Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Метрология и технические измерения
• 1.1 Общие понятия
• 1.2 Средства и методы измерений
• 1.2.1 Средства измерения
• 1.2.2 Погрешности измерения
• 1.3 Эталоны. Меры длины
• 1.3.1 Меры
• 1.4 Взаимозаменяемость и ее виды
• 2. Допуски и посадки
• 2.1 Линейные размеры и отклонения
• 2.2 Общие сведения (допуски и посадки)
• 2.3 Расчёт допусков и посадок
• 2.4 Схема расположения поля допуска отверстия
• 2.5 Схема расположения допуска посадки
• 2.6 Шероховатость поверхностей
• 2.7 Измерение шероховатости поверхности
• 2.8 Размерные цепи
• 2.9 Расчёт размерной цепи на вал
• 2.10 Калибры
• 2.10.1 Предельные калибры
• 2.11 Расчёт размеров калибра - скобы и калибра - пробки
• 2.12 Сведения о Международной стандартизации
• 3. Сертификация
• 3.1 Основные понятия сертификации
• 3.1.1 Цели сертификации
• 3.1.2 Принципы сертификации
• Список используемой литературы

1. Метрология и технические измерения

погрешность измерение шероховатость стандартизация сертификация

1.1 Общие понятия

Метрология - наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Основные задачи метрологии (ГОСТ 16263 - 70) - установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений и единообразных средств измерений, разработка методов оценки погрешностей, состояние средств измерения и контроля, а также передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Измерение физической величины выполняют опытным путём с помощью технических средств. В результате измерения получают значение физической величины.

Q=q*U

q-числовое значение физической величины в приятных единицах

U-единица физической величины

Значение физической величины Q, найденной при измерение, называют действительным. В ряде случаев нет необходимости определять действительное значение физической величины. Например при оценке соответствия физической величины установленному допуску. При этом достаточно определение принадлежность физической величины некоторой области Т: Q T или Q T

Следовательно при контроле определяют соответствие действительного значения физической величины установленным значениям. Примером контрольных средств являются калибры, шаблоны, устройства с электроконтактными преобразованиями.

Нормативно правовой основной метрологического обеспечения точности измерений является государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Основные нормативно-технические документы ГСИ - государственные стандарты. В соответствии с рекомендациями XI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960г. принята Международная система единиц (СИ), на основе которой для обязательного применения разработан ГОСТ 8.417-81 (СТСЭВ1052-78) (введен в действие с 01.01.1980г.)

Основными единицами физических величин в СИ являются: длины - метр (м), массы - килограмм (кг), времени - секунда (с), силы электрического тока - ампер (А), термодинамической температуры - кельвин (К), силы света - кандела (кд), количества вещества - моль (моль). Дополнительными единицами СИ считается: стерадиан (ср) и радиан (рад) - для измерения плоского и телесного углов.

Производные единицы СИ получены из основных с помощью уравнений связи между физическими величинами. Так, единицей силы является ньютон: 1Н=1кг*м*с , единицей давления - паскаль 1Па=1кг*м *с и т.п.

В международной системе единиц для обозначения десятичных кратных приняты следующие приставки:

экса (Э) - 10

пета (П) - 10

тера (Т) - 10

гига (Г) - 10

мега (М) - 10

кило (к) - 10

гекто (г) - 10

дека (да) - 10

атто (а) - 10

фемто (ф) - 10

пико (п) - 10

нано (н) - 10

микро (мк) - 10

милли (м) - 10

санти (с) - 10

деци (д) - 10

1.2 Средства и методы измерений

1.2.1 Средства измерения

Технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства, называют свойствами измерения.

Эталоны - средства измерений, официально утвержденные и обеспечивающие воспроизведение и хранение единицы физической величины с целью передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средства измерения.

Меры - средства измерений, предназначенные для воспроизведения заданного размера физической величины. В технике часто используется наборы мер, например, гирь, плоскопараллельных концевых мер длины (плиток), конденсатор и т.п.

Образцовые средства измерений - меры, измерительные приборы или преобразовали, утвержденные в качестве образцовых для поверки по ним других средств измерений. Рабочие средства применяют для измерений, не связанных с передачей размера единиц.

Порядок передачи размера единиц физической величины эталона или исходного образцового средства к средствам более низких разрядов (вплоть до рабочих) устанавливают в соответствие с нерабочей (поверочной) схемой. Так, по одной из поверочных схем передача единицы длины путем последовательного лабораторного сличения и поверок производиться от рабочего эталона к образцовым мерам высшего разряда, от них образцовым мерам низших разрядов, а от последних к рабочим средствам измерения (оптиметрам, измерительным машинам, контрольным автоматам и т.п.).

Методы измерений. При измерениях используются разнообразные методы (ГОСТ 16263-70), представляющие собой совокупность приемов использования различных физических принципов и средств. При прямых измерениях значения физической величины находят из опытных данных, при косвенных - на основании известной зависимости от величин, подвергаемых прямым измерениям. Так, диаметр детали можно непосредственно измерить как расстояние между диаметрально противоположными точками (прямое измерение) либо определить из зависимости, связывающей этот диаметр длину дуги и стягивающую ее хорду, измерив непосредственно последние величины (косвенное измерение).

Абсолютные измерения основаны на прямых измерениях основных величин и использовании значений физических констант (например, измерение длины штангенциркулем).

При относительных измерениях величину сравнивают с одноименной, играющей роль единицы или принятой за исходную. Примером относительного измерения является измерение диаметра вращающейся детали по числу оборотов соприкасающегося с ней аттестованного ролика.

При методе непосредственной оценки значение физической величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора прямого действия (например, измерение давления пружинным манометром), при методе сравнения с мерой измеряемую величину сравнивают с мерой. Например, с помощью гирь уравновешивают на рычажных весах измеряемую массу детали. Разновидность метода сравнения с мерой является метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимой мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, позволяющий установить соотношение между этими величинами (например, измерение сопротивления по мостовой схеме с включением в диагональ моста показывающего прибора).

При дифференциальном методе измеряемую величину сравнивают с известной величиной воспроизводимой мерой. Этим методом, например, определяют отклонение контролируемого диаметра детали на оптиметре после его настройки на ноль по блоку концевых мер длины.

Нулевой метод -- также разновидность метода сравнения с мерой , при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Подобным методом измеряют электрическое сопротивление по схеме моста с полным его уравновешиванием. При методе совпадений разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяются используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов (например, при измерение штангенциркулем используют совпадение отметок основной и конусной шкал).

Поэлементный метод характеризуется измерением каждого параметра изделия в отдельности (например, эксцентриситета, овальности, огранки цилиндрического вала). Комплексный метод характеризуется измерением суммарного показателя качества, на который оказывают влияния отдельные его состоящие (например, измерение радиального биения цилиндрической детали, на которое влияют эксцентриситет, овальность и др.; контроль положения профиля по предельным контурам и т.п.).

Основные параметры средств измерений. Длина деления шкалы - расстояние между осями (центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображенной линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы. Цена деления шкалы - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы (1мкм для оптиметра, длинномера и т.п.).

Влияющая физическая величина - физическая величина, не измеряемая данным средством, но оказывающая влияние на результаты измерений величины (например, температура, оказывающая влияние на результат измерения линейного размера).

Рабочие (нормальные) условия применения средств измерений - условия их применения, при которых влияющие величины имеют нормальные значения или находятся в пределах нормальной (рабочей) области значений. Так согласно ГОСТ 9249 - 59 нормальная температура равна 20 С, при этом рабочая область температур составляет 20 С -+ 1. нормальные условия для выполнения линейных и угловых измерений регламентированы ГОСТ 8. 050 - 73.

Стабильность средства измерений - свойство, выражающее неизменность во времени его метрологических характеристик (показаний).

Измерительные приборы бывают контактные (существует механический контакт с поверхностью контролируемого изделия) и бесконтактные (непосредственного соприкосновения измерительного наконечника с поверхностью контролируемого изделия нет). К последним, например, относятся оптические, радиоизотопные, индуктивные. Важной характеристикой контактных приборов является измерительное усилие, создаваемое в месте контакта измерительного наконечника с поверхностью контролируемого изделия и направленное по линии измерения.

В соответствии с ГОСТ 16504 - 81 геометрический объект контроля содержит одну или несколько контрольных точек. Введем дополнительные термины, необходимые для оценки результатов контроля (измерений). Зона контроля (измерения) - область взаимодействия средства контроля (измерения) с объектом контроля (измерения). Контролируемая (измеряемая) поверхность - поверхность объекта контроля (измерения), на которой расположена одна или несколько контрольных точек. Линия контроля (измерения) - прямая, проходящая через контролируемый (измеряемый) размер. Плоскость контроля (измерения) - плоскость, проходящая через линию контроля (измерения) и выбранную линию расположения контрольных точек.

1.2.2 Погрешности измерения

Под погрешностью измерения подразумевают отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Точность измерений - качество измерения, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Количественно точность измерения может быть выражена обратной величиной модуля относительной погрешности.

Абсолютная погрешность измерения - разность между значением величины, полученным при измерении, и ее истинным значением, выражаемая в единицах измеряемой величины.

Относительная погрешность измерения - отношение абсолютной погрешности, измерения к истинному значению измеряемой величины. Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины; случайная погрешность - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся при этих условиях случайным образом. Следует выделять также грубую погрешность измерения, существенно превышающую ожидаемую погрешность.

В зависимости от последовательности причины возникновения различают следующие виды погрешностей. Инструментальная погрешность - составляющая погрешности измерения, зависящая от погрешностей применяемых средств (качества их изготовления). Погрешность метода измерения - составляющая погрешности измерения, вызванная несовершенством метода измерений. Погрешность настройки - составляющая погрешности измерения, возникающая из-за несовершенства осуществления процесса настройки. Погрешность отсчитывания - составляющая погрешности измерения, вызвана недостаточно точным отсчитыванием показаний средств измерений (например, погрешность параллакса). Погрешность поверки - погрешность измерений при поверке средств измерений. Таким образом, в зависимости от способа выявления следует различать: - поэлементные (составляющие) погрешности измерения;

· - суммарные погрешности измерения.

Результат наблюдения - значение величины, полученное при отдельном наблюдении; результат измерения - значение величины, найденное путём её измерения, т.е. после обработки результатов наблюдения.

Поправка - значение величины, одноимённой с измеряемой, прибавляемое к полученному при измерении значению величины с целью исключения систематической погрешности. Сходимость - качество измерений, отражающих близость результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях, воспроизводимость - то же, в различных условиях (в разное время, в различных местах, различными методами и средствами). Точность отражает близость к нулю случайных и систематических погрешностей средства измерения, правильность - систематических, сходимость - случайных.

Погрешность средства измерения, возникающая при использовании его в нормальных условиях, когда влияющие величины находятся в пределах нормальной области значений, называют основной. Если значение влияющей величины выходит за пределы нормальной области значений, появляется дополнительная погрешность.

Обобщенной характеристикой средства измерений, определяется пределами основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющие на точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерения, является класс точности средств измерений (ГОСТ 8.401 - 80). Класс точности характеризует свойства средства измерения, но не является показателем точности выполненных измерений, поскольку при определении погрешности измерения необходимо учитывать погрешности метода, настройки и др.

1.3 Эталоны. Меры длины

Для воспроизведения единиц физических величин в общегосударственном и международном масштабе служат эталоны. Эталоны - средства измерений, необходимые для хранения единицы физической величины с целью передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений. Эталон единицы физической величины воспроизводят с практически наивысшей, достижимой точностью на основе физических принципов на специальных установках.

В качестве эталона единицы длины утвержден метр, равный 1650 763,73 длин световых волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р10 и 5d5 атома криптона - 86 (ГОСТ 8 417 - 81). На ХVII Генеральной конференции мер и весов принято новое определение единицы длины: метр - длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды. За единицу времени принята секунда, равная 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия - 133. Эталон единицы массы (1кг) представляет собой цилиндр из сплава платины (90%) и иридия (10%), у которого диаметр и высота примерно одинаковы (около 30 мм). За эталон количества вещества принят моль - количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов частиц, сколько атомов содержится в 12,000 г углерода-12. в качестве эталона единицы света принята (кандела) - сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540. 1012 Гц, энергетическая сила света, которого в этом направлении составляет 1/683 В/ср. в качестве эталона единицы силы тока принят ампер - сила не изменяющегося во времени электрического тока, который, протекая в вакууме по двум параллельным, прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным один от другого на расстоянии 1м, создает на каждом участке проводника длиной 1м силу взаимодействия 2.10-7Н.

1.3.1 Меры

Единицей термодинамической температуры является кельвин, составляющий 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Для воспроизведения длины в промышленности широко используют штриховые и концевые меры. Штриховые меры выполняют в виде образцов, линеек, рулеток и шкал с отсчетными элементами. Плоскопараллельные концевые меры длины представляют собой наборы параллелепипедов (пластин и брусков) из стали длиной до 1000мм или твердого сплава длиной до 100мм с двумя плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями (ГОСТ 9038 - 83). Они предназначены для непосредственного измерения линейных размеров, передачи размера единицы длины от первичного эталона концевым мерам меньшей точности, а также для поверки, градуировки и настройки измерительных приборов, инструментов, станков и др. Благодаря способности к притираемости (т. е. сцеплению), обусловленной действием межмолекулярных сил притяжения, концевые меры можно собирать в блоки нужных размеров, которые не распадаются при перемещениях. Наборы составляют из различного числа концевых мер (от 2 до 112 шт.). концевые меры изготавливают следующих классов точности 00; 01; 0; 1; 2; 3 - из стали: 00; 0; 1; 2; и 3 - из твердого сплава. К каждому набору прилагают паспорт по ГОСТ2.601 - 70, включающий инструкцию по эксплуатации. Из четырех- пяти мер с градацией от 0,001 до 100мм выпускаемых наборов можно составлять нужные блоки.

Призматические угловые меры (ГОСТ 2875 - 75) предназначены для контроля наружных и внутренних углов инструментов, шаблонов, изделий, поверки приборов и т.п. Угловые меры выпускают пяти типов: 1 и 2 - с одним рабочим углом со срезанной вершиной и остроугольные; 3 - с четырьмя рабочими углами; 4 - многогранные призматические с равномерным угловым шагом; 5 - с тремя рабочими углами, причем угловые меры типов 1, 2 и 3 изготавливают трех классов точности (0, 1 и 2), многогранные призмы типа 4 - четырех классов точности (00, 0, 1 и 2) угловые меры типа 5 - класса 1.

Притирая угловые меры, можно изменять номинальные значения углов в широких пределах.

1.4 Взаимозаменяемость и ее виды

Взаимозаменяемость изделий (машин, приборов, механизмом и т. д.), их частей или других видов продукции (сырья, материалов, полуфабрикатов и т. д.) называют их свойство равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров изделий, их частей или иной продукции другим однотипным экземпляром. Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки ( или замены при ремонте) любых независимо изготовляемых с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних в изделия при соблюдении предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических требований по всем параметрам качества. Полная взаимозаменяемость возможна только, когда размеры форма. Механические, электрические и другие количественные и качественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах и собранные изделия удовлетворяют техническим требованиям. Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим исходным условием обеспечения взаимозаменяемости. Кроме этого, для обеспечения взаимозаменяемости необходимо выполнять и другие условия (устанавливать оптимальные номинальные значения параметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материалу деталей, технологии их изготовления и контроля и т. д.). Комплекс научно- технических исходных положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обеспечивает взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и изделий называют принципом взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные единицы, от которых зависят надежность и другие эксплуатационные показатели изделий. Это требование, распространяется и на запасные части.

Свойство собираемости и возможности равноценной замены любого экземпляра взаимозаменяемой детали и сборочной единицы любым другим однотипным экземпляром позволяет изготовлять детали в одних цехах машиностроительных заводов серийного и массового производства, а собирать их - в других. При сборке используют стандартные крепежные детали, подшипники качения, электротехнические, резиновые и пластмассовые изделия, а часто их унифицированные агрегаты, получаемые по кооперации от других предприятий. При полной взаимозаменяемости сборку выполняют без доработки деталей и сборочных единиц. Такое производство называют взаимозаменяемым.

Полная взаимозаменяемость имеет множество преимуществ:

1) упрощается процесс сборки - он сводится к простому соединению деталей рабочими преимущественно невысокой квалификации;

2) появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливать необходимый темп работы и применять поточный метод;

3) создаются условия для автоматизации процессов изготовления и сборки изделий, а также широкой специализации и кооперирования заводов (при которых завод - поставщик изготовляет унифицированные изделия, сборочные единицы и детали ограниченной номенклатуры и поставляет их заводу, выпускающему основные изделия);

4) упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена новой (запасной).

Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно применять для деталей, изготовленных с допусками квалитетов не выше 6 и для сборочных единиц, состоящих из небольшого числа деталей, а также в случаях, когда несоблюдение заданных зазоров или натягов недопустимо изготовлять детали и сборочные единицы с малыми экономически неприемлемыми или технологически трудно выполнимыми допусками. В этих случаях для получения требуемой точности сборки применяют групповой подбор деталей (селективную сборку), компрессоры, регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц и изделий. Такую взаимозаменяемость называют неполной (ограниченной).

Ее можно осуществлять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.

Различают также внешнюю и внутреннюю взаимозаменяемость.

Внешняя взаимозаменяемость - это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных поверхностей. Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по размерам присоединительных поверхностей; в подшипниках качения по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца, а также по точности вращения.

Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изделие. Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца.

Уровень взаимозаменяемости производства можно характеризовать коэффициентом взаимозаменяемости Кв, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей и сборочных единиц к общей трудоемкости изготовления изделия. Значение этого коэффициента может быть различным, однако степень его приближения к единице является объективным показателем технического уровня производства.

Взаимозаменяемость изделий обеспечивается точностью размеров. Однако в процессе изготовления неизбежно возникают погрешности ДX, численные значения которого определяются ДХi=Xi-X, где Х- задний размер, а Хi-действительное значение.

Влияние погрешностей (случайных и грубых) на точность изготовления изделия можно оценивать методами теории вероятности и математической статистики. Которые характеризуются кривой Гаусса:

Кривая Гаусса симметрична относительно ординаты (отклонения одинаковой величины но разные по знаку +ДХ). Кривые 1,2,3 - соответствуют разным методам обработки.

V2<V1 V3 >V1

Методам высокой точности соответствует кривая 2, методом низкой точности кривая 3, методом точного изготовления 1.

Точность размера определяется погрешностью, с уменьшением погрешности точность увеличивается.

Совместимость - это свойство объектов занимать свое место в сложном готовом изделии и выполнять требуемые функции при совместной или последовательной работе этих объектов и сложного изделия в заданных эксплуатационных условиях. Объект - это автономные блоки, приборы или другие изделия, входящие в сложные изделия.

Взаимозаменяемое производство в металлообрабатывающей промышленности впервые в мире было осуществлено в 1761г. на Тульском, а затем на Ижевском заводах при массовом изготовлении ружей.

2. Допуски и посадки

2.1 Линейные размеры и отклонения

Погрешности станков, приспособлений и обрабатывающего инструмента, температурные и упругие деформации системы станок - приспособление - инструмент - деталь, износ инструмента и другие причины не позволяют выполнить деталь с абсолютно точными размерами, т.е. с расчетными размерами, указанными на чертеже и называемыми номинальными. Номинальный размер служит началом отсчета предельных отклонений, представляющих собой алгебраическую разность между предельным и номинальным размерами. Размер, установленный измерением готового изделия с допустимой погрешностью, называют действительным размером. Два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться действительный размер готовой детали, называют предельными размерами. На чертеже детали проставляют размеры, называемые номинальными, и предельные отклонения размеров или условные обозначения допусков. Номинальный размер отверстия обозначают латинской прописной буквой D, а номинальный размер вала - латинской прописной буквой d. Термин "отверстие" применяют для обозначения внутренних (охватывающих) цилиндрических и плоских параллельных поверхностей. Термин "вал" означает наружные (охватываемые) цилиндрические и плоские параллельные поверхности. В том случае, когда вал и отверстие образуют одно соединение, за номинальный размер соединения принимают общий размер для вала и отверстия, обозначаемый буквой D(d). Номинальный размер выбирают из рядов нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69.

В ЕСДП СЭВ и в "Основных нормах взаимозаменяемости" все обозначения даны буквами латинского алфавита.

Обработать деталь точно по номинальному размеру практически невозможно из-за многочисленных погрешностей (ошибок), влияющих на процесс обработки. Размеры обработанной детали отличаются от заданного номинального размера. Поэтому их ограничивают двумя предельными размерами, один из которых (больший) называется наибольшим предельным размером, а другой (меньший) - наименьшим предельным размером. Наибольший предельный размер отверстия обозначают Dmax ,вала - dmax; соответственно наименьший предельный размер отверстия Dmin и вала - dmin.

Измерением с допустимой погрешностью отверстия или вала определяют их действительный размер. Деталь является годной, если ее действительный размер больше наименьшего предельного размера, но не превосходит наибольшего предельного размера. На чертежах вместо предельных размеров рядом с номинальным размером указывают два предельных отклонения. Отклонением называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т. д.) и соответствующим размером. Таким образом, номинальный размер служит также началом отсчета отклонений и определяет положение нулевой линии.

Таблица №2. Предельные отклонения допусков размера

Расчётные формулы	Условное обозначение, определение и наименование
	D - номинальный размер отверстия d - номинальный размер вала
ЕS=Dmax- D	ES - верхнее отклонение отверстия - алгебраическая разность между наибольшим предельным Dmax и номинальным размером отверстия D
EI=Dmin-D	EI - нижнее отклонение отверстия - алгебраическая разность между наибольшим предельным Dmin и номинальным размером отверстия D
es=dmax-d	es - верхнее отклонение вала - алгебраическая разность между наибольшим предельным dmax и номинальным размером вала d
ei=dmin-d	ei - нижнее отклонение вала - алгебраическая разность между наименьшим предельным dmin и номинальным размером вала d
TD=Dmax-Dmin или TD=ES-EI	TD - допуск размера отверстия - разность между наибольшим Dmax или наименьшим Dmin предельными размерами отверстия, или допуск - абсолютная величина алгебраической разности между верхним ES и нижним EI отклонениями отверстия
Td=dmax-dmin или Td=es-ei	Td - допуск размера вала - разность между наибольшим dmax и наименьшим dmin предельными размерами вала, или допуск - абсолютная величина алгебраической разности между верхним es и нижним ei отклонениями вала

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельными и номинальными размерами. Одно из предельных отклонений называется верхним, а другое - нижним. Обозначения отклонений, их определения и формулы приведены в таблице №2.

Верхнее и нижнее отклонения могут быть как положительными, т. е. со знаком "+", так и отрицательными, т. е. со знаком "-", и равным нулю.

Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным и номинальным размерам.

2.2 Общие сведения (допуски и посадки)

Допуск характеризует точность изготовления детали. Чем меньше допуск, тем труднее обрабатывать деталь, так как повышаются требования к точности станка, инструмента, приспособлений, квалификации рабочего. Неоправданно большие допуски снижают надежность и качество работы изделия.

Зону (поле), ограниченную верхним и нижним отклонениями, называют полем допуска. Оно определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии.

Поле допуска характеризует не только величину допуска, но и расположение его относительно номинального размера или нулевой линии. Поле допуска может быть расположено выше, ниже, симметрично, односторонние и ассиметрично относительно нулевой линии. В схемах расположения полей допусков предельные размеры не указывают, а дают только верхние и нижние отклонения, верхние и нижние отклонения отсчитываются от номинального размера детали.

Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала различают посадки трех видов: с зазором, натягом и переходные.

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

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

Посадкой с зазором называется посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении. В этой посадке поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала.

На чертежах соединение вала с отверстием обозначают рядом с номинальным размером дробью, в числителе которой указывают поле допуска или предельные отклонения отверстия, а в знаменателе же сведения для вала.

Посадкой с натягом называется посадка ,при которой обеспечивается натяг в соединении. При этой посадке поле допуска от отверстия расположено под полем допуска вала.

Переходная посадка - посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга. В этом случае поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью. Вследствие неизбежного колебания размеров вала и отверстия в пределах от наибольшего до наименьшего значений, возникает колебание зазоров и натягов при сборке деталей. Поэтому наибольшие и наименьшие зазоры и натяги рассчитывают по формулам, приведенным в табл. 3.

Таблица №3. Предельные зазоры, натяги посадок и допуск посадки

Расчётные формулы	Условное обозначение, определение и наименование
Smax=Dmax-dmin Или Smax=ES-ei	Наибольший зазор Smax - разность между наибольшим предельным размером отверстия Dmax и наименьшим предельным размером вала dmin или алгебраическая разность между верхним отклонением отверстия ES и нижним отклонением вала ei
Smin=Dmin-dmax Или Smin=EI-es	Наименьший зазор Smin - разность между наименьшим предельным размером отверстия Dmin и наибольшим предельным размером вала dmax, или алгебраическая разность между нижним отклонением отверстия EI и верхним отклонением вала es
TS=Smax-Smin Или TS=TD+Td	Допуск зазора (посадки)TS - разность между наибольшим Smax и наименьшим Smin зазорами, или сумма допусков отверстия TD и вала Td
Nmax=dmax-Dmin Или Nmax=es-EI	Наибольший натяг Nmax - разность между наибольшим предельным размером вала dmax и наименьшим предельным размером отверстия Dmin, или алгебраическая разность между верхним отклонением вала es и нижним отклонением отверстия EI
Nmin=dmin-Dmax Или Nmin=ei-ES	Наименьший натяг Nmin - разность между наименьшим предельным размером вала dmin и наибольшим предельным размером отверстия Dmax, или алгебраическая разность между нижним отклонением вала ei и верхним отклонением отверстия ES
TN=Nmax-Nmin Или TN=TD+Td	Допуск натяга TN (допуск посадки) - разность между наибольшим Nmax и наименьшим Nmin допустимыми натягами, или сумма допусков вала Td и отверстия TD

С 1980 г. отечественная промышленность переведена на новую международную систему допусков и посадок, обязательную для всех стран-членов СЭВ,-ЕСДП СЭВ. До введения ЕСДП СЭВ в СССР применялась система допусков и посадок ОСТ диапазон номинальных размеров (мм) охваченный системой ОСТ, составлял от 0 до 10000 и был разбит на четыре части: менее 0,1; от ОД до 1; более 1 до 500; более 500 до 10000. В пределах каждой из этих четырех частей устанавливались интервалы номинальных размеров. В системе ОСТ предусматривались классы точности, обозначаемые числами в порядке убывания точности: 1, 2, 2а, 3, 3а, 4, 5, 6,…, …, 11. классы, точнее 1-го, введенные в более позднее время, обозначались: 09, 08, 07, … 02 (класс 02 наиболее точный). Посадки в системе ОСТ устанавливались в классах точности до 5-го. Стандартные поля допусков имели условные буквенные обозначения, дополненные индексом соответствующего класса точности. Посадки в системе ОСТ можно встретить в изделиях, изготовленных до перехода на ЕСДП СЭВ.

ЕСДП СЭВ устанавливается стандартами: ГОСТ 25347 - 82, ГОСТ 25347 - 82, ГОСТ 25348 - 82, ГОСТ 25349 - 82. указанные стандарты распространяются на гладкие цилиндрические и плоские соединения, а также гладкие несопрягаемые элементы деталей с номинальными размерами до 10000мм. Диапазон номинальных размеров (мм) разбит на интервалы: до 1; более 1 до 500; более 500 до 10000.

Квалитетами названы Классы (степени) точности в ЕСДП. Всего предусмотрено 19 квалитетов, обозначаемых порядковым номером, возрастающим с увеличением допуска:01, 0. 1, 2. 3,…, 17 (номера 01 и 0 соответствуют наиболее точным квалитетам).

Различные виды посадок для данного квалитета и интервала номинальных размеров образуются за счёт изменения размеров вала при неизменном основном отверстии - система отверстия - или за счёт изменения размеров отверстия при неизменном размере основного вала - система вала. В системе отверстия нижнее предельное отклонение размера основного отверстия равно нулю и условно обозначается в ЕСДП СЭВ буквой Н. Посадки в системе отверстия образуются за счет изменения предельных отклонений размера вала при неизменном размере основного отверстия. Эта система является предпочтительной, так как выполнить вал требуемого диаметра значительно проще, а затраты на обработку меньше.

В системе вала верхнее отклонение размера основного вала равно нулю, условно обозначается в ЕСДП СЭВ буквой h, а в системе ОСТ - буквой В. Посадки образуются за счёт изменения предельных размеров отверстия. Система вала применяется в особых случаях, например при одновременной посадке на длинный вал большого числа деталей, имеющих различные посадки. Иногда размеры одного изделия выполняют в разных системах, например, наружный и внутренний диаметры подшипника.

Посадки с гарантированным натягом: Н₇/r₆, P₇/h₆, H₆/p₅, P₆/h₅ применяют при малых нагрузках. Неподвижность соединения обеспечивают дополнительным креплением. Такие посадки, к примеру, используют для крепления шестерен на валах.

Посадки с умеренным гарантированным натягом H₇/r₆, H₈/u₈, U₈/h₇, допускают передачу нагрузок средней величины без дополнительного крепления.

Посадки с большим гарантированным натягом H₇/u₇, H₈/u₈, U₈/h₇, H₈/z₈ передают тяжёлые динамические нагрузки без крепления. Например, в мощных редукторах для передачи крутящего момента в соединении вала с подшипником.

2.3 Расчёт допусков и посадок

В расчёте посадки на соединение вала с подшипником в редукторе, нужно учесть, что для передачи крутящего момента, требуется гарантированный натяг в соединении вала с внутренней частью подшипника.

Для этого в соединении вала с подшипником выбираем посадку с гарантированным натягом для размера вала с диаметром 180.

Из таблицы ЕСДП выбираем посадку 180 H₇/s₇.

Для отверстия 180 H₇ и для вала 180 s₇, из таблицы ЕСДП выписываем предельные отклонения.

Для отверстия

ES=0,04мм. - верхнее отклонение

EI=0 - нижнее отклонение

По формулам из таблицы №2 найдём:

1) Наибольший предельный размер отверстия:

Dmax =D + Es =180 + 0,04 = 180,04мм.

2) Наименьший предельный размер вала:

Dmin = D + EI= 180 + 0 = 180 мм

3) Допуск размера вала:

TD =Dmax - Dmin = 180,04 - 180 = 0,04мм

2.4 Схема расположения поля допуска отверстия

Для вала:

es = 0,148 мм

ei =0,108 мм

Используя формулы, из таблицы №2 найдём:

1) Наибольший предельный размер вала.

dmax =D + es = 180 + 0,148 = 180,148мм

2) Наибольший предельный размер вала:

dmin = D - ei = 180 + 0,108 = 180,108мм

3) Допуск размера вала:

Td = dmax - dmin = 108,148 - 180,108 = 0,04мм

Схема расположения поля допуска вала

По формулам из таблицы №3 находим значения натягов.

1) Наибольший натяг для соединения вала с подшипником:

Nmax = dmax - Dmin = 180,148 -180 = 0,148 мм.

2) Наименьший натяг для соединения вала с подшипником:

Nmin = dmin - Dmax = 180,108 - 180,04 = 0,068 мм.

2.5 Схема расположения допуска посадки

Из получившейся схемы видно, что получается гарантированный натяг, что и требуется при соединении вала с подшипником. При таком натяге, крутящийся момент в редукторе будет передаваться без каких либо вспомогательных креплений, отвечая всем условиям эксплуатации.

2.6 Шероховатость поверхностей

Общие сведения

Под шероховатостью поверхности понимается совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенная с помощью базовой длинны L.

Базовая длина L - длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Базовая линия - линия заданной геометрической формы, проведенная определенным образом относительно профиля и служащая для оценки геометрических параметров поверхности.

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra - среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины.

Наибольшая высота профиля Rmax профиля - расстояние между линией выступов профиля и линий впадин профиля в пределах базовой длины.

Средний шаг Sm неровностей профиля - среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.

В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктор не устанавливает, применяет знак.

В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала, применяют знак. В обозначении шероховатости, которая должна быть образована без удаления слоя материала, применяют знак. Значение параметра шероховатости указывают в обозначении шероховатости: для параметра Ra без символа, для остальных параметров - после соответствующих символов. Шероховатость поверхности контролируют специализированными приборами.

Под волнистостью поверхности понимают совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояние между смежными возвышениями или впадинами превышают базовую длину L. Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности. Условно границу между различными порядками отклонений поверхности модно установить по значению отношения шага Sw к высоте неровностей Wz . параметры волнистости установлены рекомендацией СЭВ (РС 3951-73).

Наибольшая высота волнистости Wmax - расстояние между наивысшей и наинизшей точками измерительного профиля в пределах длины Lw измеренное на одной полной волне.

Средний шаг волнистости Sw - средне арифметическое значение длин отрезков средней линии Swi, ограниченных точками их пересечения с соседними участками профиля волнистости.

Чаще волнистость имеет синусоидальный характер, что является следствием колебаний в системе: станок - приспособление - инструмент - деталь, возникающих из-за неравномерности сил резания. Погрешностей привода, наличия неуравновешенных масс и т.п.

Шероховатость, волнистость, отклонения формы и расположение поверхностей деталей, возникающие при изготовлении, а также в процессе работы машины под влиянием силовых и температурных деформаций и вибраций, уменьшают контактную жесткость стыковых поверхностей деталей и изменяют установленный при сборке начальный характер посадок.

В подвижных посадках, когда трущиеся поверхности деталей разделены слоем смазочного материала и непосредственно не контактируют, указанные погрешности приводят к неравномерности зазора в продольных и поперечных сечениях, что нарушает ламинарное течение смазочного материала, повышает температуру и снижает несущую способность масляного слоя. При пуске, торможении, уменьшении скоростей, перегрузках машин, условия для трения со смазочным материалом не могут быть созданы, т.к. масляный слой не полностью разделяет трущиеся поверхности. В этом случае из-за отклонений формы, расположения и шероховатости поверхности контакт сопрягаемых поверхностей деталей машин происходит по наибольшим вершинам неровностей поверхностей.

При таком характере контакта давление на вершинах неровностей часто превышает допустимые напряжения, вызывая вначале упругую, а затем пластическую деформацию неровностей. Возможно отделение вершин некоторых неровностей из-за повторной деформации, вызывающей усталость металла или выравнивание частиц металла с одной из трущихся поверхностей при "схватывании" (сцеплении) неровностей при их совместной пластической деформации под действием больших контактных напряжений. Происходит также сглаживание отдельных соприкасающихся участков трущихся пар. Вследствие этого в начальный период работы подвижных соединений происходит интенсивное изнашивание деталей (процесс приработки), что увеличивает зазор между сопряженными поверхностями.

В процессе приработки размеры и даже форма неровностей поверхности изменяются, при этом возникает определенная, в сторону движения детали, направленность неровностей. Получающуюся после приработки ( при трении скольжения или качения с проскальзыванием) шероховатости, обеспечивающую минимальный износ и сохраняющую в процессе длительной эксплуатации машин называют оптимальной. Оптимальная шероховатость характеризуется высотой, шагом и формой неровностей (радиусом вершин, углом наклона неровностей в направлении движения и др.). Параметры оптимальной шероховатости зависят от качества смазочного материала и других условий работы трущихся деталей, их конструкции и материала

На грубообработанных поверхностях, особенно в местах концентрации напряжений, быстрее возникает и распространяется коррозия металла, сопротивление усталости в этом случае снижается в несколько раз. Шероховатость поверхности и твердость - управляемые факторы. Заданную шероховатость поверхности можно получить у всех деталей в партии; ее можно проверить без повреждения деталей.

В неподвижных посадках отклонения, формы, волнистость и шероховатость поверхностей приводит к уменьшению прочности соединения деталей вследствие неодинакового натяга и смятия гребней неровностей на сопрягаемых поверхностях при за прессовании.

2.7 Измерение шероховатости поверхности

Качественный контроль шероховатости поверхности осуществляет путем сравнения с образцами или образцовыми деталями визуально или на ощупь. ГОСТ 9378 - 75 устанавливает образцы шероховатости , полученные механической обработкой, снятием позитивных отпечатков гальванопластикой или нанесением покрытий на пластмассовые отпечатки. Наборы или отдельные образцы имеют прямолинейные, дугообразные или перекрещивающиеся дугообразные расположения неровностей поверхности. На каждом образце указаны значение параметра Ra (в мкм) и вид обработки образца. Для повышения точности используют щупы и микроскопы сравнения.

Количественный контроль параметров шероховатости осуществляют бесконтактными методами (с помощью приборов светового сечения типа МИС-11 и ПСС-2, микроинтерферометром, имерсионнорепликовых микроинтерферометромМИИ-10,типаМИИ-4, МИИ-9, МИИ-11, МИИ12, растровых измерительных микроскопов типа ОРИМ-1 и др.) и контактными методами с помощью щуповых приборов (профилометров и профилографов).

Для измерения шероховатости крупногабаритных деталей и в труднодоступных местах вначале снимают отпечаток поверхностей - ее реплику, по которой оценивают параметры шероховатости.

2.8 Размерные цепи

Любая машина состоит из взаимозаменяемых изделий: деталей, сборочных единиц и комплектов. Для сборки и нормальной работы машины необходимо, чтобы каждая отдельная деталь занимала заданное ей положение относительно других деталей. Это обеспечивается расчетом размерных цепей, проводимых на стадии конструирования машин и проектирования технологических процессов и выборе средств и методов измерений на основе стандартов: ГОСТ 16319-80 - Цепи размерные. Основные положения. Термины, обозначения и определения. ГОСТ 16320-80 - Цепи размерные. Расчет плоских цепей.

Основные термины и определения.

Расчет размерных цепей позволяет определить оптимальный допуски размеров, под которыми понимают наибольщие по величине допуски, обеспечивающие заданную точность изделия, наивысшую надежность и наинизшую стоимость изготовления изделия.

Размерной цепью называется совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур

Размерная цепь - замкнутый контур из размеров, поэтому величина и допуск любого размера зависит от значения и точности остальных размеров. Звено размерной цепи - один из размеров, образующих размерную цепь. Звеньями могут быть линейные и угловые размеры, отклонения формы и расположения поверхностей, зазоры, натяги, расстояния между осями и т.п. На схемах размерных цепей звенья условно обозначаются следующим образом: линейные размеры - двухсторонней стрелкой, параллельность и перпендикулярность - односторонней стрелкой, направленной к базе.

Каждая размерная цепь состоит из одного замыкающего или исходного (компенсирующего) звена и нескольких составляющих звеньев. Замыкающим звеном называется звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате ёё решения.

Замыкающее звено так же называют компенсирующим так как оно компенсирует все погрешности, получившиеся при расчете или изготовления деталей.

На рабочих чертежах размерные цепи обозначают прописными буквами латинского алфавита: А, В, С и другими, а составляющие звенья размерных цепей: А1, А2, А3, ….В1, В2, В3 и так далее, в соответствии с обозначением размерной цепи. Замыкающее (компенсирующее) или исходное звено обозначают: А0,….В0.

В размерной цепи составляющие звенья номеруют цифрами в направлении по часовой стрелки.

Составляющие звенья - звенья размерной цепи, функционально связанные с замыкающим звеном. Они могут быть увеличивающими или уменьшающими. Увеличивающее звено - составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено увеличивается. Уменьшающее звено - составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено уменьшается. На схеме размерной цепи увеличивающие звенья отличаются от уменьшающих направлением стрелок, проставляемых над буквенными обозначениями звеньев. Увеличивающие звенья имеют стрелки, направленные вправо, а уменьшающие звенья - влево

Размерные цепи классифицируют: по области применения (конструкторские, технологические и измерительные), месту в изделии (подетальные и сборочные) и расположению звеньев (линейные, угловые, плоские и пространственные), а также по ряду других признаков.