Цилиндрическое резьбовое соединение

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК ДЛЯ ВСЕХ СОПРЯГАЕМЫХ РАЗМЕРОВ

3. НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЕТ ПОСАДОК ГЛАДКОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

5. ВЫБОР СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ (КОНТРОЛЯ) ДЕТАЛИ И РАСЧЕТ ВОЗМОЖНЫХ ОШИБОК 1 И 2 РОДА

6. РАССЧЕТ СЕЛЕКТИВНОЙ СБОРКИ

7. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

8. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДКИ ПОД ШПОНОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ И ВЫБОР СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

9. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ И ВЫБОР СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

10. РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ А-А

11. РАСЧЕТ КАЛИБРА

12.ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И КОНТРОЛЬ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

13.КОНТРОЛЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

14. РАЗРАБОТАТЬ ВОПРОСПРИЛОЖЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ УЗЕЛ 8.

Вращение шестерни 1 передается на вал 2. Далее вращение передаются с помощью шлицев на обойму 5, которая через шпонку 12 вращает валик 6. С помощью роликовой обгонной муфты втулка 7 может свободно проворачиваться на валу 6.

2. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК ДЛЯ ВСЕХ СОПРЯГАЕМЫХ

РАЗМЕРОВ Для выбора и расчета посадок гладких цилиндрических соединений пользуются методом подобия, то есть устанавливается аналогия конструктивных признаков и эксплуатации проектируемого узла с признаками узлов машин, находящихся в эксплуатации (по справочникам [1, том 1, стр.297−333]) и назначают рекомендуемые поля допусков и посадки по ГОСТ 25 346–89.

1) Соединение зубчатого колеса 1 с валом 2, по диаметру 28 мм.

В данном соединении целесообразно применить посадку переходную, предназначенные для неподвижных соединений, обеспечивающих хорошее центрирование зубчатого колеса. Выбираем посадку:

2) Соединение вала 2 с втулкой 4, по диаметру 30 мм.

В данном соединении втулка используется как подшипник скольжения, поэтому выбираем посадку «движения», которая характеризуется значительным гарантированным зазором обеспечивающее свободное вращательное движение.

3) Соединение корпуса 3 с втулкой 4, по диаметру 40 мм.

Для жесткой фиксации корпуса без дополнительного крепления винтами, штифтами и т. п. выбираем посадку с натягом, для втулок и колец в корпусах предпочтительной является

4) Соединение обоймы 5 с валом 6, по диаметру 26 мм.

С помощью обоймы 5 через шпонку 12 вращается вал 6, выбираем посадку переходную, предназначенную для неподвижных и обеспечивающих хорошее центрирование соединяемых деталей. Переходные посадки применяются с дополнительным креплением соединяемых деталей шпонками, штифтами, винтами и др. Выбираем посадку «плотную»

5) Соединение втулки 7 с валом 6, по диаметру 32 мм.

Втулка 7 может свободно проворачиваться на валу 6, поэтому выбираем посадку «движения», которая характеризуется значительным гарантированным зазором обеспечивающее свободное вращательное движение .

6) Соединение втулки 7 с зубчатым колесом 10, по диаметру 44 мм.

В данном соединении целесообразно применить посадку переходную, предназначенные для неподвижных соединений, обеспечивающих хорошее центрирование зубчатого колеса. Выбираем посадку

3. НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЕТ ПОСАДОК ГЛАДКОГО

ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ Требуется назначить и рассчитать посадку гладкого цилиндрического соединения с зазором для деталей 2−4. Имеем:

— детали сопрягаются по диаметру o30 мм;

— Smax=54мкм, Smin=2мкм;

— посадку назначают в системе отверстия (СА).

Определим допуск посадки с зазором

Для выбора стандартной посадки необходимо знать точность изготовления деталей сопряжения. Предварительно ее можно определить по числу единиц допуска (коэффициенту точности) а_ср. Для этого изначально определяют допуск посадки с зазором (ТS):

TS= Smax — Smin = 54−2=52мкм.

а_ср == ,

где i-единица допуска для заданного размера. В нашем случае для o30мм.

Определим квалитет точности:

Принимают а_ср =16, что соответствует 7 квалитету точности (IT7), ТD=21мкм.

Квалитет точности определяется по ГОСТ 25 346–86.

Определяют шероховатость деталей. Для 7 квалитета точности

Rz_d =Rz_D ?0,125TD=0,125*21=2,6мкм.

Определяют предельные функциональные зазоры

S_F(max) = S_{р (max)} — 1,2(Rz_D+Rz_d)=54−1,2*(2,6+2,6)=47,8мкм;

S_{F (min)} = S_р(min) — 1,2(Rz_D+ Rz_d)=20−1,2*(2,6+2,6)=-4,24мкм.

Назначаем стандартную посадку:

Выбираем основное отклонение вала — верхнее es=-7мкм, отклонение «g».

Определяем возможную сумму допусков отверстия и вала

TD+Td=47,8−7=40,8мкм.

Определяем квалитеты отверстия и вала по ГОСТ 25 346–86:

Отверстие — IT7, TD=21, вал — IT7, TD=21, сумма =21+21=42мкм.

Посадка o30 .

Проверяем соблюдение условия

S_ст(max) S_F(max), S_ст(min)S_F(min):

S_ст(max)=D_max-d_min=30,021−29,972=0,0301<0,0478 мм;

S_{ст (min)}= D_min-d_max=30−29,993=0,003>-4,24.

Запас точности (работоспособности) Условие соблюдается — посадка подобрана верно.

Уточняем шероховатость поверхности вала и отверстия

R_zd=0,125*21=2,6мкм;

R_zD=0,125*21=2,6мкм.

Выбираем стандартные значения R_zd и R_zD:

R_zd=R_zD=3,2мкм, Назначаем окончательную обработку поверхностей отверстия и вала, обеспечивающих требуемую точность и шероховатость:

Вал — наружное чистовое шлифование R_ad =0,63мкм;

Отверстие — растачивание тонкое R_aD=0,63мкм.

Выбираем средство измерения по ГОСТ 8.051−81

Для отверстия и валамикрокатор типа ИНГ

Предельные отклонения изображены на схеме (рис.1).

Рисунок 1.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Даны результаты 15 измерений диаметра вала:

Требуется: Проверить гипотезу о нормальности изучаемого распределения.

Определить наличие грубых погрешностей и исключить их.

Определить точечную оценку истинного значения измеряемой величины — среднее арифметическое значение результатов измерений и математическое ожидание результатов измерений.

Определить результат измерения.

Оценить его точность и определить границы доверительного интервала с вероятностью Р_? = 0,95 и Р_? = 0,99.

Определить точность изготовления данной детали.

Таблица 1. Результаты измерений

Решение:

Для удобства расчета, все найденные величины необходимо занести в таблицу.

Таблица 2. Результаты расчетов

1. Определяем среднее арифметическое значение:

29,9808

2. Определяем опытное среднее квадратичное отклонение (СКО) при n?20:

0,0063.

3. Определяем выборочную асимметрию распределения:

==0,3277.

4. Определяем выборочный эксцесс распределения:

=-1,118.

5. Определяем дисперсию выборочной асимметрии:

==0,292.

6. Определяем дисперсию эксцесса распределения:

D (E)===0,609

|А| ?30,3277? 3=1,621;

0,3277? 1,621.

|Е|?51,118? 5=3,902;

1,118? 3,902.

Условия выполняются, можно утверждать, что практическое распределение не отрицает нормального распределения.

1. Основная масса изделий получается с размерами, лежащими в зоне ±у относительно центра группирования, тогда представим вероятности получения случайных величин в различных диапазонах:

1) 1 диапазон равен ±0,675у, интервал (-0,42 525;+0,42 525) должно попасть 50% величин;

2) 2 диапазон равен ±1у, интервал (-0,0063;+0,0093) должно попасть 2/3 или 75% величин;

3) 3 диапазон равен ±3у, интервал (-0,0189;+0,0189) должно попасть 100% величин.

Сравнивая разность с ±0,675у, ±1у, ±3у получаем:

В 1-ый диапазон попадают 8 измерений;

Во 2-ой диапазон — 10измерений;

В 3-ий диапазон — 15 измерений.

Условия выполняются, гипотеза о нормальности распределения выполняется.

2. Определяют наличие грубых погрешностей.

Для сомнительного результата вычисляют коэффициент

и полученное значение сравнивают с теоретическим вт для заданной вероятности.

ч_max= 29,993 мм;

ч_min = 29,970 мм;

=29,9808 мм;

у=0,0063.

тогда в₁==1,9365;

в₂==1,7143.

При n=15, при уровне значимости б= 0,05 вт = 2,64.

в₁ < вт1,94<2,64;

в₂ < вт1,71<2,64.

Наблюдения ч_max=29,993 мм, ч_min = 29,970 мм не являются промахом. Остальные значения лежат в пределах (ч_max; ч_min), значит тоже не являются промахами.

3. Нахождение доверительного интервала.

Доверительный интервал для =29,9808:

где =- среднее квадратичное отклонение результата измерения.

При Р_? =0,95 t_p=2,16.

Находят нижний предел:

— tp*=29,9808 — 2,16 * =29,9808 — 0,351 = 29,9773 мм.

Верхний предел:

+ tp*= 29,9808 + 2,16 * =29,9808 + 0,351 = 29,9843 мм.

Тогда Р{ 29,9773 << 29,9843 }=0,95.

При Р_?=0,99, t_p=3,01.

Найдем нижний предел:

— tp*= 29,9808 — 3,01* =29,9808 — 0,0049= 29,9759 мм.

Верхний предел:

+ tp*= 29,9808 + 3,01* =29,9808 + 0,0049= 29,9857 мм.

Р{ 29,976 << 29,9857 }=0,99.

Вывод:

1. С вероятностью 95% можно утверждать, что среднее значение результатов измерений данного размера не вышло бы за пределы от 29,9773 до 29,9843 мм.

2. С вероятностью 99% можно утверждать, что среднее значение результатов измерений данного размера не вышло бы за пределы от 29,976 до 29,9857 мм.

3. Чем больше уверенность Р, тем шире интервал распределения величин.

5. ВЫБОР СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ (КОНТРОЛЯ) ДЕТАЛИ И

РАСЧЕТ ВОЗМОЖНЫХ ОШИБОК 1 И 2 РОДА Влияние погрешностей измерения на результат измерений должно быть учтено при установлении приемочных границ — значений размеров, по которым проводят приемочный контроль изделий.

По ГОСТ 8.051−81 проведем расчеты возможных ошибок 1 и 2 рода.

m — число деталей в процентах от общего числа измеренных, имеющих размеры, выходящие за предельные и принятые в числе годных (неправильно принятые) — ошибка 1 рода;

n — число деталей в процентах от общего числа измеренных, имеющих размеры, не превышающие предельные и забракованные (неправильно забракованные) — ошибка 2 рода.

с — вероятностая величина выхода размера за предельные у неправильно принятых деталей.

IT — допуск на котролируемый размер;

б — среднее квадратическое отклонение погрешности измерения;

Для 28 Н7:

IT= 21 мкм;

б=6,0 мкм.

Для 7 квалитета берем А_{мет (б)} =16%.

Отсюда найдем m и n по графикам из ГОСТа 8.051−81:

m = 5,0…5,4%;

n = 7,8…8,25%;

с = 0,25*IT=6,25мкм.

По методическим указаниям для выбора универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм (По применению ГОСТ 8.051−81) РД 50−98−86 назначим средство измерения для зубчатого колеса 28

Предельные погрешности измерения наружных линейных размеров: 5 В, 6а, 7а, 9а, 12.

Средства измерения:

5в — скобы индикаторные (СИ) с ценой деления 0,01 мм. Скобы при работе находятся в стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук оператора.

6а — микрометры рычажные (МР и МРИ) с ценой деления 0,002 мм и 0,01 мм; при установке на нуль по установочной мере и скобы рычажные (СР) с ценой деления 0,002 мм; при настройке на нуль по концевым мерам длины; при использовании на всем пределе измерения. При работе приборы находятся в руках.

7а — индикаторы часового типа (ИЧ и ИТ) с ценой деления 0,01 мм и пределом измерения от 2 до 10 мм, класс точности 1.

9а — головки рычажно — зубчатые (2ИГ) с ценой деления 0,002 мм и пределом измерения ±0,1 мм; с настройкой по концевым мерам длины на любое деление.

12 — индикаторы многооборотные (1МИГ) с ценой деления 0,001 мм и пределом измерения 1 мм.

6. РАСЧЕТ СЕЛЕКТИВНОЙ СБОРКИ

Исходные данные к задаче по групповой взаимозаменяемости (селективной сборке):

o30 ;

Sэкс=12мкм.

Решение:

Допуски и предельные отклонения размеров определяют согласно ГОСТ 25 347–82 [3]:

Наибольший и наименьший предельные размеры:

— отверстия: D_max = D_н + ES = 30 + 0,021 = 30,021 мм;

D_min = D_н + EI = 30 + 0 = 30,000 мм;

— вала: d_max = d_н + es = 30 + (-0,007) = 29,993 мм

d_min = d_н + ei = 30 + (-0,028)= 29,972 мм при этом:

Т_D=D_max-D_min=ES-EI=0,021−0=0,021мм=21 мкм;

Т_d=d_max-d_min=es-ei=(-0,028)-(-0,007)=0,021 мм =21 мкм.

Наибольший и наименьший предельные натяги:

S_max = D_max — d_min = 30,021 — 29,972 = 0,049 мм =49 мкм

S_min = D_min — d_max = 30,000 — 29.993 = 0,007 мм = 7 мкм;

Допуск посадки:

TS = S_max — S_min = 49 — 7 = 42 мкм.

.

Результат округляется до целого числа в большую сторону и принимается n_гр = 4.

Групповые допуски деталей для селективной сборки:

;

Таблица 3 Карта сортировщика для сортировки деталей соединения на 4 размерные группы

Схема полей допусков соединения 30, детали которого рассортированы на четыре размерные группы изображена на рис. 2.

Рисунок 2.

7. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ Подшипник 6−307 посажен в разъемный корпус и на вращающуюся сплошную втуку с радиальной нагрузкой на опору, характер нагрузки — перегрузка до 150%; 6−307 — шариковый радиально упорный подшипник и имеет следующие геометрические размеры по ГОСТ 8338–75:

D = 80 мм; d = 35 мм; B = 21 мм; r = 2,5.

Нагружение наружного кольца является местным, а внутреннего — циркуляционным.

При спокойной нагрузке и умеренной вибрации, (нагрузка до 150%) и диаметре 80 мм может быть рекомендовано основное отклонение H поле допуска по 6 и 7 квалитету точности. Примем H7.

Подбираем посадку внутреннего кольца подшипника на вал по интенсивности радиальной нагрузки P_R :

P_R = (R/b)*=80/16=5кН.

— динамический коэффициент посадки, при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации k₁=1;

— коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двурядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными радиально-упорными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору, (при сплошном вале k₂=1);

— коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки Fr между рядами роликов в двурядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки Fa на опору.

Для радиально-упорных подшипников с одним только наружным или внутренним кольцом k₃=1.

b-рабочая ширина посадочного места, мм

b=B-2*r=21−2*2.5=16мм Для диаметра внутреннего кольца подшипника o35 при интенсивности радиальной нагрузки до 300кН принимают основное отклонение вала для сопряжения с внутренним кольцом подшипника js, поле допуска по 6 квалитету точности — js6.

По ГОСТ 520–71 определяют предельные отклонения размеров посадочных диаметров внутреннего и наружного колец подшипника:

dm=-10;

Dm=-11.

Определяем наибольшие и наименьшие натяги и зазоры в соединении кольца подшипника с втулкой:

Nmax = es — EI = 8 — (-10) = 18 (мкм),

Nmax = eiES = -8 — 0 =-8 (мкм).

Определяем наибольший и наименьший зазоры в соединении наружного кольца подшипника с корпусом:

Smax = ES — ei = 35 — (-11) =46 (мкм),

Smax = EI — es = 0 — 0 =0 (мкм).

Схему расположения полей допусков посадок 35 и 80, изображена на рисунке 3.

Рисунок 3.

8. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДКИ ПОД ШПОНОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ.

ВЫБОР СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ Номинальные размеры шпоночного соединения с призматическими шпонками определяют по ГОСТ 23 360–78. Для O44мм:

b=12мм — ширина шпонки;

h=8мм — высота;

l =22…100мм длина, принимаем l =22мм;

t₁=5,0ммглубина паза на валу;

t₂=3,3мм — глубина паза во втулке;

Соединение нормальное, так как нагрузка спокойная, а так же для лучшего центрирования. Посадки нормального соединения относятся к посадкам переходным — по ширине шпонки h9, ширине паза вала N9, ширине паза втулки Js9.

Численные значения предельных отклонений определяют при помощи таблиц со значением допусков и основных отклонений по [1]:

высота шпонки — по h11,

длина шпонки — по h14,

длина паза вала — по H15,

глубина паза вала и втулки — по H12,

диаметр сегментной шпонки — по h12.

Посадка будет переходная, наиболее прочная из переходных 44- является предпочтительной.

Предельные зазоры и натяги в соединениях «шпонка-паз вала» и «шпонка-паз» втулки определяют, как в гладких соединениях. Для данного соединения:

— в соединении «шпонка-паз вала»

N_max= es-EI = 0-(-0,043) = 0,043 мм;

N_min =ei-ES =0−0,043=0,043 мм.

— в соединении «шпонка — паз втулки»

N_max= es-EI = 0-(-0,021) = 0,021 мм;

N_min = ei-ES =-0,043−0,021 = -0,064 мм.

— в соединении по «диаметр вала — втулки»

N_max=es-EI=0-(-0,031)=0,0031 мм;

N_min=ei-ES=-0,061−0,031=-0,092 мм.

Схема полей допусков шпоночного соединения изображена на рисунке 4.

Рисунок 4.

Таблица 4- Размерные характеристики деталей шпоночного соединения

Контроль шпоночных соединений в серийном и массовом производстве осуществляют специальными предельными калибрами: ширина пазов вала и втулки проверяется пластинами, имеющими проходную и непроходную сторону. Размер (d + t₂ у отверстия) — пробками со ступенчатой шпонкой. Глубина паза вала (размер t₁) — кольцевыми калибрами, имеющими стержень с проходной и непроходной ступенью. Симметричность пазов относительно осевой плоскости проверяют комплексными калибрами: у отверстия — пробкой со шпонкой, а у вала — накладной призмой с контрольным стержнем. Проектирование комплексных калибров для шпоночных соединений необходимо производить с учетом максимальных размеров сопрягаемых деталей. После сборки контроль шпоночного соединения производят путем установления биения охватывающей детали, покачиванием охватывающей детали на валу и перемещением охватывающей детали вдоль вала (в случае подвижного соединения).

9. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ. ВЫБОР

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ Для эвольвентного шлицевого соединения с номинальным размером, где

D=60 — наружный диаметр;

m=2,5 мм — модуь;

z=22 мм — число зубьев.

xm=½*(D-m (z+1,1))=½*(60−2,5(22+1,1))=1,125мм — смещение исходного контура

s (e) = m+2*x*m*tgб=*2,5+2*1,125*2,5*tg30=7,175мм — номинальная делительная окружная толщина зуба вала (впадины втулки) Наиболее распространенными способами центрирования деталей эвольвентного соединения являются по центрирования по боковым сторонам и по наружному диаметру зубьев D.

При указанных способах центрирования возможно как подвижное, так и неподвижное соединение. При центрировании по наружному диаметру: по ГОСТ 6033–80 выбираем предпочтительную посадку D-H7/g 6 и по боковым поверхностям выбираем предпочтительную посадку D-9H/9h.

Условное обозначение эвольвентного шлицевого соединения:

Схема полей допусков шлицевого сопряжения представлены на рисунке 5а и 5б.

а) центрирование по D б) центрирование по s (e)

Рисунок 5.

10. РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ А-А Исходные данные:

Схема размерной цепи изображена на рисунке 6

Рисунок 6.

A₁=10; A₂=20; A₃=5; A₄=16; A₅=5; A₆=7; A₇=21; A₈=65; A₉=22; A₀=3_-0,5

Решение:

— уменьшающие;

— увеличивающие;

— стандартное.

Определяют номинальный размер замыкающего звена:

Определяют предельные отклонения и допуск замыкающего звена:

а) верхнее отклонение:

б) нижнее отклонение:

в) допуск:

По ГОСТ 25 346–89 определяем предельные отклонения и допуски размеров стандартных звеньев А₄ и А₇ :

Для остальных размеров, единицу допуска:

Задачу решают двумя методами.

1. Метод полной взаимозаменяемости.

1.1 Решение задачи способом равных квалитетов.

Определение среднего коэффициента точности а_ср размерной цепи:

= =

.

Ближайшее стандартное значение коэффициента точности а=40, что соответствует 9 квалитету. По ГОСТ 25 346–89 для 9 квалитета назначают отклонения на составляющие звенья:

Проверка выполнения условия по формуле

ТА₀ ТА_i

500= 36+52+30+43+30+36+74+120+52;

500>473.

Условие выполняется.

Решение задачи способом равных допусков.

1) Определяем допуск составляющих звеньев.

Допуск замыкающего звена Следовательно, Проверка:

=54+54+54+54+54+54+120+54+54=498мкм.

ТА₀ = 500=498мкм.

Условие выполняется. Задача решена верно.

Метод вероятностного расчета.

Решение задачи способ равноточных допусков (при условии допусков одного квалитета точности).

1) Определяют среднее число единиц допуска

а_ср =

.

2) Устанавливают квалитет точности: значение a_ср соответствует 11-му квалитету точности

a_IT10 = 100i.

3) Назначают допуски по 11-му квалитету точности:

4) Проверяют условие ТА₀ =.

500>352.

Условие соблюдается. Задача решена верно.

Решение задачи способом равных допусков.

1) Определяем допуск составляющих звеньев.

Допуск замыкающего звена ТА₀ = = = k_i x TA_i .

Откуда ТА_i =

Следовательно, А₁ = 10_-0,130;

А₂ = 20_-0,130;

А₃ = 5_-0,130 ;

А₄ = 16_-0,130;

А₅ = 5_-0,130;

А₆ = 7_-0,130;

А₇ = 21_-0,120;

А₈ = 65 ^0,130;

А₉ = 22 ^+0,130.

Проверка:

ТА₀ =

==387мкм.

ТА₀ = 500 =387мкм.

Условие соблюдается. Задача решена верно.

Таблица 5 Результаты расчетов допусков в размерной цепи

11. РАСЧЕТ КАЛИБРА Номинальный размер d_ном =28 мм.

Для контроля вала используют скобу.

Измерительные детали калибра — скоба изготовлена из стали марки 35 ГОСТ 1050–88.

Заготовки твердосплавных пластинок по ГОСТ 21 125–75

Пластинки на корпусе скобы должны быть припаяны медью М3 ГОСТ 859–2001 или латунью

Л68 ГОСТ 15 527–2004.

Ручки-накладки обязательны только для скоб 6-го и 7-го квалитетов.

Острые кромки измерительных поверхностей пластинок округлить радиусом не менее 0,2 мм.

Покрытие нерабочих поверхностей молотковой эмалью МЛ-165 ГОСТ 12 034;77.

По назначению предельные калибры делят на рабочие, приемные, контрольные.

Рабочие калибры (проходной Р-ПР и непроходной Р-НЕ) предназначены для проверки изделия в процессе их изготовления.

Предельные калибры определяют не числовое значение, а годность детали. Для контроля валов используют скобы, а отверстия контролируют пробками.

Исполнительные размеры (рабочий калибр) калибров для скобы (ГОСТ 14 810−69 и ГОСТ 14 748–69) определяют по формулам:

Контрольные калибры применяют для установления регулируемого калибра скоб и контроля нерегулируемых. Они являются непроходными и определяются по формулам (с ГОСТ 16 775–93 по ГОСТ 16 780–93):

D_min — наименьший предельный размер изделия;

D_max — наибольший предельный размер изделий;

Н — допуск на изготовление калибров (за исключением калибров со сферическими измерительными поверхностями) для отверстия;

z — отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия;

у — допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;

ПО ГОСТ 24 853–81 выбираем H=4мкм; z=3мкм; y=3мкм; H_p=1,5мкм (7 квалитет).

Наименьший и наибольший предельные размеры изделия для диаметра находим по формулам

D_min=D_ном+ei=28−0,010=27,990 мм;

D_max=D_ном+es=28+0,010=28,010 мм.

Подставляя данные значения в формулы, получаем:

Рабочий калибр:

мм, мм, мм, мм, мм.

Контрольный калибр:

мм, мм, мм, мм, мм, мм.

Исполнительные размеры скобы:

ПР=28,005 ^+0,004 мм; К-ПР=28,008_-0.0015 мм;

ПРизн=28,013^+0,004 мм; К-И=28,014_-0.0015 мм;

НЕ=27,988^+0,004 мм; К-HE=27,991_-0.0015 мм.

Схема расположения долей допусков для, допуски и отклонения калибров даны по ГОСТ 24 853–81, изображена на рисунке 7

Рисунок 7.

Таблица 7. Размеры скобы (ГОСТ 16 775−93)

Изображения чертежа калибра-скобы показаны на рисунке 8

1-пластинка гладкая; 2-пластинка ступенчатая; 3-ручка накладная по ГОСТ 18 369–73.

Рисунок 8.

12. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И КОНТРОЛЬ РЕЗЬБОВЫХ

СОЕДИНЕНИЙ Данные: Резьбовое соединение гайки и вала. Резьба М56?1.

Цилиндрическая резьба характеризуется следующими основными параметрами: профилем, средним d2(D2), наружным d (D) и внутренним d1(D1) диаметрами, шагом Р, углом профиля б, высотой исходного треугольника Н и др. Профиль и номинальные размеры диаметров, Р, б и Н являются общими для наружной и внутренней резьбы.

По ГОСТ 9150–81 установим следующие параметры резьбы:

Таблица 8 — Параметры резьбового соединения

Изображение резьбы метрической и параметры указанны на рисунке 9.

Рисунок 9

По ГОСТ 16 093–81 выбирают поля допусков наружной и внутренней резьбы, установленных в классах точности. В данном случае класс точности — средний. Выбирают для внутренней резьбы поле допуска 6Н и поле допуска для наружной резьбы 6g. Длина свинчивания l=4,8…14мм. Принимают l=10мм. Шаг резьбы — мелкий.

Резьба М561

Таблица 9 — Предельные отклонения размеров резьбового соединения (мм)

Нижнее отклонение внутреннего диаметра и верхнее отклонение наружного диаметра не нормируются. Нижние отклонения всех диаметров внутренней резьбы равны нулю.

Вычисляют предельные значения диаметров наружной и внутренней резьбы.

Для наружной резьбы:

dmax = d + es = 56,000 + (-0,026) =55,974 (мм);

dmin = d + ei = 56,000 + (- 0,206) =55,794 (мм);

d2max = d2 + es = 55,350 + (- 0,026) =55,324 (мм);

d2min = d2 + ei = 55,350 +(-0,166) = 55,184 (мм);

d1max = d1 + es = 55,917 + (-0,026) =55,891 (мм);

d1min не назначают.

Для внутренней резьбы:

Dmax не назначают;

Dmin = D + EI = 56,000 + 0 = 56,000 (мм);

D2max = D2 + ES = 55,350 + 0,190 = 55,540 (мм);

D2min = D2 + EI = 55,350 + 0 = 55,350 (мм);

D1max = D1 + ES = 54,917 + 0,236 = 55,153 (мм);

D1min = D1 + EI = 54,917 + 0 = 54,917 (мм).

Таблица 10- Предельные значения диаметров наружной и внутренней резьбы

Рисунок 10. Схема полей допусков резьбового соединения цилиндрический соединение измерение ошибка подшипник

13. КОНТРОЛЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС Данные:

Модуль m =3мм;

Число зубьев z =22;

n=600 об/мин;

Средний делительный диаметр d = mz = 3*22 =66 (мм);

Диаметр окружности вершин dа = m*(z+2) = 3*(22+2) =72 (мм);

Диаметр окружности впадин df = m*(z-2,5) = 3*(22−2,5) =58,5 (мм).

Найдем скорость передачи:

x=dn=*66*600=124 407мм/мин=2,1 м/сек, Скорость передачи 2,1 м/сек, то есть скорость вращения зубчатой передачи — средняя (6−10 м/с). Исходя из этого, по ГОСТ 1643–81 выберем степень точности зубчатого цилиндрического колеса 8, которая является одной из наиболее распространенных и предназначена для зубчатых колес общего машиностроения, не требующего особой точности.

Для выбранной степени точности можно применить сопряжение B.

Структурная формула колеса: 8−8-7-Ва

Это означает: цилиндрическая передача со степенью точности 8 по нормам кинематической точности, по нормам плавности работы) и с 7 степенью точности по норме контакта зубьев, с видом сопряжения зубчатых колёс В и соотношением между видом сопряжения и видом допуска на боковой зазор а.

По ГОСТ 1643–81 для степеней точности 6−8 назначим контролируемые параметры зубчатого колеса по нормам точности:

Таблица 11- Контролируемые параметры зубчатого колеса по нормам точности:

Значения контролируемых параметров выбираем по ГОСТ 1643–72

Нормы кинематической точности [[5], стр.280]:

= 45 мкм;

= 90 мкм;

= 63 мкм.

Нормы плавности работы;

= 36 мкм;

= ±20 мкм Нормы контакта зубьев:

По высоте не менее 45%;

По длине не менее 60%;

Нормы бокового зазора:

= ±80 мкм;

= 105 мкм.

Шероховатость рабочей поверхности зубьев определяют по [2, табл.28].

Для 8 степени точности колеса Ra=1,25…2,5. По стандартному ряду значений шероховатостей поверхности принимают Ra=1,8.

Ширину зубчатого венца b_w из конструктивных соображений принимают равной 20 мм.

Для контроля выбранных параметров зубчатого колеса предложены следующие средства:

— для измерения радиального биения зубчатого венца — биениемеры;

— для измерения колебания длины общей нормали — нормалемер (рис.11) и миктометр с тарельчатыми измерительными поверхностями;

— для измерения колебания измерительного межосевого расстояния — микрометрические штихмасы;

— для контроля суммарного пятна контакта — контрольные приспособления в рабочем корпусе.

Способ измерения нормалемером длины общей нормали, изображен на рисунке 11.

Рисунок 11 Общий вид накладного нормалемера с отсчётной головкой:

1 — контролируемое колесо; 2 — измерительный наконечник; 3 — отсчётная головка; 4 — арретир; 5 — стопор.

Схема общего вида биениемера изображена на рисунке 12.

Рисунок 12.

Описание способа измерений биениемером.

Проверяемое зубчатое колесо 1 насаживают на оправку 2. Наконечник 3 на измерительном стержне 4 перемещается под действием пружины в направляющей втулке 7 и прикрепленной к нему планкой 5 воздействует на наконечник индикатор 6. Измерения производят путем последовательного ввода наконечника 3 во все впадины колеса.

Разность между наибольшим и наименьшим показаниями индикатора при поочередном перемещении наконечника во все впадины колеса определяет радиальное биение зубчатого венца.

14. Методы измерения линейных величин. Выбор средств измерения

линейных величин в зависимости от величины допуска размера и

наличия ошибок контроля первого и второго рода

Технический прогресс, совершенствование технологических процессов, производство точных, надежных и долговечных машин и приборов, повышение качества продукции, обеспечение взаимозаменяемости и кооперирования производства невозможны без развития метрологии и постоянного совершенствования техники измерений.

Метрология — наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства. Основные проблемы метрологии: развитие общей теории измерений; установление единиц физических величин и их системы; разработка методов и средств измерений, а также методов определения точности измерений; обеспечение единства измерений, единообразия средств и требуемой точности измерения; установление эталонов и образцовых средств измерений; разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений и др. Важнейшая роль в решении указанных проблем отводится государственной метрологической службе, имеющей научно-исследовательские институты и разветвленную сеть лаборатории государственного надзора и других организаций. Большую роль в развитии метрологии сыграл Д. И. Менделеев, который руководил метрологической службой в России в период 1892—1907 гг.

Под измерением понимают нахождение значений физической величины опытным путем с помощью специально для этого предназначенных технических средств.

Основное уравнение измерения имеет вид Q = qU, где Q — значение физической величины, q — числовое значение физической величины в принятых единицах, U — единица физической величины.

Единица физической величины — физическая величина фиксированного размера, принятая по согласованию в качестве основы для количественного оценивания физических величин той же природы.

Измерения производят как с целью установления действительных размеров изделий и соответствия их требованиям чертежа, так и для проверки точности технологической системы и подналадки ее для предупреждения появления брака.

Вместо определения числового значения величины для упрощения часто проверяют, находится ли действительное значение этой величины (например, размер детали) в установленных пределах. Процесс получения и обработки информации об объекте (параметрах детали, механизма, процесса и т. д.) с целью определения его годности или необходимости введения управляющих воздействий на факторы, влияющие на объект, называется контролем. При контроле деталей проверяют соответствие действительных значений геометрических, механических, электрических и других параметров допустимым значениям этих параметров.

Для унификации единиц физических величин в международном масштабе создана Международная система единиц СИ.

Средства измерения.

Технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства называются средствами измерения.

Эталоны единиц физических величин — средства измерений или комплексы средств измерений, официально утвержденные эталонами для воспроизведения единиц физических величин с наивысшей достижимой точностью, и их хранения (например, комплекс средств измерений для воспроизведения метра через длину световой волны). Примером точности эталонов может служить государственный эталон времени, погрешность которого за 30 тыс. лет не будет превышать 1 с.

Меры — средства измерений, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера. К мерам относятся плоскопараллельные концевые меры длины, гири, конденсаторы постоянной емкости и т. п. Образцовые средства измерений — это меры, измерительные приборы или преобразователи, утвержденные в качестве образцовых. Они служат для контроля нижестоящих по поверочной схеме измерительных средств, в то же время их периодически поверяют по эталонам. Точность образцовых средств измерения имеет большое значение для обеспечения единства измерений.

Рабочие средства измерений — это меры, устройства или приборы, применяемые для измерений, не связанных с передачей единицы физической величины (например, концевая мера длины, используемая для контроля размеров изделии или для наладки станков).

Передача размеров единицы физической величины от эталона к рабочим средствам измерения производится в соответствии с поверочной схемой, устанавливающей средства, методы и точность передачи единицы размера.

Точность указанных измерительных средств понижается в 1,6—3 раза с переходом на одну ступень от более точных средств к менее точным по поверочной схеме.

Методы измерений. Виды контроля.

Измерения могут быть основаны на различных методах. Метод измерения — это совокупность правил и приемов использования средств измерений, позволяющая решить измерительную задачу.

Различают прямые и косвенные методы измерения. При прямых измерениях значение измеряемой величины находят непосредственно из опытных данных. Большинство измерительных средств основано на прямых измерениях, например измерение температуры термометром, диаметра вала штангенциркулем, толщины тонкой фольги на оптиметре в диапазоне показаний шкалы и т. п. При косвенных измерениях искомое значение величины находят вычислением по известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, например измерение среднего диаметра резьбы методом трех проволочек.

В машиностроении при прямых измерениях в большинстве случаев измеряют отклонения длин и углов от номинального значения или от рабочей меры прибором сравнения, в качестве которого, используют индикаторные головки, оптиметры, индуктивные преобразователи и т. п. Метод измерений, основанный на использовании рабочей меры и измерительного прибора сравнения, называется методом сравнения. Размер в этом случае определяют суммированием размера рабочей меры и показания прибора сравнения. Метод измерения может быть контактным, если он осуществляется при непосредственном контакте детали с измерительным наконечником прибора, и бесконтактным, если механический контакт отсутствует (оптические, пневматические и другие измерения).

В зависимости от использованных физических принципов измерения существуют механические, электрические, пневматические, оптические, фотоэлектрические и другие приборы.

Существуют два вида контроля — дифференцированный и комплексный.

Дифференцированный (поэлементный) контроль характеризуется измерением каждого параметра изделия в отдельности (например, контроль собственно среднего диаметра, шага и половины угла профиля резьбы).

Комплексный контроль позволяет оценивать годность деталей одновременно по скольким параметрам, например путем сравнения действительного контура контролируемой детали, определяемого полями допусков на отдельные параметры, с предельными контурами (контроль деталей сложного профиля на проекторах) и контроль предельными калибрами.

Основные метрологические показатели средств измерения.

Деление шкалы прибора — промежуток между двумя соседними отметками шкалы.

Длина (интервал) деления шкалы — расстояние между осями двух соседних отметок шкалы.

Цена деления шкалы — разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы; например, 0,002 мм при длине (интервале) деления шкалы прибора, равной 1 мм.

Диапазон показаний (измерений по шкале) — область значений шкалы, ограниченная ее начальным и конечным значениями; например, диапазон показаний оптиметра ±0,1 мм.

Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, в пределах которой нормированы допустимые погрешности средства измерений, например, диапазон измерения длин на проекционном вертикальном оптиметре ИКВ- 3 0−200 мм.

Предел измерений — наибольшее или наименьшее значения диапазона измерений.

Измерительная сила — сила воздействия измерительного наконечника на измеряемую деталь в зоне контакта.

Предел допустимой погрешности средства измерения —наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению; например, пределы допустимой погрешности 100-миллиметровой концевой меры длины 1-го класса равны ±0,5 мкм.

Стабильность средства измерения — свойство, отражающее постоянство во времени его метрологических показателей.

Погрешность измерения — разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.

Точность измерений — характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю погрешностей их результатов.

При высокой точности погрешности всех видов минимальны.

Точность средств измерений — качество средств измерений, характеризующее близость к нулю их погрешностей.

Воспроизводимость измерений — близость результатов измерений одной и той же конкретной величины, выполняемых в различных условиях в различных местах различными методами и средствами.

Чувствительность измерительного прибора — отношение изменения сигнала на выходе измерительного средства к вызвавшему его изменению измеряемой величины. Например, при перемещении измерительного наконечника измерительной пружинной головки ИГП на величину цены деления 0,5 мкм указатель перемещается на одно деление шкалы, равное 1 мм. Чувствительность этого прибора равна 1000: 0,5 = 2000.

Для шкальных измерительных приборов типа пружинных головок, индикаторов часового типа чувствительность численно равна передаточному отношению механизма прибора.

Поправка — величина, которая должна быть алгебраически прибавлена к показанию измерительного прибора или к номинальном значению меры, чтобы исключить систематические погрешности и получить значение измеряемой величины или значение меры, более близкое их истинным значениям.

Нормируемые метрологические характеристики стандартизованы. К ним относятся систематическая составляющая погрешности измерения, случайная составляющая, динамические характеристики и др. Показатели точности и формы представления результатов измерения должны соответствовать стандартам. Например, точность измерения целесообразно представлять интервалом, в котором с установленной вероятностью находится суммарная погрешность измерения, отдельно интервалом систематической составляющей и т. д. В зависимости от пределов допустимых погрешностей средств измерений, а также других их свойств, влияющих на точность измерения, многим типам измерительных средств присваивают соответствующие классы точности.

Повышение точности измерительных средств достигается, в частности, сочетанием больших передаточных отношений с простотой и технологичностью конструкции, введением в конструкцию средств, предназначенных для уменьшения погрешностей, вносимых зазорами, мертвыми ходами и износом, применением устройств, предназначенных для стабилизации измерительной силы и др. соответствии с принципом Аббе: необходимо, чтобы на одной прямой линии располагали ось шкалы прибора и контролируемый размер проверяемой детали, т. е. линия измерения должна являться продолжением линии шкалы. Если этот принцип не выдерживается, то перекос и не параллельность направляющих измерительного прибора вызывают значительные погрешности измерения. При соблюдении принципа Аббе погрешностями, вызываемыми перекосами, можно пренебречь, так как они являются ошибками второго порядка малости.

Для контроля точных процессов производства и повышения качества машин и других изделий необходимо не только непрерывно повышать точность, производительность и надежность средств измерения, но и правильно применять и систематически поверять средства измерения в процессе эксплуатации. Ошибочные результаты измерения из-за некачественного выполнения собственно измерений столь же часты, как и при применении неточных средств измерения. Как в том, так и в другом случае возникает необнаруженный брак, который приводит к браку на последующих этапах процесса производства или к снижению качества изделий, их точности, надежности и долговечности.

Для устранения указанных недостатков в нашей стране создана Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Основные задачи ГСИ: установление единиц физических величин, методов и средств воспроизведения единиц, рациональной системы передачи единиц от эталонов к рабочим средствам измерений; определение номенклатуры, так как они являются ошибками второго порядка малости.

Для контроля точных процессов производства и повышения качества машин и других изделий необходимо не только непрерывно повышать точность, производительность и надежность средств измерения, но и правильно применять и систематически поверять средства измерения в процессе эксплуатации. Ошибочные результаты измерения из-за некачественного выполнения собственно измерений столь же часты, как при применении неточных средств измерения. Как в том, так и в другом случае возникает необнаруженный брак, который приводит к браку на последующих этапах процесса производства или к снижению качества изделий, их точности, надежности и долговечности.

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ).

Для устранения указанных недостатков в нашей стране создана Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), Основные задачи ГСИ: установление единиц физических величин, методов и средств воспроизведения единиц, рациональной системы передачи единиц от эталонов к рабочим средствам измерений; определение номенклатуры и способов выражения метрологических показателей средств измерении.

Для обеспечения единства измерений введены обязательные испытания новых типов измерительных средств и надзор за состоянием и правильным использованием измерительной техники, применяемой в народном хозяйстве. Систематическая поверка приборов — это одна из главных гарантий их точности. Важное значение имеют также соблюдение нормальных условий измерений, установленных стандартами. Особо необходимо соблюдать требования к температуре объекта измерения и рабочего пространства. Например, на ВАЗе в метрологических центрах (термоконстантных помещениях с отдельным фундаментом) механосборочных цехов в зависимости от требуемой точности измерений поддерживают температуру в пределах 20 ± 0,15 -20 ± 0,5°С.

Для обеспечения и наблюдения за единством измерений в систему Госстандарта СССР входят метрологические институты и сеть лабораторий государственного метрологического надзора; на большинстве заводов для этой цели есть отделы главного метролога и измерительные лаборатории.

В систему ГСИ включены ГОСТ 8.001−71−8.098−73, а также ГОСТ 8.050−73 на нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений.

Mеры длинны и угловые меры.

Меры длины по конструктивным признакам делят на штриховые и концевые.

Штриховые меры длины используют в качестве эталонов, образцовых и рабочих штриховых мер, в виде шкал измерительных приборов, а также в инструментах, предназначенных для грубых измерений. Штриховые меры длины используют в качестве эталонов, образцовых и рабочих штриховых мер, в виде шкал измерительных приборов, а также в инструментах, предназначенных для грубых измерений (измерительные линейки, рулетки и др.).

Плоскопараллельные концевые меры длины составляют основу современных линейных измерений в машиностроении.

Их применяют для передачи размера от рабочего эталона единицы длины до изделия включительно, широко используют в лабораторной и цеховой практике линейных измерений; применяют для установки измерительных инструментов и приборов на нуль, для проверки точности и градуирования измерительных инструментов и приборов, а также для особо точных разметочных работ, наладки станков и т. д.

Плоскопараллельные концевые меры длины представляют собой бруски из закаленной стали или твердого сплава, имеющие форму прямоугольных параллелепипедов. Две противоположные измерительные поверхности каждой концевой меры весьма точно обрабатывают путем шлифования и доводки.

Концевые меры обладают способностью притираться (сцепляться) при их надвигании одну на другую. Благодаря этой способности их можно собирать в блоки разных размеров. Притираемость и высокая точность — главные свойства концевых мер, определяющие их ценность как измерительных средств. Притираемость мер объясняется их молекулярным притяжением (сцеплением), когда они покрыты тончайшей пленкой смазывающей жидкости (толщина пленки не превышает 0,02 мкм, что незначительно влияет на точность размера полученного блока концевых мер).

За длину концевой меры (в любой точке) принимают длину перпендикуляра, опущенного из точки измерительной поверхности меры на ее противоположную измерительную поверхность. Концевые меры выпускают наборами, состоящими из 112, 83 шт. и др. Они позволяют составить блок из минимального числа мер (4−5 шт.) с дискретностью 1 мкм.

На каждой концевой мере гравируют ее номинальный размер. На мерах размером до 5,5 мм номинальный размер наносят на одной из измерительных поверхностей, на мерах размером свыше 5,5 мм — на боковой нерабочей поверхности.