Взаимозаменяемость при ремонте нас

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?

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

ОСНОВЫ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ

И ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Назарова Т.К. Основы взаимозаменяемость и технических измерений: конспект лекций, Челябинск, 2006. Конспект лекций предназначен для студентов, обучающихся по специальностям 230100, 311500, 311900, изучающих дисциплину «Метрология, стандартизация и сертификация».

Ольховацкий А.К.– к.т.н., профессор ЧГАУ

Дудин Б.М. – к.т.н., доцент (ИА)

Печатается по решению редакционно-издательского

Ó ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный

Лекция 1 Взаимозаменяемость – основные понятия 5

Лекция 2 Принципы построения системы допусков и посадок 15

Лекция 3 Точность обработки при изготовлении и ремонте деталей машин 24

Лекция 4 Посадки гладких цилиндрических соединений 45

Лекция 5 Основы технических измерений 54

Список использованной и рекомендуемой литературы 73

В условиях серийного и массового производства нормирование точности — один из важнейших разделов знаний, который необходим специалисту в любой отрасли машиностроения.

Каждое изделие характеризуется рядом выходных параметров, определяющих показатели его качества. Показатели качества характеризуют самые разнообразные свойства изделий и среди них важное значение отводится взаимозаменяемости и сопутствующим ей показателям: точности, надежности, ремонтопригодности.

Большое значение для развития машиностроения имеет организация производства и, в том числе, организация контроля с применением надежных, производительных средств технического контроля и измерений.

В первых двух лекциях даны термины и определения, связанные с понятием «точность размера», рассмотрены принципы построения и обозначения соединений в системе «Допуски и посадки» в соответствии с ГОСТ 25346-82.

В третьей лекции представлены параметры точности формы и расположения поверхностей, которые существенно влияют на однородность посадок, а также изменения в ГОСТе 2789-73 по обозначению шероховатости на чертежах деталей. Четвертая лекция содержит общие сведения по применению посадок в машиностроении.

Так как точность не может быть подтверждена без измерений, в пятой лекции рассмотрены вопросы метрологии, связанные с выбором средств измерений и средства измерения, применяемые при изготовлении и ремонте деталей машин.

В конспекте представлены списки используемой рекомендуемой литературы, имеющейся на абонементе ЧГАУ.

Данный конспект лекций рассчитан на 14 часов лекционного курса, в том числе на 6 часов по основам технических измерений.

ЛЕКЦИЯ 1 ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ – ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Взаимозаменяемость – это способность одного изделия, процесса или услуги быть использованным вместо другого изделия, процесса или услуги и при этом выполнять те же функции.

Первоначально взаимозаменяемости добивались с целью быстрой замены вышедших из строя деталей новыми или отремонтированными. Это ускоряло, облегчало и удешевляло эксплуатацию и ремонт машин.

С развитием крупносерийного и массового производства преимущества взаимозаменяемости стали шире использовать и при производстве машин. В настоящее время сборка большинства машин осуществляется на конвейере, а это возможно лишь при изготовлении взаимозаменяемых деталей.

Каждый рабочий на конвейере выполняет комплекс закрепленных за ним сборочных работ за определенное время, после чего все машины перемещаются к очередным рабочим постам, а с последнего рабочего поста с конвейера сходит собранная машина. Эта согласованность может быть выдержана только при условии, что на сборке будут исключены операции подгонки, т.е. на сборку будут поступать взаимозаменяемые детали, узлы.

Обеспечить взаимозаменяемость можно, решив весь комплекс вопросов конструирования, технологии изготовления, контроля, эксплуатации.

По классификационным признакам можно выделить несколько видов взаимозаменяемости.

Полная взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость, которая обеспечивает сборку независимо изготовленных с заданной точностью изделий, без дополнительной обработки, подбора, подгонки при соблюдении технологических требований к ним по всем показателям качества.

Неполная (ограниченная) взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость, для обеспечения которой могут быть использованы операции подбора, регулировки, подгонки, дополнительной обработки.

Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость по присоединительным размерам и эксплуатационным параметрам.

Внутренняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость деталей, входящих в узел, или узлов, входящих в изделие.

Примером всех видов взаимозаменяемости может служить подшипник качения, узел, который обладает полной внешней взаимозаменяемостью по наружному и внутреннему диаметру колец и неполной внутренней взаимозаменяемостью. Зазор, соответствующий точности подшипника между телами качения и кольцами, обеспечивается подбором тел качения.

Главная цель взаимозаменяемости – обеспечение качества продукции и повышение производительности труда. Но качество не обеспечивается только точностью размера и геометрическими параметрами, поэтому более полным будет определение функциональной взаимозаменяемости.

Функциональная взаимозаменяемость – это принцип конструирования, производства, эксплуатации и ремонта изделий, обеспечивающий не только сборку и замену при ремонте любых деталей и узлов, но и их экономически оптимальные служебные функции.

Например, подшипник качения при замене должен обеспечить не только соединение по наружному и внутреннему кольцу, но и точность вращения, долговечность, грузоподъемность.

Для функциональной взаимозаменяемости очень важно обеспечить взаимозаменяемость исходного сырья, материала, заготовок, однородность и стабильность механических, физических, химических и других свойств. Функциональная взаимозаменяемость начинается со стадии проектирования изделий.

1.1 Точность размера – основные понятия

Основные термины и определения установлены ГОСТ 25346-89 (СТ СЭВ 145-88).

Геометрические параметры деталей количественно оцениваются размерами.

Размер – числовое значение линейной величины (диаметр, длина, угол…) в выбранных единицах измерения.

Размерная взаимозаменяемость предусматривает необходимую точность выполнения линейных и угловых размеров, а также допустимые погрешности при воспроизведении формы и расположения поверхностей деталей. Под точностью изготовления понимают соответствие реальной детали (узла, изделия) проектной.

Размеры разделяют на свободные и сопрягаемые. Свободные размеры определяют поверхности, по которым детали не соединяются в изделии с другими деталями (корпус редуктора – наружный размер; диаметр колес автомашин и т.д.).

Две или несколько деталей, соединяемые друг с другом, называют сопрягаемыми. Поверхности, по которым происходит сопряжение (соединение деталей), называются сопрягаемыми поверхностями. При этом в сопряжении одна поверхность будет охватывающая, а другая – охватываемая. Для упрощения понятий охватывающие поверхности называют отверстиями, а охватываемые – валами. Эти понятия относятся не только к цилиндрическим поверхностям, но и к любым другим.

Детали, которые образуют соединения, характеризуются следующими размерами: номинальный, предельный, действительный.

Условные обозначения размеров, относящихся к отверстиям, обозначают прописной (заглавной) буквой латинского алфавита, а к валам – строчной буквой.

Условные обозначения, относящиеся к взаимозаменяемости, представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Принятые термины и обозначения

Обозначения	Наименование обозначений (термины)
D_N	Номинальный размер
D_max, D_min (d_max, d_min)	предельные размеры отверстия (вала): наибольший или максимальный, наименьший или минимальный
D_e (d_e)	действительный размер отверстия (вала)
ES (es)	верхнее предельное отклонение отверстия (вала)
EI (ei)	нижнее предельное отклонение отверстия (вала)
S_max, S_min,	зазор максимальный, зазор минимальный, зазор средний
N_max, N_min	натяг максимальный, натяг минимальный
T_D, T_d	допуск отверстия, допуск вала
T_S, T_N,T_SN	допуск посадки с зазорами, с натягами, переходной;
IT	допуск размера по соответствующему квалитету, например: IT5, IT14
А_∆, Б_∆.	номинальный размер замыкающего звена
А₁, А_2. ; Б₁, Б_2.	номинальный размер составляющего звена размерной цепи
_∆S_∆, _∆I_∆	верхнее предельное отклонение замыкающего звена, нижнее предельное отклонение замыкающего звена
	звенья увеличивающие
	звенья уменьшающие
i, a	единица допуска, число единиц допуска (коэффициент точности)
∆₀	координата середины поля допуска
CH, Ch	система отверстия, система вала
a	относительная геометрическая точность
∆_f	погрешность формы
u_i	поправка, учитывающая реальные условия работы
N_зс, N_зэ	запас прочности технологический, запас прочности эксплуатационный

Читайте также: Ремонт кож кресла сам

Продолжение таблицы 1.1

Обозначения	Наименование обозначений (термины)
N_maxF, N_minF	натяг максимальный функциональный, натяг минимальный функциональный
S_maxF, S_minF	зазор максимальный функциональный, зазор минимальный функциональный
δ_изм	допускаемая погрешность измерения
Δ_lim	предельная погрешность измерительных средств

Номинальный размер (D_N) – размер, относительно которого определяют предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений.

Номинальный размер определяют в соответствии с функциональным назначением детали: расчетом на жесткость, прочность, кручение и т.д., или назначают, исходя из конструктивных соображений.

Номинальный размер одинаков для отверстия и вала, образующих соединение. Номинальный размер должен выбираться по ГОСТ 6636-69 (СТ СЭВ 514-87).

Действительный размер (D_e) – размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью.

Разность между действительным и расчетным (заданным) размерами называется погрешностью размера. Допустимые для действительных размеров наибольшее и наименьшее их значения называют наибольшим и наименьшим предельными размерами.

Предельные размеры задаются, как правило, в виде отклонений от номинального размера. Относительно номинального размера задается два предельных отклонения.

ES (es) – верхнее предельное отклонение отверстия (вала) – большее из двух предельных отклонений.

EI (ei) – нижнее предельное отклонение отверстия (вала) – меньшее из двух предельных отклонений.

Предельные отклонения определяют по ГОСТ 25347-89 (СТ СЭВ 144-88).

Предельное отклонение имеет знак (+) или (–), одно из предельных отклонений может быть равно нулю. Написание знака перед предельным отклонением обязательно, предельное отклонение нольне пишется, каждое предельное отклонение пишется строго на своем месте относительно номинального размера.

Например: Ø, Ø, Ø, Ø, Ø.

Предельные размеры – это два предельно допустимых размера, между которыми находится или которым может быть равен действительный размер годной детали.

D_max (d_max) – наибольший предельный размер для отверстия (вала) – больший из двух предельных размеров.

D_min (d_min) – наименьший предельный размер отверстия (вала) – меньший из двух предельных размеров.

Предельные размеры определяются как алгебраическая сумма номинального размера и предельного отклонения.

Алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами называется действительным отклонением.

Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском размера

Допуск размера может быть определен как алгебраическая разность между верхним и нижним предельными отклонениями

Допуск — величина всегда положительная. Допуск определяет доверительные границы, при которых деталь признается годной.

Поле допуска размера – это поле, ограниченное верхним и нижним предельными отклонениями.

Различные соединения полей допусков валов и отверстий образуют посадки.

Посадка – характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов.

Зазор – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

В Единой Системе Допусков и Посадок (ЕСДП) определено три вида посадок: посадка с зазором, посадка с натягом, посадка переходная.

Посадка с зазором – посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении.

Посадка с натягом – посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении.

Посадка переходная – посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга.

Для анализа характера соединений важно знать предельные значения зазоров и натягов. Их можно определить по формулам

Графическое изображение деталей соединения дает возможность легче усвоить соотношение предельных размеров, упрощает восприятие посадки.

При графическом изображении посадки поля допусков строят относительно нулевой линии, см. рисунок 1.1.

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются предельные отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок.

Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от неё, а отрицательные – вниз.

1 – Схема посадки с зазором; 2 – Схема посадки с натягом;

3 – Схема посадки переходной

Рисунок 1.1 – Графическое изображение посадок

Допуск посадки – сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединению.

Допуск посадки можно определить и через предельные размеры соединения (зазоры или натяги).

Допуск посадки с зазором – это разность между зазором наибольшим и зазором наименьшим.

Допуск посадки с натягом – это разность между наибольшим натягом и наименьшим натягом.

Допуск переходной посадки – это сумма максимально зазора и максимального натяга.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник