Уніфікація – це різновидність методів стандартизації, вона полягає в раціональному скороченні числа типів, видів та розмірів об'єктів однакового функціонального призначення. 2 глава

4 Допуски посадок

Для посадок з зазором, допуском називається різниця між найбільшим і найменшим зазорами,

.

Для посадок з натягом допуском називається різниця між найбільшим і найменшим натягами,

.

У перехідних посадках допуск – це сума найбільшого натягу і найбільшого зазору,

.

Для всіх типів посадок допуск посадки чисельно рівний сумі допусків отвору і вала,

.

5 Вибір квалітетів

Встановлення найвигіднішого квалітету для розмірів деталей має велике практичне значення, бо від правильного підходу до цього питання залежать експлуатаційні характеристики машин і вартість їх виготовлення та ремонту.

Щодо експлуатаційних характеристик машини, то бажано, підвищувати точність обробки деталей, бо залежно від цього зростає точність складання вузлів і підвищується стабільність експлуатаційних характеристик машин. З точки зору вартості виготовлення і ремонту машин, бажано щонайбільше знизити точність обробки, бо деталі з великими допусками значно простіше і дешевше виготовляти.

Треба вибрати такі значення допусків на розміри, при яких буде забезпечено, з одного боку належні експлуатаційні характеристики машин, а з другого – виготовлення вузлів і деталей коштуватиме найменше.

Належні експлуатаційні характеристики машин забезпечуються правильним вибором допустимих (найменших і найбільших) зазорів і натягів. Правильний вибір забезпечується грамотним і кваліфікованим розрахунком.

Визначивши допустимі значення зазорів або натягів, можна знайти за довідником (ГОСТ 25347-89) стандартну посадку деталей, тобто характер посадки і квалітети (1 том Мягкова, стор. 145-150 для посадок з зазором; стор. 151-153 для перехідних посадок; стор. 154-157 для посадок з натягом).

Таким чином, квалітети спряжених деталей слід вибирати разом з вибором посадок. При цьому слід віддавати перевагу 6, 7 і 8-му квалітетам.

За практичними даними слід додержуватися слідуючи рекомендацій:

· 6^ий квалітети (IT6) в машинобудуванні застосовується рідко, тільки для особливо відповідальних деталей, таких, як поршневі пальці, втулки верхньої головки шатуна, отвори у бобиках поршнів, посадочні місця для підшипників;

· 7^ий і 8^ий квалітети (IT7, IT8) - є основними квалітетами в машинобудуванні;

· за 7-м квалітетом

- виготовляють шийки колінчастих валів;

- розточують корінні і шатунні підшипники;

- шліфують поршні по зовнішньому діаметру;

- шліфують посадочні отвори зубчастих коліс;

- шліфують вали під підшипники кочення;

- розточують корпуси.

· За 8-м квалітетом виготовляють більшість отворів у деталях тракторів і автомобілів, обробляють поршневі кільця і поршневі канавки, сегментні шпонки і пази для них у відповідальних деталях.

· За 9-м квалітетом виготовляють посадочні місця великих кришок і фланців, шпонки і шпонкові пази литих зубчастих коліс, зірочок і шківів.

· За 12-м квалітетом витримують довжину поршневого пальця, колінчастого вала, діаметри отворів під кріпильні болти, ширину шестірень, тощо;

· 13^ий-18^ий квалітети використовуються для деталей, які виготовляють способами вільного кування і виливання у пісчано глинисті форми.

В кінцевому рахунку, вибираючи квалітет, інженер-технолог повинен вибрати такий квалітет, який буде можливо забезпечити на наявному устаткуванні підприємства.

6 Рекомендації по вибору посадок

При виборі посадок на гладкі з’єднання слід дотримуватися слідуючи рекомендацій:

Посадки з зазором забезпечують легку зборку, рухомість з’єднання. До них відносяться :

; - рекомендуються для точних деталей з квалітетами ІТ4-ІТ6;

; - рекомендуються для отримання поміркованих гарантованих зазорів з ІТ6-ІТ9;

; ; ; - рекомендуються для деталей з нормальною та зниженою точністю ;

; ; ; ; ; - рекомендуються для отримання великих зазорів в з’єднаннях з ІТ11-ІТ12.

· Посадки перехідні забезпечують точне центрування. До них відносяться :

; - рекомендуються для деталей, які не розбираються (або розбираються тільки при капітальному ремонті);

; - рекомендуються для деталей з середньо ймовірним натягом;

; - рекомендуються для деталей, що легко збираються;

; - рекомендуються для деталей з’єднуються з невеликим зазором.

· Посадка з натягом використовують для нерухомих з’єднань. До них відносяться :

; - рекомендуються для деталей з навантаженим режимом роботи;

; ; ; - рекомендуються для деталей, що працюють з поміряним режимом роботи;

; - рекомендуються для нерухомих з’єднань деталей, що працюють з невеликими крутячими моментами.

4 ЛЕКЦІЯ

Тема: "Допуски та посадки підшипників кочення"

1 Загальні відомості

Підшипники кочення (ПК) є найбільш поширені стандартні складальні одиниці. Вони виготовляються на спеціальних з-дах. Промисловість виготовляє шарикові і роликові підшипники кочення з отворами діаметром від 0,6 до 2000 мм.

ПК володіють повною взаємозамінністю поверхням, що приєднуються. Основні розміри підшипників кочення регламентуються ГОСТ 3478-79.

ПК володіють повною взаємозамінністю по поверхням, що приєднуються. Це дозволяє швидко монтувати та заміняти зношені підшипники при збереженні при цьому доброї якості.

Одним з головних факторів, що визначають високоякісну роботу і довговічність ПК є характер посадки внутрішнього кільця підшипника на вал і зовнішнього - в отвір корпусу.

Неправильна посадка може призвести до заклинювання тіл обертання в процесі експлуатації машин. У зв'язку з цим, питання правильного вибору посадок ПК на вали і в корпуси мають велике значення для збільшення міжремонтного строку експлуатації машин.

2 Класи точності підшипників кочення

Сучасний рівень виготовлення ПК досить високий. Комплект тіл кочення для ПК підбирають селективним методом (слово "селекція" означає вибір, отбір).

Залежно від точності основних розмірів і точності обертання ГОСТ 520-89 встановлює шість основних класів точності ПК.

Класи 0, 6, 5, 4, 2, Т - для шарикових і роликових радіальних і шарикових ПК

Класи 0, 6, 5, 4, 2 - для упорних і упорно-роликових ПК

Класи 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 - для роликових конічних ПК

Встановлено також додаткові класи точності ПК 8 і 7, які нижче нульового класу точності.

Різниця у вимогах до точності підшипників кочення велика. Наприклад, для радіальних ПК, внутрішній діаметр яких d=80-120 мм, допустиме радіальне биття доріжки кочення внутрішніх кілець 2-го класу точності, відносно отвору, у 10 разів менше, ніж для ПК нульового класу точності, відповідно 2,5 і 25 мкм.(див. таблицю 4.1).

Таблиця 4.1- Вимоги до точності підшипників

Для більшості механізмів у загальному машинобудуванні використовують ПК 0 та 6 класів точності.

При великій частоті обертання (шпинделі шліфувальних та інших прецезіоних (точних) верстатів, для високо обертових двигунів) застосовують ПК 5 і 4 класів точності .

ПК класів 2 і Т призначаються для гіроскопічних (від слова "гіро" - обертаюся та "скоп" - вовчок; в технічних приладах гіроскопом є звичайний ротор асинхронного двигуна) та інших точних приладів.

Залежно від вимог до рівня вібрації встановлено 3 категорії ПК -А, В, С.

До категорії А відносяться ПК класів точності 5, 4, 2, Т

До категорії В відносяться ПК класів точності 0, 6Х, 6, 5

До категорії С відносяться ПК класів точності 8, 7, 0, 6 (до ПК цих класів точності не ставлять вимог до рівня вібрації).

3 Посадки підшипників кочення

При виборі посадок ПК на вали і в корпуси треба знати і враховувати:

- якщо обертаються вали, то з’єднання внутрішнього кільця з валом має бути нерухомим, тобто з натягом, а з’єднання зовнішнього кільця з корпусом - рухомим, тобто з зазором. але дуже малим;

- якщо обертається корпус, то з’єднання зовнішнього кільця з корпусом має бути нерухомим, тобто з мінімальним натягом, а з’єднання внутрішнього кільця з валом-рухомим;

- нерухома посадка обертових кілець ПК потрібна для того, щоб виключити можливість проковзування кільця по посадочній поверхні вала або отвору при роботі під навантаженням;

- рухому посадку не обертового кільця ПК вибирають для того, щоб між цим кільцем і поверхнею отвору, або вала, утворився незначний зазор. Цей зазор повинен сприяти повільному прокручуванню зовнішнього (або внутрішнього) кільця в процесі експлуатації машини. При прокручуванні кілець в роботу поступово включаються всі ділянки доріжки кочення кільця, що забезпечує збільшення строку служіння підшипникового вузла;

Умовні позначення посадок ПК вказують тільки на складальних кресленнях (дивися рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - Позначення посадок підшипників кочення a - на вал; b - в отвір корпуса

4 Умовні позначення посадок підшипників кочення

Прикладом позначення посадки підшипника кочення на вал (для внутрішнього кільця ПК) може бути запис:

Æ50 L0/j_s6

де Æ - знак діаметра;

50 - номінальний розмір отвору ПК і вала;

L0 - поле допуску внутрішнього кільця підшипника кочення;

L - основне відхилення середнього діаметра отвору підшипника (d_m);

0 - клас точності підшипників;

j_s6 - поле допуску вала;

j_{s -} основне відхилення вала;

6 - квалітет.

Характеристика посадки:

- система отвору;

- тип посадки - перехідна (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Схема полів допусків посадки Æ50 L0/j_s6

Прикладом позначення посадки підшипника кочення в отвір корпуса може бути запис:

Æ90 H7/_ℓ0

де Æ - знак діаметра;

90 - номінальний розмір отвору і зовнішнього кільця ПК;

H7 - поле допуску отвору;

H - основне відхилення отвору;

7 - квалітет;

ℓ6 - поле допуску зовнішнього кільця ПК;

ℓ _- основне відхилення середнього діаметра зовнішнього кільця ПК;

0 - клас точності підшипника.

Характеристика посадки:

- система вала;

- тип посадки - з зазором (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 - Схема полів допусків посадки Æ90 H7/_ℓ0

Граничні відхилення для d_{m і} D_m визначаються згідно ГОСТ 3325-85, а відхилення для j_s6 і H7 визначаються згідно ГОСТ 25347-89. При виборі системи посадок необхідно враховувати допуски на стандартні деталі, особливо на ПК. Наприклад, вал для з'єднання з внутрішнім кільцем ПК завжди слід виготовляти по системі отвору, а гніздо в корпусі для установки ПК по системі вала.

5 Поля допусків підшипників кочення

Поля допусків для розмірів ПК розраховані згідно ГОСТ 3325-85, згідно з яким вали повинні бути суцільні (або порожнисті, але товстостінні), корпуси теж повинні бути товстостінні. Матеріал валів і корпусів-сталь або чавун. ПК при роботі не повинні нагріватися вище 100 °С.

Основними приєднувальними розмірами ПК по яким виконується складання на валах і в корпусах є середній діаметр отвору ПК - d_{m і} середній діаметр зовнішнього кільця ПК _- D_m.

При розрахунках посадок ПК слід знати особистості цих посадок, які складаються з того, що поля допусків діаметра отвору ПК і зовнішнього діаметра ПК розміщено вниз від нульової лінії (рисунок 4.2 і 4.3) .

Позначення полів допусків на посадочні діаметри кілець підшипника встановлено за наступними класами точності:

- для середнього діаметра отвору ПК d_m - L0, L6, L5, L4, L2, LT;

- для середнього зовнішнього діаметра ПК D_m - ℓ0, ℓ6, ℓ5, ℓ4, ℓ2, ℓT.

Загальне позначення полів ПК - Ld_m, ℓD_m.

На діаметри посадочних поверхонь валів рекомендуються слідуючи поля допусків: е8, f6, f7,f8,f9,g4,g5,g6,h3-h9, 3- 6, k4-k6,m4-m6,n4-n6,p5,p6,r6,r7.

На діаметри посадочних поверхонь отворів корпусів рекомендуються слідуючи поля допусків: Е8,J4-J7,Н4 – Н8, 4 - 7,K4-K7,M4-M7,N5-N7,P6,P7.

6 Рекомендовані посадки шарикових та роликових підшипників кочення

В залежності від характеру навантаження існує три виду навантаження кілець ПК: місцеве (a), циркуляційне (б) і коливальне (в).

Рисунок 4.4 - Види навантаження кілець ПК

Рекомендовані посадки шарикових та роликових підшипників кочення

Таблиця 4.2 - Посадки на вал

Умови, що визначають вибір посадки	Проклади машин і підшипникових вузлів	Рекомендовані посадки
Вид навантаження внутрішнього кільця	Режим роботи
Циркуляційне (вал обертається)	Легкий або нормальний	Сільськогосподарські, будівельні і дорожні машини, вентилятори, електромотори, коробки передач машин
Циркуляційне (вал обертається)	Тяжкий	Колеса мостових кранів, екскаватори, дробарки, вібратори, грохоти

Таблиця 4.3 - Посадки в корпус

Умови, що визначають вибір посадки	Проклади машин і підшипникових вузлів	Рекомендовані посадки
Вид навантаження зовнішнього кільця	Режим роботи
Циркуляційне (обертається корпус)	Тяжкий при постійних корпусах	Колеса автомобілів, тракторів, баштових кранів, ведучі барабани гусеничних машин
Циркуляційне (вал обертається)	Нормальний або тяжкий	Передні колеса автомашин і тягачів, ролики рольгангів, ходові колеса мостових і козлових кранів

Режим роботи - сукупність умов, за яких працює ПК:

- величина і характер навантаження (удари, вібрації),

- робоча температура,

- вплив зовнішнього середовища,

- тривалість безперервної роботи.

Режими роботи ділять на легкий, нормальний, тяжкий і "особливі умови".

7 Умовні позначення ПК

Згідно ГОСТ 3189-75 шарикові і роликові ПК позначаються за такими ознаками:

- внутрішній діаметр підшипника,

- серія значень діаметрів і серії значень ширини або висоти,

- тип ПК,

- конструктивні різновидності.

Повне умовне позначення ПК складається з основного і додаткового.

Наприклад: А125-3000205

додаткове А - категорія підшипника

1 - ряд моменту тертя,

2 - група радіального зазору,

5 - клас точності.

основне 3 - серія ширини,

00 - конструктивна різновидність,

0 - тип ПК,

2 - серія діаметра,

05 - внутрішній діаметр ПК.

Умовні позначення типів ПК:

0 - шариковий радіальний,

1 - шариковий радіальний сферичний,

2 - роликовий радіальний з короткими циліндричними роликами,

3 - роликовий радіальний з сферичними роликами,

4 - роликовий радіальний з довгими циліндричними або голчастими роликами,

5 - роликовий радіальний з крученими роликами,

6 - шариковий радіально-упорний,

7 - роликовий конічний,

8 - шариковий упорний,

9 - роликовий упорний, роликовий упорно-радіальний,

Умовне позначення ПК з додатковими знаками.

Наприклад: А125-3000205-КТ2С2

додаткові значення:

К - залізний штампований сепаратор,

Т2 - температура відпуску кілець 250 °C,

С2 - мастило Циатим -221.

5 ЛЕКЦІЯ

Тема:"Метрологія та технічні вимірювання"

1 Історична довідка

Питанням метрології та її історії присвячено велику кількість досліджень. Людям здавна доводилося мати діло з різними вимірюваннями.

У стародавні часи частини людського тіла використовувалися як міра довжини:

- дюйм - ширина великого пальця,

- пальма - ширина долоні,

- фут - довжина стопи.

Фут означає нога або стопа і дорівнює 30,5см. Цю міру англійці запозичили у греків і вона є офіційною в Англії і сьогодні. Відомо, що Англія є засновником футболу і що розміри футбольних воріт становлять 24 х 8 футів , що дорівнює 7,22 х 2,44 метра.

У Київській Русі найбільш поширеними мірами були: верста (500 сажень, або 1,0668 км), сажень (2,1336 м), аршин (16 вершків), п'ядь, пуд (40 фунтів, або 120 лотів), фунт (32 лота, або 86 золотників), гривна, золотник (96 долів, або 4,266 гр.), вершок (4,45 см, або 1,75 "), почка (1/25 золотника), бочка (40 відер, або 400 штофів) та ін.

Одиницями виміру часу на Русі були: рік, місяць, тиждень, доба, година.

В кінці XVIII століття у Франції було прийнято систему мір, в основу якої покладено десятинний рахунок. За одиницю довжини прийняли одну сорокамільйонну частину земного меридіану, що проходить через Париж і назвали її-метр.

За одиницю маси було прийнято масу одного кубічного дециметра чистої води при температурі плюс 4°C і названо кілограм.

Метрична система мір з’явилась першою системою, в якій одиниці довжини, площі, об’єму і маси пов'язані між собою.

20 травня 1875 р. було підписано міжнародну метричну конвенцію і утворено Міжнародне бюро мір і ваги.

У 1893 р. у Петербурзі було утворено Головну палату мір і ваги, президентом якої став Д.І.Менделєєв.

27 липня 1916 р. "Положення про міри і ваги" було оголошено, що метрична система є рівноправною з російською системою мір.

В 1918 р. (14 вересня) в Радянському Союзі був виданий декрет про введення метричної десяткової системи мір і ваги.

Цей декрет прийнятий також і Україною.

2. Метрологія та її задачі

Метрологія - від грецьких слів "метрон" - міра і "логос" - вчення.

Згідно ДСТУ 2681-94 метрологія – це наука про вимірювання, яка є основою контролю якості.

Стандартизація, метрологія і вимірювальна техніка – це три основні ланки, рівень і темпи розвитку яких чинять випереджаючий вплив на якість промислової продукції.

На сучасному етапі розрізняють:

- теоретичну метрологію,

- історичну метрологію,

- законодавчу метрологію,

- прикладну метрологію.

Технічні вимірювання є складовою частиною прикладної метрології.

Точність вимірювання – це головна характеристика якості вимірювання. Вона відображає близькість результату вимірювання до істинного значення вимірюваної величини.

Дійсне значення величини – це числове значення , що виражає дійсний розмір встановлений вимірюванням.

Точність вимірювання – це ступінь наближення дійсних розмірів до заданих номінальних величин. Чим менше різниця між дійсним і номінальним розмірами, тим більше точність вимірювання.

Основні задачі метрології:

- установлення одиниць фізичних величин,

- формування системи державних еталонів,

- розроблення теорії, методів і засобів вимірювання і контролю,

- забезпечення єдності вимірювання,

- розроблення методів оцінки похибок,

- метрологічний контроль за станом і зберіганням засобів вимірювання,

- розроблення методів і засобів передавання розмірів одиниць фізичних величин від еталонів зразковим і робочим засобам вимірювання.

3 Засоби вимірювальної техніки

Згідно ДСТУ 2681-94 (метрологія) до засобів вимірювальної техніки відносяться:

а - засоби вимірювання,

б - вимірювальні пристрої.

До засобів вимірювання відносяться :

е - еталони;

у – універсальні засоби вимірювання;

вп - вимірювальні прилади;

вс - вимірювальні системи;

р – реєструвальні засоби вимірювання;

к - кодові засоби вимірювання.

Еталон – це одиниця фізичної величини. Еталон – це засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення та (або) зберігання одиниці фізичної величини та передавання її розміру відповідним засобам, що стоять нижче за перевірочною схемою.

Еталони розрізняють на первинний, спеціальний, державний, вторинний, еталон-копія, робочий еталон, еталон передавання, міжнародний еталон, груповий еталон.

Наприклад, еталоном одиниці довжини є метр. Еталоном одиниці маси є кілограм. За одиницю часу прийнята секунда.

Для відтворення і збереження одиниць фізичних величин застосовують еталони, що офіційно затверджені як вихідні для держави.

Передача одиниць величин від еталона до робочих засобів вимірювання здійснюється за ступенями зразкових мір і вимірювальних приладів. Точність вказаних мір знижується від ступеня до ступеня в 2-4 рази.

Універсальні засоби вимірювання - це вимірювальні пристрої, які оснащені шкалами і використовуються для визначення різних значень вимірюваної величини.

До засобів вимірювання відносяться :

- штрихові інструменти з ноніусом (штангенінструменти і кутоміри);

- мікрометричні інструменти;

- важільно-механічні прилади (важільна скоба, індикатор годинникового типу, індикатор-нутромір);

- оптико-механічні прилади (оптиметри, вимірювальні машини);

- проекційні прилади (інструментальний мікроскоп, подвійний мікроскоп, проектори);

- інтерферометри;

- пневматичні прилади (довжино мір, прилад з манометром, поплавковий пристрій);

- електричні прилади (індуктивні, електроконтактні);

До вимірювальних пристроїв відносяться :

- міра;

- компаратор (вимірювальний устрій, реалізуючий порівняння однорідних фізичних величин);

- вимірювальний перетворювач;

- масштабний перетворювач;

- обчислювальний компонент.

Міра – це вимірювальний пристрій, що реалізує відтворення та (або) збереження фізичної величини заданого значення. Наприклад, плоско-паралельна кінцева міра довжини, або гиря – міра маси.

4 Характеристика засобів вимірювання

Всі засоби вимірювання характеризуються наступними величинами:

- ціна поділки шкали;

- похибка вимірювання;

- діапазон вимірювання;

- точність вимірювання;

- поріг чутливості;

- номінальне значення міри.

Ціна поділки шкали вимірювального приладу – це різниця між двома сусідніми позначками шкали.

Похибка засобу вимірювань (абсолютна) – це різниця між показом засобу вимірювання та істинним значенням вимірювальної величини. Вона залежить в основному від ціни поділки і діапазону вимірювань.

Діапазон вимірювань – це інтервал значень вимірювальної величини.

Поріг чутливості – це властивість засобу вимірювання реагувати на змінювання вимірювальної величини. Поріг чутливості мають автоматичні прилади з мембранного поплавком, термопарою і другими пристроями.

5 Вибір вимірювальних засобів

Вибираючи засоби вимірювання, треба додержуватися вимог технології виготовлення або технології ремонту і складання машин.

Правильний вибір вимірювальних засобів має велике практичне значення. Коли користуються не досить точним інструментом, то деталі прийняті за результатами вимірювання як придатні, можуть виявитися непридатними і навпаки.

Іноді вироби, що вибраковуються таким інструментом, насправді виявляються придатними, тобто такими, що знаходяться у полі допуску.

При складанні, деталі, перевірені не досить точним інструментом, можуть дати інші зазори або натяги, ніж це передбачає конструктор.

Коли ж застосовують надмірно точний, отже, й дорожчий та складніший в обслуговуванні інструмент, то зростає вартість виготовлення і відновлення деталі.

При виборі засобів вимірювання і методів контролю виробів враховують сукупність метрологічних, експлуатаційних та економічних показників.

До метрологічних показників відносяться :

- похибка вимірювального приладу – δ_доп. ;

- похибка вимірювання – δ_гран.;

- ціна поділки шкали, ;

- вимірюваний розмір ;

До експлуатаційних і економічних показників відносяться:

- вартість і надійність засобів вимірювання ;

- тривалість роботи ;

- час, затрачений на наладку і вимірювання ;

- маса, габаритні розміри ;

- робоче навантаження.

Головними показниками при виборі засобів вимірювання є допустима похибка δ_доп. і δ_вим. .

При цьому розглядати допуск на розмір слід як допуск на суму похибок технологічного процесу, які не дають можливості одержати абсолютно точні значення розміру, в тому числі через похибки вимірювання.

До основних складові похибок при вимірюванні відносяться:

- похибки, що залежать від засобів вимірювання,

- похибки, які залежать від установочних мір (від класу кінцевих мір довжини, від притирки),