Уніфікація – це різновидність методів стандартизації, вона полягає в раціональному скороченні числа типів, видів та розмірів об'єктів однакового функціонального призначення. 5 глава

Наприклад, допуск для ланки А₃, якщо її прийняти за компенсуючу ланку, буде:

Якщо тепер підрахувати суму допусків складових ланок, то вона буде дорівнювати допуску замикаючої ланки:

Задача 2 – Метод імовірності

Умови: Першу задачу розв’язати методом імовірності.

Визначаємо кількість одиниць допуску за допомогою формули (15) :

Визначаємо допуски для складових ланок згідно таблиці 1,8 у довіднику Мягкова В.Д. Знаходимо, що така кількість одиниць допуску приблизно відповідає ІТ13, тобто на квалітет більше, ніж в розрахунку першої задачі.

Допуски для складових ланок будуть:

для розміру 21 мм - ТА₁=0,330 мм;

для розміру 46 мм - ТА₂=0,390 мм;

для розміру 12 мм - ТА₃=0,270 мм;

для розміру 85 мм - ТА₄=0,540 мм.

Приймаємо основні відхилення H для збільшуючих ланок і h для зменшуючи ланок і тоді граничні відхилення будуть :

для ланки А₁ 21h13; es(A₁)=0, ei(A₁)= -0.330 мм;

для ланки А₂ 46h13; es(A₂)=0, ei(A₂)= -0.390 мм;

для ланки А₃ 12h13; es(A₃)=0, ei(A₃)= -0.270 мм;

для ланки А₄ 85H13; ES(A₄)=+0.540, EI(A₄)= 0 мм.

Висновок. Метод імовірності дає змогу декілька збільшити допуски розмірів ланок і знизити собівартість виготовлення деталей за рахунок незначного зниження якості.

Задача 3 – Метод повної взаємозамінності з розв’язанням на максимум – мінімум

Треба для замикаючої ланки розрахувати номінальний розмір, допуски і граничні розміри складових ланок А₁=60±0,20 і А₂=28±0.14 мм (рисунок 9.4 і 9.5).

Рисунок 9.4 - Ескіз деталі

Рисунок 9.5 - Трьох ланковий лінійний розмірний ланцюг

Розв’язання

Для досягнення необхідної точності розрахунку приймаємо метод повної взаємозамінності з розв’язанням на максимум – мінімум.

Встановлюємо, що А₁ - збільшуючи ланка, А₂ – зменьшуюча ланка.

В цій задачі відомі параметри складових ланок і треба визначити параметри замикаючої ланки згідно з формулою (1,2):

Визначаємо граничні розміри складових ланок:

Визначаємо граничні розміри замикаючої ланки згідно з формулами 3 і 4:

Визначаємо допуск замикаючої ланки, формула 7:

Визначаємо допуски складових ланок:

Перевіряємо розрахунок допуску замикаючої ланки (формула 8):

Якщо прийняти основне відхилення H, то замикаюча буде:

,

а відхилення дорівнюють: ES= +0.68, EI=0мм.

Визначаємо гранично розміри замикаючої ланки:

11 ЛЕКЦІЯ

Тема:"Допуски кутових розмірів і гладких конічних з'єднань"

1 Одиниці вимірювання кутів

Самою поширеною одиницею вимірювання кутів є градус.

Градус від латинського означає шаг, ступінь. Градус дорівнює 1/90 частини прямого кута, він ділиться на 60 хвилин, хвилина - на 60 секунд.

Як додаткова одиниця вимірювання є радіан.

Радіан дорівнює 57° 17′ 45″.

Радіанна система вимірювання дуже зручна в розрахунках, однак її застосування при виготовленні та контролі виробів ускладнений в зв’язку з тим, що не виробляються прилади, які градуйовані у радіани.

2 Ряди кутів

Всі кути нормовані згідно нормального ряду СТ СЕВ 712-77.

В допусках кутів умовне позначення значень з індексами:

е - відповідає зовнішнім допускам, а

і - внутрішнім допускам.

Всі кути, що застосовуються при конструюванні діляться на 3 групи:

- нормальні кути загального призначення;

- нормальні кути спеціального призначення;

- спеціальні кути.

Найбільше застосовуються кути першої групи. Згідно ГОСТ 8908-81 вони розділені на три ряди. При виборі кутів необхідно давати перевагу першому ряду над другому і другому над третьому.

Таблиця 11.1 - Ряди кутів. В градусах, хвилинах

3 Допуски кутових розмірів

Стандартом прийняти такі позначення:

АТ - допуск кута, від англ. angle tolerance;

АТ_a - допуск кута в кутових одиницях;

АТ_a’ - допуск кута округлений;

АТ_h - допуск кута, що виражений відрізком на перпендикулярі до сторони кута, протилежному куту на АТ_a на відстані L₁ від вершини цього кута. Практично цей відрізок дорівнює довжині дуги радіуса, яка стягує кут АТ_a, в мкм.

АТ_D - допуск кута конуса, виражений допуском на різницю діаметрів у двох нормальних до осі перерізах конуса на заданій відстані L та між ними (визначається по перпендикуляру до осі конуса).

Рисунок 11.1 - Позначення кутів

При позначенні допуску кута заданого ступеню точності до позначення допуску кута додається номер відповідного ступеня точності, наприклад АТ5, АТ8.

Встановлено 17 ступенів точності допусків кутів: 1,2...17, числові значення яких наведено в стандарті.

Допуски кутів можуть бути розташовані у плюс (+АТ), у мінус (-АТ) або симетрично ( ) відносно номінального кута.

Рисунок 11.2 - Допуски кутів

Конструктор або технолог сам визначає яким повинен бути допуск і ставить відповідний знак.

Наприклад: АТ_a’= +12′, тоді якщо α =30°, 

; , або

АТ_a’= -12′, тоді якщо α =30°, ; , або

АТ_a’= ±6′, тоді якщо α =30°, ; .

Допуски кутів конусів з конусністю не більш 1 : 3 треба призначати залежно від номінальної довжини конуса L.

Допуски кутів конусів з конусністю більш 1 : 3 треба призначати залежно від довжини твірної конуса L₁.

Примітка. При конусності не більше 1:3 довжина конуса L приблизно дорівнює довжині твірної L₁ (різниця значень не більш 2%).

Для малих конусів ;

Для великих конусів ;

де a - номінальний кут конуса.

Значення АТ_h треба визначати по формулі:

де АТ_h - в мікрометрах;

AT_a - в мікро радіанах;

L₁ - в міліметрах.

Значення АТ приведені у таблиці 11.2 (ГОСТ8908-81).

Наприклад, для кута 30°АТ10 з L =30 мм АТa’= 5'

Таблиця 11.2 - Допуски кутів (ГОСТ 8908-81)

Значення АТ_a рекомендується при позначенні на кресленнях.

4 Характеристика гладких конічних з’єднань

Конічні поверхні деталей машин приладів і механізмів мають різне призначення. Вони застосовуються в нерухомих пресових з’єднаннях (для передачі великих зусиль; в нерухомих щільних з’єднаннях для забезпечення геометричності; в рухомих центрових з’єднаннях типа підшипників ковзання). Конічну поверхню можуть мати штифти, шпильки, болти та інші деталі.

Перевагою конічних з’єднань є само центрування, герметичність, регульованість. Особливо важливим є регульованість конічних з’єднань. Вона дає можливість:

- забезпечити потрібну посадку деталей при порівняно низькій точності їх виготовлення;

- відновлювати порушені при спрацюванні зазори або натяги у з’єднанні між отворами і валом.

Це пояснюється тим, що конічна форма вала і втулки дає змогу в широких межах змінювати зазори або натяги у з’єднанні за рахунок осьового переміщення деталей.

Конусністю називається відношення різниці двох діаметрів конусів до відстані між ними;

На кресленнях конусність позначається через відношення 1: L і знаком трикутника.

Рисунок 11.3 - Позначення конусів

Наприклад: с = 1:L =1:50

Це означає, що на довжині конуса L = 50 мм, різниця діаметрів D-d дорівнює 1 мм.

Похил і:

де D - діаметр великої основи;

d - діаметр малої основи.

5 Система допусків і посадок для конічних з’єднань

5.1 Допуски і поля допусків

Встановлено два способи нормування конусів

- перший спосіб - сумісне нормування всіх видів допусків допуском Т_D в будь-якому перерізі;

- другий спосіб - роздільне нормування кожного виду допусків:

T_DS - допуск діаметра конуса в заданому перерізі

АТ - допуск кута конуса

Т_FR - допуск круглості

Т_FL - допуск прямолінійності твірної конуса

Перший спосіб має перевагу.

Рисунок 11.4 - Допуски конусів

Для нормальної експлуатації конічних з’єднань треба щоб відхилення дійсних розмірів конуса були в границях заданих допусків.

Допуски Т_D, Т_DS повинні відповідати ГОСТ 25346-89

Допуски Т_FR, Т_FL повинні відповідати ГОСТ 24643-81

При вибраному квалітеті допуск Т_D визначається за номінальним розміром великого конуса ГОСТ 25346-89.

5.2 Типи посадок

Для конічних з’єднань установлені наступні посадки:

- з зазором (H8/d8;H9/e9;H9/f8;H8/g8;H8/h8);

- з натягом (H8/p8;H8/r8;...H8/z8);

- і перехідні (H7/ 7);

Крім цього, залежно від способу фіксації взаємного осьового положення зовнішнього і внутрішнього конусів існують 4 способи фіксації посадок:

1 спосіб - посадки з фіксацією шляхом поєднання конструктивних елементів конусів, що з’єднуються. При цьому способі фіксації можливе одержання посадок з зазором, перехідних і з натягом;

2 спосіб - посадки з фіксацією по заданих осьових зміщеннях Еа . Одержують посадки з зазором і натягом;

3 спосіб - посадки з фіксацію за заданою осьовою відстанню між базовими плоскостями Z_{pf .}При цьому способі одержують три види посадок;

4 спосіб - посадки з фіксацією за заданим зусиллям запресовки F_S. Одержують посадки з натягом.

Рисунок 11.5 - Способи фіксації посадок

Система отвору для конічних осадок є переважною.

Для одержання різних посадок ГОСТ 25307-82 установлені основні відхилення:

для зовнішніх конусів -d,e,f,g,h,js,k,m,n,p,r,s,t,u,x,z;

для внутрішніх конусів -H, Js, N.

Ці основні відхилення в сполученні з квалітетами від 4^го до 12^го утворюють поля допусків.

У посадках рекомендується застосовувати поля допусків діаметрів зовнішнього і внутрішнього конусів одного квалітету.

6 Методи і засоби контролю кутів і конусів

Гладкі конічні деталі контролюють за допомогою калібрів.

Кути контролюють кутомірами, кутовими шаблонами, косинцями та на інструментальному мікроскопі. кутоміри є з ноніусом, універсальні і оптичні

Для точних кутових переміщень при обробці на верстатах застосовують оптичні ділильні головки.

Невеликі кутові похили вимірюють ("уровнями" [рос.]) рівнями.

Для перевірки кутових шаблонів, косинців та ін. засобів вимірювання застосовують синусні лінійки.

12 ЛЕКЦІЯ

Тема:"Допуски та посадки шпонкових з'єднань"

1 Призначення шпонок

Шпонки застосовують для з’єднання втулок, шківів, муфт, рукояток та інших деталей машин з валами, коли центрування з’єднання деталей не вимагає особливої точності.

В машинобудуванні шпонки одержали широке застосування для передачі крутячого моменту в з’єднанні вала зі шківом. Шпонки бувають:

- призматичні;

- клинові;

- сегментні;

- тангенціальні.

Найбільше застосування мають призматичні та сегментні шпонки.

ГОСТ 23360-70 передбачено 3 види призматичних шпонок (рисунок 12.1)

1. з двома округлими кінцями;

2. з двома прямими кінцями;

3. з одним кінцем округленим, а другим прямим.

Рисунок 12.1 - Призматичні шпонки різної форми

ГОСТ 24071-80 передбачено два види сегментних шпонок (рисунок 12.2):

- нормальна сегментна форма;

- сегментна форма зменшена по висоті.

Рисунок 12.2 - Сегментні шпонки

Матеріал для шпонок - сталь чисто тягнута (ГОСТ 8787-68).

2 Посадки на призматичні та сегментні шпонки

Для призматичних шпонок (ГОСТ 23360-78) рекомендовані три види шпонкових з’єднань:

- вільне з'єднання ( ; );

- нормальне з'єднання ( ; );

- щільне з'єднання ( ; ).

Стандартом передбачені наступні поля допусків:

h9 - для ширини шпонки;

h11 - для висоти шпонки;

h14 - для довжини шпонки;

H15 - для довжини паза вала.

Наприклад розглянемо схему полів допусків посадки

Рисунок 12.3 - Схема полів допусків посадки

мм;

мм.

Поле допуску довжини паза вала H15.

Посадочними місцями в шпонкових з’єднаннях з призматичною і сегментною шпонками є бічні поверхні шпонки і пазів вала та втулки.

За технічними умовами на складання призматичні шпонки садять з натягом у шпонковий паз вала і з зазором у шпонковий паз втулки.

Зазор між шпонкою і пазом втулки потрібен для компенсації можливих зміщень пазів вала і втулки при складанні.

Умовне позначення шпонки:

Шпонка 18х11х100 ГОСТ 23360-78

Запис означає, що шпонка першого виду (з двома округлими кінцями), (вид 1 не позначається), b=18, h=11, _ℓ =100 мм.

Запис - Шпонка 2-18х11х100 ГОСТ 23360-78 означає, що шпонка 2^го виду (з двома прямими кінцями), b=18, h=11, _ℓ =100.

Шорсткість шпонкового паза рекомендується приймати Ra=6,3 мкм.

Сегментні шпонки (ГОСТ 24071-80) мають два види з’єднання:

- нормальне і щільне.

Для нормальної посадки приймають поля допуску ширини шпонкового паза вала N9 і втулки Js9.

Для щільної посадки - вал і втулка Р9.

Рисунок 12.4 - Позначення посадок на вільне з'єднання шпонки з валом та втулкою

3 Контроль шпонкових з’єднань

Для забезпечення взаємозамінності в серійному і масовому виробництві елементи шпонкових з’єднань контролюють комплексними і по елементними калібрами.

Комплексний калібр-пробка застосовують для контролю валів з шпонковим пазом.

Рисунок 12.5 - Комплексний калібр-пробка

Комплексний калібр-призма застосовують для контролю валів з шпонковим пазом.

Рисунок 12.6 - Комплексний калібр-призма

По елементні калібри:

- калібр-пробка НЕ для отвору D;

- пазовий калібр ПР і НЕ для ширини паза b;

- калібр-глибиномір ПР і НЕ для контролю глибини паза.

13 ЛЕКЦІЯ

Тема:"Допуски та посадки шліцьових з'єднань"

1 Характеристика і посадка шліцьових з'єднань

Шпонкові пази на валах і втулках послаблюють їх перерізи, вони є концентраторами напружень.

В результаті перекосів і зміщення пазів, а також контактних деформацій від радіальних сил в шпонкових з’єднаннях можливий перекіс втулки на валу.

Ці недоліки шпонкових з’єднань обмежують область їх застосування і обумовлюють заміну їх шліцьовими з’єднаннями, які передають великі крутячі моменти, мають великий опір втомлюваності і високу точність центрування і направлення.

Шліцьове з'єднання є багато шпонковими з'єднаннями, в яких шпонки виготовлено не у вигляді окремих деталей, а разом з валом.

Залежно від профілю зуб'ів є три види шліцьових з'єднань:

- прямобічні (або прямокутні),

- евольвентні,

- трикутні.

Евольвентні і прямобічні з’єднання є переважними.

Шліцьові з’єднання з евольвентним профілем зуб'ів мають істотні переваги в порівнянні з прямобічними: вони можуть передавати великі крутячі моменти, мають на 10 … 40% меншу концентрацію напружень біля основи зуб їв, підвищену циклічну довговічність, забезпечує краще центрування і направлення деталей, простіше для виготовлення.

Шліцьові з’єднання з трикутним профілем не стандартизовані; їх застосовують частіше замість посадок з натягом, а також при тонкостінних втулках для передачі невеликих крутячих моментів.

2 Допуски i посадки шліцьових з’єднань з прямобічним профілем зуб'ів

Поля допусків валів i втулок повинні відповідати наведеним у ГОСТ 1139-80.У системі допусків i посадок для прямобічних шліцьових з'єднань передбачено 20 полів допусків валів (з них 7 переважних) i вісім полів допусків отвору (з них 3 переважних).

h7, h8, h9, g5, g6, 5, 6, 7 та інші

D9, D10, F8,F10,H6,H7,H8,J_S10 .

Посадки за тим чи іншим елементом шліцьових з'єднань встановлюються в системі отвору з використанням посадок для гладких циліндричних з'єднань (в ЕСДП).

ГОСТ 1139-80 встановлено три способи центрування шліцьових з'єднань (рисунок 13.1):

- центрування за внутрішнім діаметром d;

- центрування за зовнішнім діаметром D;

- центрування за боками зуб їв b, а також три серії з'єднань:

- легка;

- середня;

- важка.

Рисунок 13.1 - Розміри для центрування

Серії з'єднань відрізняються висотою зуб’ів і їх кількістю:

- легка серія (6,8,10 зуб’ів) застосовується для нерухомих з'єднань;

- середня серія (6,8,10 зуб’ів) застосовується для помірно навантажених з'єднань;

- важка серія (10,16,20 зуб’ів) застосовується для найбільш тяжких умов роботи.

При виборі способу центрування шліцьових з'єднань враховують характер і умови роботи вузла, а також технологію обробки шліцьових з'єднань деталей.

Центрування за внутрішнім діаметром d доцільно, коли втулка має високу твердість (вище 35-37 HRC) і її неможливо обробити чистовою протяжкою. Цей спосіб забезпечує точне центрування і застосовується для рухомих з'єднань в тракторах, автомобілях і металорізальних верстатах.

Центрування за зовнішнім діаметром D є найбільш простим і економічним, тому що точні посадові поверхні досягають протягуванням втулки і шліфуванням вала. Цей спосіб застосовують в основному для нерухомих з'єднань при середніх навантаженнях в тракторах і автомобілях. Застосовують також і для рухомих з'єднань.

Центрування за боками зуб’ів b застосовують при знакозмінному навантаженні, коли потрібні максимальні зазори по ширині зуб'їв, наприклад, у карданній передачі автомобілів. Дозволяється таке центрування тільки для з'єднань з числом зуб’ів 10 і зовнішнім діаметром від 25 до 90 мм. Застосовується рідко.

Основними факторами, що впливають на взаємозамінність шліцьових з'єднань є:

- правильність виготовлення зуб’ів вала і западин втулки по ширині;

- паралельність боків зуб’ів вала і западин втулки між собою та осі деталі;

- рівномірність розміщення зуб’ів по колу вала або втулки;

- співвісність центруючих поверхонь вала і втулки.

Якісна робота шліцьових з'єднань залежить не тільки від правильності виготовлення елементів шліців, але й від ступеня спрацьованості цих елементів у процесі експлуатації.

При центруванні за внутрішнім i зовнішніми діаметрами поле допуску втулки, як правило, більше допуску вала на один квалітет. При центруванні з'єднання по боках зуб'ів в окремих випадках допуски отвору i вала різняться на 2-3 квалітети (IТ), наприклад D9/js7 ; F10/k7.

Приклади умовного позначення шліцьового з'єднання при числі зуб'ів z=8, внутрішнім діаметрі d=36 мм, зовнішнім діаметрі D=40 мм, ширині зуба b=7 мм з центруванням по внутрішньому діаметру d , з посадкою по діаметру центрування Н8/е8 i за розміром b D9/е9 (з'єднання рухоме).

d-8 x 36 Н8/е8 x 40 H12/a11 x 7 D9/е9

те саме при центруванні по зовнішньому діаметру з посадкою по діаметру центрування Н7/h7 i за розміром b - F8/h7.

D-8 x 36 x 40 H7/h7 x 7 F8/h7

те саме при центруванні по боках зуб'ів b:

b-8 x 36 x 40 H12/a11 x 7 D9/е9

Посадки для розмірів d та b при центруванні по d

Для розміру d

H7/f7*, H7/g6*, H7/h7, H7/js6,H7/js7, H8/n6,H8/e8

Для розміру b

F8/f7,F8/f8,F8/h7,F8/js7,D9/e8,D9/f8,D9/h9*,D9/k7,F10/js7

Посадки для розмірів D та b при центруванні по D

Для розміру D

H7/f7*, H7/g6, H7/h7, H7/js6*,H7/n6, H8/e8

Для розміру b

F8/e8,F8/f7*,F8/f8,F8/h8,F8/js7*,D9/e8,D9/f7,D9/h9,D9/js9

Посадки для розмірів b при центруванні по b

Для розміру b

F8/js7,F8/f8,F8/h9,D9/e8*,D9/f8*,F10/d9*,F10/f8*,F10/k7

3 Допуски i посадки шліцьових з'єднань з евольвентним профілем зуб'ів

Розміри, допуски, посадки i вимірювальні величини шліцьових евольвентних з'єднань з ухилом профілю 30 градусів встановлено ГОСТ 6033-80.

Для шліцьових евольвентних з'єднань створена принципово нова система у межах міжнародних норм взаємозамінності. Для центрування за бічними поверхнями зубців ця система розроблена на базі різних за точністю градацій i основних відхилень, причому використані степені точності з 7 по 11 для товщини зуба вала, 7,9,11 - для ширини западин втулки.

Шліцьові з'єднання з евольвентним профілем зуб’ів мають істотні переваги в порівнянні з прямобічними та іншими з'єднаннями:

- вони простіші для виготовлення, тобто технологічні (для їх виготовлення можна обійтися тільки фрезеруванням без послідуючого шліфування; крім того можливе застосування всіх точних методів обробки зуб’ів);