- залежно від навантаження діючої на підшипники:

а)радіальні (радіальна R):

б)упорні (осьове навантаження):

в)радіально-упорні.

5- за радіальними розмірами (при однаковому діаметрі внутрішнього кільця) серії:

а) надлегкі:

б) особливо легкі;

в) легкі;

г) середні;

д) важкі.

6- за шириною підшипника серії:

а) вузькі;

б) нормальні;

в) широкі;

г) особливо широкі.

МАРКУВАННЯ на торці кілець підшипника кочення відбивають їхні основні параметри й конструкторські особливості. Перші дві цифри праворуч - внутрішній d підшипника при d < 20 мм; від 20 до 495 мм треба множити на 5 для одержання фактичного розміру у мм.

фактичний d, мм	10	12	15	17 j
Маркування	00	01	02	03

ТРЕТЯ - підшипник по d і ширині:

- особливо легка;

- легка;

3 - середня:

4- важка;

5- легка широка;

- порівняно

широка.

ЧЕТВЕРТА - тип підшипника:

- радіальний кульковий однорядний;

- радіальний кульковий дворядний сферичний;

- радіальний кульковий з коротким циліндричними роликами:

- радіальний кульковий дворядний сферичний з бочкоподібними роликами:

4- голчастий:

5- радіальний із крученими роликами:

6 - радіально-упорний, кульковий:

- радіально-упорний роликовий конічний;

- упорний кульковий:

- радіально-упорний роликовий.

П'ЯТА й ШОСТА - конструктивні особливості підшипників.

СЬОМА - серія підшипників по ширині.

Установлено наступні класи точності підшипників 0.6,5.4.2, Т - для кулькових і роликових радіальних і кулькових радіально-упорних.

0, 6, 5,4,2 -для упорних і упорно-радіальних.

0, 6х, 6, 5, 4, 2 - для роликових конічних.

Додаткові класи точності підшипників: 8 і 7 нижче класу точності 0 для застосування за замовленням споживачів у невідповідальних вузлах. Клас точності вказується перед номером підшипника. 6-205 або по ІSО Р6-205 клас підшипника номер підшипника 3622 ДЕРЖСТАНДАРТ 5721-75. Дворядний сферичний радіальний роликовий підшипник серії діаметрів 6, серії ширини 0, із циліндричним отвором із d = 110мм. D =240, B=8O. Діаметри зовнішнього D_m і внутрішнього d_m кілець підшипника приймається відповідно за основний Вал (l) і основний Отвір (L). Отже, посадка зовнішнього кільця з корпусом здійснюється в системі вала, внутрішнього з валом - у системі отвору.

Спеціальних полів допусків для утворення посадок з підшипником немає, а виконується ДЕРЖСТАНДАРТ 25347-89. До валів й отворів (у корпусі), оброблюваним під посадки для з'єднання з підшипником, пред'являються певні вимоги за шорсткістю поверхні і геометричною формою циліндра. Так конусоподібність і овальність для класів точності 0 й 6 може становити не більш 0,5 допуску на розмір, а для посадок підшипників класів 4 й 5 < 0,05.

9.3 Особливості полів допуску підшипників кочення

Поля допусків D і d підшипника кочення розташовані нижче нульової лінії. Таким чином, поле допуску D займає таке ж положення, як поле допуску основного вала, а поле допуску d в порівнянні з полем допуску основного отвору перевернено щодо нульової лінії.

Поля допусків, по яких обробляють посадкові поверхні валів і отворів у корпусах у з'єднанні з полями допусків, установленими на D і d підшипників, утворять спеціальні посадки.

Система допусків і посадок підшипників кочення заснована на системі допусків і посадок гладких циліндричних поверхонь з деякими особливостями:

а) значення граничних відхилень на D і d залежать тільки від класу точності підшипників і не залежить від характеру з'єднання підшипника з корпусами і валами (таблиця 1).

Таблиця 1

Клас точності	Поля допусків валів	Поле допусків отворів
5 і 4	n5 m5 k5 js5 h5 g5 Г1 Т1 Н1 П1 С1 Д1	N6 M6 K6 Js6 H6 Г1 Т1 Н1 П1 С1
0 і 6	n6 m6 k6 js6 h6 g6 f6 I Т Н П С Д X	P7 N7 M7 K7 Js7 H7 G7 H8 H9 Р Г Т Н Р С Д С3

Оптимальними полями допусків розмірів деталей, що з'єднуються з підшипниками кочення, вважаються ті, котрі забезпечують найменші натяги і зазори.

Рекомендується: Вибираючи поле допусків для розмірів, рекомендують кільцю, що обертається разом з деталлю (валом, корпусом), за допомогою посадки забезпечувати нерухомість з'єднання, а кільцю, що не обертається - рухливість з'єднання. Це забезпечує рівномірність зносу направляючих доріжок унаслідок часткового провертання нерухомого кільця в напрямку руху його рухливого кільця і тіл кочення (кульок, роликів) (таблиця 2, 3, 4, 5). Наприклад:



Рис. 1 Підшипниковий вузол

9.4 Типи навантаження підшипників кочення

При виборі посадок по приєднувальних поверхнях підшипників ураховують величину й напрямок діючих на підшипник навантажень, частоту обертання, тип підшипника, його температуру, умови монтажу і вид навантаження, що залежить від того, обертається чи ні кільце щодо радіального навантаження. Навантаження може бути місцевим, циркуляційним і коливальним. Кільце випробовує місцеве навантаження, якщо воно щодо радіального навантаження не обертається, а навантаження сприймає лише певна ділянка доріжки кочення цього кільця - у цьому випадку посадка призначається із зазором.

При циркуляційному навантаженні кільця радіальне навантаження щодо кільця (або кільце щодо навантаження) обертається. Тіла кочення в процесі обертання передають сприйману ними радіальне навантаження доріжці кочення послідовно по всій окружності. Посадка призначається послідовно. При коливальному навантаженні на кільце одночасно діють постійна по напрямку сила і обертова сила. Характер навантаження, прикладеної до кільця, у кожен момент часу визначається рівнодіючої цих сил, а посадка вибирається із числа щільно рухливих. При обертовому валу з'єднання внутрішнього кільця підшипника повинне бути нерухомим, а по зовнішньому діаметрі підшипника можливий невеликий зазор.

Якщо вал нерухомий, а обертається корпус із зовнішнім кільцем підшипника, то нерухома посадка повинна бути за зовнішнім діаметром підшипника, а за внутрішнім діаметром підшипника може бути і невеликий зазор із валом.

Таблиця 2

Рекомендовані поля допусків валів та отворів корпусів для підшипників кочення з циркуляційно-навантаженим кільцем

Діаметр, мм	P2 кн/м
Поля допусків валів для внутрішнього кільця підшипника	js5; js6	k5; k6	m5; m6	n5; n6
Понад 18 до 80	до 300	300 - 1400	1400 - 1600	1600 - 3000
Понад 80 до 180	до 600	600 - 2000	2000 - 2500	2500 - 4000
Понад 180 до 360	до 700	700 - 3000	3000 - 3500	3500 - 6000
Понад 360 до 630	до 900	900 - 3500	3500 - 4500	4500 - 8000
Поля допусків отворів для зовнішнього кільця підшипника	K6; K7	M6; M7	№6; №7	P7
Понад 50 до 180	до 800	800 - 1000	1000 - 1300	1300 - 2500
Понад 180 до 360	до 1000	1000 - 1500	1500 - 2000	2000 - 3300
Понад 360 до 630	до 1200	1200 - 2000	2000 - 2600	2600 - 4000
Понад 630 до 1600	до 1600	1600 - 2500	2500 - 3500	3500 - 5500

Таблиця 3

Рекомендовані поля допусків валів та отворів корпусів підшипників кочення з місцево-навантаженими кільцями

Характер навантаження	Тип підшипника	Номінальний діаметр d або D, мм	Рекомендовані поля допусків
			валів	отворів у нероз'ємному корпусі
Навантаження спокійне або зі зваженими точками та вібрацією, пере навантаження до 150%, при КП = 1.0	Усі типи, крім штампованих голчатих	До 80	h6; h5	H7; H6
		Св. 80 до 260	q6; q5	G7; G6
		Св. 260 до 500	js6; js5
Навантаження з ударами та вібрацією, пере навантаження до 300% при КП = 1.8	Усі типи, крім штампованих голчатих та роликових конічних дворядних	До 80	h6; h5	JS7; JS6
		Св. 80 до 260		H7; H6
		Св. 260	q6; q5

Таблиця 4

Точність розмірів внутрішніх кілець підшипників радіальних шарикових та роликових (по СТ СЄВ 774-77)

Номінальний діаметр отвору, d, мм	Середній діаметр отвору внутрішнього кільця, dm	Ширина кільця, В
	Класи точності підшипників
	0,6,5,4	0	6	5	4	0,6,5,4
	Допустимі відхилення, мкм
	верхнє	нижнє	нижнє	нижнє	нижнє	верхнє	нижнє
Понад 18 до 30	0	-10	-8	-6	-6	0	-120
Понад 30 до 50	0	-12	-10	-8	-6	0	-120
Понад 50 до 80	0	-15	-12	-9	-7	0	-150
Понад 80 до 120	0	-20	-15	-10	-8	0	-200
Понад 120до180	0	-25	-18	-13	-10	0	-250

Таблиця 5

Точність розмірів внутрішніх кілець підшипників радіальних шарикових та роликових (по СТ СЄВ 774-77)

Номінальний зовнішній діаметр, Д, мм	Середній діаметр отвору зовнішнього кільця, Дm	Радіальне биття доріжки кочення, мкм
	Класи точності підшипників
	0,6,5,4	0	6	5	4	0	6	5	4
	Допустимі відхилення, мкм
	верхнє	нижнє	нижнє	нижнє	нижнє	не більше
Понад 50 до 80	0	-13	-11	-9	-7	25	13	8	5
Понад 80 до 120	0	-15	-13	-10	-8	35	18	10	6
Понад 120 до 150	0	-18	-15	-11	-8	40	20	11	7
Понад 150 до 180	0	-25	-18	-13	-10	45	23	13	8
Понад 180 до 250	0	-30	-20	-15	-11	50	25	15	10
Понад 250 до 315	0	-35	-25	-18	-13	60	30	18	11

Питання для самоперевірки:

1. Чим відрізняються підшипники кочення від підшипників ковзання?

2. Які тіла кочення Ви знаєте?

3. Перелічить серії підшипників кочення.

4. Як добирають поля допусків поверхонь, що контактують з підшипниками кочення?

5. Які є способи навантаження кілець підшипників кочення?

6. Які Ви знаєте способи добирання полів допусків розмірів поверхонь для з'єднань з підшипниками кочення?

7. Скільки посадочних місць Ви розраховуєте у підшипниковому вузлі?

8. Як добирають поля допусків поверхонь, що контактують з підшипниками кочення?

9. Які Ви знаєте способи добирання полів допусків розмірів поверхонь для з'єднань з підшипниками кочення?

Лекція №10

Тема: Відхилення та допуски форми поверхонь виробів та їх взаємного розміщення

10.1 Основні положення

При аналізі точності геометричних параметрів деталей розрізняють такі поверхні:

1. Номінальні (ідеальні);

2. Реальні (дійсні).

Аналогічно варто розрізняти номінальний і реальний профіль, номінальне і реальне розташування поверхні (профілю). Номінальне визначається номінальними лінійними і умовними розмірами, а реальне - дійсними.

Внаслідок відхилень дійсної форми від номінальної один розмір у різних перетинах деталі може бути різним.

Розміри в поперечному перерізі можна визначити змінним радіусом R, відлічуваним від геометричного центра номінального перетину. Цей радіус називають поточним розміром, тобто розміром, що залежить від положення осьової координати X (Б-Б) і кутової координати ? точки, що лежить на вимірюваній поверхні (? - кутова координата радіуса R₁).

? - полярний кут. Контур поперечного перерізу задовольняє умові замкнутості, тобто f (?) = f (?+ 2?) (виходить, функція має період 2Т).



Для аналізу відхилень профілю контур перетину дійсної поверхні можна характеризувати сукупністю гармонійних складових із різними частотами.

Для аналітичного зображення дійсного профілю (контуру перетину) поверхні використають розкладання функції погрішностей f(?) у ряд Фур'є.

Відхилення ?R січного розміру R (при обраному значенні Х) від номінального (постійного) розміру R₀, можна виразити залежністю:

?R=R-R₀=f(?)

Розглядаючи відхилення ?R радіуса-вектора в полярній системі координат як функцію полярного кута ?, можна представити відхилення контуру поперечного переріза деталі у вигляді ряду Фур'є:

,

де- нульовий член розкладання

а_к, b_к - коефіцієнти ряду Фур'є коливань гармоніки.

К - порядковий номер. Ряд Фур'є можна представити також у вигляді:

,

де С_к - амплітуда коливань гармоніки.

?_k - початкова фаза.

Функція f(?) визначається сукупністю величин С_к, (спектра амплітуд) і ?_k (спектра фаз).

Далі використаємо ряд з обмеженим числом членів, тобто тригонометричний поліном:

Відповідно до теорії Фур'є, нульовий член розкладання в загальному випадку є середнім значенням f(?) за період 2? :

, тобто -є постійна, складова відхилення поточного розміру.

1-й член розкладання С₁cos(? + ?₁₎, виражає розбіжність центра обертання О с геометричним центром перетину О (ексцентриситет), тобто відхилення розташування поверхні. Тут С₁, ?₁ - амплітуда й фаза. Члени ряду, починаючи із 2-го і до К = р утворять спектр відхилень форми деталі в поперечному перерізі.

При цьому 2-й член ряду - виражає овальність, 3-й - огранювання із 3-х верховим профілем. Наступні члени ряду, що мають номер К > р, виражають хвилястість, при досить великій кількості членів ряду одержуємо високочастотні складові, що виражають шорсткість поверхні.

Аналогічно можна представити відхилення контуру циліндричної поверхні в поздовжньому перерізі, але умова замкнутості контуру в цьому випадку не виконується, де z- змінна, що відлічується уздовж осі циліндра.

Уявивши циліндричну систему координат R, ? , Z і умовно прийнявши, що період Т=2Т, представимо відхилення контуру в поздовжньому перерізі f(z) у вигляді тригонометричного полінома:

,

де 0?z??

при К= 1

;,

де К- порядковий номер члена.

Перший член розкладання характеризує нахил утворюючого циліндра (конусоподібність).

Другий характеризує опуклість контуру в поздовжньому перерізі. Цей же 2-й - при наявності зсуву фази виражає сідлоподібність тощо.

10.2 Терміни і визначення відхилень і допусків форми

Відхилення форми оцінюється по всій поверхні (по всьому профілі) або на нормованій ділянці. Відлік відхилень форми поверхні виробляється від прилягаючої поверхні, під якою розуміється поверхня, що має форму номінальної поверхні. Параметром для кількісної оцінки відхилень форми є найбільша відстань А від точок реальної поверхні (профілю) до прилягаючої поверхні в межах ділянки.

Відхиленням форми називається відхилення форми реальної поверхні від форми номінальної поверхні. До відхилень форми ставляться відхилення плоских і циліндричних деталей. Плоскі поверхні деталі характеризуються відхиленнями від площинності й прямолінійності (табл. 1).

Таблиця 1

Відхилення від площинності й прямолінійності

Зображення відхилення	Визначення	Нанесення допусків на кресленні
	Відхилення від площинності (неплощинність). Найбільша відстань від точок реальної поверхні до прилягаючої площини в межах нормованої ділянки	Допуск площинності поверхні А 0,01 мм
Зображення відхилення	Визначення	Нанесення допусків на кресленні
Прилягаюча пряма Реальний профіль	Відхилення від прямоліній-ності (непрямолінійність). Найбільша відстань від точок реального профілю до прилягаючої прямої в межах нормованої ділянки	Допуск прямолінійності поверхні А 0,01 мм

Приватними видами відхилення від прямолінійності й площинності є увігнутість і опуклість (табл. 2).

Таблиця 2

Приватні види відхилення від прямолінійності й площинності - опуклість й увігнутість

Зображення відхилення	Визначення	Нанесення допусків на кресленні
	Відхилення від площинності (прямолінійності), при якому видалення точок реальної поверхні (реального профілю) від прилягаючої площини (прямій) зменшується від країв до середини	Допуск площинності поверхні А 0,004 мм, опуклість не допускається
	Відхилення від площинності (прямолінійності), при якому видалення точок реальної поверхні (реального профілю) від прилягаючої площини (прямій) збільшується від країв до середини	Допуск площинності поверхні А 001 мм, увігнутість не допускається

Відхилення форми деталі, що має вид циліндра, характеризуються відхиленням від циліндричності, під якою розуміються відхилення поверхні деталі від ідеального циліндра. Щоб можна було виконувати виміру безпосередньо на виробництві, нормуються два види відхилень: відхилення профілю в поперечному й поздовжньому перерізах.

Таблиця 3

Приватні види відхилень форми циліндричних поверхонь

Найменування відхилення	Визначення
Відхилення від круглості
Овальність	Реальний профіль являє собою овальну фігуру, найбільший і найменший діаметри якої вказують на овальність
Огранювання	Реальний профіль являє собою багатогранну фігуру

10.3 Методи й засоби контролю форми і розташування поверхонь

Конусоподібність (величина її) визначається як половина різниці між найбільшим і найменшим діаметрами, отриманими вимірами у двох перерізах по краях деталі або на заданій довжині.

Таблиця 4

Приватні види відхилень форми циліндричних поверхонь

Найменування відхилення	Визначення
Відхилення профілю поздовжнього перерізу
Конусоподібність	Утворюючі прямолінійні, але не паралельні
Бочкоподібність	Утворюючі непрямолінійні, і діаметри збільшуються від країв до середини перерізу
Сідлоподібність	Утворюючі непрямолінійні, і діаметри зменшуються від країв до середини перетину

Бочкоподібність і сідлоподібність визначаються як половина різниці між найбільшим і найменшим діаметрами, обмірюваними в трьох перерізах -- по краях і у середині або на заданій довжині. Для контролю конусоподібності, бочкоподібності і сідлоподібності можна використати різні вимірювальні засоби залежно від точності, що вимагається, виміру (штангенциркулі, мікрометри, індикаторні скоби).

Питання для самоперевірки:

1. Які причини викликають похибки?

2. Які поверхні називаються реальними та номінальними?

3. Що таке відхилення від прямолінійності та відхилення від площинності та як вони визначаються?

4. Що називається відхиленням від циліндричності?

5. Якими умовними знаками визначають відхилення від форм поверхні?

6. Що називається відхиленням від паралельності і як воно визначається? Наведіть приклад.

7. Що називається відхиленням від співвісності? Які воно має види та як визначається? Наведіть приклади.

8. Назвіть види похибок.

9. Перерахуйте похибки форми у поздовжньому перерізі.

10. Перерахуйте похибки форми у поперечному перерізі.

Лекція №11

Тема: Параметри шорсткості поверхонь. Нормування шорсткості поверхонь

11.1 Основні положення

Реальні поверхні, отримані обробкою на металорізальних верстатах (результат вібрації при обробці) або іншим шляхом, зображені рядом виступів і западин різної висоти й форми й порівняно малих розмірів за висотою і шагом.

Ці виступи й западини утворюють нерівності поверхні (мікронерівності). Під шорсткістю поверхні розуміється сукупність мікронерівностей з відносно малими шагами.

Шорсткість поверхні оцінюється по нерівностях профілю, отриманого шляхом перетину поверхні площиною і розглядають у межах обмеженої ділянки, довжина якого називається базовою довжиною.

Параметри, що визначають мікрогеометрію поверхні за ДСТ 2789-73:

Рис. 1 Схема шорсткості поверхні

1- базова довжина (реальна ділянка поверхні, на якій встановлюються параметри);

m - базова лінія, середня лінія.

Любий різальний інструмент - різець, фреза, абразивне коло або абразивна паста - залишає на обробленій поверхні мікроскопічні нерівності - шорсткості. Незважаючи на них, здавалося б, малу величину, вони дуже впливають на експлуатаційні якості машин. По висоті шорсткості судять про чистоту поверхні: чим вона менше, тим поверхня більш чиста. Шорсткості, що залишилися після обробки, заважають щільному зіткненню деталей у з'єднанні. Зіткнення відбувається по вершинах виступів, і дивлячись по тому, як багато точок дотику мають деталі, можна судити про величину так названої контактної поверхні, що завжди менше номінальної. Навіть після тонкого шліфування вона в два-три рази менше номінальної, а при звичайній чистовій обробці різцем дійсна площа торкання складає менш 20 % номінальної.

Від величини шорсткості залежить знос деталей машин, витрата енергії на подолання сил тертя (до 25 % у токарському верстаті), міцність посадок з натягом, опір корозії і навіть міцність деталей. При запресовуванні шорсткості на поверхнях, що з'єднуються, мнучи, зменшують величину натягу, що приводить до зниження міцності з'єднань з натягом. Деталі, оброблені різцем, під дією змінних навантажень руйнуються в два рази швидше, ніж поліровані.

При визначенні необхідної чистоти обробки необхідно враховувати призначення і умови роботи машини в цілому, навантаження, що діють на кожну деталь машини, необхідну посадку, точність обробки тощо. Задача призначення необхідної чистоти поверхні покладена на конструктора.

Контроль і вимірювання шорсткості поверхні

Усі стандартні параметри шорсткості визначаються за профілем поверхні.

Отже, основним є профільний метод оцінки шорсткості, що прийнятий в усім світі (профілометр).

Однак деталі машин контактують один з одним по поверхні і, отже, було б більш правильно оцінювати шорсткість за поверхнею, а не за профілем. Теорія такого методу дуже складна, і в даний час її тільки починають розробляти.

До методу оцінки шорсткості за поверхнею відноситься суб'єктивний метод оцінки шорсткості поверхонь деталей порівнянням зі зразками.

На робочому місці не завжди зручно користуватися існуючими приладами для виміру, тому широко розповсюджений метод контролю шорсткості порівнянням виробу з атестованою деталлю зі стандартним зразком шорсткості. Сутність методу полягає в тому, що візуально або дотиком за допомогою лупи або спеціального мікроскопа порівняння поверхня деталі порівнюється з поверхнею стандартного зразка. При контролі за допомогою мікроскопа порівняння в поле зору мікроскопа одночасно спостерігаються контрольована поверхня і поверхня стандартного зразка при однаковому збільшенні і освітленості.

11.2 Терміни і визначення параметрів шорсткості

Стандарт передбачає шість параметрів:

3 висотних ( R_а, R_z, R_max), 2 шагових S і S_m, 1- по опорній довжині профілю t_p.

1 - R_a- середньоарифметичне відхилення профілю - являє собою середнє арифметичне абсолютних значень відхилень профілю - від середньої лінії в межах базової довжини.

(мкм). Цей параметр дає більш точну оцінку шорсткості.

2 - R_z- висота нерівностей профілю по десяти точках - є сума середніх абсолютних відхилень точок п'яти найменших min - Н_min і п'яти найбільших max - Н_max профілю в межах базової довжини.



R_max- найбільша висота нерівностей профілю - це відстань між лініями виступів і западин профілю в межах базової довжини.

S_m - середній шаг нерівностей профілю - дорівнює середньому арифметичному значенню шагу нерівностей профілю в межах базової довжини:

(мкм)

5- S- середній шаг нерівностей профілю по вершинах - дорівнює середньому арифметичному значенню шагу нерівностей профілю по вершинах у межі базової довжини:

(мкм)

6- t_p- відносна опорна довжина профілю характеризує в поздовжньому напрямку фактичну площу контакту на заданому рівні перерізу профілю: ; тепер ; - сума перерізу ділянок.

А можна через Р - рівень перерізу профілів:

- значення рівнів в % характеризує шорсткість по висоті.

Параметри шорсткості вибирають із урахуванням умов роботи деталей:

для поверхонь, що працюють в умовах тертя, ковзання, кочення і піддаються зношенню - R_a, R_z або t_p;

для поверхонь, що випробовують контактні ? -R_a, R_z, t_p;

при необхідності забезпечити відносну нерухомість з'єднаних деталей - R_a або R_z;

для деталей, що випробовують змінні навантаження - R_max, S_m, S.

Напрямок нерівностей представляє умовний рисунок, утворений на поверхні різальними елементами інструмента в процесі обробки.

Позначення шорсткості на кресленнях за ДСТ 2.309-73.

Залежно від методу обробки шорсткість позначається одним з трьох знаків (рис. 2):

-

вид обробки не встановлюється;

-

поверхня повинна бути утворена видаленням шару матеріалу;

-

- поверхня повинна бути утворена без видалення шару матеріалу;

Рис. 2 Схема позначення шорсткості

Позначення шорсткості однакової для частини поверхонь виробу, може бути розташоване в правому верхньому куті креслення разом з умовною позначкою

Це означає, що всі поверхні, на зображенні яких не нанесені позначення шорсткості або знак повинні мати шорсткість, зазначену перед умовним позначенням.

Шорсткість поверхні відіграє велику роль у рухливих з'єднаннях деталей, впливає на тертя і знос тертьових поверхонь підшипників, напрямних, повзунів тощо При недостатньо гладких тертьових поверхнях зіткнення між ними відбувається в окремих точках при підвищеному тиску, змащування видавлюється, що особливо важливо для підшипників швидкохідних і точних машинах і приладів, у яких не можна допускати великих зазорів.

Шорсткість поверхні залежить від квалітету обробленої поверхні і впливає на міцність і руйнування деталі, особливо при змінних навантаженнях. Чим «чистіше поверхня, тим менше можливість виникнення поверхневих тріщин від утоми металу.

Зменшення шорсткості поверхні поліпшує антикорозійну стійкість, особливо важливо, якщо не можуть бути використані захисні покриття.

Питання для самоперевірки:

1. Чому поверхні деталей після обробки виходять шорсткуватими?

2. Які показники характеризують шорсткість поверхні?

3. Назвіть висотні параметри шорсткості?

4. Назвіть крокові параметри шорсткості?

5. Приведіть приклади позначень напрямків нерівностей на поверхнях.

6. Приведіть приклади позначення шорсткості на кресленнях.

7. Назвіть види контролю шорсткості.

8. На що впливає чистова відділка?

9. Яку роль грає шорсткість у рухомих з'єднаннях деталей?

10. Що називається шорсткістю поверхні?

11. Класифікація калібрів за призначенням.

12. Які вимоги пред'являються до виготовлення калібрів за конструкцією, за точністю, за шорсткістю робочої поверхні, за матеріалом, щодо експлуатації?

13. Що таке номінальний розмір калібру?

14. Як розрахувати виконавчий розмір калібру?

15. Як визначають робочі калібри?

16. Як визначають контрольні калібри?

Лекція №12

Тема: Спеціальні засоби контролю та вимірювання розмірів і якості поверхонь виробів

12.1 Класифікація засобів контролю

Калібрами називають безшкальні міри, призначені для контролю розмірів, форми й розташування поверхонь деталей.

Калібри бувають нормальні й граничні.

Нормальними називають калібри, розміри яких відповідають номінальним розмірам контрольованих деталей.

Граничні калібри мають два робочі розміри: один відповідає найбільшому граничному розміру, другий - найменшому граничному розміру. Один із зазначених розмірів називається прохідним (ПР), інший - непрохідним (НЕ).

Граничними калібрами контролюють гладкі циліндричні, конусні поверхні, нарізні і шліцьові з'єднання, висоти виступів і глибини западин.

За призначенням калібри ділять на дві основні групи:

1) робочі Р-ПР (частково зношені), Р-НЕ (нові);

2) контрольні К-РП, К-НЕ, К-И (контрольні калібри для зношування робочого прохідного калібру).

Контрольні калібри є непрохідними і служать для вилучення з експлуатації внаслідок зношування прохідних робочих скоб. Придатність деталі перевіряють послідовним сполученням прохідного і непрохідного калібрів з деталлю. Граничні калібри застосовують для контролю отворів і валів.

Калібри-пробки для отворів, бувають наступних конструкцій:

а) пробки із вставками із дроту для контролю отворів діаметром від 1 до 3мм.

б) двосторонні пробки, що мають вставки короткими хвостовиками для контролю отворів діаметром від 1 до 50 мм.

в) для контролю отворів діаметром від 30 до 100 мм використають однобічні пробки.

г) для контролю отворів діаметром більше 50 мм використовують пробки із неповним профілем.

д) контроль розмірів від 250 до 1000 мм здійснюють штихмасами.

Калібри-скоби для контролю валів мають різні конструкції. Скоба листова однобічна від 1 до 180 мм, листова двостороння від 1 до 50 мм.

Скоба штампована двостороння від 3 до 100 мм. Скоба регульована (більше 8 квалітету) від 0 до 340 мм.

Скоби виготовляють одно- і двосторонніми з листових заготовок або штампованими. Крім твердих калібрів-скоб, промисловість випускає і регульовані скоби (важільні).

Граничні калібри широко використовують для контролю не тільки діаметральних, але і інших лінійних розмірів. Або перевіряють ширину, висоту, глибину, довжину різних уступів. Вони мають різну конструкцію, що залежить від методу контролю. Контроль лінійних розмірів цими калібрами здійснюють методами "входження", "надвигання", "світлової щілини", "по ризиках".

Шаблони-калібри виготовляють із листового матеріалу. За допомогою цих калібрів контролюють внутрішні і зовнішні розміри, відстані між паралельними поверхнями з допусками за 11 квалітетом.

Комплект робочих граничних калібрів для контролю розмірів гладких циліндричних деталей складається з:

ПР - номінальний розмір якого дорівнює d_mах або D_min; їм контролюють граничний розмір, що відповідає максимуму матеріалу об'єкта, що перевіряється.

НЕ - номінальний розмір якого дорівнює d_min або D_max; їм контролюють граничний розмір, що відповідає мінімуму матеріалу об'єкта, що перевіряється.

Деталь уважають придатною, якщо прохідний калібр під дією власної ваги або зусилля проходить, а НЕ не проходить по контрольованій поверхні деталі. У цьому випадку дійсний розмір деталі перебуває між заданими граничними розмірами. Якщо прохідний калібр не проходить, деталь можна поправити, а якщо проходить, деталь є непоправним браком, тому що розмір такого вала менше найменшого граничного розміру, що допускає, деталі, а розмір такого отвору більше найбільшого допустимого граничного розміру.

12.2 Вимоги до виготовлення калібрів

Вимоги, пропоновані до виготовлення калібрів:

- за конструкцією:

калібр-пробка для контролю отворів.

калібр-скоба для контролю вала.

- за матеріалом:

1) калібри із інструментальної легованої сталі ХВГ, ШХ6, ШХ15;

2) калібри з вуглецевої сталі У8.

- за робочою поверхнею:

хромування в 5 разів підвищує зносостійкість: виготовляються з 01 по 4 квалітет, мають точність до 4-го знака. Робочі поверхні калібрів мають шорсткість 9-12 класів точності.

Скоби листові і пробки оснащені твердим сплавом, зносостійкість яких в 50-150 разів вище сталевого і в 25-40 разів вище хромованих калібрів, при підвищенні вартості в 3-5 разів.

- щодо експлуатації:

основне правило - калібр повинен вільно проходити в те, що перевіряють.

12.3 Схеми розташування полів допусків

В умовах виробництва контроль діаметрів валів проводять за допомогою калібрів-скоб, які за конструкцією бувають односторонні або двосторонні. Прохідна сторона скоби виготовляється номінально рівною найбільшому граничному розміру контрольованого валу, а непрохідна сторона - номінально рівною якнайменшому граничному розміру валу. Калібри-пробки для контролю отворів також бувають прохідними Р-ПР та непрохідними Р-НЕ. Прохідна сторона пробки виготовляється номінально рівною найменшому граничному розміру контрольованого отвору, а непрохідна сторона - номінально рівною найбільшому розміру отвору.

Розміри прохідних і непрохідних калібрів, як і розмір будь-якого виробу, не можуть бути виготовлені абсолютно точно. Допуски на неточність виготовлення калібрів і допуск на їх знос передбачені спеціальними стандартами. Допуск на знос встановлюється тільки для робочих прохідних калібрів. Встановлені стандартом відхилення для калібрів відлічуються від граничних розмірів деталей.

В діючому стандарті СТ СЄВ 157 - 75 прийняті наступні позначення розмірів і допусків:

D - номінальний розмір виробу;

D_min - найменший граничний розмір виробу;

D_max - найбільший граничний розмір виробу;

Т - допуск виробу;

Н - допуск на виготовлення калібрів для отвору;

Н_s - допуск на виготовлення калібрів із специфічними вимірювальними поверхнями для отвору;

Н₁ - допуск на виготовлення калібрів для валу;

Н_Р - допуск на виготовлення контрольного калібру для скоб;

Z - відхилення середини поля допуску на виготовлення прохідного калібру для отвору відносно найменшого граничного розміру виробу;

Z₁ - відхилення середини поля допуску на виготовлення прохідного калібру для валу відносно найбільшого граничного розміру виробу;

Y - допустимий вихід розміру зношеного прохідного калібру для отвору за межу поля допуску виробу;

Y₁ - допустимий вихід розміру зношеного прохідного калібру для валу за межу поля допуску виробу;

? - величина для компенсації погрішності контролю калібрами отворів з розмірами понад 180 мм;

?₁ - - величина для компенсації погрішності контролю калібрами валів з розмірами понад 180 мм

Схеми розташування полів допусків калібрів для отворів квалітетів 6, 7 та 9 та номінальних розмірів до 180 мм:

Рис.1

Для валів квалітетів 6, 7 та 8 та номінальних розмірів до 180 мм:

Рис.2

Питання для самоперевірки:

1. Класифікація калібрів за призначенням.

2. Які вимоги пред'являються до виготовлення калібрів: за конструкцією, за точністю, за шорсткістю робочих поверхонь, за матеріалом, щодо експлуатації?

3. Що таке номінальний розмір калібру?

4. Як розрахувати виконавчий розмір калібру?

5. Як визначають робочі калібри?

6. Як визначають контрольні калібри?

Лекція №13

Тема: Взаємозамінність нарізних з'єднань. Нарізні калібри

13.1 Основні положення

Залежно від призначення і виконання функцій різі поділяють на кінематичні, кріпильні, трубні тощо. Вони широко застосовуються у машинобудуванні. А за формою поверхонь, на яких нанесена різь, вона поділяється на метричну, упорну, дюймову, трапецеїдальну тощо. Нарізні з'єднання мають чимало параметрів, до точності яких ставлять вимоги. Для кріпильних нарізних з'єднань вимоги до точності параметрів значно нижче, однак високі вимоги до їх міцності. Для кінематичних нарізних з'єднань, призначених для переміщення робочих органів і механізмів обробних верстатів, високі вимоги висувають як до точності параметрів, так і до їх міцності.

Розглянемо лише метричні нарізні з'єднання, до параметрів яких належать великий, середній та малий діаметри, шаг, кут профілю різі та ін.

13.2 Терміни й визначення

На профілю метричної різі (рис. 1) зазначені всі основні параметри.

Будь-який вид різі характеризується профілем, діаметрами, кроком, ходом та іншими параметрами.

Вісь різі - це лінія, відносно якої утворено гвинтову поверхню різі.

Профілем різі є профіль виступу та канавки у площині, яка проходить через вісь.

Основний профіль різі - це спільний для зовнішньої та внутрішньої різей профіль, який обумовлюється номінальними розмірами його лінійних та кутових елементів і є основою для визначення номінального профілю різі.

Вершина різі являє собою частину гвинтової поверхні, яка з'єднує суміжні сторони різі по верху її виступу.

Зовнішній діаметр різі (D, d) - це діаметр умовного прямого колового циліндра, описаного навколо вершин зовнішньої або западин внутрішньої різі: D - зовнішній діаметр внутрішньої різі (гайка); d - зовнішній діаметр зовнішньої різі (болт).

Внутрішнім діаметром різі (d₁, D₁) є діаметр умовного прямого колового циліндра, вписаного в западини зовнішньої або вершини внутрішньої різі: d₁ - внутрішній діаметр болта; D₁ - внутрішній діаметр гайки.

Середній діаметр різі (d₂, D₂) - це діаметр умовного циліндра, вісь якого збігається з віссю різі і кожна твірна якого перетинає профіль різі так, що її відрізки, утворені при перетині з канавкою, дорівнюють половині номінального кроку різі.

Номінальний діаметр умовно характеризує розміри різі і використовується при її позначенні.

Крок різі Р являє собою відстань по лінії, яка паралельна осі різі, між двома відповідними точками двох сусідніх витків.

Кут профілю різі ? - кут між суміжними бічними сторонами профілю різі у площині осьового перерізу.

Вихідним трикутником різі є трикутник, вершини якого утворюються точками перетину подовження бічних сторін основного профілю різі.

Висота вихідного трикутника Н - це відстань між його вершиною й основою в напрямку, перпендикулярному до осі різі.

Метрична різь (рис. 1) характеризується кутом профілю ? = 60°. Найбільш поширені метричні різі з діаметрами від 1 до 600 мм. Основною особливістю профілю метричної різі є те, що його вершини зрізані по внутрішньому діаметру гайки на відстані Н/4, а по зовнішньому діаметру болта - на відстані Н/8 від вершини теоретичного профілю.



Рис. 1 Метрична різь

Рис. 2 Положення полів допусків внутрішньої різі

Рис. 3 Положення полів допусків зовнішньої різі

Кріпильна метрична різь застосовується при роз'ємному з'єднанні запчастин машин. Головне її призначення - забезпечення міцності з'єднань та збереження щільності стику у процесі тривалої експлуатації.

Приклад

Дано: М16х1-6Н/6g - метрична різь з зазором (для з'єднання H/h - риc. 4, 7).

1. Беремо з ДСТ 24705-81 параметри:

Р=1 мм

D=d=16,000 мм

D₁=d₁=14,917 мм

D₂=d₂=15,917 мм

D₃=d₃=14,773 мм

2. Знаходимо висоту теоретичного трикутника та вказуємо основні параметри (рис. 4):

Рис. 4 Метрична різь М16х1-6Н/6g

3. З ДСТ 16093-81 знаходимо граничні відхилення:

(6g)d: es=-26 мкм(7g)D: EI=0

ei=-206 мкмD₂: EI=0

d₂: es=-26 мкм ES=160 мкм

ei=-138 мкмD₁: EI=0

d₁=es=-26 мкм ES=236 мкм

4. Допуски розмірів отвору і вала відповідають формулам:

TD=ES-EI

Td=es-ei

Тобто:

TD₂=160 мкм =0,16 мм

TD₁=236 мкм =0,236 мм

Td₂= -26+138=112 мкм = 0,112 мм

Td=-26+206=180 мкм =0,18 мм.

Знайдені допуски розмірів вказуємо на рис. 2, 3.

13.3 Нарізні калібри

Нарізні пробки ПР для контролю гайок і нарізні кільця для контролю болтів є прототипами деталей, що з'єднують. Прийняті по них нарізні деталі забезпечують повну взаємозамінність.

Вгвинчування пробки ПР у гайку показує, що середній діаметр не виходить за встановлений найменший граничний розмір, наявні помилки шагу і кута профілю різі гайки компенсовані відповідним підвищенням середнього діаметра, D₁>d (зовнішній діаметр гайки не менше зовнішнього діаметра болта). Отже, прохідна пробка контролює наведений середній діаметр D₂ - це значення середнього діаметра різьблення, збільшене для болта і зменшено для гайки на сумарну діаметральну компенсацію відхилень шагу і кута нахилу бічної сторони профілю, тобто:

а для гайки:

Якщо прохідна пробка НЕ не вгвинчується, то це означає, що середній діаметр гайки не перебільшує встановленого найбільшого граничного розміру. Для зниження впливу помилок шагу і кута профілю на результати контролю непрохідні калібри мають невелике число витків (2,5-3) і малу вимірювальну довжину сторін профілю із притупленням по зовнішньому діаметру, та канавку по внутрішньому діаметру.

Такий профіль різі НЕ пробки пристосований до перевірки тільки середнього діаметра і називається вкороченим. Пробка НЕ, як правило, не повинна вгвинчуватися в гайку, але при нормальній довжині різі допускається вгвинчування до 2-х обертів з одного торця деталі або в сумі з 2-х сторін. Робочими калібрами для перевірки болтів є нарізні ПР і НЕ кільця, а також нарізні скоби.

Для контролю самих робочих калібрів передбачені контрольні калібри у вигляді нарізних пробок, які позначаються:

КПР-ПР і КПР-НЕ

У-ПР і У-НЕ

К-И і КИ-НЕ

КНЕ-ПР і КНЕ-НЕ

Тверді робочі ПР кільця перевіряють контркалібрами - прохідною пробкою, що повинна згвинчуватися - КПР-ПР і непрохідною пробкою, що не повинна згвинчується - КПР-НЕ.

Регульовані робочі нарізні кільця встановлюють по контркалібрам у вигляді настановних пробок: У-ПР - для прохідного нарізного кільця, У-НЕ - для непрохідного кільця.

Зношування робочих кілець і скоб перевіряють контркалібрами:

К-И - прохідних;

КИ-НЕ - непрохідних

Тверді робочі непрохідні кільця перевіряють контркалібрами - прохідною пробкою КНЕ-ПР і непрохідною КНЕ-НЕ.

5) Регульовані робочі скоби перевіряють тільки прохідними пробками КПР-ПР і КНЕ-ПР.

ГОСТ 160ФЗ--SI

Дані положення відповідають ДСТ 24705-81 (рис. 5, 6)

Рис. 5 Положення полів допусків зовнішньої різі з основними відхиленнями d, e, f, g з основним відхиленням h

Рис. 6 Положення полів допусків внутрішньої різі з основними відхиленнями E, F, G з основним відхиленням H

Питання для самоперевірки:

1. Назвіть основні параметри різі

2. У чому складається призначення нарізних з'єднань?

3. Які величини входять у зведений середній діаметр?

4. Які ступені точності встановлені для середнього та поверхневого діаметрів поверхневої різі?

5. Яке визначення внутрішньої та поверхневої різі?

Лекція №14

Тема: Контроль якості продукції у машинобудуванні

14.1 Визначення якості продукції машинобудування

Якістю продукції називають сукупність характеристик продукції (процесу, послуг), які стосуються її здатності задовольняти визначені потреби. Характеристика продукції - це об'єктивна її особливість, за якою її відрізняють від інших видів продукції.

Якість виготовлення - це сукупність характеристик процесу виготовлення продукції, від яких залежить відповідність цього процесу та його результатів певним вимогам. Показник якості продукції - це кількісна характеристика однієї чи кількох її властивостей, що визначають її якість за певних умов створення, використання чи споживання.

Галузь науки, яка пов'язана з кількісною оцінкою якості продукції і називається кваліметрія.

Основним завданням цієї науки є обгрунтування номенклатури показників якості продукції, розроблення методів і засобів їх розрахунку, вимірювання, контролю, оптимізації, виділення узагальнених показників якості продукції, використання їх для прогнозування змін якості продукції у часі та просторі, керування рівнем якості продукції різного призначення, створення системи стандартів (ДСТ 180 9001-95; ДСТ І8О 9002-95 тощо).

Серед практичних завдань контролю якості - розроблення методів визначення оптимальних значень показників якості продукції, аналіз вимог до неї, точності вимірювання, порівняння та репрезентативності показників якості, уніфікації методів і засобів визначення окремих властивостей продукції, що зумовлюють її якість.

14.2 Поняття фізичних величин

Фізичні величини та показники якості - не тотожні між собою. За допомогою перших описують властивості, які в сукупності зумовлюють якість продукції. Фізичні величини відображають об'єктивні властивості природи, а показники якості - суспільну потребу за певних умов. Наприклад, маса - фізична величина, а маса виробу - показник його транспортабельності; швидкість - фізична величина, а експлуатаційна швидкість автомобіля чи літака - показники їх призначення; освітленість - фізична величина, а освітленість робочого місця - ергономічний показник якості продукції.

14.3 Приклади відносних показників якості

Абсолютні значення показників якості бувають розмірними й безрозмірними, а відносні - тільки безрозмірними. Наприклад: відносна трудомісткість виготовлення продукції за трудомісткістю виготовлення заготовок (%):

,

де Т_тз - відносна трудомісткість (%) виготовлення продукції за обсягом трудомісткості виготовлення заготовок Т , нормо-год;

Т - загальна трудомісткість виготовлення продукції, нормо-год.

Відносна вартість продукції за вартістю заготовок (%):

де В_вз - відносна вартість (%) виготовлення продукції за вартістю виготовлення заготовок В_з, грн;

В - загальна вартість виготовлення продукції, грн.

Якість продукції є функцією багатьох факторів. Наприклад, якість продукції машинобудування залежить від технічного рівня галузі (досконалості та технологічності конструкції, рівня матеріально-технічного забезпечення виробництва, якості використовуваних матеріалів, заготовок і комплектувальних виробів, енерго- та матеріаломісткості продукції, рівня механізації та автоматизації виробництва, стандартизації, сертифікації тощо), експлуатаційних показників якості продукції (кількості та надійності виконуваних функцій, ремонтопридатності, економічності, ергономічності, безпеки праці, патентної чистоти та захищеності, дизайну тощо).

Контроль якості продукції, стандартизація та метрологія - тісно пов'язані між собою галузі, які доповнюють одна одну та забезпечують об'єктивність оцінки якості праці виробників продукції різних галузей народного господарства, у тому числі хімічного машинобудування.

Кожна властивість може мати кілька характеристик, але тільки найприйнятнішу з них називають мірою.

За міру властивостей фізичних величин беруть лінійні й кутові розміри, масу, час, тиск, швидкість тощо, а мірами властивостей, які означають якість продукції, є показники її якості. Для оцінки властивостей фізичних величин використовують вимірювання геометричних і механічних величин, тиску й вакууму, температури та інших теплофізичних параметрів, частоти та часу, магнітних, електричних, акустичних величин тощо.

Об'єктами вимірювань є не тільки фізичні величини. Наприклад, в економіці поширеним є поняття вартості, яке спільне для всіх видів товарної продукції, хоча кількісно воно є різним для кожної з них. Іншим прикладом може бути ціна, яка колись оцінювалась кількістю різних товарів, а в епоху товарно-грошових відносин - грішми. Вартість і ціна є різними показниками товарної продукції, які відносять не до фізичних величин, а до економічних показників продукції.

Розробляються та запроваджуються у виробництво стандарти й рекомендації, які встановлюють єдину термінологію, методи та засоби вимірювання, контролю та забезпечення заданого рівня якості продукції.

Питання для самоперевірки:

1. Дайте визначення якості продукції машинобудування.

2. Чим відрізняються поняття фізична величина, властивість, параметр та показник якості продукції?

3. Що спільного між фізичною величиною та показниками якості продукції?

4. Наведіть приклади комплексних показників якості продукції.

5. Яку властивість продукції називають мірою?

6. Як визначають показники якості продукції?