Анализ качества изделия транспортного машиностроения

Выполним расчеты предельных размеров, допусков и посадку для соединения вторичного вала с внутренним кольцом подшипника 70L5/k5. Для этого определим предельные отклонения мм:

ES = 0; EI = -9; es=+0,015; ei=0,002.

Предельные размеры: D_max, D_min, d_max, d_min, мм, допуски T_D, T_d, мм, зазор S_max,

D_max = D+ES = 70 + 0 = 70 мм.

D_min = D+EI= 70 + (-0,009) = 69,991 мм.

T_D = ES-EI=0 - (-0,009) = 0,009 мм.

d_max = d+es = 70 + 0,0015 = 70,015 мм.

d_min = d+ei = 70+0,002 = 70,002 мм.

T_d =es-ei = 0,015 -0,002 = 0,013 мм.

N_max= es-EI = 15 - (-9 )= 24 мкм.

Рисунок 3.3 - Схема полей допусков вала и внутреннего кольца подшипника

Таблица 3.3 - Анализ посадки 70L5/k5

Расчёт соединения 125 Н6/l5

Выполним расчеты предельных размеров, допусков и посадку для соединения задней крышки с наружным кольцом подшипника 125 H6/l5.

Для этого определим предельные отклонения, мм:

ES = +0.025; EI = 0; es = 0; ei =- 0,013.

D_max = 125 + 0.025 = 125.025 мм

D_min = 125 + 0 = 125 мм.

T_D = 25 - 0 = 25 мкм .

d_max = 125 + 0 = 125 мм

d_min = 125 + (-0.013) = 124.987 мм.

T_d = 0 - (-0,013) = 0,013 мм.

S_max = 0,025 - (-0,013) = 0,038 мм.

S_min = 0 - 0 = 0 мм.

Строим схему полей допусков

Рисунок 3.4 - Схема полей допусков корпуса и наружного кольца подшипника

Таблица 3.4 - Анализ посадки 125H6/l5

Рисунок 3.5 - Обозначение посадок подшипника качения

4. Выбор размеров и посадок шпоночного соединения

1. Привести эскиз шпоночного соединения. Подобрать размеры шпонки.

2. Назначить посадки

3. Построить схемы полей допусков

4. Выполнить анализ посадок

Таблица 4.1 - Исходные данные

Соединение ступицы колеса диаметром d = 60 мм осуществляется шпонкой 18x11x70

Учитывая характер соединения, посадка для паза на валу - 18, в ступице колеса редуктора - 18.

Рисунок 4.1 - Шпоночное соединение

расчет посадки для паза на валу 18

Определяем из таблиц 2 предельные отклонения для «отверстия» - вала ES=0,000 мм, EI=-0,052, предельные отклонения для «вала» - шпонки es = 0, ei = -0,052 мм.

Расчет предельных размеров B_max, B_min, мм, и допуск T_B, мм, для ширины паза на валу рассчитывается по формулам.

B_max = b_h+ES = 18 - 0,00 = 18,00 мм.

B_min = b_h+EI = 18 - 0,052 = 17,948 мм.

T_B = ES-EI =0,052 - 0 = 0,052 мм.

Предельные размеры b_max, b_min, мм, и допуск T_b, мм, для ширины шпонки рассчитаем по формулам

b_max = b_h +es = 18 + 0 = 18,0 мм.

b_min = b_h +ei= 18 + (-0,052) = 17,948 мм.

T_b = es-ei =0 - (-0,052) = 0,052 мм.

Определяем соответственно натяг N и зазор S, мм, и допуск T_S, мм.

N = ei - EI = 0,0 - (-0,052) = 0,052 мм.

S = ES - ei = 0,0- 0 = 0 мм.

T_S = 0052+0,052 = 0,104 мм.

Схема полей допусков соединения 18 представлена на рисунке 7.

Рисунок 4.2 - Схема полей допусков соединения 18

Расчет посадки для паза в ступице колеса редуктора 18

Определяем предельные отклонения для «отверстия» - ступицы колеса ЕS = +0,026 мм, EI = - 0,026 мм.

Расчет предельных размеров B_max, B_min, мм, и допуск T_B, мм, для ширины паза на валу рассчитывается по формулам.

B_max = 18 + 0,026 = 18,026 мм.

B_min = 18 - 0,026 = 17,975 мм.

T_B = 0,26 - (-0,026) = 0,052 мм.

Предельные размеры b_max, b_min, мм, и допуск T_b, мм, для ширины шпонки рассчитаны выше.

Рисунок 4.3 - Схема полей допусков соединения 18

По формулам определяем соответственно зазор S, натяг N, мм, и допуск T_S, мм.

S = ES-ei = 0,026 - (-0,052) = 0,086 мм.

N_min = es - EI = 0 - (-0,026) = 0,026 мм.

T_S = 0,052 + 0,052 = 0,104 мм.

Таблица 4.2. - Анализ шпоночного соединения

5. Назначение размеров вала

Назначить недостающие осевые и радиальные размеры ступеней вала

Таблица 5.1 - Размеры вала

Рисунок 5.1 - Эскиз вала

6. Размерные цепи

При обработке вала необходимо обеспечить отклонения размера между опорами под подшипник по 12 квалитету (h12). Для этого необходимо:

1. Составить схему размерной цепи;

2. Решить прямую задачу методом полной взаимозаменяемости

1. Составляем схему размерной цепи с учётом того, что допуск на ширину стандартного подшипника известен

Рисунок 6.1- Схема размерной цепи

Размер А₁ увеличивающий; размеры А₂, А₃ и А - уменьшающие.

2. Определим номинальное значение замыкающего звена по формуле

мм

3. Допуск на размер равен

ТA = 0,46 мм

4. Верхнее предельное отклонение замыкающего звена ES А₀ равно

А_max - А₀ = 185-185 = 0 мм

5. Нижнее предельное отклонение EI Б равно

А _min - А = 185 - 179,54 = 0,46 мм

Таким образом, значение зазора можно записать как

6. Координата середины поля допуска ЕсA равна

мм

Используя данные табл. 6.1 найдём число единиц допуска, содержащихся в допуске замыкающего звена (без учёта допуска на ширину подшипника, т.к. подшипник является комплектующим изделием и поставляется с определённым допуском. По формуле 7, стр. 256 имеем

Используя данные табл. 6.1 7, стр. 256 имеем

Таблица 6.1 - Значения интервалов 1…500 мм

Сравнивая значения а_расч с а_таб (табл.6.2), определяем требуемый квалитет, из которого назначаем допуски на составляющие звенья. При этом учитываем координаты полей допусков.

Таблица 6.2 - Зависимость а от квалитета допуска

Из табл. 6.2 видно, что а_расч находится между 9 и 10 квалитетами и, следовательно, допуски и составляющие размеры следует выбирать из указанных квалитетов, в основном из 9.

Назначение допусков на составляющие размеры- задача, как правило с многовариантным решением. По существу мы имеем два уравнения со столькими неизвестными, сколько неизвестных составляющих звеньев в цепи.

Последовательность решения в данном случае заключается в следующем:

а) выбираем составляющее звено РЦ, имеющее большой размер, в нашем случае А₁;

б) назначаем допуски на составляющие размеры из 9 квалитета, кроме размера А₁. При этом для охватывающих размеров пользуемся таблицами полей допусков для отверстий (обычно Н соответствующего квалитета), а для охватываемых размеров - таблицами полей допусков для валов (обычно h соответствующего квалитета).

в) рассчитаем поле допуска и координату середины поля допуска A₃, таким образом, чтобы обеспечить получение требуемого интервала изменения замыкающего звена всей цепи;

г) подберём для А₁ стандартное поле близкое к расчётному. Назначим для всех, кроме А₁ составляющих звеньев РЦ допуски по таблицам допусков стандарта.

Для 9-го квалитета соответствующих интервалов размеров получим:

А₃= 142H9(^+0,100);

Допуски равны (мкм) ТA₂ = 120; ТA₃ = 100

Координаты середин полей допусков равны, (мкм)

EсA₂ = -60; ecA₃ = 50

7. Определим допуск ТA.

ТA = ТA₁ + ТA₂ + ТA₃

Откуда ТA₁ = ТA - (ТA₂ + ТA₃) = 460 -(120+100) = 240 мкм

8. Определим координату середины поля допуска размера

Из формулы имеем

ЕсA = ЕсA₁ - (есA₂+есA₃)

откуда

ЕсA₁ = ЕсA + ЕсA₂ + есA₃ = -230 - 60 + 50 = -240 мкм

9. Определим предельные отклонения размера A₁ по формулам

мкм

мкм

10. Подберём ближайшее стандартное поле допуска на размер A₁.

; ТA₁ = 140 мкм; eсA₁ = -195 мкм,

es= -125 ei = -265

Проверочный расчёт РЦ на максимум-минимум:

а) Номинальное значение замыкающего звена равно:

A = A₁ - (A₂ + A₃) = 351 -(24+142)=185 мм

б) Поле допуска замыкающего размера равно:

ТA = ТA₁ + ТA₂ + ТA₃ = 0,12+0,100+0,140 = 0,336 мм

в) Значения нижнего и верхнего предельных отклонений замыкающего звена равны:

 мкм

мкм

г) Наибольший и наименьший размеры равны:

A_-max = A + ESA₀ = 351 - 0,017 = 350,983 мкм

A _min = A + EI A₀ = 351 - 0,352 = 350,648 мкм

Результаты сводим в таблицу 6.3

Таблица 6.3- Результат расчёта размерной цепи методом полной взаимозаменяемости

Выбрать метод простановки размеров и указать на эскизе полученные поля допусков осевых и диаметральных размеров вала.

Выбираем комбинированный метод простановки размеров. Простановку линейных размеров проводим от конструкторских и технологических баз (торцы вала).

Отклонения диаметральных размеров назначаем из приведенных выше расчётов. Размеры, не принимающие участия в сборке, принимаем по средним и грубым квалитетам точности ГОСТ 25670-83.

Рисунок 7.1 - Эскиз вала

6.Выбор измерительных средств для контроля размеров вала под посадку с натягом

1. Определить допускаемую погрешность измерения и рекомендуемые средства измерения под посадку с натягом ГОСТ 8.051-81.

2. Охарактеризовать выбранное измерительное средство: наименование, ГОСТ, цена шкалы, диапазон измерений, погрешность измерения, температурный режим, вариант использования РД-50-98-86.

Таблица 8.1 - Данные к задаче 2

Точность измерительных средств должна соответствовать точности изделий и быть несколько выше. Литые, кованные и штампованные изделия контролируют кронциркулем, нутромером, линейкой. Для контроля деталей после грубой обработки (отливание, черновая обточка и т.п.) можно использовать штангенциркуль с ценой деления 0,1 мм. Грубо обработанные поверхности не следует контролировать точными инструментами, т.к. измерительные поверхности инструментов будут быстро изнашиваться.

Технология контроля определяется также характером производства. В массовом и крупносерийном производствах следует пользоваться калибрами, контрольными приспособлениями автоматическими средствами контроля. В условиях единичного и мелкосерийного производства целесообразно применять универсальные средства (штангенциркули, микрометры, индикаторы и т.п.).

Точные измерительные инструменты и приборы применяются во всех видах производств, если требуется определить численные величины отклонений, отклонения от правильной геометрической формы и взаимного расположения поверхностей (при отсутствии специальных приспособлений), при наладке станков, а также особо ответственных измерениях.

Погрешности средств для контроля наружных, внутренних линейных размеров и отклонений от геометрической формы приведены в табл. 8.1.

Находим допуски вала Ш95 по табл. 1.8 [2]:

T_D = 1T6= 22 мкм

По табл. 1.60 [2] в интервале размеров 80…120 мм для 6-го квалитета находим погрешность измерений Затем по заданному диаметру и найденной погрешности в табл. 8.2 находим средство измерения -скоба рычажная с погрешностью измерения 4,5 мкм, температурный режим 5, вид контакта - отсутствует, закреплён на стойке.

Таблица 8.1 - Предельные погрешности средств измерения

Таблица 8.2 - Характеристика выбранного средства измерения

7. Назначение допусков формы и расположения поверхностей вала

По ГОСТ 24643-81 назначить допуски формы и расположения поверхностей вала. Используя ГОСТ 2.308-79 указать эти допуски на эскизе вала. Пояснить содержание отклонений формы и расположения.

Назначение допусков формы и расположения зависит от конструкторских и технологических требований к элементам узла. Рабочей осью вала является ось, проходящая через шейки подшипников (базы А и Б).

Относительно этой базы назначаем допуски торцового и радиального биения, симметричности и параллельности шпоночного паза. Ограничение торцового биения ставится в случае, если L/d0,5. При установлении допусков к посадочным местам подшипников, колёс и шкивов назначаются допуски цилиндричности или круглости профиля продольного сечения, которые назначаются по ГОСТ 24643-81.

Для шпоночного соединения назначается допуски параллельности и симметричности шпоночного паза.

Таблица 9.1 - Численные значения допусков

Рисунок 9.1 - Эскиз вала с допусками формы и расположения поверхностей

8. Назначение требований к шероховатости поверхностей вала

Назначить шероховатости поверхностей вала и пояснить содержание.

Основные параметры и числовые значения рекомендованы ГОСТ 2789-73. Числовые значения шероховатости назначаются по связи с допуском формы Ra0,05T. Полученные значения округляются до стандартного числа.

Для некоторых видов сопряжения (подшипники, манжеты) информация приведена в литературе.

Таблица 10.1 - Назначение шероховатости поверхностей вала

Рисунок 10.1 - Чертёж вала

9. Анализ точности резьбового соединения

1. Привести эскизы резьбового соединения.

2. Пояснить содержание условных обозначений

3. По ГОСТ 8724-2002 определить номинальные размеры параметров резьбы

4. Установить предельные отклонения, размеры и допуски резьбы по ГОСТ 16093-2004.

5. Построить схему расположения полей допусков.

Проанализируем точность резьбового соединения M24x3- 6G/5g6g-30. На рис. 11.1 приведены эскизы резьбового соединения. Условное обозначение показывает, что резьба метрическая, шаг резьбы 3 мм, угол профиля свинчивания =60, длиной свинчивания 30 мм.

6G/5g6g - обозначение посадки резьбового соединения;

6G - поле допуска среднего и внутреннего диаметров резьбы гайки;

5g6g - поле допуска среднего и наружного диаметров резьбы болта;

5, 6 - степень точности диаметров болта и гайки;

G, g - основные отклонения полей допусков гайки и болта.

Рисунок 11.1 - Обозначение резьбового соединения

Назначаем поля допусков резьбы: для болта - 6g и для отверстия картера - 6G. Определяем значения размеров среднего d₂ (D₂), мм, и внутреннего d₁ (D₁), мм, диаметров, по формулам

d₂ (D₂) = d - 0,6495•Р; = 24 - 0,6495•3 = 22,0515 мм;

d₁ (D₁) = d - 1,0825•Р. = 24 - 1,0825•3 = 20,7525 мм.

По данным справочников, находим предельные отклонения для диаметров d₂ (D₂), d и d₁ (D₁), которые представим в виде таблицы.

Рисунок 11.2 - Профиль резьбы

Таблица 11.1 - Предельные отклонения для диаметров d₂ (D₂),d,d₁(D₁), мкм

Определение предельных размеров отверстия

Определяем предельные размеры для отверстия картера: D_2max, D_2min, D_max, D_min, D_1max, D_1min, мм, по формулам

D_2max = D₂ + ES_D2= 22,0515 + 0,313 = 22,3645 мм;

D_2min = D₂ + EI_D2 = 22,0515 + 0 = 22,0515 мм;

D_max - не нормируется;

D_min = D -EI_D1= 24 - 0,048 = 23,952 мм;

D_1max = D₁ + ES_D1 = 20,7525 + 0,548 = 21,3005 мм;

D_1min = D₁ + ES_D1 = 20,7525 + 0 = 20,7525 мм.

Определение предельных размеров болта

Предельные размеры для болта: d_2max, d_2min, d_max, d_min, d_1max, d_1min, мм, определяются по формулам

d_2max = d₂ + es_d2 = 22,0515 - 0,048 = 22,0035 мм;

d_2min = d₂+ ei_d2 = 22,0515 - 0,208 = 21,8435 мм;

d_max = d + es_d =24 - 0,048 = 23,952 мм;

d_min = d + ei_d = 24 - 0,423 = 23,577 мм;

d_1max = d₁ + es_d1 = 20,7525 - 0,048 = 20,7045 мм;

d_1min - не нормируется.

Определение предельных зазоров

Расчет предельных зазоров S_2max, S_2min, S_1min, S_min, мм, выполним по формулам

S_2max = D_2max - d_2min =22,3645 - 21,8435= 0,521 мм;

S_2min= D_2min - d_2max = 22,0515 - 22,035 = 0,048 мм;

S_1min = D_1min - d_1max = 20,7525 - 20,7045 = 0,048 мм;

S_min = D_min - d_max =24 - 23,952 = 0,048 мм.

где S_2max, S_2min - соответственно наибольший и наименьший предельные зазоры по среднему диаметру, мм;

S_1min - наименьший предельный зазор по внутреннему диаметру, мм; S_min - наименьший предельный зазор по наружному диаметру, мм.

По результатам расчетов строим схему полей допусков, представленную на рисунке 11.3.

а б в

Рисунок 11.3 - Схема полей допусков резьбы М24х3-6G/6g5g:

а - по среднему диаметру; б - по внутреннему диаметру; в - по наружному диаметру

10. Характеристика схемы сертификации и документа о подтверждении соответствия

1. Описать схему сертификации вала - схема 1a сертификата соответствия

2. Привести перечень пунктов, которые должна содержать декларация

Согласно принятой в России стандартизированной терминологии, сертификат соответствия (certificate of conformity) - документ, изданный в соответствии с правилами системы сертификации, указывающий, что обеспечивается необходимая уверенность в том, что должным образом идентифицированная продукция, процесс или услуга соответствует конкретному стандарту или другому нормативному документу.

По правилам Международной организации по стандартизации (ИСО) и в соответствии с Руководством №2 ИСО от 1992г. "Общие термины и их определения в области стандартизации, сертификации и аккредитации испытательных лабораторий" сущностное содержание представлено в следующей формулировке: "Сертификация на соответствие представляет собой действие, проводимое с целью подтверждения посредством сертификата соответствия, что изделие или услуга соответствует определенным стандартам или техническим условиям".

Таблица 12.1 - Схема сертификации продукции

Схему 1 применяют при ограниченном, заранее оговоренном объеме реализации продукции, который будет поставляться (реализовываться) в течении короткого промежутка времени отдельными партиями по мере их серийного производства (для импортной продукции - при краткосрочных контрактах; для отечественной продукции - при ограниченном объеме выпуска.)

Схему 1а рекомендуется применять вместо соответствующей схемы 1, если у органа по сертификации нет информации о возможности производства данной продукции, стабильности ее характеристик, подтвержденных испытаниями.

Необходимым условием применения схемы 1а является участие в анализе состояния производства экспертов по сертификации систем качества (производств) или экспертов по сертификации продукции, прошедших обучение по программе, включающей вопросы анализа производства.

При проведении обязательной сертификации по этой схеме и наличия у изготовителя сертификата соответствия на систему качества (производства) анализ состояния производства не проводят.

Вал проверяют по следующим показателям:

твёрдость;

допуски на размеры (квалитеты);

допуски формы поверхностей (цилиндричность);

допуски расположения поверхностей (биение, перпендикулярность, симметричность, параллельность);

шероховатость.

В качестве документов, являющихся основанием для принятия изготовителем (продавцом, исполнителем) декларации о соответствии, могут использоваться:

а) протоколы приемочных, приемо-сдаточных и других контрольных испытаний продукции, проведенных изготовителем (продавцом, исполнителем) и/или сторонними компетентными испытательными лабораториями;

б) сертификаты соответствия или протоколы испытаний на сырье, материалы, комплектующие изделия;

в) документы, предусмотренные для данной продукции соответствующими федеральными законами и выданные уполномоченными на то органами и организациями (гигиенические заключения, ветеринарные свидетельства, сертификаты пожарной безопасности и др.);

г) сертификаты на систему качества или производства;

д) другие документы, прямо или косвенно подтверждающие соответствие продукции установленным требованиям.

Декларация о соответствии может приниматься в отношении конкретной продукции или группы однородной продукции, на которую установлены единые требования, подлежащие подтверждению.

В пункте 5 статьи 24 Закона №184-ФЗ установлены основные требования к содержанию декларации. Согласно этому пункту декларация о соответствии оформляется на русском языке и должна содержать следующие сведения:

наименование и местонахождение заявителя;

наименование и местонахождение изготовителя;

информацию об объекте подтверждения соответствия, позволяющую идентифицировать этот объект;

наименование технического регламента, на соответствие требованиям которого подтверждается продукция;

указание на схему декларирования соответствия;

заявление заявителя о безопасности продукции при ее использовании в соответствии с целевым назначением и принятии заявителем мер по обеспечению соответствия продукции требованиям технических регламентов;

сведения о проведенных исследованиях (испытаниях) и измерениях, сертификате системы качества, а также документах, послуживших основанием для подтверждения соответствия продукции требованиям технических регламентов;

срок действия декларации о соответствии;

иные предусмотренные соответствующими техническими регламентами сведения.

Библиографический список

1. Иванов И.А., Урушев С.В. Основы метрологии, стандартизации, взаимозаменяемости и сертификации. М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодородном транспорте», 2008. - 287 с.

2. Серый И. С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - М.: Колос, 1981.

3. Радкевич Я.М. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. для ВУЗов / Я.М.Радкевич, А.Г.Схиргладзе, Б.И.Лактионов.-М.: Высш.шк., 2004.-767с.

4. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. Учеб. для ВУЗов. 2-е изд.- СПб.: Питер, 2006.- 432с.

5. Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством: Учеб. для вузов /Под ред. акад. Н.С.Соломенко.-М.: Изд-во стандартов, 1990.-342с.

6. Допуски и посадки: справочник под ред. Д.В. Мягкова- Л.: Машиностроение, 1982. Ч1 - 544, Ч2 - 448 с.

7. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - М.: Машиностроение, 1986. 352 с.

8. Козловский Н.С, Виноградов А.Н. Основы стандартизации, допуски и посадки, технические измерения. -М.: Машиностроение. 1982. 284 с.

9. Зябрева Н.Н., Перельман Е.И., Шегал Я.М. Пособие к решению задач по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения». - М.: Высшая школа, 1977. 176 с.

Размещено на Allbest.ru