигурации соответствовали функциональному назначению, т.е. отвечали производственным и эксплуатационным требованиям.
Основными характеристиками конфигурации сборных элементов являются прямолинейность, плоскостность, перпендикулярность смежных поверхностей, равенство диагоналей.
Размеры, форма, положение конструкций, характеризуемые линейными и угловыми величинами, получили обобщенное наименование - геометрические параметры. Последние, как и размеры, подразделяются на действительные и номинальные.
Качество монтажа зданий и сооружений в значительной мере зависит от выбранной конструкции сопряжения и достигнутой точности изготовления элементов конструкций. Поскольку вопросы точности изготовления изделий имеют прикладное значение для сборного строительства, необходимо изготовить сборные элементы с такой геометрической точностью, которая обеспечит запроектированный характер соединений и сборку конструкций без дополнительной подгонки элементов. Это предполагает, что собираемые элементы будут взаимозаменяемыми по маркам изделий.
Под взаимозаменяемостью в системе обеспечения геометрической точности в строительстве понимают свойство независимо изготовленных однотипных элементов обеспечивать возможность их применения одного вместо другого без дополнительной обработки. Взаимозаменяемость однотипных элементов достигается соблюдением единых требований к их геометрической точности.
Взаимозаменяемые сборные элементы могут быть изготовлены строго по чертежам независимо друг от друга в разное время и на различных заводах, но они должны быть одинаковыми (в пределах допуска) по размерам, форме и физико-механическим свойствам.
Принцип взаимозаменяемости элементов предопределяет собираемость конструкций, т.е. свойство независимо изготовленных элементов обеспечивать возможность сборки из них конструкций зданий и сооружений с геометрической точностью, соответствующей предъявляемым к конструкции эксплуатационным требованиям.
Взаимозаменяемость в типовом строительстве является основным и необходимым условием современного массового и серийного производства. Взаимозаменяемость сборных элементов обеспечивается точностью их параметров, в частности их размеров.
