73002

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ПРИ ОЦЕНКЕ ГОДНОСТИ ДЕТАЛИ

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Цель работы – ознакомление студентов с методикой оценки годности детали такими простейшими измерительными средствами, как штангенциркули и микрометрические инструменты, которые широко применяются в приборо – и машиностроении.

Русский

2014-12-03

5.46 MB

5 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ПРИ ОЦЕНКЕ ГОДНОСТИ ДЕТАЛИ

Цель работы – ознакомление студентов с методикой оценки годности детали такими простейшими измерительными средствами, как штангенциркули и микрометрические инструменты, которые широко применяются в приборо – и машиностроении.

1. Ознакомиться с назначением, устройством и правилами пользования микрометрическими и штангенинструментами.

2. Ознакомиться с чертежом измеряемой детали, определить ее предельные размеры и допуски.

3. Выбрать измерительные средства в зависимости от точности измеряемой детали согласно чертежу.

4. Определить действительные значения заданных параметров путем измерения.

5. Оценить годность заданных параметров.

Теоретическая часть

Микрометрические и штангенинструменты относятся к универсальным измерительным инструментам. С их помощью можно измерить наружные и внутренние размеры длины, толщины, высоты, глубины, производить плоскостную или пространственную разметку и т. д. Измерения микрометрическими и штангенинструментами производят абсолютным методом.

Штангенинструменты являются наиболее массовыми и широко распространенными измерительными средствами общего назначения. Применяются они для линейных измерений, не требующих высокой точности. Штангенциркули выпускаются по ГОСТ 166 – 80 [ ] трех типов и предназначены для измерений наружных и внутренних размеров, а также глубины пазов, выемок. Наружные измерения производятся с помощью нижних губок, внутренние — с помощью "острых" губок, глубина — с помощью глубиномера.

  •  Тип I — с двусторонним расположением губок (с верхними "острыми" и нижними измерительными губками), с линейкой для измерения глубин.
  •  Тип II — с двусторонним расположением губок (с верхними "острыми" и нижними измерительными губками).
  •  Тип III — с односторонним расположением губок (без верхних "острых" губок).

Штангенциркуль состоит из негнущейся металлической линейки, именуемой – штанга 4, шкалы штанги 6, рамки с нониусом 2, зажима 3, измерительных губок для наружных и внутренних измерений 1 и 8, нониуса 7, линейки глубиномера 5. На штанге есть разметка с ценой деления от 0,5 мм, а цена деления нониуса – 0,02 мм. С помощью специального винта фиксируются риски на линейке. Измерительные губки могут быть верхние и нижние. Верхние губки необходимы для выполнения внутренних замеров, чаще всего это отверстия в деталях, нижние губки служат для получения внешних размеров изделий. В процессе работы нижние измерительные губки разводятся в стороны, между губками располагают деталь, а затем нужно губки сдвинуть до упора. В процессе измерения внутри детали сдвигаются верхние губки, после вводятся в отверстие, которое замеряется, и там губки раскрываются. Работая со штангенциркулем нужно стараться держать инструмент перпендикулярно детали, тогда губки плотно лягут к замеряемой поверхности. По основной шкале и по нониусу определяются результаты замеров. Кроме обычных существуют и электронные штангенциркули. Такие инструменты выводят значение замеров на табло.

Наиболее распространенным видом штангенинструмента является штангенциркуль.

1 – губки для внутренних измерений, 2 – рамка, 3 – зажим рамки, 4 – штанга, 5 – линейка глубиномера, 6 – шкала штанги, 7 – нониус, 8 – губки для наружных измерений

Рисунок 1.1 – Штангенциркуль

Цена деления нониуса определяется по формуле:

= С / m, мм   (1.1)

где С – цена деления основной шкалы, мм;

m – число делений нониуса.

Отсчет показаний производится следующим образом:

  •  определяется количество целых миллиметров k основной шкалы, расположенных слева от нулевого штриха шкалы нониуса;
  •  определяются десятые или сотые доли мм по нониусной шкале, для чего необходимо найти штрих нониуса, совпадающий с каким – либо штрихом основной шкалы, и определить порядковый номер этого штриха n.

Общий размер L будет равен:

L = Сk + n, мм   (1.2)

При измерении штангенциркулем необходимо правильно устанавливать его на измеряемом изделии (без перекосов и т. п.), а также не допускать параллакса.

Запрещается: При выполнении измерений проводить штангенциркулем вдоль изделия: необходимо в каждом измеряемом сечении устанавливать его заново. Надвигать губки штангенциркуля на изделие с усилием при застопоренной рамке, т. к. от этого губки быстро изнашиваются. Пользоваться микроподачей в процессе измерения. Затягивать стопорные винты слишком сильно.

К микрометрическим инструментам относятся микрометры, микрометрические глубиномеры и микрометрические нутромеры. Все эти инструменты основаны на применении винтовой пары, преобразующей вращательное движение микрометрического винта в поступательное. Из микрометрических инструментов наибольшее распространение в приборо – и машиностроении получили микрометры следующих типов:

МК – гладкие для измерения наружных размеров изделий (рисунок 1.2);

МЛ – листовые с циферблатом для измерения толщины листов и лент (рисунок 1.3);

МТ – трубные для измерения толщины стенок труб (рисунок 1.4);

МЗ – зубомерные для измерения длины общей нормали зубчатых колес с модулем от 1 мм (рисунок 1.5);

МГ – микрометрические головки для измерения перемещения (рисунок 1.6);

МП – микрометры для измерения толщины проволоки (рисунок 1.7).

Примечание . Наименьший внутренний диаметр труб, измеряемых микрометром типа МТ, должен быть 8 или 12 мм.

1 – скоба; 2 – пятка; 3 – микрометрический винт; 4 – стопор; 5 – стебель; 6 – барабан;

7 – трещотка (фрикцион)

Рисунок 1.2 – Микрометр типа МК

1 – скоба; 2 – пятка; 3 – микрометрический винт; 4 – стопор; 5 – стебель; 6 – барабан; 7 – трещотка (фрикцион); 8 – циферблат; 9 – стрелка

Рисунок 1.3 – Микрометр типа МЛ

1 – скоба; 2 – пятка; 3 – микрометрический винт; 4 – стопор; 5 – стебель; 6 – барабан;

7 – трещотка (фрикцион)

Рисунок 1.4 – микрометр типа МТ

1 – скоба; 2 – пятка; 3 – измерительная губка; 4 – микрометрический винт; 5 – стопор;

6 – стебель; 7 – барабан; 8 – трещотка (фрикцион)

Рисунок 1.5 – Микрометр типа МЗ

1 – микрометрический винт; 2 – стебель; 3 – барабан; 4 – трещотка (фрикцион)

Рисунок 1.6 – Микрометр типа МГ

1 – корпус; 2 – микрометрический винт; 3 – стебель; 4 – барабан; 5 – трещотка (фрикцион)

Рисунок 1.7 – Микрометр типа МП

Основные параметры, размеры и классы точности микрометров должны соответствовать установленным в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные параметры, размеры и классы точности микрометров

Тип микрометра

Диапазон измерений микрометра с отсчетом показаний, мм

Шаг микрометрического винта

Измерительное перемещение микровинта

по шкалам стебля и барабана классов точности

по шкалам стебля и барабана с нониусом

по электронному цифровому устройству классов точности

1

2

1

2

МК

0 – 25; 25 – 50; 50 – 75; 75 – 100

0,5

25

100 – 125; 125 – 150;

150 – 175; 175 – 200;

200 – 225; 225 – 250;

250 – 275; 275 – 300

300 – 400;

400 – 500;

500 – 600

МЛ

0 – 5

1,0

5

0 – 10

10

0 – 25

25

МТ

0 – 25

0,5

25

МЗ

0 – 25; 25 – 50; 50 – 75; 75 – 100

МГ

0 – 15

15

0 – 25

25

0 – 50

50

МП

0 – 10

10

Пример условного обозначения гладкого микрометра с диапазоном измерения 25 – 50 мм 1 – го класса точности: Микрометр МК50 – 1 ГОСТ 6507 – 90. 

Первое отсчетное устройство микрометра состоит из основной шкалы с ценой деления 1 мм, нанесенной на стебле микрометра, и указателя, которым является торец барабана. Над основной шкалой нанесена вспомогательная шкала, с ценой деления 1 мм, но сдвинутая относительно нее на 0,5 мм. Такое расположение шкал дает возможность отсчитывать как целые числа миллиметров, так и половины миллиметров. Второе отсчетное устройство состоит из шкалы с ценой деления 0,01 мм и числом делений 50, нанесенной на конусной поверхности барабана, и указателя в виде продольного штриха, нанесенного на стебле. Шаг микровинта р = 0,5 мм , следовательно, одному обороту барабана соответствует перемещение микровинта на 0,5 мм. Поворот барабана на одно деление относительно продольного штриха стебля соответствует величине С:

С = р/n, мм   (1.3)

Таким образом, для определения размера производят отсчёт по двум отсчетным устройствам и суммируют их. При этом следует помнить, что целое число элементов отсчитывается по основной шкале (с пронумерованными штрихами), половины миллиметров – по вспомогательной шкале, сотые доли миллиметров – по срезу барабана. Микрометры выпускаются с ценой деления 0,01 мм с пределами измерений 0 – 25; 25 – 50; 50 – 75 и т.д. соответственно до 300 мм; 300 – 400; 400 – 500 и 500 – 600 мм. Предельная погрешность микрометров зависит от верхних пределов измерения. Для микрометров МК 0 – 25; 25 – 50; 50 – 75; 75 – 100 она составляет ±4 мкм (микрометры 1 – го класса). Допускается применение микрометров, у которых погрешность показаний не превышает 200 % от допустимой. Такие микрометры обозначаются как микрометры 2 – го класса точности.

Практическая часть

Прежде, чем приступить к измерениям, необходимо определить, каким инструментом нужно измерять тот или иной размер детали (микрометрическим или штангенинструментом).

При выборе измерительных инструментов необходимо учитывать большое количество факторов. Однако целью данной работы является ознакомление студентов с основами выбора средств измерения, поэтому в работе допускается ряд упрощений.

В лабораторной работе измерительные средства выбираются для размеров, точность которых указана на чертеже. Очевидно, что чем выше заданная точность, тем более точное измерительное средство должно быть выбрано. Необходимо учитывать такие метрологические показатели, как цена деления шкалы, диапазон показаний, пределы измерения.

Таблица 1.2 – Основные метрологические показатели некоторых штангенинструментов

Тип инструмента

Пределы

измерения

Цена

деления

Допускаемая погрешность

при отсчете по нониусу, мм

0,05

0,1

Штангенциркуль ШЦ – I

0 – 125

0,1

±0,05

Штангенциркуль ШЦ – II

0 – 160

0,1 или 0,05

±0,025

±0,05

Погрешность измерения зависит от точности измерительного прибора, условий, в которых он используется (погрешность установки детали, температурная погрешность, деформация детали, квалификация контролера и т. д.). Погрешность всех этих факторов не должна превышать допускаемой погрешности измерения δ и Dизм величину которую определяют по ГОСТ 8.051 – 81 [ ].

Таблица 1.3 – Допускаемые погрешности измерений по ГОСТ 8.051 – 81

Номинальные

размеры, мм

Квалитеты

3

4

5

6

7

8

9

IT3

IT

IT

IT

IT

IT

IT

От 1 до 3

2,0

0,8

3

1,0

4

1,4

6

1,8

10

3

14

3

25

6

« 3 « 6

2,5

1,0

4

1,4

5

1,6

8

2,0

12

3

18

4

30

8

« 6 « 10

2,5

1,0

4

1,4

6

2,0

9

2,0

15

4

22

5

36

9

« 10 « 18

3,0

1,2

5

1,6

8

2,8

11

3,0

18

5

27

7

43

10

« 18 « 30

4,0

1,4

6

2,0

9

3,0

13

4,0

21

6

33

8

52

12

« 30 « 50

4,0

1,4

7

2,4

11

4,0

16

5,0

25

7

39

10

62

16

« 50 « 80

5,0

1,8

8

2,8

13

4,0

19

5,0

30

9

46

12

72

18

« 80 « 120

6,0

2,0

10

3,0

15

5,0

22

6,0

35

10

54

12

87

20

« 120 « 180

8,0

2,8

12

4,0

18

6,0

25

7,0

40

12

63

16

100

30

« 180 « 250

10,0

4,0

14

5,0

20

7,0

29

8,0

46

12

72

18

115

30

« 250 « 315

12,0

4,0

16

5,0

23

8,0

32

10,0

52

14

81

20

130

30

« 315 « 400

13,0

5,0

18

6,0

25

9,0

36

10,0

57

16

89

24

140

40

« 400 « 500

15,0

5,0

20

6,0

27

9,0

40

12,0

63

18

97

26

155

40

Продолжение таблицы 1.3

Номинальные

размеры, мм

Квалитеты

10

11

12

13

14

15

IT10

IT11

IT12

IT13

IT14

IT15

От 1 до 3

40

8

60

12

100

20

140

30

250

50

400

80

« 3 « 6

48

10

75

16

120

30

180

40

300

60

480

100

« 6 « 10

58

12

90

18

150

30

220

50

360

80

580

120

« 10 « 18

70

14

110

30

180

40

270

60

430

90

700

140

« 18 « 30

84

18

130

30

210

50

330

70

520

120

840

180

« 30 « 50

100

20

160

40

250

50

390

80

620

140

1000

200

« 50 « 80

120

30

190

40

300

60

460

100

740

160

1200

240

« 80 « 120

140

30

220

50

350

70

540

120

870

180

1400

280

« 120 « 180

160

40

250

50

400

80

630

140

1000

200

1600

320

« 180 « 250

185

40

290

60

460

100

720

160

1150

240

1850

380

« 250 « 315

210

50

320

70

520

120

810

180

1300

260

2100

440

« 315 « 400

230

50

360

80

570

120

890

180

1400

280

2300

460

« 400 « 500

250

50

400

80

630

140

970

200

1500

320

2500

500

Подготовка микрометра к работе состоит в следующем. Микрометр освобождают от смазки, тщательно вытирая измерительные поверхности пятки и микровинта. Проверяют нулевое показание барабана. Для этого осторожно вращая микрометрический винт за корпус трещотки, приводят в соприкосновение измерительные поверхности пятки и микровинта (у микрометров с пределами измерений 0 – 25 мм) или измерительные поверхности пятки и микровинта с цилиндрической установочной мерой, (у микрометров с пределами измерений 25 – 50; 50 – 75 и т. д.). При соприкосновении измерительных поверхностей нулевой штрих, нанесенный на конусной поверхности барабана, должен установиться против продольного штриха на стебле. Если такого совпадения нет, то необходимо настроить микрометр на "нуль". Для этого, закрепив микровинт стопорным устройством и вращая корпус трещотки на 1–1,5 оборота, выводят из соединения барабан с микровинтом. Затем поворачивают барабан, устанавливая его нулевой штрих против продольного штриха на стебле. Вращая корпус трещотки в обратном направлении, закрепляют барабан. Освобождают стопор и проверяют правильность установки.

При измерении микрометром его держат в руках или устанавливают в стойке. Измерение следует проводить, пользуясь только трещоткой; микровинт при измерении не должен быть застопорен. При измерении размеров цилиндрических деталей необходимо измерять деталь по диаметру, а не по хорде. Измерение наружных размеров деталей производится по схеме (рис. 1.4). Поперечные размеры измеряются в трех сечениях (1, 2, 3) и в двух перпендикулярных направлениях (А и Б). При измерении внутренних размеров применяется аналогичная схема.

Рисунок 1.7 – Схема измерения наружных размеров деталей

Для каждого размера детали по чертежу определяют верхнее и нижнее предельные отклонения и вычисляют предельные размеры. Результаты измерений, а также результаты расчетов заносят в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Результаты расчетов и измерений

Обозначение на чертеже

Предельные

отклонения

– верхнее

– нижнее

Предельные

размеры

– наибольшее

– наименьшее

Допуск размера, мкм

Сечение детали

1

А

Б

2

А

Б

3

А

Б

Заключение о годности

При определении действительных значений размеров детали следует иметь ввиду, что размеры цилиндрической детали из – за погрешности формы в продольном и осевом сечениях могут быть различны. В этом случае за действительный размер вала принимают его наибольший из всех измеренных размеров, а за действительный размер отверстия – наименьший.

Таблица 1.5 – Метрологическая характеристика штангенциркуля

Наименование инструмента, ГОСТ

Пределы

измерения, мм

Цена деления

основной

шкалы, мм

Интервал

деления

шкалы

нониуса, мм

Точность

отсчета по

нониусу, мм

Допустимая предельная погрешность инструмента, мкм

Таблица 1.6 – Микрометрическая характеристика микрометра

Наименование инструмента, ГОСТ

Пределы

измерения, мм

Цена деления

основной

шкалы, мм

Цена деления

барабана, мм

Допустимая предельная погрешность

инструмента, мкм

СТРУКТУРА ОТЧЕТА

1. Тема лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Краткое описание выбора измерительных средств.

4. Метрологическая характеристика применяемых измерительных средств (таблица 1.5, 1.6).

5. Схема измерения.

6. Результаты измерения (таблица 1.4).

7. Описание определения годности измеряемой детали.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Расчет и конструирование предельных калибров для контроля соединения

Цель работы – ознакомление с назначением, конструкцией и методами расчета предельных калибров для контроля гладкого цилиндрического соединения.

1. Ознакомиться с основными положениями, касающимися контроля годности валов и отверстий с помощью калибров.

2. Получить индивидуальное задание – обозначение посадки соединения.

3. Выполнить расчет предельного калибра для контроля размера вала.

4. Выполнить расчет предельного калибра для контроля размера отверстия.

5. Изобразить эскизы предельных калибров.

Теоретическая часть

Соответствие размеров изготовленной детали заданным предельным отклонениям определяется с помощью контроля. Контроль может производиться универсальными измерительными средствами или с помощью калибров. Калибры – бесшкальные инструменты, с помощью которых определяется годность изготовленной детали с допуском IT6...IT17.

При помощи калибров действительный размер детали непосредственно не определяется, а лишь устанавливается, находится ли он в заданных пределах или нет. Контроль калибрами производится для деталей, у которых точность изготовления находится в интервале IT6...IT17. Валы и отверстия, изготавливаемые точнее 6 квалитета, калибрами не контролируются.

Для отверстия применяются калибры–пробки, для валов – калибры–скобы.

Калибры подразделяются на следующие категории: нормальные, предельные, контрольные.

1) Нормальные калибры.

По форме являются прототипом сопрягаемой детали с длиной, равной длине соединения. Применяются для контроля изделий сложного профиля.

2) Предельные калибры.

Предельные калибры определяют, входит ли заданный размер в заданное поле допуска. В комплект входят два калибра. Один для контроля наименьшего, второй – наибольшего предельных размеров.

Предельные калибры обозначаются: ПР – проходной калибр (проходная сторона); HЕ – непроходной калибр (непроходная сторона). Предельные калибры бывают: рабочие (применяются при изготовлении деталей и их контроле); приемные (применяются при инспекционной перепроверке на предприятиях, получающих партию изделия).

Маркировка предельных калибров включает: а) обозначение номинального диаметра контролируемого отверстия (вала); б) поле допуска (квалитет + основное отклонение);

в) проходная и непроходная сторона; г) числовое значение предельного отклонения на большей стороне – верхнее отклонение, на меньшей – нижнее отклонение; д) товарный знак.

3) Контрольные калибры.

Контрольные калибры используются для наладки и контроля калибр – пробок и калибр – скоб.

При конструировании предельных калибров руководствуются принципом подобия, в соответствии с которым калибр должен иметь форму контролируемой детали. Однако для контроля валов калибры, с целью повышения производительности труда, изготавливаются в виде скоб. Скобу на вал одевают многократно в различных сечениях по оси и окружности детали. Калибры – скобы бывают одно – и двусторонние. Калибры – пробки изготавливаются двусторонними с цилиндрическими вставками (с диаметром до 50 мм) и односторонними с насадками (диаметр свыше 50 мм).

Калибры изготавливаются из инструментальных или углеродистых сталей.

1 – скоба листовая двусторонняя; 2 – скоба листовая прямоугольная односторонняя;

3 – скоба листовая круглая односторонняя; 4 – скоба штампованная односторонняя;

5 – скоба штампованная двусторонняя; 6 – скоба с ручками штампованная односторонняя;

7 – скоба регулируемая

Рисунок 2.1 – Эскизы калибров различных типов для контроля валов

1 – пробка двусторонняя с цилиндрической вставкой; 2, 3 – двусторонняя и проходная пробки со вставками и коническим хвостовиком; 5, 6 – двусторонняя и проходная пробка с накладками; 7 – пробка листовая с накладками; 8 – пробка листовая односторонняя; 9 – пробка неполная с ручками

Рисунок 2.2 – Эскизы калибров различных типов для контроля отверстий

Исполнительные размеры – предельные размеры, по которым изготавливаются калибры, а также осуществляется контроль износа калибров в процессе эксплуатации.

Исполнительный размер калибра–скобы – наименьший предельный размер с положительным отклонением, равным допуску на изготовление калибра.

Исполнительный размер калибра–пробки – наибольший предельный размер с отрицательным отклонением, равным допуску на изготовление калибра.

ГОСТ 24853 – 81 [ ] предусматривает следующие обозначения размеров и допусков:

D – номинальный размер изделия;

Dmax – наибольший предельный размер изделия;

Dmin – наименьший предельный размер изделия;

Т – допуск изделия;

H – допуск на изготовление калибра – пробки;

Z – отклонение с середины поля допуска проходного калибра относительно наименьшего предельного размера отверстия;

Y – допустимый выход размера изношенной проходной пробки за нижнюю границу допуска отверстия (для отверстий по IT9...IT17 Y = 0);

H1 – допуск на изготовление калибра – скобы;

Z1 – отклонение середины поля допуска проходного калибра относительно наибольшего предельного размера вала;

Y1 – допустимый выход размера изношенной проходной скобы за верхнюю границу допуска вала;

– величина для компенсации погрешности контроля калибрами отверстий с размерами свыше 180 мм;

– величина для компенсации погрешности контроля калибрами валов с размерами свыше 180 мм.

Таблица 2.1 Допуски и отклонения калибров [ ]

Квалитеты допусков изделий

Обозначение

размеров и допусков

Интервалы размеров, мм

Допуск на форму калибра

До 3

Св. 3

до 6

Св. 6

до 10

Св. 10

до 18

Св. 18

до 30

Св. 30

до 50

Св. 50

до 80

Св. 80

до 120

Св. 120

до 180

Св. 180

до 250

Св. 250

до 315

Св. 315

до 400

Св. 400

до 500

6

Z

Y

α, α1

Z1

Y1

H

H1

Hp

1

1

0

1,5

1,5

1,2

2

0,8

1,5

1

0

2

1,5

1,5

2,5

1

1,5

1

0

2

1,5

1,5

2,5

1

2

1,5

0

2,5

2

2

3

1,2

2

1,5

0

3

3

2,5

4

1,5

2,5

2

0

3,5

3

2,5

4

1,5

2,5

2

0

4

3

3

5

2

3

3

0

5

4

4

6

2,5

4

3

0

6

4

5

8

3,5

5

4

2

7

5

7

10

4,5

6

5

3

8

6

9

12

6

7

6

4

10

6

9

13

7

8

7

5

11

7

10

15

8

IT1

IT2

IT1

7

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H, H1

Hp

1,5

1,5

0

2

0,8

2

1,5

0

2,5

1

2

1,5

0

2,5

1

2,5

2

0

3

1,2

3

3

0

4

1,5

3,5

3

0

4

1,5

4

3

0

5

2

5

4

0

6

2,5

6

4

0

8

3,5

7

6

3

10

4,5

8

7

4

12

6

10

8

6

13

7

11

9

7

15

8

IT2

IT1

IT1

8

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H

H1

Hp

2

3

0

2

3

1,2

3

3

0

2,5

4

1,5

3

3

0

2,5

4

1,5

4

4

0

3

5

2

5

4

0

4

6

2,5

6

5

0

4

7

2,5

7

5

0

5

8

3

8

6

0

6

10

4

9

6

0

8

12

5

12

7

4

10

14

7

14

9

6

12

16

8

16

9

7

13

18

9

18

11

9

15

20

10

IT2

IT3

IT1

9

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H

H1

Hp

5

0

0

2

3

1,2

6

0

0

2,5

4

1,5

7

0

0

2,5

4

1,5

8

0

0

3

5

2

9

0

0

4

6

2,5

11

0

0

4

7

2,5

13

0

0

5

8

3

15

0

0

6

10

4

18

0

0

8

12

5

21

0

4

10

14

7

24

0

6

12

16

8

28

0

7

13

18

9

32

0

9

15

20

10

IT2

IT3

IT1

10

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H

H1

Hp

5

0

0

2

3

1,2

6

0

0

2,5

4

1,5

7

0

0

2,5

4

1,5

8

0

0

3

5

2

9

0

0

4

6

2,5

11

0

0

4

7

2,5

13

0

0

5

8

3

15

0

0

6

10

4

18

0

0

8

12

5

24

0

7

10

14

7

27

0

9

12

16

8

32

0

11

13

18

9

37

0

14

15

20

10

IT2

IT3

IT1

11

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H, H1

Hp

10

0

0

4

1,2

12

0

0

5

1,5

14

0

0

6

1,5

16

0

0

8

2

19

0

0

9

2,5

22

0

0

11

2,5

25

0

0

13

3

28

0

0

15

4

32

0

0

18

5

40

0

10

20

7

45

0

15

23

8

50

0

15

25

9

55

0

20

27

10

IT4

IT1

12

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H, H1

Hp

10

0

0

4

1,2

12

0

0

5

1,5

14

0

0

6

1,5

16

0

0

8

2

19

0

0

9

2,5

22

0

0

11

2,5

25

0

0

13

3

28

0

0

15

4

32

0

0

18

5

45

0

15

20

7

50

0

20

23

8

65

0

30

25

9

70

0

35

27

10

IT4

IT1

Продолжение таблицы 2.1

Квалитеты допусков изделий

Обозначение

размеров и допусков

Интервалы размеров, мм

Допуск на форму калибра

До 3

Св. 3

до 6

Св. 6

до 10

Св. 10

до 18

Св. 18

до 30

Св. 30

до 50

Св. 50

до 80

Св. 80

до 120

Св. 120

до 180

Св. 180

до 250

Св. 250

до 315

Св. 315

до 400

Св. 400

до 500

13

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H, H1

Hp

20

0

0

10

2

24

0

0

12

2,5

28

0

0

15

2,5

32

0

0

18

3

36

0

0

21

4

42

0

0

25

4

48

0

0

30

5

54

0

0

35

6

60

0

0

40

8

80

0

25

46

10

90

0

35

52

12

100

0

45

57

13

110

0

55

63

15

IT5

IT2

14*

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H, H1

Hp

20

0

0

10

2

24

0

0

12

2,5

28

0

0

15

2,5

32

0

0

18

3

36

0

0

21

4

42

0

0

25

4

48

0

0

30

5

54

0

0

35

6

60

0

0

40

8

100

0

45

46

10

110

0

55

52

12

125

0

70

57

13

145

0

90

63

15

IT5

IT2

15*

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H, H1

Hp

40

0

0

10

2

48

0

0

12

2,5

56

0

0

15

2,5

64

0

0

18

3

72

0

0

21

4

80

0

0

25

4

90

0

0

30

5

100

0

0

35

6

110

0

0

40

8

170

0

70

46

10

190

0

90

52

12

210

0

110

57

13

240

0

140

63

15

IT5

IT2

16*

17

Z, Z1

Y, Y1

α, α1

H, H1

Hp

40

0

0

10

2

48

0

0

12

2,5

56

0

0

15

2,5

64

0

0

18

3

72

0

0

21

4

80

0

0

25

4

90

0

0

30

5

100

0

0

35

6

110

0

0

40

8

210

0

110

46

10

240

0

140

52

12

280

0

180

57

13

320

0

220

63

15

IT5

IT2

* Для размеров свыше 1 мм.

Примечания:

1. Числовые значения стандартных допусков – по ГОСТ 25347.

2. Исполнительные размеры рабочих калибров – по ГОСТ 21401.

3. С целью ограничения числа проходных калибров – пробок размерами до 180 мм с основными отклонением диаметра контролируемого отверстия по Н рекомендуется изготовлять их для отверстий: 9 и 10 квалитета – по 9 квалитету; 11 и 12 квалитета – по 11 квалитету; 13 и 14 квалитета – по 13 квалитету; 15, 16 и 17 квалитета – по 15 квалитету; с основным отклонением D для отверстий: 9 и 10 квалитета – по 9 квалитету; с основным отклонением B для отверстий: 11 и 12 квалитета – по 11 квалитету.

Таблица 2.3 – Формулы для определения исполнительных размеров калибров [ ]

Калибр

Номинальный размер изделия, мм

до 180

св. 180 до 500

Рабочий калибр

Контрольный калибр

Рабочий калибр

Контрольный калибр

Размер

Допуск

Размер

Допуск

Размер

Допуск

Размер

Допуск

Для отверстия

Проходная сторона новая

или

Проходная сторона изношенная

Непроходная сторона

или

или

Для вала

Проходная сторона новая

Проходная сторона изношенная

Непроходная сторона

Примечание. При подсчете исполнительных размеров калибров (наибольших для отверстий и наименьших для валов) необходимо пользоваться следующими правилами округления: округление размеров рабочих калибров (наибольших или отверстия и наименьших для валов) для изделий квалитетов 15–17 следует производить до целого микрометра; для изделий квалитетов 6–14 и всех контрольных калибров размеры следует округлять до величин, кратных 0,5 мкм, при этом допуск на калибры сохраняется; размеры, оканчивающиеся на 0,25 и 0,75 мкм, следует округлять до величин, кратных 0,5 мкм, в сторону уменьшении производственного допуска изделии.

Расчет предельных калибров для контроля размеров отверстия.

Рисунок 2.3 – Схема расположения полей допусков калибра–пробки

Рисунок 2.4 – Схема расположения полей допусков калибра–скобы

СТРУКТУРА ОТЧЕТА

1. Тема лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Краткое описание применения калибров и их типов.

4. Расчет предельных калибров.

5. Эскизы предельных калибров.

6. Выводы по результатам выполненной работы.

Варианты индивидуальных заданий к выполнению лабораторной работы №2.

Таблица 2.4 – Варианты индивидуальных заданий к выполнению лабораторной работы №2

Группа 1

п/п

Посадка

п/п

Посадка

п/п

Посадка

п/п

Посадка

1.

25

6.

100

11.

75

16.

55

2.

25

7.

180

12.

80

17.

60

3.

40

8.

55

13.

70

18.

50

4.

60

9.

120

14.

65

5.

150

10.

35

15.

20

Группа 2

п/п

Посадка

п/п

Посадка

п/п

Посадка

п/п

Посадка

1.

35

6.

20

11.

10

16.

85

2.

40

7.

60

12.

20

17.

45

3.

15

8.

85

13.

45

18.

70

4.

30

9.

40

14.

10

19.

20

5.

35

10.

70

15.

75

20.

90

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ДЕТАЛИ ТИПА ВАЛ

Цель работы – ознакомление с правилами расположения на чертеже детали размеров, обозначений баз, допусков формы и расположения, шероховатости и технических требований, а также изучение правил выбора посадок для гладких цилиндрических соединений, назначения допусков формы и расположения, а также шероховатости поверхностей.

Теоретическая часть

Для удобства чтения чертежа все сведения, необходимые для изготовления детали, должны быть организованы в следующую систему. На чертежах деталей – тел вращения (валы, валы – шестерни, червяки, колеса, стаканы, крышки подшипников) следует располагать (рисунок 3.1): осевые линейные размеры – под изображением детали на возможно меньшем (2 – 3) числе уровней; условные обозначения баз – под изображением детали; условные обозначения допусков формы и расположения – над изображением детали на одном – двух уровнях; условные обозначения параметров шероховатости – на верхних частях изображения деталей, а на торцовых поверхностях – под изображением детали.

Рисунок 3.1 – Чертеж вала

В обоих случаях условные обозначения шероховатости располагают в непосредственной близости от размерной линии; полки линии-выноски, указывающие поверхности для термообработки и покрытий, над изображением детали.

Технические требования располагают над основной надписью (рисунок 3.2), а при недостатке места – левее основной надписи. Технические требования записывают в следующем порядке:

1. Требования к материалу, заготовке, термической обработке и к свойствам материала готовой детали (НВ, ...HRCЭ).

2. Указания о размерах (размеры для справок, радиусы закруглений, углы и др.).

3. Предельные отклонения размеров (неуказанные предельные отклонения и др.).

4. Допуски формы и взаимного расположения поверхностей, на которые в ГОСТ 2.308–79 [ ] нет условных графических знаков.

5. Требования к качеству поверхности (указания об отделке, покрытии, шероховатости).

Для размеров и предельных отклонений, приводимых в технических требованиях, обязательно указывают единицы измерения. Заголовок «Технические требования» не пишут.

Рисунок 3.2 – Расположение технических требований на чертеже

Задание размеров

  1.  На чертеже должно быть задано минимальное число размеров, но достаточное для изготовления и контроля детали.
  2.  Каждый размер следует приводить на чертеже лишь один раз.
  3.  Размеры, относящиеся к одному конструктивному элементу, следует группировать в одном месте (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Простановка размеров, относящихся к одному конструктивному элементу

  1.  Не допускается включение ширины фасок и канавок в общую цепочку размеров. Размеры фасок и канавок должны быть заданы отдельно.
  2.  Размеры элементов деталей, обрабатываемых совместно, заключают в квадратные скобки и в технических требованиях записывают:

«1. Обработку по размерам в квадратных скобках производить совместно с ... .

2. Детали применять совместно».

6. Размеры, приводимые на чертежах деталей, условно делят на: функциональные, определяющие качественные показатели изделия: размеры сборочных размерных цепей, сопряженные размеры, диаметры посадочных мест валов для зубчатых, червячных колес, муфт, подшипников и других деталей, размеры резьб на валах для установочных гаек, диаметры расположения винтов на крышках подшипников; свободные (размеры несопряженных поверхностей); справочные.

Основной принцип задания размеров на чертежах деталей заключается в следующем. Функциональные размеры задают на чертежах деталей, взяв их из чертежа сборочной единицы (редуктора, коробки передач) и из схем размерных цепей. Свободные размеры задают с учетом технологии изготовления и удобства контроля. Справочные размеры не подлежат выполнению по данному чертежу. Их указывают для большего удобства пользования чертежом, при изготовлении детали их не контролируют. Справочные размеры отмечают звездочкой и в технических требованиях делают запись типа: «* Размеры для справок».

При указании предельных отклонений следует руководствоваться следующими правилами.

1. Предельные отклонения размеров следует указывать непосредственно после номинальных размеров.

2. Предельные отклонения линейных и угловых размеров относительно низкой точности допускается не указывать непосредственно после номинальных размеров, а оговаривать общей записью в технических требованиях чертежа. Например, «Н14, h14, ±IT14/2», что означает: неуказанные предельные отклонения отверстий должны быть выполнены по Н14, валов – по h14, прочие размеры должны иметь симметричные отклонения ± IT14/2.

Данная запись одновременно устанавливает предельные отклонения радиусов закруглений, фасок, углов с неуказанными допусками.

3. При указании предельных отклонений предпочтение следует отдавать условному обозначению полей допусков.

4. При указании предельных отклонений условными обозначениями обязательно указывать их числовые значения в следующих случаях:

при назначении предельных отклонений размеров, не включенных в ряды нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636 – 69 [ ];

при назначении предельных отклонений, условные обозначения которых не предусмотрены в ГОСТ 25347 – 82 [ ];

при назначении предельных отклонений размеров уступов с несимметричным полем допуска.

5. Предельные отклонения угловых размеров указывают только числовыми значениями.

1.4 Обозначение баз, допусков формы и расположения

Базовые оси и поверхности обозначают на чертежах в соответствии с ГОСТ 2.308 – 79 [ ] равносторонним зачерненным треугольником, соединенным с рамкой, в которой записывают обозначение базы заглавной буковой (рисунок 1.4), где h – высота размерных чисел на чертеж (обычно h = 3,5 мм).

Рисунок 3.4 – Обозначение базы

Рисунок 3.5 – Правила нанесения на чертежах деталей условных обозначений

баз, допусков формы и расположения

Допуски формы и расположения поверхностей указывают на чертеже условными обозначениями – графическими знаками, которые записывают в рамке, разделенной на две или три части. В первой части размещают графический знак допуска, во второй – его числовое значение и в третьей – обозначение базы, относительно которой задан допуск.

По ГОСТ 2.308 – 79 [ ] установлены следующие правила нанесения на чертежах деталей условных обозначений баз, допусков формы и расположения:

  •  если базой является поверхность, то зачерненный треугольник располагают на достаточном расстоянии от конца размерной линии (рисунок 3.5, а);
  •  если базой является ось или плоскость симметрии, то зачерненный треугольник располагают в конце размерной линии (рисунок 3.5, б). Иногда удобнее, чтобы не затемнять чертеж, базу показывать на сечении. В этом случае размерную линию без указания размера повторяют.
  •  если нет необходимости назначать базу, вместо зачерненного треугольника применяют стрелку (рисунок 3.5, в);
  •  если допуск относят к поверхности, а не к оси элемента, то стрелку соединительной линии располагают на достаточном удалении от конца размерной линии (рисунок 1.5, г – обозначение допуска цилиндричности);
  •  если же допуск относят к оси или плоскости симметрии, то конец соединительной линии должен совпадать с продолжением размерной линии (рисунок 3.5, г – обозначение допуска соосности).

Расстановка параметров шероховатости на чертежах

Шероховатость поверхности обозначают на чертеже для всех выполняемых по данному чертежу поверхностей изделия, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

Структура обозначения шероховатости поверхности показана на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – Структура обозначения шероховатости поверхности

Для обозначения на чертежах шероховатости поверхности применяют знаки, приведенные в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Знаки обозначения шероховатости

Знак наиболее предпочтительный.

Применяется для обозначения на чертежах, где не указан окончательный вид обработки.

Высота h равна высоте размерных чисел Н = (1.5...3.0)h.

Знак, показывающий, что поверхность образована путем удаления слоя металла (может указываться финишная обработка поверхности).

Знак, показывающий, что поверхность образована без снятия слоя металла.

Знак, показывающий, что поверхность не обрабатывается по данному чертежу.

Обозначения шероховатости поверхности располагают относительно основной надписи чертежа так, как показано на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Обозначения шероховатости поверхности на чертеже

Таблица 3.2 – Предпочтительные значения шероховатости в зависимости от вида обработки

Вид обработки

Предпочтительные значения шероховатости Ra, мкм

Грубая

50; 25; 12,5

Получистовая и чистовая

6,3; 3,2

Шлифование, развертывание

1,6; 0,8; 0,4; 0,2

Полирование

0,1; 0,05 и меньше

При указании одинаковой шероховатости для части поверхностей изделия в правом верхнем углу чертежа помещают обозначение одинаковой шероховатости и знак шероховатости в скобках. Знак в скобках означает, что все поверхности, на которых на изображении не нанесены обозначения шероховатости, должны иметь шероховатость, указанную перед скобками.

Рисунок 3.8 – Обозначение шероховатости

Размеры и толщина линий знака в обозначении шероховатости, вынесенном в правый верхний угол чертежа, должны быть приблизительно в 1,5 раз больше, чем в обозначениях, нанесенных на изображении.

Указания по выполнению чертежей деталей типа вал

На чертежах валов задают сопряженные, цепочные, габаритные и свободные размеры. На рисунке 3.1 показан способ задания осевых размеров вала. На этом рисунке обозначены размеры: С1 и С2 – сопряженные (длины шпоночных пазов); Г и Ц – габаритный и цепочный, К1 и К2 – координирующие расположение шпоночных пазов, удобные для контроля штангенциркулем или шаблоном; l1 – длина выступающего конца вала (присоединительный размер), l2 и l3 – длины сопряженных поверхностей. Размеры l1, l2, l3, l4 отвечают последовательным этапам токарной обработки вала.

В данном примере размеры С1, С2 и Ц – функциональные, остальные – свободные.

На чертежах валов выноской в масштабе увеличения (4:1) приводят форму и размеры канавок для выхода шлифовального круга (рисунок 3.9, таблица 3.3), канавок для выхода резьбонарезного инструмента (таблица 3.4).

Рисунок 3.9 – Размеры канавок

Таблица 3.3 – Размеры канавок для выхода шлифовальных кругов

d

b

h

R

R1

Св. 10 до 50

3

0,25

1,0

0,5

Св. 50 до 100

5

0,5

1,6

0,5

Св. 100

8

0,5

2,0

1,0

Таблица 3.4 – Канавки для выхода резьбонарезного инструмента

Шаг резьбы

d3

b

r

r1

b

r

1

3

1

0,5

3,6

2

d – 1,5

1,25

4

4,4

2,5

d – 1,8

1,5

4,6

d – 2,2

1,75

5,4

3

d2,5

2

5

1,6

5,6

d3,0

2,5

6

1,0

7,3

4

d3,5

3

7,6

На чертежах валов задают также глубину шпоночного паза – размер t1 (рисунок 3.10, а). Если шпоночный паз, расположенный на конце вала, сквозной, то удобнее для контроля задавать размер (d t1).

На коническом конце вала глубину шпоночного паза t'1 (рисунок 3.10, б) вычисляют по формуле

t'1 = t1 + 0,025l, мм

где t1 – принимают по соответствующим таблицам для диаметра вала dcp.

Иногда показывают глубину t1 шпоночного паза на среднем диаметре dcp вала. В этом случае на чертеже вала задают расстояние до измерительного сечения (рисунок 3.10, б).

Рисунок 3.10 – Чертежи элементов валов

На сопряженные размеры задают поля допусков в соответствии с посадками, показанными на чертеже редуктора (коробки передач). На свободные размеры задают предельные отклонения чаще всего среднего класса точности.

На ширину шпоночного паза приводят обозначение поля допуска: для призматической шпонки Р9, а для сегментной шпонки N9.

Предельное отклонение глубины t1 шпоночного паза (рисунок 3.11) при сечении шпонки до 66 мм: +0,1 мм; 66...3218 мм: +0,2 мм. На размер (d t1) предельные отклонения задают соответственно: –0,1 и –0,2 мм.

Рисунок 3.11 – Чертежи шлицевых элементы валов

На чертежах валов, имеющих элементы шлицевых соединений, по ГОСТ 2.409 – 74 [ ] указывают длину l1 зубьев полного профиля до сбега (рисунок 3.11). Если нужно ограничить выход инструмента, дополнительно показывают размер l или Rmax, или l2. Для обозначения шероховатости на боковых поверхностях показывают профиль одного зуба.

Условное обозначение элементов шлицевого соединения вала по соответствующему стандарту приводят на полке линии – выноски или в технических требованиях.
Выбор посадок гладких цилиндрических соединений

В первую очередь следует выбирать посадки для наиболее ответственных и точных сопряжений, определяющих качество работы узла.

При назначении посадок необходимо применять соответствующие стандарты и нормативно – технические документы, устанавливающие виды посадок, предельные отклонения и порядок их выбора (выбор посадок подшипников качения, шпоночных, шлицевых, резьбовых и т. д.).

Перед выбором посадки необходимо определить:

характер сопряжения (подвижное или неподвижное),

основные конструктивные требования, предъявляемые к сопряжению (скорость относительного перемещения деталей, компенсация погрешностей монтажа).

После выбора вида посадки необходимо решить вопрос о точности выполнения сопряжения. При этом не следует забывать, что излишне высокая точность выполнения деталей ведет к значительным и неоправданным затратам при их изготовлении.

Выбор квалитета зависит: от точностных требований непосредственно к сопряжению; от типа выбранной посадки, например, при применении переходных посадок изменение квалитета незначительно; от точности, обусловленной эксплуатационным назначением механизма или машины в целом, особенно это относится к ответственным сопряжениям, например, точность сопряжения деталей в коробке скоростей прецизионного станка может значительно отличаться от точности посадок аналогичных деталей в коробке скоростей трактора.

В общих чертах можно указать на следующее применение квалитетов.

Квалитеты 4–й и 5–й применяются сравнительно редко, в особо точных соединениях, требующих высокой однородности зазора или натяга (приборные подшипники в корпусах и на валах, высокоточные зубчатые колеса на валах и оправках в измерительных приборах).

Квалитеты 6–й и 7–й применяются для ответственных соединений в механизмах, где к посадкам предъявляются высокие требования в отношении определенности зазоров и натягов для обеспечения точности перемещений, плавного хода, герметичности соединения, механической прочности сопрягаемых деталей, а также для обеспечения точной сборки деталей.

Квалитеты 8–й и 9–й применяются для посадок при относительно меньших требованиях к однородности зазоров или натягов и для посадок, обеспечивающих среднюю точность сборки (посадки с зазором для компенсации погрешностей формы и расположения сопрягаемых поверхностей, опоры скольжения средней точности, посадки с большими натягами).

Квалитет 10–й применяется в посадках с зазором и в тех же случаях, что и 9–й, если условия эксплуатации допускают некоторое увеличение колебания зазоров в соединениях.

Квалитеты 11–й и 12–й применяются в соединениях, где необходимы большие зазоры и допустимы их значительные колебания (грубая сборка). Эти квалитеты распространены в неответственных соединениях машин (крышки, фланцы, дистанционные кольца и т. п.).

Области применения некоторых рекомендуемых посадок с зазором

Посадки H/h – «скользящие». Посадка H7/h6 (здесь и далее выделенным шрифтом будут обозначаться предпочтительные посадки) применяется в неподвижных соединениях при высоких требованиях к точности центрирования часто разбираемых деталей: сменные зубчатые колеса на валах, фрезы на оправках, центрирующие корпуса под подшипники качения, сменные кондукторные втулки и т. д. Для подвижных соединений применяется посадка шпинделя в корпусе сверлильного станка.

Посадки H8/h7; Н8/h8 имеют примерно то же назначение, что и посадка H7/h6, но характеризуются более широкими допусками, облегчающими изготовление детали. Посадки H/h в более грубых квалитетах (с 9–го по 12–й) предназначены для неподвижных и подвижных соединений малой точности. Применяются для посадки муфт, звездочек, шкивов на валы, для неответственных шарниров, роликов и т. п.

Посадки Н/g; G/h – «движения». Посадки H6/g5; Н7/g6 применяются в плунжерных и золотниковых парах, в шпинделе делительной головки и т. п.

Посадки H/f, F/h – «ходовые». Посадки Н7/f7; Н8/f8 применяются в подшипниках скольжения коробок передач различных станков, в сопряжениях поршня с цилиндром в компрессорах, в гидравлических прессах и т. п.

Посадки Н/е; E/h – «легкоходовые». Посадки Н7/е8; Н8/е8 применяются для подшипников жидкостного трения турбогенераторов, больших электромашин, коренных шеек коленчатых валов.

Посадки H/d; D/h – «широкоходовые». Посадки Н8/d9; Н9/d9 применяются для соединений при невысоких требованиях к точности, для подшипников трансмиссионных валов, для поршней в цилиндрах компрессоров. Посадка Н11/d11 применяется для крышек подшипников и распорных втулок в корпусах, для шарниров и роликов на осях.

Области применения некоторых рекомендуемых переходных посадок

Посадки H/js; Js/h – «плотные». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 0,5–5 %, и, следовательно, в сопряжении образуются преимущественно зазоры. Обеспечивают легкую собираемость. Посадка H7/js6 применяется для сопряжения стаканов подшипников с корпусами, небольших шкивов и ручных маховичков с валами.

Посадки H/k; K/h – «напряженные». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 24–68 %. Однако из – за влияния отклонений формы, особенно при большой длине соединения, зазоры в большинстве случаев не ощущаются. Обеспечивают хорошее центрирование. Сборка и разборка производится без значительных усилий, например, при помощи ручных молотков. Посадка H7/k6 широко применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с валами.

Посадки Н/m; M/h – «тугие». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 60–99,98 %. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях. Разбираются, как правило, только при ремонте. Посадка H7/m6 применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с валами; для установки тонкостенных втулок в корпуса, кулачков на распределительном валу.

Посадки Н/n; N/h – «глухие». Вероятность получения натяга P(N) ≈ 88–100 %. Обладают высокой степенью центрирования Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях: применяются прессы. Разбираются, как правило, только при капитальном ремонте. Посадка Н7/n6 применяется для сопряжения тяжело нагруженных зубчатых колес, муфт, кривошипов с валами, для установки постоянных кондукторных втулок в корпусах кондукторов, штифтов и т. п.

Области применения некоторых рекомендуемых посадок с натягом

Посадки Н/р; P/h – «легкопрессовые» Имеют минимальный гарантированный натяг. Обладают высокой степенью центрирования. Применяются, как правило, с дополнительным креплением. Посадка Н7/р6 применяется для сопряжения тяжело нагруженных зубчатых колес, втулок, установочных колец с валами, для установки тонкостенных втулок и колец в корпуса.

Посадки H/r; H/s; H/t и R/h; S/h; T/h – «прессовые средние». Имеют умеренный гарантированный натяг в пределах N = (0,0002–0,0006)D. Применяются как с дополнительным креплением, так и без него. При сопряжении возникают, как правило, упругие деформации.

Посадки H7/r6; H7/s6 применяются для сопряжения зубчатых и червячных колес с валами в условиях тяжелых ударных нагрузок с дополнительным креплением (для стандартных втулок подшипников скольжения предусмотрена посадка Н7/r6).

Посадки Н/u; Н/х; H/z и U/h – «прессовые тяжелые». Имеют большой гарантированный натяг в пределах N = (0,001–0,002)D. Предназначены для соединений, на которые воздействуют большие, в том числе и динамические нагрузки. Применяются, как правило, без дополнительного крепления соединяемых деталей. В сопряжении возникают упругопластические деформации. Детали должны быть проверены на прочность. Посадки Н7/u7; Н8/u8 наиболее распространенные из числа тяжелых посадок. Примеры применения: вагонные колеса на осях, бронзовые венцы червячных колес на стальных ступицах, пальцы эксцентриков и кривошипов с дисками.

Назначение допусков формы и расположения поверхностей

Вал в работающем узле вращается в подшипниках качения. Так как подшипники качения изготовляют с относительно высокой точностью, то погрешностями изготовления их деталей обычно пренебрегают. Поэтому рабочей осью вала является общая ось, обозначенная на рисунке 3.12 буквами АВ. Общая ось – прямая, проходящая через точки пересечения каждой из осей двух посадочных поверхностей для подшипников качения со средними поперечными сечениями этих поверхностей.

Вследствие неизбежных погрешностей общая ось не совпадает с осью вращения вала при его изготовлении.

На чертеже вала задают необходимые требования точности изготовления отдельных его элементов. В таблице 3.5 в соответствии с позициями на рис. 2.1 приведены указания по определению числовых значений допусков формы и расположения поверхностей.

Таблица 3.5 – Определение числовых значений допусков формы и расположения поверхностей

Позиция

на рис. 2.1

Допуск

1

ТFK и ТFP на диаметре dП по табл. 2.2.

2

TFZ ≈ 0,5t, где t – допуск размера поверхности

3

TPC по табл. 2.3 в зависимости от типа подшипника

4

TPC на диаметре d по табл. 2.4. Степень точности допуска по табл. 2.5.

5

TPC ≈ 60/n для n > 1000 мин – 1; допуск – в мм.

6

TCА на диаметре d0 по табл. 2.6.

7

TPR на диаметре dБ при l/d < 0,7 по табл. 2.7. Степень точности допуска по табл. 2.8.

8

TPA ≈ 0,5tшп, TPS ≈ 2tшп, где tшп – допуск ширины шпоночного паза.

Рисунок 3.12 – Чертеж вала

Назначение каждого из допусков формы или расположения следующее:

1) Допуск круглости (TFK) и допуск профиля продольного сечения (ТFP) посадочных поверхностей для подшипников качения (поз. 1) являются составляющими допуска цилиндричности и задаются, чтобы ограничить отклонения геометрической формы этих поверхностей и тем самым ограничить отклонения геометрической формы дорожек качения колец подшипников (для подшипников всех классов точности допуск круглости и допуск профиля продольного сечения в радиусном измерении не должны превышать значений, указанных в таблице 3.6.

Таблица 3.6 – Допуски формы посадочных поверхностей для подшипников качения классов точности 0, 6 и 5 по ГОСТ 3325 – 85 [ ]

Интервалы номинальных диаметров d и D, мм

Допуски формы посадочных поверхностей, мкм, не более

Валов (осей)

Отверстий корпусов

допуск

круглости

допуск профиля продольного сечения

допуск

круглости

допуск профиля продольного сечения

0 и 6

5

0 и 6

5

0 и 6

5

0 и 6

5

От 0,6 до 2,5

1,5

0,7

1,5

0,7

0,8

3

Св. 2,5 до 3

1,5

0,7

1,5

0,7

2,5

1,0

2,5

1,0

Св. 3 до 6

2,0

0,8

2,0

0,8

3,0

1,3

3,0

1,3

Св. 6 до 10

2,5

1,0

2,5

1,0

4,0

1,5

4,0

1,5

Св. 10 до 18

3,0

1,3

3,0

1,3

4,5

2,0

4,5

2,0

Св. 18 до 30

3,5

1,5

3,5

1,5

5,0

2,0

5,0

2,0

Св. 30 до 50

4,0

2,0

4,0

2,0

6,0

2,5

6,0

2,5

Св. 50 до 80

5,0

2,0

5,0

2,0

7,5

3,0

7,5

3,0

Св. 80 до 120

6,0

2,5

6,0

2,5

9,0

3,5

9,0

3,5

Св. 120 до 180

6,0

3,0

6,0

3,0

10,0

4,0

10,0

4,0

Св. 180 до 250

7,0

3,5

7,0

3,5

11,5

5,0

11,5

5,0

Св. 250 до 315

8,0

4,0

8,0

4,0

13,0

5,3

13,0

5,3

Св. 315 до 400

9,0

4,0

9,0

4,0

14,0

6,0

14,0

6,0

Св. 400 до 500

10,0

10,0

16,0

16,0

2) Допуск цилиндричности (TFZ) (поз. 2) посадочных поверхностей валов в местах установки на них с натягом зубчатых, червячных колес задают, чтобы ограничить концентрацию давлений.

3) Допуск соосности (TPC) посадочных поверхностей для подшипников качения относительно их общей оси (поз. 3) задают, чтобы ограничить перекос колец подшипников качения.

Таблица 3.7 – Допуска соосности посадочных поверхностей для подшипников качения

Тип подшипника

TPCВ, мкм

TPCК, мкм

θ, угл. мин

Радиальный шариковый однорядный

4

8

1,6

Радиально – упорный шариковый однорядный

3

6

1,2

Радиальный с короткими цилиндрическими роликами:

без модифицированного контакта

1

2

0,4

с модифицированным контактом

3

6

1,2

Конический роликовый:

без модифицированного контакта

1

2

0,4

с модифицированным контактом

2

4

0,8

Игольчатый роликовый однорядный

без модифицированного контакта

0,5

1

0,2

с модифицированным контактом

2

4

0,8

Радиальные шариковые и роликовые двухрядные сферические

6

12

2,4

Примечания. 1. TPCВ и TPCК – допуски соосности посадочной поверхности вала и корпуса длиной B = 10 мм в диаметральном выражении. При длине B1 посадочного места табличное значение следует умножить на 0,1В1.

2. θ – допустимый угол взаимного перекоса колец подшипника, вызываемого деформациями вала и корпуса в работающем узле.

4) Допуск соосности (TPC) посадочной поверхности для зубчатого, червячного колеса (поз. 4) задают, чтобы обеспечить нормы кинематической точности и нормы контакта зубчатых и червячных передач.

Таблица 3.8 – Допуск соосности посадочной поверхности для зубчатого, червячного колеса

Интервал размеров, мм

Допуск соосности, мкм, при степени точности допуска

5

6

7

8

9

Св. 18 до 30

10

16

25

40

60

» 30 » 50

12

20

30

50

80

» 50 » 120

16

25

40

60

100

» 120 » 250

20

30

50

80

120

» 250 » 400

25

40

60

100

160

Таблица 3.9 – Степень точности допуска соосности

Степень кинематической точности передачи

Степень точности допуска соосности при диаметре делительной окружности, мм

св. 50 до 125

св. 125 до 280

св. 280 до 560

6

5/6

5/6

6/7

7

6/7

6/7

7/8

8

7/8

7/8

8/9

9

7/8

8/9

8/9

Примечание. Степень точности допусков соосности посадочных мест для колес передач зубчатых (числитель) и червячных (знаменатель).

5) Допуск соосности (TPC) посадочной поверхности для полумуфты, шкива, звездочки (поз. 5) назначают, чтобы снизить дисбаланс вала и деталей, установленных на этой поверхности. Допуск соосности по поз. 5 задают при частоте вращения вала более 1000 мин – 1.

6) Допуски торцового биения (TCА) опорных торцовых поверхностей заплечиков валов (поз. 6) задают для обеспечения надлежащего осевого расположение подшипников и предохранения их от смещения под действием осевых нагрузок (для обеспечения плотного прилегания торцов колец подшипников опорные торцы в корпусах должны быть перпендикулярны и не должны иметь биения относительно оси вала и отверстия корпуса).

Таблица 3.10 – Допуски торцового биения заплечиков валов ГОСТ 3325 – 85 [ ]

Интервалы номинальных диаметров d, мм

Допуски торцового биения заплечиков валов, мкм, не более

Классы точности подшипников

0

6

5

От 1 до 3

10

6

3

Св. 3 до 6

12

8

4

Св. 6 до 10

15

9

4

Св. 10 до 18

18

11

5

Св. 18 до 30

21

13

6

Св. 30 до 50

25

16

7

Св. 50 до 80

30

19

8

Св. 80 до 120

35

22

10

Св. 120 до 180

40

25

12

Св. 180 до 250

46

29

14

Св. 250 до 315

52

32

16

Св. 315 до 400

57

36

18

Св. 400 до 500

63

40

7) Допуск перпендикулярности (TPR) базового торца вала (поз. 7) задают только при установке на вал узких зубчатых колес (l/d < 0,7). Допуск задают, чтобы обеспечить выполнение норм контакта зубьев в передаче.

Таблица 3.11 – Допуск параллельности, перпендикулярности

Интервал размеров, мм

Допуск параллельности, перпендикулярности, мкм, при степени точности допуска

5

6

7

8

9

10

Св. 16 до 25

4

6

10

16

25

40

» 25 » 40

5

8

12

20

30

50

» 40 » 63

6

10

16

25

40

60

» 63 » 100

8

12

20

30

50

80

» 100 » 160

10

16

25

40

60

100

» 160 » 250

12

20

30

50

80

120

» 250 » 400

16

25

40

60

100

160

Таблица 3.12 – Степень точности допуска перпендикулярности

Тип колес

Степень точности допуска перпендикулярности при степени точности передачи по нормам контакта

6

7, 8

9

Зубчатые

5

6

7

Червячные

6

7

8

8) Допуски параллельности (TPA) и симметричности (TPS) шпоночного паза (поз. 8) задают для обеспечения возможности сборки вала с устанавливаемой на нем деталью и равномерного контакта поверхностей шпонки и вала.

Назначение шероховатости поверхностей

Выбор параметров шероховатости поверхности производится в соответствии с ее функциональным назначением.

Основным во всех случаях является нормирование высотных параметров Предпочтительно, в том числе и для самых грубых поверхностей, нормировать параметр Ra, который лучше отражает отклонения профиля, поскольку определяется по значительно большему числу точек, чем Rz.

Параметр Rz нормируется в тех случаях, когда прямой контроль Ra с помощью профилометров невозможен (режущие кромки инструментов и т. п.).

Числовые значения параметров шероховатости можно принимать по табл. 3.13.

Таблица 3.13 – Числовые значения параметров шероховатости

Вид поверхности

Ra, мкм

Посадочные поверхности валов и корпусов из стали под подшипники качения класса точности 0 при:

d или D до 80 мм

1,25

d или D св. 80 мм

2,5

Посадочные поверхности валов и корпусов из стали под подшипники качения класса точности 6 и 5 при:

d или D до 80 мм

0,63

d или D св. 80 мм

1,25

Посадочные поверхности корпусов из чугуна под подшипники качения класса точности 0 при:

D до 80 мм

2,5

D св. 80 мм

3,2

Опорные торцы заплечиков валов и корпусов для базирования подшипников качения класса точности 0

2,5

Опорные торцы заплечиков валов и корпусов для базирования подшипников качения класса точности 6 и 5

d или D до 80 мм

1,25

d или D св. 80 мм

2,5

Торцы заплечиков валов для базирования зубчатых, червячных колес при отношении длины отверстия ступицы к его диаметру:

l/d < 0,7

1,6

l/d0,7

3,2

Поверхности валов под резиновые манжеты

0,63

Канавки, фаски, радиусы галтелей на валах

6,3

Поверхности шпоночных пазов на валах:

рабочие

3,2

нерабочие

6,3

Поверхности шпоночных пазов в отверстиях колес, шкивов:

рабочие

1,6

нерабочие

3,2

Поверхности шлицев на валах:

– боковая поверхность зуба соединения:

неподвижного

1,6

подвижного

0,8

– цилиндрические поверхности центрирующие соединения:

неподвижного

0,8

подвижного

0,4

– цилиндрические поверхности нецентрирующие

3,2

Поверхности шлицев в отверстиях колес, шкивов, звездочек:

– боковая поверхность зуба соединения:

неподвижного

1,6

подвижного

0,8

– цилиндрические поверхности центрирующие соединения:

неподвижного

1,6

подвижного

0,8

– цилиндрические поверхности нецентрирующие

3,2

Торцы ступиц зубчатых, червячных колес, базирующихся по торцу заплечиков валов, при отношении длины отверстия в ступице к его диаметру:

l/d < 0,7

1,6

l/d0,7

3,2

Торцы ступиц зубчатых, червячных колес, по которым базируют подшипники качения класса точности 0

1,6

Свободные (нерабочие) торцовые поверхности зубчатых, червячных колес

6,3

Рабочие поверхности зубьев зубчатых колес внешнего зацепления:

с модулем ≤ 5 мм

1,25

с модулем > 5 мм

2,5

Рабочие поверхности витков червяков:

цилиндрических

0,63

глобоидных

1,25

Поверхности выступов зубьев колес, витков червяков, зубьев звездочек цепных передач

6,3

Фаски и выточки на колесах

6,3

Рабочая поверхность шкивов ременных передач

2,5

Рабочая поверхность зубьев звездочек цепных передач

3,2

Поверхности отверстий под болты, винты, шпильки

12,5

Опорные поверхности под головки болтов, винтов, гаек

6,3

Шероховатость поверхностей, не указанных в табл. 3.13, можно определить по формуле Ra 0,05t, где t – допуск размера.

После определения параметр Rа округляют до ближайшего числа из ряда стандартных значений (см. табл. 3.14).

Таблица 3.14 – Шероховатость поверхности по ГОСТ 2789 – 73

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra, мкм

100

10.0

1.00

0.100

0.010

80

8.0

0.80

0.080

0.008

63

6.3

0.63

0.063

50

5.0

0.50

0.050

40

4.0

0.40

0.040

32

3.2

0.32

0.032

25

2.5

0.25

0.025

20

2.0

0.20

0.020

16.0

1.60

0.160

0.016

12.5

1.25

0.125

0.012

Высота неровностей профиля по десяти точкам, Rz, мкм

1000

100

10.0

1.00

0.100

800

80

8.0

0.80

0.080

630

63

6.3

0.63

0.063

500

50

5.0

0.50

0.050

400

40

4.0

0.40

0.040

320

32

3.2

0.32

0.032

250

25.0

2.5

0.25

0.025

200

20.0

2.0

0.20

1600

160

16.0

1.60

0.160

1250

125

12.5

1.25

0.125

Примечание: Выделенные отклонения являются предпочтительными при нормировании параметра.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Нормирование точности соединений с подшипниками качения

Цель работы – ознакомление с назначением, конструкцией и типами подшипников качения; изучение методики нормирования их точности – выбор посадок для наружных и внутренних колец подшипников в зависимости от вида нагружения подшипника и его режима работы.

1. Ознакомиться с теоретическими сведениями по нормированию точности подшипников качения.

2. По выбранному подшипнику качения определить его тип и параметры.

3. Определить режим работы подшипника качения.

4. Выбрать посадки для наружного и внутреннего колец подшипника для 2 – х случаев нагружения: а) внутреннее кольцо – циркуляционное нагружение, наружное – местное нагружение; б) внутреннее кольцо – местное нагружение, наружное – циркуляционное нагружение.

5. Построить схемы расположения полей допусков для внутреннего и наружного колец подшипника.

6. Сделать эскиз сборочного узла с условными обозначениями посадок, сделать эскизы вала и корпуса, проставить на них численные значения отклонений размера, отклонений формы и расположения поверхностей, а также параметров шероховатости посадочных поверхностей.

теоретические сведения

Подшипники качения, работающие при самых разнообразных нагрузках и частотах вращения, должны обеспечивать точность, бесшумность и равномерность перемещений подвижных частей машин и приборов, а также обладать высокой долговечностью. Работоспособность подшипников качения в большой степени зависит от точности их изготовления и характера соединения с сопрягаемыми деталями.

Подшипники качения имеют следующие основные преимущества по сравнению с подшипниками скольжения: обеспечивают более точное центрирование вала; имеют более низкий коэффициент трения; имеют небольшие осевые размеры.

К недостаткам подшипников качения можно отнести: повышенную чувствительность к неточностям монтажа и установки; жесткость работы, отсутствие демпфирования колебаний нагрузки; относительно большие радиальные размеры.

Телами качения являются шарики, ролики или иглы (в игольчатых подшипниках).

Основными присоединительными размерами, по которым осуществляется полная (внешняя) взаимозаменяемость, являются наружный диаметр D наружного кольца и внутренний диаметр d внутреннего кольца.

Внутренняя взаимозаменяемость в подшипниках между телами качения, кольцами и сепаратором является неполной и осуществляется селективной сборкой.

Основным параметром подшипника качения, определяющим его точность вращения, грузоподъемность, бесшумность работы, равномерность распределения нагрузки и другие эксплуатационные свойства, является радиальный зазор между телами качения и дорожками качения. Его величина зависит от точности размеров присоединительных поверхностей к корпусу и валу изделия, точности формы и расположения поверхностей колец (радиальное и торцевое биение, непараллельность торцов колец), шероховатости их поверхностей (особенно дорожек качения), точности формы и размеров тел качения в одном подшипнике и шероховатости их поверхностей; величины бокового биения по дорожкам качения внутреннего и наружного колец.

Основные типы подшипников. Краткая характеристика

Шариковый радиальный однорядный подшипник (рис. 4.1, I), предназначен, главным образом, для восприятия радиальных нагрузок, но он может воспринимать и значительные осевые нагрузки. Этот подшипник, как и другие радиальные шарикоподшипники, обеспечивает осевое фиксирование вала в двух направлениях. Подшипник широко распространен в машиностроении благодаря тому, что он дешев, допускает некоторые перекосы вала и работает с малыми потерями на трение.

Рисунок 4.1 – Шариковые подшипники качения

Шариковый радиальный двухрядный сферический подшипник (рис. 4.1, II) предназначен для комбинированных (радиальных и односторонних осевых) нагрузок. Подшипник может воспринимать чисто осевую нагрузку. Применяется для жестких валов с большой частотой вращения.

Шариковый радиально – упорный однорядный подшипник (рис. 4.1, III) предназначен для восприятия совместно действующих радиальных и односторонних осевых нагрузок. Применяется главным образом при средних и высоких частотах вращения вала.

Шариковый радиально – упорный двухрядный подшипник (рис. 4.1, IV) предназначен для восприятия значительных радиальных нагрузок, а также осевых и комбинированных нагрузок при значительно высоких требованиях к жесткости опор вала.

Шариковый упорный одинарный (рис. 4.1, V) и двойной (рис. 4.1, VI) подшипники предназначены для восприятия только осевых нагрузок: однорядный – односторонних, а двойной – сложных. Упорные шарикоподшипники работают удовлетворительно только при низких и средних частотах вращения вала.

Роликоподшипники отличаются повышенной (в 1,7–3,0 раза) радиальной нагрузочной способностью, но тяжелее и дороже аналогичных шариковых. Роликоподшипник радиальный с короткими цилиндрическими роликами легко подвижен в осевом направлении и удобен при больших температурных деформациях валов. Подшипник легко разбирается в осевом направлении и допускает некоторое осевое взаимное смещение колец. Он предназначен для восприятия больших радиальных нагрузок. Различают 8 конструктивных разновидностей. Основные из них: подшипники без бортов на наружном кольце (рис. 4.2, I), подшипники без бортов на внутреннем кольце (рис. 4.2, II), подшипники с одним бортом на внутреннем кольце и с упорным кольцом (рис. 4.2, III).

Роликовый радиальный двухрядный сферический подшипник (см. рис. 4.2, IV) предназначен для восприятия очень больших радиальных нагрузок. Может работать при значительных углах перекоса 2...3°. Подшипник можно отнести к наиболее совершенным, но он слишком сложный и дорогой.

Игольчатый роликоподшипник (см. рис. 4.2, V) применяется при весьма стесненных радиальных габаритах. Подшипник не имеет сепаратора и нормально работает при скоростях на валу до 5 м/с, а также при качательных движениях (поршневые пальцы, муфты карданного вала). Обладает высокой радиальной грузоподъемностью, но осевых нагрузок не воспринимает.

Роликовый радиально – упорный однорядный конический подшипник (см. рис. 4.2, VI) предназначен для восприятия значительных совместно действующих радиальных и односторонних осевых нагрузок при частотах вращения вала до 15 м/с. Подшипник широко распространен в машиностроении, так как он удобен при монтаже и демонтаже машин, а также регулировке зазоров.

Рисунок 4.2 – Роликовые подшипники качения

МАРКИРОВКА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Схема основного условного исполнения для подшипников с диаметром отверстия свыше 10 мм (кроме подшипников с диаметрами отверстий 22, 28, 32 и 500 мм):

(Х)

X

XX

X

X

6

5

4

3

2

1

1 – диаметр отверстия, два знака; 2 – серия диаметров, один знак; 3 – тип подшипника, один знак; 4 – конструктивное исполнение, два знака; 5 – размерная серия (серия ширин или высот), один знак; 6 – класс точности (является знаком условного обозначения). 

Знаки условного обозначения:

Слева:  категория подшипника; момент трения; группа радиального зазора по ГОСТ 21810;

класс точности.

Справа:  материал деталей; конструктивные изменения; температура отпуска; смазочный материал; требования к уровню вибрации.

Диаметр отверстия

Внутренний диаметр подшипника указывают первые две цифры справа. Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм эти две цифры следует умножить на 5, чтобы получить фактический внутренний диаметр в мм. Для подшипников с диаметром до 20 мм принято следующее обозначение внутреннего диаметра:

Маркировка

Фактический диаметр, мм

00

10

01

12

02

15

03

17

Размерные серии

Серия подшипника по наружному диаметру обозначается третьей цифрой справа.

Серия подшипника – один из установленных стандартами нормальных рядов подшипников, отличающихся по наружному диаметру (третья цифра справа) и ширине (седьмая цифра справа – при наличии), при одинаковых конструкциях и внутреннем диаметре.

Приняты следующие обозначения: 1 – особо легкая серия; 2 – легкая серия; 3 – средняя серия; 4 – тяжелая серия; 5 – легкая широкая серия; 6 – средняя широкая серия.

Тип подшипника

Тип подшипника обозначается четвертой цифрой справа. Приняты следующие обозначения типов: 0 – радиальный шариковый однорядный; 1 – радиальный шариковый сферический двухрядный; 2 – радиальный с короткими цилиндрическими роликами однорядный; 3 – радиальный роликовый сферический игольчатый с длинными цилиндрическими роликами двухрядный; 4 – радиальный роликовый игольчатый однорядный; 5 – радиальный роликовый с витыми роликами 4–х рядный; 6 – радиально – упорный шариковый однорядный; 7 – радиально – упорный роликовый конический однорядный; 8 – упорный шариковый однорядный; 9 – упорный роликовый; шс, ш шарнирные.

Классы точности

В зависимости от точности указанных параметров ГОСТ 520 – 2002 для шариковых и роликовых подшипников устанавливает классы точности, которые, как правило, обозначаются арабскими цифрами в порядке повышения точности: 7, 8 – пониженный; 0 – нормальный (не указывается), если перед ним нет цифры; 6 – повышенный; 5 – высокий (сверхточный); 4 – особо высокий (прецизионный); 2 – сверхвысокий (сверхпрецизионный).

Классы точности определяют:

допуски размеров, формы и взаимного положения элементов деталей подшипника качения (дорожек качения, тел качения и т.д.); допуски размеров и формы посадочных поверхностей наружного и внутреннего колец подшипника качения; допустимые значения параметров, характеризующих точность вращения подшипников.

Класс точности выбирается в зависимости от требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма. В машино – и приборостроении при средних и малых нагрузках и нормальной точности вращения применяют подшипники нормального класса точности. При тех же условиях, но при повышенных требованиях к точности вращения, используют подшипники класса точности 6. Подшипники классов точности 5 и 4 применяются при больших числах оборотов и в тех случаях, когда требуется высокая точность при вращении, например, для шпинделей шлифовальных и других прецизионных станков, высокооборотных двигателей и т. п. Подшипники класса точности 2 используют в прецизионных приборах.

Поля допусков

Устанавливаются следующие обозначения полей допусков на посадочные диаметры колец подшипника по классам точности:

для среднего внутреннего диаметра отверстия подшипников – Ldm, L0, L6, L5, L4, L2,

где Ldm – общее обозначение поля допуска на средний диаметр отверстия dm подшипника;

 L0, L6, L5, L4, L2 – обозначение полей допусков для среднего диаметра отверстия по классам точности подшипников;

0, 6, 5, 4, 2 – классы точности подшипников по ГОСТ 520 – 2002 [ ];

 L – обозначение основного отклонения для среднего диаметра отверстия подшипника;

для среднего наружного диаметра подшипников –

LDm, l0, l6, l5, l4, l2,

где LDm – общее обозначение поля допуска для среднего наружного диаметра Dm подшипника;

 l0, l6, l5, l4, l2 – обозначение полей допусков для среднего наружного диаметра подшипников lDm по классам точности;

 l – обозначение основного отклонения для среднего наружного диаметра подшипника.

Рисунок 4.3 – Схема расположения полей допусков на dm и Dm по классам точности

Предельные отклонения полей допусков диаметров подшипников приведены в таблицах 4.1 – 4.4.

Таблица 4.1 – Предельные отклонения диаметра отверстия подшипника. Подшипники шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально – упорные. Классы точности 0, 6, 5

Интервал номинальных

диаметров d, мм

Предельные отклонения dm, мкм

L0

L6

L5

От 0,6 до 3

0

– 8

0

– 7

0

– 5

Св. 3 до 6

0

– 8

0

– 7

0

– 5

Св. 6 до 10

0

– 8

0

– 7

0

– 5

Св. 10 до 18

0

– 8

0

– 7

0

– 5

Св. 18 до 30

0

– 10

0

– 8

0

– 6

Св. 30 до 50

0

– 12

0

– 10

0

– 8

Св. 50 до 80

0

– 15

0

– 12

0

– 9

Св. 80 до 120

0

– 20

0

– 15

0

– 10

Св. 120 до 180

0

– 25

0

– 18

0

– 13

Св. 180 до 250

0

– 30

0

– 22

0

– 15

Св. 250 до 315

0

– 35

0

– 25

0

– 18

Св. 315 до 400

0

– 40

0

– 30

0

– 23

Св. 400 до 500

0

– 50

0

– 35

0

Таблица 4.2 – Предельные отклонения наружного диаметра подшипника. Подшипники шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально – упорные. Классы точности 0, 6, 5

Интервал номинальных

диаметров D, мм

Предельные отклонения Dm, мкм

l0

l6

l5

От 2,5 до 3

0

– 8

0

– 7

0

– 5

Св. 3 до 6

0

– 8

0

– 7

0

– 5

Св. 6 до 10

0

– 8

0

– 7

0

– 5

Св. 10 до 18

0

– 8

0

– 7

0

– 5

Св. 18 до 30

0

– 9

0

– 8

0

– 6

Св. 30 до 50

0

– 11

0

– 9

0

– 7

Св. 50 до 80

0

– 13

0

– 11

0

– 9

Св. 80 до 120

0

– 15

0

– 13

0

– 10

Св. 120 до 150

0

– 18

0

– 15

0

– 11

Св. 150 до 180

0

– 25

0

– 18

0

– 13

Св. 180 до 250

0

– 30

0

– 20

0

– 15

Св. 250 до 315

0

– 35

0

– 25

0

– 18

Св. 315 до 400

0

– 40

0

– 28

0

– 20

Св. 400 до 500

0

– 45

0

– 33

0

– 23

Таблица 4.3 – Предельные отклонения диаметра отверстия подшипника.

Подшипники роликовые конические. Классы точности 0, 6, 5

Интервал номинальных

диаметров d, мм

Предельные отклонения dm, мкм

L0

L6

L5

Св. 10 до 18

0

– 8

0

– 7

0

– 7

Св. 18 до 30

0

– 10

0

– 8

0

– 8

Св. 30 до 50

0

– 12

0

– 10

0

– 10

Св. 50 до 80

0

– 15

0

– 12

0

– 12

Св. 80 до 120

0

– 20

0

– 15

0

– 15

Св. 120 до 180

0

– 25

0

– 18

0

– 18

Св. 180 до 250

0

– 30

0

– 22

0

– 22

Св. 250 до 315

0

– 35

0

– 25

0

– 25

Св. 315 до 400

0

– 40

0

– 30

0

– 30

Таблица 4.4 – Предельные отклонения наружного диаметра подшипника.

Подшипники роликовые конические. Классы точности 0, 6, 5

Интервал номинальных

диаметров D, мм

Предельные отклонения Dm, мкм

l0

l6

l5

Св. 18 до 30

0

– 9

0

– 8

0

– 6

Св. 30 до 50

0

– 11

0

– 9

0

– 9

Св. 50 до 80

0

– 13

0

– 11

0

– 11

Св. 80 до 120

0

– 15

0

– 13

0

– 13

Св. 120 до 150

0

– 18

0

– 15

0

– 15

Св. 150 до 180

0

– 25

0

– 18

0

– 18

Св. 180 до 250

0

– 30

0

– 20

0

– 20

Св. 250 до 315

0

– 35

0

– 25

0

– 25

Св. 315 до 400

0

– 40

0

– 28

0

– 28

Св. 400 до 500

0

– 45

0

– 33

0

– 33

Выбор посадок для колец подшипников

При выборе полей допусков на вал и отверстие под внутреннее и наружное кольца подшипника необходимо учитывать следующее: класс точности подшипника качения; вид нагружения колец подшипника; тип подшипника; режим работы подшипника; геометрические размеры подшипника.

Нагружение колец подшипников

Различают три случая нагружения колец подшипников: кольцо вращается относительно радиальной нагрузки, подвергаясь так называемому циркуляционному нагружению; кольцо неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению; кольцо нагружено равнодействующей радиальной нагрузкой, которая не совершает полного оборота, а колеблется на определенном участке кольца, подвергая его колебательному нагружению.

Циркуляционное нагружение кольца – такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается и передается телами качения в процессе вращения дорожке качения последовательно по всей ее длине, а следовательно, и всей посадочной поверхности вала или корпуса.

Местное нагружение кольца – такой вид нагружения, при котором действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки качения этого кольца (в пределах зоны нагружения) и передается соответствующему участку посадочной поверхности вала или корпуса.

Колебательным нагружением кольца называют такой вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию радиальных нагрузок: постоянной по направлению Fr и вращающейся Fc, меньшей или равной по величине Fr.

Многолетней практикой установлено, что соединение с валом или корпусом колец, вращающихся относительно нагрузки, должно быть осуществлено обязательно с натягом, исключающим проворачивание и обкатывание кольцом сопряженной детали и, как следствие, развальцовку посадочных поверхностей и контактную коррозию.

Посадки неподвижных относительно нагрузки колец назначают более свободными, допускающими наличие небольшого зазора, так как обкатывание кольцами сопряженных деталей в этом случае не происходит. Нерегулярное проворачивание вращающегося кольца полезно, так как при этом изменяется положение его зоны нагружения. Кроме того, такое сопряжение облегчает осевые перемещения колец при монтаже, при регулировании зазоров в подшипниках и при температурных деформациях валов.

Виды нагружения колец подшипников качения при радиальных нагрузках в зависимости от условий работы приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Виды нагружения подшипников

Условия работы

Виды нагрузок

Характеристика

нагрузок

Вращающееся кольцо

Внутреннего

кольца

Наружного

кольца

Постоянная по направлению

Внутреннее

Циркуляционное

Местное

Наружное

Местное

Циркуляционное

Постоянная по направлению и вращающаяся, меньшая постоянной по значению

Внутреннее

Циркуляционное

Колебательное

Наружное

Колебательное

Циркуляционное

Постоянная по направлению и вращающаяся, большая постоянной по значению

Внутреннее

Местное

Циркуляционное

Наружное

Циркуляционное

Местное

Постоянная по направлению

Внутреннее и наружное кольцо в одном или противоположном направлениях

Циркуляционное

Циркуляционное

Вращающаяся с внутренним кольцом

Местное

Циркуляционное

Вращающаяся с наружным кольцом

Циркуляционное

Местное

Режимы работы подшипников

По интенсивности нагружения подшипниковых узлов, определяемой отклонением радиальной нагрузки и радиальной динамической грузоподъемности, режимы их работы подразделяют на легкий нормальный, тяжелый и режим «особые условия».

Основным критерием интенсивности нагружения является динамическая эквивалентная нагрузка Pr, выраженная в долях динамической грузоподъемности Cr или Pr/Cr.

Режимы работы подшипников и соответствующие отношения нагрузки к динамической грузоподъемности приведены в таблице 4.6.

Таблица 4.6 – Режим работы подшипников

Режим работы подшипников

Отношение нагрузки

к динамической грузоподъемности

Легкий

Pr/Cr ≤ 0,07

Нормальный

0,07 < Pr/Cr ≤ 0,15

Тяжелый

Pr/Cr > 0,15

Особые условия*

* К режиму «особые условия» относят условия эксплуатации подшипников, работающих при ударных и вибрационных нагрузках (в железнодорожных и трамвайных буксах, на коленчатых валах двигателей, в узлах дробилок, прессов, экскаваторов и т. д.). Посадки подшипников при этом режиме выбирают как для тяжелого режима работы, независимо от отношения нагрузки к динамической грузоподъемности.

Порядок выбора посадок

1. Установить по исходным данным тип, класс точности, характер нагружения колец подшипника.

2. Установить основные размеры и динамическую грузоподъемность подшипника и определить режим его работы по табл. 4.6.

3. Назначить посадку на вал внутреннего кольца по табл. 4.8 и посадку в корпус наружного кольца по табл. 4.9.

4. Определить числовые значения предельных отклонений присоединительных диаметров подшипника по табл. 4.1 – 4.4.

5. Определить числовые значения предельных отклонений посадочных мест вала и корпуса согласно выбранным посадкам по ГОСТ 25347 – 82.

6. Построить схемы расположения полей допусков и рассчитать характеристики посадок по наружному и внутреннему диаметрам подшипника.

7. Определить процент натягов или зазоров в соединениях.

Примечание: Если выбрана посадка с зазором (с натягом), то вероятность зазора (натяга) составляет 100 %. Если же выбрана переходная посадка, то вероятность зазора или натяга должна быть рассчитана по следующей методике:

1) Определяется среднеквадратичное отклонение зазора (натяга)

,

где Td и TD – допуски размеров для вала и отверстия.

2) Вычисляется среднее значение зазора или натяга

или .

3) Рассчитывается безразмерное отношение

или .

Это значение является аргументом для функции, определяющей вероятность образования зазора или натяга в соединении.

4) По найденному значению из таблицы 5.7 определяется процентная вероятность получения зазора (натяга) в соединении.

Для использования выбранной посадки необходимо, чтобы вероятность зазора (натяга) превышала 95 %. Если это условие не выполняется, то требуется выбрать другую посадку для соединения.

8. Вычертить эскизные изображения подшипникового узла и сопрягаемых с подшипником деталей. Указать посадки подшипника, допуски формы, допуски торцового биения, шероховатость и точность изготовления посадочных поверхностей.

Обозначение посадок подшипников качения

На чертеже в месте установки подшипников качения указывают посадки подшипников в соответствии с ГОСТ 3325 – 85. Примеры обозначений посадок подшипников:

на валу – 50L0/k6;

в корпусе – 90Н7/l0.

На сборочных чертежах подшипниковых узлов допускается указывать только поле допуска на диаметр сопряжений с подшипником детали без указания поля допуска на посадочные диаметры колец подшипника: 50k6; 90H7.

Таблица 4.7 – Значения функции вероятности Ф(Z)

Z

Ф(Z)

Z

Ф(Z)

Z

Ф(Z)

Z

Ф(Z)

0,01

0,0040

0,31

0,1217

0,72

0,2642

1,80

0,4641

0,02

0,0080

0,32

0,1255

0,74

0,2703

1,85

0,4678

0,03

0,0120

0,33

0,1293

0,76

0,2764

1,90

0,4713

0,04

0,0160

0,34

0,1331

0,78

0,2823

1,95

0,4744

0,05

0,0199

0,35

0,1368

0,80

0,2881

2,00

0,4772

0,06

0,0239

0,36

0,1406

0,82

0,2939

2,10

0,4821

0,07

0,0279

0,37

0,1443

0,84

0,2995

2,20

0,4861

0,08

0,0319

0,38

0,1480

0,86

0,3051

2,30

0,4893

0,09

0,0359

0,39

0,1517

0,88

0,3106

2,40

0,4918

0,10

0,0398

0,40

0,1554

0,90

0,3159

2,50

0,4938

0,11

0,0438

0,41

0,1591

0,92

0,3212

2,60

0,4953

0,12

0,0478

0,42

0,1628

0,94

0,3264

2,70

0,4965

0,13

0,0517

0,43

0,1664

0,96

0,3315

2,80

0,4974

0,14

0,0557

0,44

0,1700

0,98

0,3365

2,90

0,4981

0,15

0,0596

0,45

0,1736

1,00

0,3413

3,00

0,49865

0,16

0,0636

0,46

0,1772

1,05

0,3531

3,20

0,49931

0,17

0,0675

0,47

0,1808

1,10

0,3643

3,40

0,49966

0,18

0,0714

0,48

0,1844

1,15

0,3749

3,60

0,49984

0,19

0,0753

0,49

0,1879

1,20

0,3849

3,80

0,499928

0,20

0,0793

0,50

0,1915

1,25

0,3944

4,00

0,499968

0,21

0,0832

0,52

0,1985

1,30

0,4032

4,50

0,499997

0,22

0,0871

0,54

0,2054

1,35

0,4115

5,00

0,4999997

0,23

0,0910

0,56

0,2123

1,40

0,4192

0,24

0,0948

0,58

0,2190

1,45

0,4265

0,25

0,0987

0,60

0,2257

1,50

0,4332

0,26

0,1020

0,62

0,2324

1,55

0,4394

0,27

0,1064

0,64

0,2389

1,60

0,4452

0,28

0,1103

0,66

0,2454

1,65

0,4505

0,29

0,1141

0,68

0,2517

1,70

0,4554

0,30

0,1179

0,70

0,2580

1,75

0,4599


Таблица 4.8 – Рекомендуемые посадки на вал шариковых и роликовых подшипников

Условия, определяющие выбор посадки

Подшипники с отверстиями диаметров, мм

Примеры машин и подшипниковых узлов

Рекомендуемые посадки

Вид нагружения внутреннего кольца

Режим работы

радиальные

радиально – упорные

шариковые

роликовые

шариковые

роликовые

Местное

(вал не вращается)

Легкий или нормальный

Подшипники всех диаметров

Ролики ленточных транспортеров, конвейеров и подвесных дорог для небольших грузов, барабаны самописцев, опоры волновых передач

L0/g6; L6/g6

Нормальный или тяжелый

Передние и задние колеса автомобилей и тракторов, колеса вагонеток, самолетов и т. п. Валки мелкосортных прокатных станков

L0/g6; L6/g6;

L0/f7; L6/f7;

L0/h6; L6/h6

Блоки грузоподъемных машин, ролики рольгангов, валки станов для прокатки труб, крюковые обоймицы кранов

L0/h6; L6/h6

Циркуляционное

(вал вращается)

Легкий или нормальный

До 50

Гидромоторы и малогабаритные электромашины, приборы. Внутришлифовальные шпиндели, электрошпиндели, турбохолодильники

L5/js5; L4/js5;

L5/h5; L4/h5;

L2/js4; L2/js3;

L2/h4; L2/h3

Циркуляционное

(вал вращается)

Легкий или нормальный

До 40

До 40

До 100

До 40

Сельскохозяйственные машины, центрифуги, турбокомпрессоры, газотурбинные двигатели, центробежные насосы, вентиляторы, электромоторы, редукторы, коробки скоростей станков, коробки передач автомобилей и тракторов

L0/k6; L6/k6;

L5/js5; L4/js5;

L2/js4;

L0/js6; L6/js6

До 100

До 100

Св. 100

До 100

L5/k5; L4/k5;

L2/k4;

L0/k5; L6/k6;

L0/js6; L6/js6

До 250

L0/m6; L6/m6


Циркуляционное

(вал вращается)

Нормальный или тяжелый

До 100

До 40

До 100

До 100

Электродвигатели мощностью до 100 кВт, турбины, кривошипно – шатунные механизмы, шпиндели металлорежущих станков, крупные редукторы. Редукторы вспомогательного оборудования прокатных станов

L5/k5; L4/k5;

L2/k4;

L0/k6; L6/k6;

L0/js6; L6/js6

Св. 100

До 100

Св. 100

До 180

L5/m5; L4/m5; L2/m4;

L0/m6; L6/m6

До 250

До 250

L5/n5; L4/n5; L2/n4;

L0/n6; L6/n6; L0/p6;