Взаимозаменяемость деталей при ремонте

Глава 2. Взаимозаменяемость деталей, узлов и механизмов

Структурная модель детали

Машины и механизмы состоят из большого количества деталей, узлов и механизмов, взаимодействующих в процессе эксплуатации друг с другом. Каждая из деталей в узле имеет определенное назначение и должна обладать строго определенными размерами, характеристиками.

Детальпредставляет собой определенные комбинации геометрических тел, ограниченных поверхностями простейших форм – плоскими, цилиндрическими, коническими, сферическими и т.п. (рис 2.1). Таких комбинаций может быть бесконечное множество, а если учесть, что они характеризуются еще и размерами, то можно представить сколь многообразна на практике гамма деталей (рис 2.2). К деталям относят изделия, которые изготовлены из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (например, втулка, изготовленная из одного куска металла, валик – из стального прутка, пластина – из медного листа и т.п.).

Простейшие геометрические тела, составляющие деталь, называются их элементами (рис.2.3).

Для выполнения определенных функций у деталей предусматриваются различные формы поверхностей.Они могут быть цилиндрическими, плоскими, коническими, резьбовыми, эвольвентными, шлицевыми и др. Кроме того, поверхности бывают сопрягаемые и несопрягаемые. Сопрягаемые– это поверхности, по которым детали соединяются в сборочные единицы, а сборочные единицы – в механизмы (поверхности 1,2,3 рис.2.4). Несопрягаемые или свободные – это конструктивно необходимые поверхности, не предназначенные для соединения с поверхностями других деталей (поверхности 4,5,6 рис.2.4).

При проектировании машин и механизмов конструкторы исходят из того, что каждая деталь должна иметь определенную форму, размеры и занимать определенное место в узле, исходя из служебного назначения этой машины или механизма. Это так называемые номинальные значения формы, размера и положения детали. И поверхности, которые определяют форму детали, в этом случае также являются номинальными. Другими словами: номинальные поверхности и их расположение задаются при проектировании исходя из функционального назначения детали.

Для того чтобы систематизировать многообразие форм деталей все возможные варианты поверхностей разделили на: внутренние (цилиндрические, конические, поверхности с параллельными и не параллельными поверхностями) и назвали их охватывающими, и наружные – охватываемыми.

В соответствии с этим были введены понятия: вал и отверстие.

Вал – это термин, применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей 1 и их обозначают строчными буквами d,a,c (рис.2.5).

Отверстие –это термин, применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей 2 и их обозначают прописными буквами D,A,C (рис.2.5).

Как уже говорилось выше, машины и механизмы состоят из деталей, которые находятся во взаимодействии друг с другом. А это возможно, если они либо соприкасаются друг с другом, либо соединяются. Детали, элементы которых входят друг в друга, образуют соединение. Такие детали называются сопрягаемыми деталями, а поверхности соединяемых элементов – сопрягаемыми поверхностями. В зависимости от формы сопрягаемых поверхностей соединения могут быть (рис.2.6): цилиндрическими (а), коническими (б), резьбовыми (в), шлицевыми (г), шпоночными (д), сварными (е), заклепочными (ж) и т.п.

Для числовой оценки значений линейных величин (диаметров, длин, высот и т.п.) необходимо их выразить в виде размерав определенных единицах измерения. В машиностроении и приборостроении все размеры в технической документации задают и указывают в миллиметрах.

Основные понятия о взаимозаменяемости деталей,

Узлов и механизмов.

Нарушение взаимного положения поверхностей и осей, а, следовательно, и деталей в машине или в узле, приводит к изменению нормальных условий работы машины или агрегата, влияет на их надежность и качество. С другой стороны известно, что в процессе эксплуатации детали изнашиваются, выходят из строя и их приходится время от времени удалять из узла и ремонтировать, либо на место износившейся устанавливать новую деталь. Для того чтобы произвести равноценную замену при ремонте необходимо, чтобы детали были бы изготовлены по единым нормативным документам и соответствовали бы требованиям взаимозаменяемости. Что же такое взаимозаменяемость?

Читайте также: Ремонт раздатки уаз 452

Взаимозаменяемость – это свойство изделий (машин, приборов, механизмов), их составных частей равноценно заменять при эксплуатации любой экземпляр изделия, его составную часть другим однотипным экземпляром без предварительной подгонки. Для машиностроения и приборостроения это общее определение может быть конкретизировано. Взаимозаменяемость – это свойство независимо изготовленных с заданной точностью деталей, узлов и агрегатов машин, позволяющее устанавливать эти составные части в процессе сборки в машину или заменять их при ремонте при сохранении как функциональных характеристик машины, так и ее надежности и качества.

Различают следующие виды взаимозаменяемости.

Полная взаимозаменяемость – это такая взаимозаменяемость, при которой обеспечивается возможность беспригоночной сборки (или замене при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей. Такой вид взаимозаменяемости возможен только, когда размеры, форма, механические, электрические и другие качественные и количественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах, и собранные изделия соответствуют техническим требованиям.

В условиях полной взаимозаменяемости существенно упрощается процесс сборки, который в основном сводится к простому соединению деталей, расширяются возможности применения поточного метода изготовления деталей, автоматизации процесса изготовления и сборки изделий, упрощения ремонта машин.

Неполная взаимозаменяемость – это такая, при которой для обеспечения требуемой точности изделия предусматриваются некоторые конструктивные особенности узла (регулировочные элементы, компенсаторы) или вводятся дополнительные технологические операции при сборке или ремонте (доводка, пригонка, так называемая селективная сборка или групповой подбор деталей). Неполная взаимозаменяемость осуществляется не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.

Различают так же внутреннюю, внешнюю и функциональную взаимозаменяемости.

Внутренняя взаимозаменяемость – взаимозаменяемость всех или отдельных деталей, составляющих сборочные единицы, механизмы входящие в изделие. Например, в подшипниках качения внутреннюю взаимозаменяемость имеют кольца и тела качения (шарики, ролики, иглы).

Внешняя взаимозаменяемость – взаимозаменяемость сборочных единиц, а также кооперируемых и покупных изделий (монтируемых в более сложные изделия) по размерам и форме присоединительных поверхностей, эксплуатационным параметрам. Для подшипников качения — это такие параметры, как размеры наружного и внутреннего колец, точность вращения; для электродвигателей — мощность, частота вращения вала, размеры и форма присоединительных поверхностей.

Функциональная взаимозаменяемость – форма взаимозаменяемости, при которой обеспечиваются не только сборка и замена при ремонте любых деталей, узлов и механизмов, но и их эксплуатационные показатели и функциональные параметры. Например, взаимозаменяемое зубчатое колесо, кроме способности без подгонки занять свое место в узле, должно передавать заданный крутящий момент, иметь определенное передаточное отношение и обладать заданным ресурсом работы. Функционально взаимозаменяемый бензонасос автомобиля, кроме соответствующих присоединительных размеров, должен иметь заданную производительность, развивать определенную величину давления и иметь соответствующий ресурс.

Источник

Понятие о взаимозаменяемости в машиностроении. Полная и ограниченная взаимозаменяемость

Допуски и посадки.

На современных машиностроительных заводах детали, как правило, изготавливают независимо друг от друга в одних цехах, а собирают в сборочные единицы и изделия – в других. При сборке широко используют крепежные детали, различные виды подшипников, электротехнические и другие комплектующие готовых изделий, изготовленные в разное время и на разных заводах. Несмотря на это, сборка изделия осуществляется без подгонки деталей, а полученные в результате сборки изделия отвечают установленным на них техническим условиям. Такая организация производства стала возможной благодаря реализации принципов нормирования требований к деталям, сборочным единицам, машинам, используемых при конструировании.

Основополагающими принципами при конструировании являются принципы взаимозаменяемости. Они обеспечиваются при изготовлении и используются при эксплуатации изделий.

– гарантированное качество продукции;

– упрощение процесса сборки;

– предпосылки к широкой специализации и кооперированию заводов;

– возможность организации поточного производства;

– упрощение ремонта, который сводится к простой замене детали или узла.

В целях обеспечения качества продукции, повышения эффективности производства за счет унификации требований к точности, увеличения масштабов выпуска продукции и т.п. используется система допусков и посадок, охватывающая все размерные параметры. Выпускаются отдельные стандарты на предельные отклонения и посадки различных видов соединений, но все они объединяются едиными принципами построения.

Взаимозаменяемость – это свойство независимо изготовленных деталей, узлов машин и приборов обеспечивать возможность беспригоночной сборки (или замены при ремонте) сопрягаемых деталей в сборочную единицу, а сборочных единиц – в изделия при соблюдении предъявляемых к ним требований. Взаимозаменяемыми могут быть и изделия в целом.

Взаимозаменяемость обеспечивается соблюдением в заданных пределах не только геометрических параметров сопрягаемых деталей, но и электрических, гидравлических, пневматических и других физико-механических параметров деталей и сборочных единиц машин, а также соблюдением кинематических и динамических параметров звеньев механизмов и т.п. Взаимозаменяемость может быть полной и неполной (ограниченная).

При полной взаимозаменяемости любая деталь или сборочная единица могут быть поставлены на соответствующие места в машине без дополнительной обработки, пригонки, подбора или регулирования. Полностью взаимозаменяемыми могут быть самые разнообразные детали машин, начиная от самых простых (валики, втулки, пальцы и т.п.) и кончая наиболее сложными (зубчатые колеса, червяки, резьбовые детали, гайки, болты и др.).

Ограниченно взаимозаменяемыми называются такие детали, при сборке или смене которых может потребоваться групповой подбор деталей (селективная сборка), применение компенсаторов, регулирование положения некоторых частей узла, пригонка.

Полностью или ограниченно взаимозаменяемыми могут быть не только детали, но и сборочные единицы, например блоки цилиндров, муфты сцепления, подшипники качения, свечи зажигания к двигателям внутреннего сгорания, агрегатные узлы и т.п.

Тот или иной уровень взаимозаменяемости определяется эксплуатационными требованиями и требованиями рационального производства.

Взаимозаменяемость базируется на стандартизации, нормативно-техническим документом которой является стандарт, устанавливающий комплекс норм, правил и требований к объекту стандартизации.

Вопросы взаимозаменяемости в машиностроении и приборостроении регламентируют следующие системы стандартов: «Основные нормы взаимозаменяемости» (ОНВ) и «Единая система допусков и посадок» (ЕСДП). При разработке стандартов используют стандарты Международной организации по стандартизации ИСО.

Стандарт —это нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объему стандартизации.

Объектами стандартизации являются, например, конкретная продукция, методы, термины, обозначения и т. д.

Одной из наиболее распространенных форм стандартизации является унификация.

Унификация — это рациональное сокращение числа объектов одинакового назначения. Проводится она путем анализа конструкций изделий, их применяемости и приведения близких по конструкции и размерам изделий, их составных частей и деталей к единой оптимальной типовой конструкции.

В России существует «Государственная система стандартизации». В нее входят следующие категории стандартов: государственные (ГОСТы), отраслевые (ОСТы), республиканские (РСТ) и стандарты предприятий (СТП).

При разработке отечественных стандартов учитывают рекомендации международных организаций по стандартизации. Это необходимо для обеспечения взаимозаменяемости деталей и стандартных узлов машин, изготовленных в разных странах, что способствует расширению научно-технических и торговых связей’ между государствами.

Крупнейшей международной организацией в области стандартизации является ИСО (Интернациональная организация по стандартизации). Наряду с международными есть региональные организации по стандартизации, включающие ограниченное число стран. Такой организацией, в которую входит наша страна, является Совет Экономической Взаимопомощи.

2. Размеры. Понятия «отверстие» и «вал». Сопрягаемые и свободные размеры. Предельные отклонения.

Две детали, элементы которых взаимодействуют друг с другом, образуют соединения. Такие детали называются сопрягаемыми деталями, а поверхности соединяемых элементов – сопрягаемыми поверхностями. Размеры, по которым не происходит соединения деталей, называют свободными размерами.

В соединении элементов двух деталей один из них является внутренним (охватывающим), другой – наружным (охватываемым). В системе допусков и посадок гладких соединений наружный элемент условно называется валом, внутренний – отверстием. Термины «отверстие» и «вал» применяют и к несопрягаемым элементам.

Размер– числовое значение величины параметра (диаметр, длина и т.д.) в выбранных единицах измерения.

Размеры подразделяют на номинальные, действительные и предельные.

Номинальный размер – это размер, который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяются предельные размеры. Номинальный размер отверстия обозначают латинской прописной буквой , вала – латинской строчной буквой .

Номинальный размер получают в результате расчетов (на прочность, жёсткость и т.п.) или выбирают из конструктивных и технологических соображений. Применение стандартных номинальных размеров дает большой экономический эффект, так как создает основу при сокращении типоразмеров изделий и деталей, а также технологической оснастки, в первую очередь режущих инструментов, калибров и т.п.

Действительный размер – размер элемента, установленный измерением.

Предельные размеры – два предельно допустимых размера, в пределах которых должен находиться действительный размер детали (рис. 1, а, б).

Больший из двух предельных размеров называется наибольшим предельным размером (D_max, d_m_ах), меньший – наименьшим предельным размером (D_min, d_min).

Из этих определений следует, что для изготовления детали ее размер должен задаваться двумя предельно допустимыми значениями: наибольшим и наименьшим.

Отклонением размера называется алгебраическая разность между размером (действительный, предельный) и соответствующим номинальным размерами.

Предельное отклонение – это алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения, применяя при этом краткие термины – верхнее и нижнее отклонения.

Верхнее отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. Верхнее отклонение отверстия обозначают буквами ES, вала – es.

Рис. 1. Предельные размеры отверстия и графическое изображение его поля
допуска: а – схема отверстия; б – изображение поля допуска отверстия

Нижнее отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. Нижнее отклонение отверстия обозначают буквами EI, вала – ei, тогда

Допуск (Т) – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.

Стандартный допуск (IT) – допуск, установленный системой допусков и посадок.

Поле допуска – поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами или верхним и нижним отклонениями и определяемое его положением относительно номинального размера (рис. 1, б),т.е. нулевой линии.

Изобразить отклонения и допуски в одном масштабе с размерами детали практически невозможно. При графическом изображении полей допусков предельные отклонения размеров в условном масштабе откладываются от нулевой линии.

Положение допуска относительно нулевой линии определяется основным отклонением

Основное отклонение – одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), ближайшее к нулевой линии.

Основные отклонения обозначаются одной или двумя буквами латинского алфавита, прописными для отверстий (А,В,С, СD.D … ZC) и строчными для валов (а,в,с,сd … zc)

Таким образом, поле допуска обозначается сочетанием буквы, указывающей на положение допуска относительно нулевой линии, с цифрой, говорящей о степени точности – величине допуска.

Нулевая линия – это линия, соответствующая номинальному размеру. Приведем формулы по которым вычисляются предельные размеры и допуски:

– наибольший и наименьший предельные размеры отверстия, соотв.

; (5) (6)