«МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Рекомендовано Управлением среднего профессионального образования Министерства образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов образовательных ...»

ра шероховатости поверхности в обозначении приводят значение параметра, соответствующее наибольшей допустимой шероховатости, например Ra0,4, Rz50. При указании наименьшего значения параметра шероховатости поверхности в обозначении следует указывать «min», например Ra3,2 min Rz50 min.

При указании диапазона значений параметра шероховатости поверхности в обозначении приводят пределы значений параметра, размещая их в две строки, например Ra 0,8; Rz 0,10 ; t 70 и т.п.

При указании номинального значения параметра шероховатости поверхности в обозначении приводят это значение с предельными отклонениями по ГОСТ 2.309—73, например Ra 1±20%; Rz 100–10%; Sm 0,63+20%; tp 70±40% и т. п.

При указании двух и большего числа параметров шероховатости поверхности в обозначении их значения записывают сверху вниз в следующем порядке (см. рис. 8.7, а). Если направление измерения шероховатости должно отличаться от предусмотренного ГОСТ 2.309 —73, его указывают на чертеже по примеру, приведенному на рис. 8.7, б. Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей с разъяснением его в технических требованиях чертежа (рис. 8.7, в). Можно указывать вид обработки, если он является единственным для данной поверхности (рис. 8.7, г).

Рис. 8.7. Примеры указания параметров шероховатости Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Рис. 8.8. Обозначение шероховатостей Рис. 8.9. Обозначение шероховатостей Обозначения шероховатости поверхностей на изображении детали располагают на линиях контура, выносных линиях (по возможности ближе к размерной линии) или на полках линий-выносок. При недостатке места допускается располагать обозначения шероховатости на размерных линиях или на их продолжениях, а также разрывать выносную линию (рис. 8.8).

При изображении изделия с разрывом обозначение шероховатости наносят только на одной части изображения, по возможности ближе к месту указания размеров (рис. 8.9).

При указании одинаковой шероховатости для всех поверхностей детали обозначений шероховатости помещают в правом верхнем углу чертежа и на изображении не наносят (рис. 8.10, а).

Обозначение шероховатости одинаковой для части поверхностей изделия может быть помещено в правом верхнем углу чертежа (рис. 8.10, б, в). Если шероховатость поверхностей, образующих контур, должна быть одинаковой, обозначение шероховатости наносят один раз в соответствии с рис. 8.10, г. На рис. 8.10, д, е приведены обозначения шероховатости на резьбе и зубчатом колесе. Шероховатость разная на отдельных участках одной и той же поверхности обозначается, как показано на рис. 8.10, ж; участки поверхности разграничиваются тонкой линией.

Примеры условных обозначений направления неровностей показаны на рис. 8.11.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

5... Рис. 8.10. Примеры различных случаев обозначения шероховатости Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Рис. 8.11. Примеры типов неровностей и их условное обозначение Измерение и контроль параметров шероховатости поверхности Качественный контроль шероховатости поверхности осуществляют путем сравнения с образцами или образцовыми деталями визуально или ощупыванием. ГОСТ 9378—93 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 микрометрах и вид обработки образца. Визуально можно удовлетворительно оценить поверхности с Rа = 0,6... 0,8 мкм и более. Для повышения точности используют щупы и микроскопы сравнения, например, типа МС—48.

Количественный контроль параметров шероховатости осуществляют бесконтактными и контактными методами. К бесконтактным относятся приборы светового сечения типа МИС—11 и ПСС—2, микроинтерферометры типа МИИ—4, имерсионно-репликовые микроинтерферометры МИИ— 9, МИИ—10, МИИ—11, МИИ—12, растровые измерительные микроскопы типа ОРИМ—1 и др. К приборам, основанным на контактном методе ощупывания поверхности, относятся профилометры и профилографы. При выборе метода и типа прибора необходимо учитывать возможность контроля предписанного чертежом параметра, пределы измерения, допускаемые отклонения контролируемого параметра, погрешность измерения и прибора,

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

производительность прибора, форму, размеры и материал детали и другие факторы. Контактные профилографы и профилометры, имеющие высокую точность, применяют для контроля наиболее ответственных измерений.

Игла прибора может оставлять след на поверхности детали, поэтому для контроля деталей из мягких материалов применяют бесконтактные приборы. В бесконтактных приборах типа ПСС—2 и МИС—11, принцип действия основан на измерении параметров проекции светового сечения исследуемой поверхности с помощью наклонно направленного к ней светового пучка.

Принцип действия интерферометров основан на использовании явления интерференции света. Луч света отражается от образцовой и исследуемой поверхностей. Форма образующихся интерференционных полос зависит от вида и высоты (до 1 мкм) неровностей контролируемой поверхности. Принцип действия растровых микроскопов основан на явлении образования муаровых полос при наложении изображений элементов двух периодических структур (направленных следов обработки и дифракционной решетки).

При наличии неровностей муаровые полосы искривляются. Высоту микронеровностей определяют по степени искривления муаровых полос.

В щуповых приборах контактного действия для измерения высоты неровностей используют вертикальные колебания иглы, перемещаемой по контролируемой поверхности. Колебания преобразуются в электрическое напряжение с помощью индуктивных, механотронных, пьезоэлектрических и других преобразователей. Так, профилографы-профилометры мод. 201 и 252, в которых использован индуктивный преобразователь, позволяют записывать профиль неровностей в увеличенном масштабе в виде профилограммы или измерять параметры шероховатости в цифровом виде по шкалам приборов. Приборы снабжены преобразователем, электронным измерительным блоком со счетно-решающим блоком и записывающим устройством.

В цеховых условиях возникает потребность в оперативном определении параметров шероховатости поверхности, а не в записи профилограмм. Для этих целей выпускают цеховые профилометры мод. 253 и 283, принцип действия которых основан на преобразовании колебаний иглы с помощью механотронного преобразователя. Профилометр мод.

283 имеет диапазон измерения Ra от 0,02 до 10 мкм, наименьший измеряемый диаметр внутреннего цилиндра 6 мм при глубине 20 мм и 18 мм при глубине 130 мм. Длина трассы составляет соответственно 1,5 и 4, мм. Для измерения шероховатости крупногабаритных деталей и в труднодоступных местах вначале снимают отпечаток поверхности — ее реплику, по которой оценивают параметры шероховатости.

Современные приборы, оснащённые интерфейсом для связи с компьютером, выпускают зарубежные фирмы. Фирма «Рэнк Тэйлор ГобГлава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

сон» (Англия) выпускает прибор «Талисурф—4» с компьютером, обеспечивающий автоматическую поверку увеличений, калибровку и хранение в оперативной памяти информации о профиле поверхности, что позволяет определять за один проход значения всех параметров шероховатости. Эта фирма выпускает также приборы типа «Суртроник-3» для измерения параметра Ra в цеховых условиях и типа «Талисурф—10»

для высокоточных измерений различных параметров шероховатости.

Фирма «Мицутойо» (Япония) выпускает прибор типа «Сурфтест 3», предназначенный для измерения параметра Ra и записи профиля в прямоугольной системе координат на бумажную ленту. Фирма «Хоммельверке» (ФРГ) выпускает профилометр-профилограф типа «Хоммель-Тестер Т10» для лабораторных условий, профилометр типа в Хоммель-Тестер Р5» с пьезоэлектрическим преобразователем и батарейным питанием для цеховых условий, а также профилометр-профилограф типа «Хоммель-Тестер Т2» для работы в цеховых и лабораторных условиях.

8.3. ВОЛНИСТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ

Волнистость поверхности — это совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояния между смежными выступами или впадинами превышают базовую длину l. Волнистость в частотном спектре неровностей занимает промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности. Условно границу между различными порядками отклонений поверхности можно характеризовать значением отношения шага Sw к высоте неровностей Wz.

При Sw/ Wz < 40 отклонения относят к шероховатости поверхности, при 1000 (Sw/Wz) 40 — к волнистости, при (Sw/Wz) > 1000 — к отклонениям формы.

Параметры волнистости содержатся в стандартах на заготовки из металлических материалов, например ГОСТ 26645—85 «Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку», их применяют так же для изделий из неметаллических материалов. Волнистость поверхности оценивают высотой волнистости Wz — среднее арифметическое из пяти ее значений W1, W2,... W5, определенных на длине участка измерения LW, равной не менее пяти действительным наибольшим шагам SW волнистости (рис. 8.12, а).

Wz = (W1 + W2 + W3 + W4 + W5) / 5. Допускается непоследовательное расположение участков измерения. Предельные числовые значения Wz следует выбирать из ряда: 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25;

50; 100; 200 мкм. Отдельное измерение волнистости выполняют на

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Рис. 8.12. Параметры волнистости поверхности:

а — высотный, б — шаговый длине lWt, равной пятой части длины LW. Наибольшая высота волнистости Wmax — расстояние между наивысшей и самой низшей точками измеренного профиля в пределах длины Lw, измеренное на одной полной волне.

Средний шаг волнистости SW — среднее арифметическое значение длин отрезков средней линии SWi, ограниченных точками их пересечения с соседними участками профиля волнистости (рис. 8.12, б).

SWi. Положение средней линии mW определяется так же, как и положение средней линии профиля m шероховатости. Форма волны зависит от причин, которые вызывают волнистость поверхности.

Чаще волнистость имеет синусоидальный характер, что является следствием колебаний в системе станок — приспособление — инструмент — деталь, возникающих из-за неравномерности сил резания, наличия неуравновешенных масс, погрешностей привода и т. п. Волнистость возникает в листовых заготовках из-за коробления материала, а также часто встречается в деталях из неметаллических материалов.

Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

8.4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ДОПУСКОВ ФОРМЫ

И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Термины и определения, относящиеся к основным видам отклонений и допусков формы и расположения, установлены ГОСТ 24642—81. Под отклонением формы поверхности (или профиля) понимают отклонение формы реальной поверхности (реального профиля) от формы номинальной поверхности (номинального профиля). В обоснованных случаях допускается нормировать отклонение формы, включая шероховатость поверхности, а волнистость нормировать отдельно (или нормировать часть отклонения формы без учета волнистости).

В основу нормирования и количественной оценки отклонений формы и расположения поверхностей положен принцип прилегающих прямых, поверхностей и профилей.

Прилегающая прямая — прямая, соприкасающаяся с реальным профилем и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реального профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение (рис. 8.13, а).

Прилегающая окружность — это окружность минимального диаметра, описанная вокруг реального профиля наружной поверхности вращения (рис. 8.13, б), или максимального диаметра, вписанная в реальный профиль внутренней поверхности вращения (рис. 8.13, в).

Прилегающая плоскость — это плоскость, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка имело минимальное значение.

Рис. 8.13. Прилегающие линии

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Прилегающий цилиндр — это цилиндр минимального диаметра, описанный вокруг реальной наружной поверхности, или максимального диаметра, вписанный в реальную внутреннюю поверхность.

Прилегающие поверхности и профили соответствуют условиям сопряжения деталей при посадках с нулевым зазором. При измерении прилегающими поверхностями служат рабочие поверхности контрольных плит, интерференционных стекол, лекальных и поверочных линеек, калибров, контрольных оправок и т. п. Количественно отклонение формы оценивают наибольшим расстоянием от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающей поверхности (профиля) по нормали к последней. Приняты следующие буквенные обозначения: — отклонение формы или отклонение расположения поверхностей; Т — допуск формы или допуск расположения; L — длина нормируемого участка.

Отклонения формы цилиндрических, плоских Отклонение от круглости — наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей окружности (рис. 8.14, а).

Допуск круглости Т — наибольшее допускаемое значение отклонения от круглости. Поле допуска круглости — область на плоскости, перпендикулярной оси поверхности вращения или проходящей через центр сферы, ограниченная двумя концентрическими окружностями, отстоящими одна от другой на расстоянии, равном допуску круглости Т.

Реальный профиль Рис. 8.14. Отклонения формы цилиндрических поверхностей в поперечном сечении:

а — произвольный профиль; б — овальность; в — трехгранка Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Частными видами отклонений от круглости являются овальность и огранка. Овальность — отклонение от круглости, при котором реальный профиль представляет собой овальную фигуру, наибольший и наименьший диаметры которой находятся во взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 8.14, б). Огранка — отклонение от круглости, при котором реальный профиль представляет собой многогранную фигуру.

Огранка может быть с чётным и нечётным числом граней. Огранка с нечётным числом граней характеризуется размером граней d (рис. 8.14, в).

Овальность детали возникает, например, вследствие биения шпинделя токарного или шлифовального станка, дисбаланса детали и других причин. Появление огранки вызвано изменением положения мгновенного центра вращения детали, например, при бесцентровом шлифовании.

Отклонение от цилиндричности — наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающего цилиндра в пределах нормируемого участка L (рис. 8.15, а).

Прилегающий цилиндр Реальная поверхность dmin Рис. 8.15. Отклонение от цилиндричности и отклонение профиля в продольном сечении:

а — произвольный цилиндр; б — допуск цилиндричности; в — продольный профиль; г — конусообразность; д — бочкообразность; е — вогнутость; ж — отклонение линии в пространстве

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

На рис. 8.15, б показано поле допуска цилиндричности, определяемое пространством, ограниченным соосными цилиндрами 1 и 2, отстоящими один от другого на расстоянии, равном допуску цилиндричности Т.

Отклонение профиля продольного сечения — наибольшее расстояние от точек образующих реальной поверхности, лежащих в плоскости, проходящей через ее ось, до соответствующей стороны прилегающего профиля в пределах нормируемого участка L (рис. 8.15, в). Поле допуска Т такого отклонения показано на рис. 8.15, в. Отклонение профиля продольного сечения характеризует отклонения от прямолинейности и параллельности образующих. Частными видами отклонения профиля продольного сечения являются конусообразность, бочкообразность и седлообразность.

Конусообразность — отклонение профиля продольного сечения, при котором образующие прямолинейны, но не параллельны (рис. 8.15, г).

Бочкообразность — отклонение профиля продольного сечения, при котором образующие непрямолинейны и диаметры увеличиваются от краев к середине сечения (рис. 8.15, д).

Седлообразность — отклонение профиля продольного сечения, при котором образующие непрямолинейны и диаметры уменьшаются от краев к середине сечения (рис. 8.15, е).

Бочкообразность чаще всего возникает при обтачивании тонких длинных валов в центрах без люнетов (в средней части под влиянием сил резания возникают большие упругие прогибы, чем по краям). Толстые короткие валы чаще получаются седлообразными из-за большого смещения вала по краям (составляющие силы резания распределяются между обоими центрами более равномерно). Бочкообразность и седлообразность могут возникнуть также вследствие погрешности направляющих станин станков и других причин. Для получения требуемой формы деталей целесообразно отделочные операции выполнять после окончательной термической обработки. Причиной конусообразности являются износ резца, несовпадение геометрических осей шпинделя и пиноли задней бабки станка (смещение центров), отклонение от параллельности оси центров направляющим станины.

Отклонение от прямолинейности оси (или линии) в пространстве и поле допуска прямолинейности оси Т показаны на рис. 8.15, ж.

Отклонение от плоскостности определяют как наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участка (рис. 8.16, а).

Поле допуска плоскостности — область в пространстве, ограниченная двумя параллельными плоскостями, отстоящими одна от другой на расГлава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Прилегающая плоскость Реальная поверхность Прилегающая плоскость Рис. 8.16. Отклонение формы плоских поверхностей:

а — произвольная плоскость; б — допуск плоскостности; в, г — отклонение от плоскостности;

д — отклонение и допуск прямолинейности стоянии, равном допуску плоскостности Т (рис. 8.16, б). Частными видами отклонений от плоскостности являются выпуклость (рис. 8.16, в) и вогнутость (рис. 8.16, г). Отклонение от прямолинейности в плоскости (рис. 8.16, д) определяют как наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей прямой. Поле допуска прямолинейности в плоскости показано на рис. 8.16, д.

Отклонение формы заданного профиля (поверхности) — наибольшее отклонение точек реального профиля (поверхности) от номинального, определяемое по нормали к номинальному профилю (поверхности) в пределах нормируемого участка L (рис. 8.17, а).

Допуск формы Т определяется в диаметральном выражении как удвоенное наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданного профиля (поверхности) или в радиусном выражении как наибольшее допускаемое значение отклонения формы заданного профиля (поверхности).

Поле допуска формы заданного профиля — область на заданной плоскости сечения поверхности, ограниченная двумя линиями, эквидистантными

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Номинальные значения координат Рис. 8.17. Отклонения формы заданного профиля:

а — отклонение формы произвольного профиля; б — допуск формы проивольного профиля номинальному профилю и отстоящими одна от другой на расстоянии, равном допуску формы заданного профиля в диаметральном выражении Т или удвоенному допуску формы в радиусном выражении T/2. Линии, ограничивающие поле допуска, являются огибающими семейства окружностей, диаметр которых равен допуску формы заданного профиля в диаметральном выражении Т, а центры находятся на номинальном профиле (рис. 8.17, б).

Отклонением расположения поверхности или профиля называют отклонение реального расположения поверхности (профиля) от его номинального расположения. Отклонения формы рассматриваемых поверхностей (профилей) и базовых элементов (обобщенный термин, под которым понимают поверхность, линию или точку) исключаются из рассмотрения, в случаях оценки отклонений расположения. При этом реальные поверхности (профили) заменяют прилегающими, а за оси, плоскости симметрии и центры реальных поверхностей (профилей) принимают оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов. Примеры отклонений расположения поверхностей представлены на рис. 8.18.

Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Прилегающие Реальные поверхности Рис. 8.18. Отклонения расположения поверхностей Отклонение от параллельности плоскостей — разность наибольшего и наименьшего расстояний между прилегающими плоскостями в пределах нормируемого участка (рис. 8.18, а).

Полем допуска параллельности плоскостей называют область в пространстве, ограниченную двумя параллельными плоскостями, отстоящими одна от другой на расстоянии, равном допуску параллельности Т, и параллельными базе (рис. 8.18, б).

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Отклонение от параллельности осей (прямых) в пространстве — геометрическая сумма отклонений от параллельности проекций осей (прямых) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; одна из этих плоскостей является общей плоскостью осей, т. е. плоскостью, проходящей через одну (базовую) ось и точку другой оси (рис. 8.18, в). Отклонение от параллельности осей (или прямых) в общей плоскости — отклонение от параллельности х проекций осей (прямых) на их общую плоскость.

Перекос осей (прямых) — отклонение от параллельности у проекций осей (прямых) на плоскость, перпендикулярную к общей плоскости осей и проходящую через одну из осей (базовую). Поле допуска параллельности осей (прямых) в пространстве — это область в пространстве, ограниченная прямоугольным параллелепипедом, стороны сечения которого равны соответственно допуску Тх параллельности осей (прямых) в общей плоскости и допуску Tv перекоса осей (прямых), а боковые грани параллельны базовой оси и соответственно параллельны и перпендикулярны общей плоскости осей (рис. 8.18, г). Поле допуска можно представить также цилиндром, диаметр которого равен допуску параллельности Т, а ось параллельна базовой оси.

Отклонение от перпендикулярности плоскостей показано на рис.

8.18, д.

Отклонение от соосности относительно общей оси — это наибольшее расстояние ( 1, 2,...) между осью рассматриваемой поверхности вращения и общей осью двух или нескольких поверхностей вращения на длине нормируемого участка (рис. 8.18, е). Допуск соосности в диаметральном выражении равен удвоенному наибольшему допускаемому значению отклонения от соосности, а в радиусном выражении — наибольшему допускаемому значению этого отклонения. Поле допуска соосности — область в пространстве, ограниченная цилиндром, диаметр которого равен допуску соосности в диаметральном выражении Т или удвоенному допуску соосности в радиусном выражении R, а ось совпадает с базовой осью (рис. 8.18, ж). Альтернативная количественная оценка соосности (в диаметральном и радиусном выражении) принята по рекомендации ИСО также для симметричности и пересечения осей. Следует иметь в виду, что ранее эти отклонения определяли только в радиусной мере.

Отклонение от симметричности относительно базовой плоскости — наибольшее расстояние между плоскостью симметрии рассматриваемой поверхности и базовой плоскостью симметрии в пределах нормируемого участка (рис. 8.18, з).

Отклонения от пересечения осей, которые номинально должны пересекаться, определяют как наименьшее расстояние между рассматриваеГлава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Рис. 8.19. Отклонение от пересечения осей Рис. 8.20. Позиционное отклонение мой и базовой осями (рис. 8.19). Поле допуска пересечения осей — область в пространстве, ограниченная двумя параллельными плоскостями, отстоящими одна от другой на расстоянии, равном допуску пересечения в диаметральном выражении Т или удвоенному допуску пересечения в радиусном выражении Т/2, и расположенными симметрично относительно базовой оси.

Позиционное отклонение — наибольшее отклонение реального расположения элемента (его центра, оси или плоскости симметрии) от его номинального расположения в пределах нормируемого участка (рис.

8.20).

Суммарные отклонения формы и расположения поверхностей Радиальное биение поверхности вращения — разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении, перпендикулярном этой оси 1 (рис.

8.21, а). Радиальное биение относительно базовой оси является результатом совместного проявления отклонения от круглости профиля рассматриваемого сечения и отклонения его центра относительно базовой

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Рис. 8.21. Радиальное и торцовое биения:

а — радиальное биение; б — торцовое биение оси. В случае, если определяется разность наибольшего и наименьшего расстоянии от всех точек реальной поверхности в пределах нормированного участка L до базовой оси, то находят полное радиальное биение = Rmax — Rmin. Оно является результатом совместного влияния отклонения от цилиндричности поверхности и отклонения от ее соосности относительно базовой оси.

Торцовое биение (полное) — разность наибольшего и наименьшего расстояния от точек всей торцовой поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой оси. Оно является результатом совместного проявления отклонений от плоскостности рассматриваемой поверхности и отклонения от ее перпендикулярности относительно базовой оси. Торцовое биение можно определять в сечении торцовой поверхности цилиндром заданного диаметра d (рис. 8.21, б).

Зависимый и независимый допуски расположения и формы Зависимым называют переменный допуск расположения или формы, минимальное значение которого указывается в чертеже или технических требованиях и которое допускается превышать на величину, соответствующую отклонению действительного размера поверхности детали от проходного предела (наибольшего предельного размера вала или наименьшего предельного размера отверстия). Зависимые допуски расположения назначают главным образом в случаях, когда необходимо обеспечить собираемость деталей, сопрягающихся одновременно по нескольким поверхностям с заданными зазорами или натягами.

Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Рис. 8.22. Зависимый допуск соосности отверстий Независимым называют допуск расположения или формы, числовое значение которого постоянно для всей совокупности деталей, изготовляемых по данному чертежу, и не зависит от действительных размеров рассматриваемых поверхностей. Например, когда необходимо выдержать соосность посадочных гнезд под подшипники качения, ограничить колебание межосевых расстояний в корпусах редукторов и т. п., следует контролировать собственно расположение осей поверхностей.

Пример. Для отверстий диаметром 15+0,043 и 25–0,52 мм детали, показанной на рис. 8.22, назначен зависимый допуск соосности 0,05 мм.

Значение допускаемого отклонения от соосности является наименьшим и относится к деталям, у которых диаметры отверстий имеют наименьшие предельные размеры. С увеличением диаметров отверстий в соединении образуются зазоры. Отклонение oт соосности определяется разностью радиальных расстояний от осей отверстий, а зазоры — разностью предельного и номинального диаметров, поэтому отклонение от соосности связано с суммарным зазором в обеих ступенях S1 + S2 зависимостью = ( 1 + S2) / 2.

При наибольших предельных диаметрах отверстий 15,043 и 25,052 мм возможно дополнительное отклонение от соосности, равное 0,5 (0,043 + + 0,052) 0,047 мм. Допуск соосности в этом случае Тmax = 0,05 + 0,047 = = 0,097 мм.

Зависимые допуски можно контролировать комплексными калибрами, являющимися прототипами сопрягаемых деталей. Эти калибры проходные, что гарантирует беспригоночную сборку изделий.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Степени точности допусков формы и расположения поверхностей Согласно ГОСТ 24643—81 для каждого вида допуска формы и расположения поверхностей установлено 16 степеней точности. Числовые значения допусков от одной степени к другой изменяются с коэффициентом возрастания 1,6. В зависимости от соотношения между допуском размера и допусками формы или расположения устанавливают следующие уровни относительной геометрической точности: А — нормальная относительная геометрическая точность, допуски формы или расположения составляют примерно 60% допуска размера; В — повышенная относительная геометрическая точность, допуски формы или расположения составляют примерно 40% допуска размера; С — высокая относительная геометрическая точность, допуски формы или расположения составляют примерно 25% допуска размера. Допуски формы цилиндрических поверхностей, соответствующие уровням A, B и C, составляют примерно 30, 20 и 12% допуска размера, так как допуск формы ограничивает отклонение радиуса, а допуск размера — отклонение диаметра поверхности. Допуски формы и расположения можно ограничивать полем допуска размера. Эти допуски указывают только, когда по функциональным или технологическим причинам они должны быть меньше допусков размера или неуказанных допусков по ГОСТ 25670—83.

Обозначение допусков формы и расположения поверхностей Вид допуска формы и расположения согласно ГОСТ 2.308—79 следует обозначать на чертеже знаками (графическими символами), приведенными в табл. 8.1.

Допуск формы Допуск прямолинейности Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Допуск расположения Допуск параллельности Суммарные допуски формы Допуск радиального биения и расположения Допуск торцового биения Знак и числовое значение допуска вписывают в рамку, указывая на первом месте знак, на втором — числовое значение допуска в миллиметрах и на третьем — при необходимости буквенное обозначение базы (баз) или поверхности, с которой связан допуск расположения (рис. 8.23, а).

Рамку соединяют с элементом, к которому относится допуск, сплошной линией, заканчивающейся стрелкой (рис. 8.23, б). Если допуск относится к оси или плоскости симметрии, соединительная линия должна быть продолжением размерной (рис. 8.23, в); если допуск относится к общей оси (плоскости симметрии), соединительную линию проводят к общей оси (рис. 8.23, г).

Перед числовым значением допуска следует указывать: символ, если поле допуска задано его диаметром (рис. 8.23, д); символ R, если поле допуска задано радиусом (рис. 8.23, е); символ Т, если допуски симметричности, пересечения осей, формы заданной поверхности, а также позиционные заданы в диаметральном выражении (рис. 8.23, ж); символ T/2 для тех же видов допусков, если они заданы в радиусном выражении (рис. 8.23, з); слово «сфера» и символы или R, если поле допуска сферическое (рис. 8.23, и). Если допуск относится к участку поверхМЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ ности заданной длины (площади), то ее значение указывают рядом с допуском, отделяя от него наклонной линией (рис. 8.23, к). Если необходимо назначить допуск на всей длине поверхности и на заданной длине, то допуск на заданной длине указывают под допуском на всей длине (рис. 8.23, л). Надписи, дополняющие данные, приведенные в рамке, наносят, как показано на рис. 8.23, м.

Суммарные допуски формы и расположения поверхностей, для которых не установлены отдельные графические знаки, обозначают знаками составных допусков: сначала знак допуска расположения, затем знак допуска формы (рис. 8.23, н).

Базу обозначают зачерненным треугольником, который соединяют соединительной линией с рамкой допуска (рис. 8.24, а).

Базу можно обозначать буквой, соединяя ее с треугольником (рис.

8.24, б). Если базой является ось или плоскость симметрии, треугольник располагают в конце размерной линии соответствующего размера поверхности. В случае недостатка места стрелку размерной линии допускается заменять треугольником (рис. 8.24, в).

Обозначение зависимых допусков показано на рис. 8.25. Если допуск расположения или формы не указан как зависимый, его считают независимым. Зависимые допуски расположения и формы обозначают условным знаком (буквой M в кружке), который помещают после числового значения допуска, если зависимый допуск связан с действительными размерами рассматриваемого элемента (рис. 8.25, а); после букA Рис. 8.23. Примеры указания допусков формы и расположения поверхностей Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Рис. 8.24. Примеры обозначения баз венного обозначения базы (рис. 8.25, б) или без буквенного обозначения в третьей части рамки (рис. 8.25, г), если этот допуск связан с действительными размерами базового элемента; после числового значения допуска и буквенного обозначения базы (рис. 8.25, в) или без буквенного указания базы (рис. 8.25, д), если зависимый допуск связан с действительными размерами рассматриваемого и базового элемента.

Рис. 8.25. Примеры обозначения зависимых допусков соосности

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Отклонения формы определяют с помощью универсальных и специальных средств измерения. При этом используют поверочные чугунные плиты и плиты из твердых каменных пород (ГОСТ 10905—86), поверочные линейки типов ЛЧ, ЛТ, ЛД, ШП, ШПХ, ШД, УТ, ШМ (ГОСТ 8026—92), угольники типа УЛ, УЛП, УЛЦ, УП, УШ (ГОСТ 3749—77), призмы (ГОСТ 5641—82), плоскопараллельные концевые меры длины (ГОСТ 9038—90), уровни, натянутые струны и оптико-меха-нические приборы, в которых роль образцовой прямой выполняет световой или лазерный луч.

При измерении отклонений от прямолинейности и плоскостности (рис.

8.26, а) используют поверочные линейки или концевые меры с одинаковыми размерами, на которые устанавливают поверочную линейку 2.

Рис. 8.26. Схемы контроля отклонений от прямолинейности и плоскостности с помощью:

а — поверочной линейки; б — поворотного плоскомера; в — визирного прибора;

г — гидростатических уровней Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

При контроле отклонений от плоскостности для установки параллельности верхних плоскостей линеек 1 служит уровень 3. Отклонения определяют либо с помощью дополнительной меры 4 и щупов, либо с помощью измерительных головок 5, установленных на штативах. Отклонение от прямолинейности протяженных, вертикальных поверхностей можно определять сравнением с параллельно натянутой струной. Расстояние между струной и изделием определяют с помощью микровинта или микроскопа. Для контроля отклонения от плоскостности можно использовать накладной поворотный плоскомер (рис. 8.26, б), снабженный индикаторной головкой с ценой деления шкалы 10 и 20 мкм. С помощью визирных приборов (рис. 8.26, в) измеряют расстояние от исследуемой поверхности до оптической оси трубы 1, устанавливаемой вблизи изделия Д. При наклоне каретки с зеркалом 2, вызванном отклонениями от плоскостности, проецируемое на зеркало изображение марки автоколлиматора возвратится в него смещенным на некоторую величину. Угловое смещение измеряют с помощью компенсатора 3. Выпускают также Рис. 8.27. Схема контроля отклонений от круглости с помощью:

а — одноточечного прибора; б — двухточечного прибора; в — прибора с призмой; г — прибора с базирующим кольцом; д — кругломера с вращающимся наконечником; е — кругломера с вращающейся деталью; ж — записи на кругломере

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

плоскомеры с гидростатическими уровнями (рис. 8.26, г), действующими по принципу сообщающихся сосудов. При этом используют две или несколько измерительных головок 1, соединенных между собой резиновыми шлангами 2. Установив головки в проверяемых точках, вращают микровинты 3 до соприкосновения их острия с поверхностью жидкости, отсчет показаний выполняют по шкалам. Погрешность измерения равна примерно ±0,01 мм. Для определения отклонений от круглости применяют одно-, двух- и трехточечные приборы, кругломеры с прецизионным вращением детали или головки и интерферометры, сравнивающие контролируемую поверхность с образцовой. Огранку с нечётным числом граней невозможно обнаружить ни одноточечными (рис. 8.27, а), ни двухточечными (рис. 8.27, б) приборами. Для этого используют базирование на призме (рис. 8.27, в) или в кольце (рис. 8.27, г).

Для воспроизведения реального профиля детали служат приборы для измерений отклонений формы и расположения поверхностей вращения (ГОСТ 17353—89), например, с вращающимися наконечником 1 (рис.

8.27, д) или деталью (рис. 8.27, е). Наконечник, соприкасаясь с поверхностью детали, совершает радиальные перемещения, которые автоматически в увеличенном масштабе вычерчиваются в полярных координатах записывающим механизмом на круглограмме (рис. 8.27, ж). Числовые значения отклонений от круглости определяют с помощью прозрачного шаблона с концентрическими окружностями, накладываемого на круглограмму и перемещаемого до тех пор, пока одна из окружностей не займет положение прилегающей. В электрических схемах кругломеров предусмотрены частотные фильтры, позволяющие определять составляющие отклонений: эксцентриситет, овальность, огранки разных порядков, волнистость и т. д. На кругломерах различных типов можно контролировать наружные и внутренние поверхности детали диаметром 3 300 мм, длиной 100 1600 мм, с погрешностью 0,01 0,8 мкм, с увеличением перемещений наконечника от 2 до 2·104.

Современные приборы для измерений отклонений формы и расположения поверхностей вращения выпускают зарубежные фирмы: «Рэнк Тэйлор Гобсон» (Англия), «Хоммельверке» (ФРГ), «Мицутойо» (Япония) и др. В ряде приборов реализован принцип отсчёта отклонений формы от средней линии, аналогично шероховатости и волнистости, что позволяет использовать резерв повышения качества соединений в направлении повышения герметичности и др. свойств, связанных с условиями контакта поверхностей. Некоторые приборы позволяют измерять отклонение от прямолинейности и получать информацию о цилиндричности валов и отверстий путём образцового перемещения наконечника по винтовой линии. Большинство этих измерительных средств имеет Глава 8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ, ВОЛНИСТОСТИ....

Рис. 8.28. Схемы контроля отклонений расположения с помощью:

а — линейки и поверочной плиты; б — валика; в, г, д — специальных приспособлений; е — угольника возможность вывода измерительной информации на компьютер с целью последующей обработки и анализа.

Отклонения расположения от: параллельности, перпендикулярности, соосности и т. д. измеряют от прилегающих прямых и поверхностей. Прилегающие прямые и поверхности воспроизводятся с помощью дополнительных средств: поверочных плит, линеек Л (рис. 8.28, а), валиков В (рис. 8.28, б), угольников У (рис. 8.28, е) или специальных приспособлений Л (рис. 8.28, в, г, д).

На рис. 8.29 показаны схемы контроля соосности осей валов и отверстий с использованием специальных приспособлений. В качестве универсальных средств контроля отклонений расположения широко используют координатные измерительные машины (КИМ), описанные в разделе 6.4.

Рис. 8.29. Схемы контроля соосности:

а, в — контроль соосности с использованием технологических справок;

б — контроль соосности на призмах

СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ

ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

Основой построения системы допусков и посадок гладких цилиндрических деталей и соединений (ГОСТ 25346—89) являются принципы построения систем допусков деталей общего применения, рассмотренные в разделе 7.3.

К гладким относятся цилиндрические, конические и плоские поверхности. Большинство деталей изделий ограничены гладкими поверхностями. Детали, сопрягающиеся по своим поверхностям, образуют соединение.

По степени возможного взаимного перемещения поверхностей соединения могут быть подвижные — с зазором и неподвижные — с натягом. Номинальный размер соединения — общий для отверстия и вала. Понятия подвижное и неподвижное соединения или соединения с зазором и с натягом могут относиться, как к совокупности однотипных изделий, так и к единичному изделию. Понятие посадки относится к совокупности однотипных изделий, т.е. к изделиям, выполненным по одному чертежу. Таким образом, соединения бывают двух типов с зазором или с натягом, а посадки бывают трёх типов: с зазором, с натягом или переходные, в которых существует вероятность зазора и натяга во всей совокупности годных соединений.

Для образования посадок с различными зазорами и натягами в системе ИСО и в Единой системе допусков и посадок (ГОСТ 25346—89) для размеров до 500 мм предусмотрены основные отклонения валов и отверстий, представленные на рис. 9.1.

Основное отклонение — это одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. Основное отклонение по абсолютной величине равно расстоянию от нулевой линии до ближайшей границы поля допуска. Основные отклонения отверстий обозначают прописными буквами латинского алфавита (рис. 9.1, а), валов — строчными (рис. 9.1, б). Основное отклонение основного отверстия обозначают буквой Н, основное отклонение основного вала — h. Таким образом, в системе допусков и посадок (ЕСДП) все валы, кроме вала с основным отклонением h выполняются в системе отверстия (СА), а все отверстия, кроме основного отверстия (H) — в системе вала (СВ). В посадках с сочетанием основных отклонений отверстия и вала H/h обе детали — основные; такие посадки

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

EFF PRS

FG G H TUV

Рис. 9.1. Основные отклонения отверстий и валов в ЕСДП:

а — отклонения отверстий в системе вала (СВ); б — отклонения валов в системе отверстий (СА) IT (International Tolerane): IT01; IT0; IT1; IT2;…IT7;

IT8 …IT18; IT19.

В системе допусков и посадок (ЕСДП) числовое значение основного отклонения определяется буквой и зависит от номинального размера, но не зависит от квалитета точности; значение допуска определяется

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

квалитет и зависит от номинального размера, но не зависит от основного отклонения. Это является особенностью построения системы допусков и посадок и помогает ориентироваться при расчётах и выборе посадок, а также контроле и оформлении технической документации.

Таким образом, основные отклонения отверстий обеспечивают посадки в системе вала, аналогичные посадкам в системе отверстия. Это получается за счёт того, что основные отклонения отверстий равны по абсолютной величине основным отклонениям валов, обозначаемых той же буквой, но противоположны по знаку. Описанное общее правило формулируется следующим образом: основное отклонение отверстия симметрично относительно нулевой линии основному отклонению вала, обозначенному той же, но строчной буквой. Общее правило: EI = –es для основных отклонений от A до H; и ES = –ei для основных отклонений от J до ZC.

Существует, исключение из общего правила, называемое специальным правилом. Специальное правило применяется для отверстий в СВ размером свыше 3 мм с основными отклонениями J, К, М и N до квалитета 8 и с отклонениями Р – ZC до квалитета 7 включительно.

Специальное правило формулируется так: две посадки в системе отверстия и в системе вала, в которых отверстие данного квалитета соединяется с валом ближайшего более точного квалитета (например, 30P7/h6), должны иметь одинаковые зазоры или натяги (рис. 9.2).

Cпециальное правило: ES = –ei +, где = IТn – ITn–1 — разность между допуском рассматриваемого квалитета и допуском ближайшего более точного квалитета.

Пример. Согласно ГОСТ 25346—89 нижнее отклонение вала р для интервала размеров 18 30 мм ei = +22 мкм. Верхнее отклонение отверстия Р для указанных размеров по общему правилу было бы ES = –ei = –22 мкм. Но согласно специальному правилу для основного отклонения Р ES = –ei +. Так, для поля допуска Р7 = IT7 – IT6 = 21 – 13 = 8 мкм и ES = –22 + 8 = –14 мкм (рис. 9.2).

Отметим, что поправки в ГОСТ 25347—82 уже внесены и нет необходимости их вычислять.

Для валов js и отверстий Js с симметричными отклонениями оба предельных отклонения определяют исходя из допуска IT соответствующего квалитета. Так как, для js и Js поле допуска симметрично относительно нулевой линии es = |ei| = ± IT/2 и ES = |EI| = ± IT/2.

Поля допусков в ЕСДП образуется сочетанием одного из основных отклонений с одним из квалитетов точности. В соответствии с этим правилом поле допуска обозначают буквой основного отклонения и номером квалитета, например, для вала h7, d9; для отверстия Н7, D9.

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

Рис. 9.2. Схема определения основных отклонений отверстий по специальному правилу Таким образом, одно предельное отклонение — основное, а второе предельное отклонение, ограничивающее данное поле допуска, определяется по основному отклонению и допуску принятого квалитета. Если основное отклонение верхнее, то нижнее отклонение: для вала ei = es – IT; для отверстия EI = ES – IT. Если основное отклонение нижнее, то верхнее отклонение: для вала es = ei + IT; для отверстия ES = EI + IT. Следует иметь в виду, что допуск величина всегда положительная, а отклонения ei, es, EI, ES берутся с учетом знака.

В соответствии с рекомендацией ИСО, основанной на практике промышленно развитых стран, из установленных основных рядов полей допусков для размеров от 1 до 500 мм выделены предпочтительные поля допусков. Они обеспечивают наибольшее число посадок общего применения.

ГОСТ 25347—82 устанавливает для размеров 1 500 мм 16 полей допусков валов предпочтительного применения: g6, h6, js6, k6, n6, р6, r6, s6, js7, h7, e7, h8, d9, h9, d11, h11 и 10 полей отверстий: H7, Js7, К7, Р7, N7, F8, H8, Е9, H9, H11.

Использование предпочтительных полей допусков способствует повышению уровня унификации изделий, сокращает номенклатуру режущих инструментов и калибров, создает экономически благоприятные условия для кооперирования и организации централизованного производства для всех стран участников. В отдельных технически обоснованных случаях применяются поля допусков, не вошедшие в ряды предпочтительных.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Ряды полей допусков для размеров менее 1 мм характеризуются большим набором полей и смещением их в сторону более точных квалитетов по сравнению с основными рядами полей допусков для размеров от 1 до 500 мм. Это отражает более высокие точностные требования в приборостроении. Для размеров свыше 500 до 3150 мм установлено сокращенное число полей допусков, и они смещены в сторону более грубых квалитетов по сравнению с рядами для размеров от 1 до 500 мм. В частности, уменьшено число полей допусков отверстий для посадок с натягом, которые в системе вала осуществлять нецелесообразно. Для размеров свыше 3150 до 10 000 мм ГОСТ 25348—82 посадки с натягом предусмотрены только в системе отверстия. Для размеров более 500 мм и менее 1 мм предпочтительные поля допусков не выделены, но в ГОСТ 25347—82 даны рекомендации по применению полей допусков в различных интервалах номинальных размеров менее 1 мм.

Построение схем полей допусков посадок проводят с учётом особенностей системы допусков. Так как значение основного отклонения определяет расстояние от ближайшей границы поля допуска до нулевой линии, то верхнее, если поле допуска расположено выше нулевой линии, или нижнее, если поле допуска расположено ниже нулевой линии отклонения, определяют по основному отклонению и допуску выбранного квалитета.

Пример. Для вала 16n5 по ГОСТ 25346—89 основное отклонение равно +12 мкм, допуск IT5 равен 8 мкм. Следовательно, нижнее отклонение вала ei = +12 мкм, верхнее отклонение es = 12 + 8 = +20 мкм. Если допуск вала принять по IT7, то ei не изменится, es = 12+18 = +30 мкм (рис. 9.3).

Верхние отклонения полей допусков валов (от а до g) и нижние отклонения соответствующих отверстий (от А до G), применяемые для посадок с зазором, приняты одинаковыми по абсолютному значению. Следовательно, зазоры в одноименных посадках в системах отверстия и вала одинаковы.

Поля допусков свыше квалитета 7 для посадок с натягом в ЕСДП построены так, что верхние отклонения валов в системе отверстия равны по абсолютному значению нижним отклонениям отверстий в системе вала, обозначенным теми же, но прописными буквами. Следовательно, наибольшие натяги в системах отверстия и вала одинаковы, так как допуски при одном и том же квалитете в обеих системах равны (рис. 9.3).

В ЕСДП для всех диапазонов размеров установлены рекомендуемые посадки, а для размеров 1 500 мм из числа рекомендуемых выделены предпочтительные посадки. К числу предпочтительных посадок в диапазоне размеров 1 500 мм относятся посадки в системе отверстия:

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

H7/е8; H7/f7; H7/g6; H7/h6; H7/js6; H7/k6; H7/n6; H7/p6; H7/r6;

H7/s6; H8/e8; H8/h7; H8/h8; H8/d9; H9/d9; H11/d11; H11/h11 и в системе вала: F8/h6; H7/h6; Js7/h6; K7/h6; N7/h6; P7/h6; H8/h7; E9/h8;

H8/h8; H11/h11.

Отбор полей допусков и посадок основан на производственном опыте и позволяет унифицировать применяемые в промышленности посадки, обеспечивает типовые конструктивные, а также разрабатывать типовые технологии изготовления изделий. Комбинируя различные варианты предпочтительных полей допусков валов и отверстий, можно значительно расширить возможности системы по созданию различных посадок без увеличения набора инструментов, калибров и другой технологической оснастки. В различных отраслях промышленности действуют ограничительные отраслевые стандарты или стандарты предприятия, сокращающие число полей допусков и посадок.

В большинстве случаев посадки назначаются и в системе отверстия и в системе вала. Однако, применение системы отверстия является предпочтительным. Систему вала следует применять только в тех случаях, Рис. 9.3. Примеры расположения полей допусков при образовании посадок

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

когда это оправдано конструктивными или экономическими условиями, например, если необходимо получить разные посадки нескольких деталей с отверстиями на одном гладком валу или если валом является стандартная деталь, например, наружное кольцо подшипника. Штифты и шпонки являются основными валами, т.е. выполняются с основным отклонением h и, следовательно, все сопряжённые с ними детали выполняются в системе вала, за исключением случая соединения с отверстием H.

Применение посадок в системе отверстия обосновано экономическими соображениями, что объясняется технологическими условиями обработки валов и отверстий. Обработка валов в большинстве случаев производится на универсальном оборудовании (токарные и шлифовальные станки) универсальным инструментом (резцы, шлифовальные круги) и не требует для каждого размера детали специальных условий. Обработка отверстий сверлением, развёртыванием или протягиванием в каждом случае требует специальный инструмент необходимого размера. Кроме того, контрольные калибры для отверстий (предельные калибры — пробки) являются более дорогостоящими, чем для контроля валов (предельные калибры — скобы). Всё это, в случае применения системы отверстия, приводит к значительному сокращению режущего и контрольного инструмента.

Встречаются конструкторские решения, например, в узлах с подшипниками качения, когда целесообразно применять комбинированные посадки. Комбинированные посадки образуются соединением отверстия в системе вала и вала в системе отверстия, например: E9/k6; Js7/d11 и т.п. или соединением отверстия и вала, квалитеты точности которых отличаются более, чем на два квалитета, например: H6/d9; H9/m6 и т.п.

Комбинированные посадки должны быть образованы из предпочтительных или рекомендуемых полей допусков отверстия и вала, но допускаются и исключения.

9.2. СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Классы точности и категории подшипников Подшипники качения различных типоразмеров представляют собой стандартные сборочные единицы, изготовляемые в большом количестве на специализированных заводах, главные требования к которым надёжность работы и взаимозаменяемость. Подшипники качения не зависимо от конструктивных особенностей и размеров обладают полной внешней

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

взаимозаменяемостью по наружному диаметру наружного кольца D и внутреннему диаметру внутреннего кольца d. Полная взаимозаменяемость по присоединительным поверхностям позволяет проводить сборку и замену подшипников качения при ремонте изделия с соблюдением технических требований к качеству.

Присоединительные размеры подшипников качения, по которым они монтируются на валах и в корпусах изделий, установлены межгосударственным стандартом ГОСТ 520—2002. Обозначения диаметров не соответствуют правилу, установленному ЕСДП, поскольку подшипники качения готовое специальное изделие; диаметр отверстия внутреннего кольца обозначается строчной буквой d, наружный диаметр наружного кольца (вал) заглавной — D.

Система допусков и посадок для подшипников качения построена с соблюдением принципов, изложенных в разделе 7.3. Установлены уровни точности подшипников качения, позволяющие удовлетворить современным требованиям, предъявляемым к показателям качества изделий. По ГОСТ 520—2002 для разных типов подшипников качения установлены следующие классы точности, обозначаемые в порядке повышения точности: 8; 7; 0; нормальный; 6Х; 6; 5; 4;Т; 2.

Для шариковых и роликовых радиальных, а также радиально-упорных шариковых подшипников установлены классы точности: 8; 7; нормальный; 6; 5; 4; Т; 2.

Для роликовых конических подшипников установлены 8; 7; 0; нормальный; 6Х; 6; 5; 4; 2 классы точности.

Для упорных и упорно-радиальных подшипников установлены 8; 7;

нормальный; 6; 5; 4; 2 классы точности.

ГОСТ 520—2002 соответствует стандартам ИСО 492—94 и ИСО 199—97, но включает 3 дополнительных класса точности: 8, 7 и T.

Классы точности 8 и 7 устанавливают в нормативных документах при изготовлении подшипников по договору с заказчиком.

В зависимости от наличия требований связанных с условиями работы подшипников качения: допускаемого уровня вибраций, момента трения, а также дополнительных технических требований, связанных с отклонениями формы и расположения, волнистостью поверхностей подшипника, погрешностями монтажа и других, установлены три категории подшипников — A, B, C.

К категории А относят подшипники классов точности 5, 4, Т, 2 с одним из следующих дополнительных требований по: повышенным регламентированным нормам уровня вибрации; волнистости и отклонению от круглости поверхностей и моменту трения; волнистости и отклонению от круглости поверхностей качения и контролю угла контакта; волнисМЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ тости и отклонению от круглости поверхностей качения, моменту трения и контролю угла контакта; волнистости и отклонению от круглости поверхностей качения, значению осевого биения, соответствующему следующему более высокому классу точности; волнистости и отклонению от круглости поверхностей качения, значению радиального биения, соответствующему следующему более высокому классу точности и другим сочетаниям этих требований.

К категории В относят подшипники классов точности 0, нормального, 6Х, 6, 5 с одним из следующих дополнительных требований по: регламентированным нормам уровня вибрации; волнистости и отклонению от круглости поверхностей качения; значению осевого биения, соответствующему следующему более высокому классу точности; значению радиального биения, соответствующему следующему более высокому классу точности; значениям осевого и радиального биений, соответствующим следующему более высокому классу точности; моменту трения;

контролю угла контакта; моменту трения и контролю угла контакта;

высоте, монтажной высоте и ширине подшипников.

К категории С относят подшипники классов точности 8, 7, 0, нормального, 6, к которым не предъявляют дополнительные требования, установленные для подшипников категорий А и В или другие не указанные в стандарте требования.

Подшипники категорий А, В, С изготавливают по заказу потребителя.

Конкретные значения дополнительных технических требований устанавливают в нормативных документах на подшипники категорий А, В, С или в конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.

Категории А, В, С, кроме отдельных технических требований, не распространяются на подшипники, изготавливаемые по нормативным документам для авиации, железнодорожного транспорта и автомобилестроения, станкостроения, приборостроения и др., где установлены специальные требования, отличающиеся от требований ГОСТ 520—2002 и дополняющие их.

Обозначение подшипников качения в технической документации и при маркировке готовых подшипников шариковых и роликовых установлен ГОСТ 3189—89, радиальных и упорных двойных роликовых комбинированных — ГОСТ 26290—90, шарнирных — ГОСТ 3635—78, роликовых игольчатых без колец ГОСТ 4060—78. Система обозначений представляет собой упорядоченную совокупность символов в виде букв и цифр, позволяГлава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ ющую однозначно описать конкретный подшипник независимо от его размеров, типа и конструктивной разновидности. Основным требованием, предъявляемым к системе обозначений, является однозначность идентификации условного обозначения и конкретного подшипника. Система условных обозначений существенно сокращает объем описания подшипника, экономя при этом время и средства, позволяет использовать машинную обработку информации о подшипниках. Например, вместо описания подшипника в виде: «радиальный роликовый подшипник с короткими цилиндрическими роликами с безбортовым внутренним кольцом, с внутренним диаметром 25 мм», применяется его условное обозначение 32205.

Стандартами и техническими условиями в структуре системы предусмотрено основное условное обозначение (ОУО) и дополнительное условное обозначение (ДУО), которое относительно ОУО может располагаться как справа, так и слева (рис. 9.4,а).

Независимо от типа подшипника основное условное обозначение характеризует линейные размеры подшипника, его тип и конструктивную разновидность. Дополнительные условные обозначения указывают в основном качественные показатели подшипника (точность, зазоры, материал, конструктивные изменения и т.д.). При этом слева от ОУО указываются такие параметры как: точность, зазоры, момент трения, категория, а справа — материал деталей подшипника, специальные требования, предъявляемые к подшипнику.

Структура и содержание элементов условных обозначений зависит от конкретного типа подшипника и определяется соответствующими ГОСТами и техническими условиями (ТУ). Например, подшипники общего назначения обозначаются по ГОСТ 3189-89 согласно структуре, представленной на рис. 9.4,б.

СТАНДАРТ

ДУО ОУО ДУО

Рис. 9.4,а. Общая структура условных обозначений подшипников

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Рис. 9.4,б.Структура условного обозначения подшипника по ГОСТ 3189- В соответствии с ГОСТ 3189—89 в основу системы условных обозначений подшипников качения положены следующие основные признаки:

внутренний диаметр подшипника d; серия диаметров и серия ширин; тип подшипника; конструктивная разновидность подшипника. Кроме того, установлены признаки, которые характеризуют специальные требования к подшипникам, а именно: класс точности; радиальный зазор; момент трения; категория подшипника; специальные технические требования по шумности и вибрациям; температурные пределы отпуска деталей подшипника, виды смазок и другие. ГОСТ 3189—89 устанавливает строгий порядок расположения знаков ОУО и знаков ДУО. Порядок отсчета цифр ОУО следует вести справа налево (рис. 9.5). Общее число значащих цифр в ОУО равно 7. Дополнительное условное обозначение подшипника слева от ОУО отделяется дефисом, а справа — непосредственно за ним. Таким образом, структура буквенно-цифрового условного обозначения подшипника состоит из 7 цифр ОУО и вполне определенного сочетания букв и цифр ДУО.

Подшипники одних и тех же типоразмеров, работающие в различных условиях могут изготавливаться по специальным требованиям. Чтобы отличить стандартные подшипники от подшипников, изготовленных по специальным требованиям, ГОСТом вводятся дополнительные условные обозначения (ДУО), располагаемые относительно ОУО слева и справа в виде комбинации цифр и букв русского и латинского алфавитов. При этом, величины, определяющее качество подшипника в ДУО располагаются слева от ОУО через дефис (рис. 9.5). К ним относятся: точность, величина радиального зазора, величина момента трения и категория подшипника. Специальные технические требования к подшипникам в ДУО располагаются справа от ОУО (рис. 9.5) и включают: материал подшипника или его отдельных деталей, некоторые конструктивные отличия, требования по шумности и вибрациям подшипников, температура отпуска деталей подшипГлава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

ДУО ДУО

Рис. 9.5. Содержание дополнительных условных обозначений подшипников ников, сорта смазки, закладываемой в подшипник закрытого типа при их изготовлении и другие.

Классы точности обозначаются соответствующей цифрой слева от ОУО через дефис. Класс точности 0, в случае отсутствия специальных требований к радиальному зазору или других, в условном обозначении не указывается.

Например: а) подшипник с нормальной группой радиального зазора (в обозначении не указывается) и классом точности 0 имеет обозначение (класс точности 0 не указывается); б) подшипник 20-304 имеет группу радиального зазора 2 и класс точности 0; в) подшипник 6-207, где 6 — класс точности радиального однорядного подшипника 207.

Обозначение усложняется, если имеется необходимость дополнительных сведений, например, о радиальном зазоре, моменте трения, типе, смазке, требований к волнистости и круглости, категории подшипника и др.

Пример 1. Подшипник 2В0-26315 Л имеет класс точности 0, категорию В, дополнительные технические требования по волнистости и отклонению от круглости поверхностей качения обозначены цифрой 2, группа радиального зазора — нормальная (в обозначении не указывается) и не имеет требований по моменту трения.

Пример 2. 4А25-204, где 5 — класс точности, 2 — группа зазора, А — категория подшипника, 4 — дополнительные технические требования по волнистости и отклонению от круглости поверхностей качения, моменту трения и контролю угла контакта.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

В условном обозначении подшипников категории С категорию не указывают. Рассмотрим примеры полных условных обозначений подшипников.

Подшипник 2В76-308Т2Ш1 — подшипник категории В с дополнительным требованием по волнистости и круглости поверхностей, радиальный шариковый однорядный, внутренний диаметр 40 мм, серия диаметров — 3, шестого класса точности, радиальный зазор по 7 ряду, с температурой отпуска колец 250°С, при норме шумности Ш1.

Подшипник 6-50205 АЕУШ1 — подшипник категории С (в обозначении не указывается), радиальный шариковый однорядный с канавкой на наружном кольце, с внутренним диаметром 25 мм, серия диаметров 2, шестого класса точности, по нормальной группе радиального зазора, повышенной грузоподъемности, с пластмассовым сепаратором, с дополнительными техническими требованиями У при первом исполнении, при норме шумности Ш1.

Подшипник 2ВО-3622У — подшипник радиальный роликовый сферический двухрядный с цилиндрическим отверстием категории В с дополнительными требованиями по волнистости и отклонению от круглости поверхностей качения, подшипник нулевого класса точности по четвертой группе радиального зазора, внутренний диаметр 110 мм, шестой серии диаметров.

На подшипниках качения ставится маркировка условного обозначения в соответствии с ГОСТ 3189-89. В маркировке указывается условное обозначение предприятия-изготовителя и условного знака года выпуска. Для всех подшипников, кроме конических, для обозначения нормального класса точности применяют знак «0». Для конических подшипников для обозначения нулевого класса точности применяют знак «0», нормального класса точности применяют знак «N», класса точности 6Х применяют знак «X». Знак «0» маркируют только в том случае, если слева от него имеется знак маркировки. Допускается обозначение категорий А и В проставлять на наружном диаметре отдельно от условного обозначения подшипника. При этом знак «0» для обозначения класса точности не маркируют.

Посадки подшипников качения на вал и в корпус. Выбор посадок Основные присоединительные размеры подшипников качения, по которым они монтируются на валах (осях) и в корпусах (корпусных деталях) машин и приборов, установлены ГОСТ 520—2002. Одно из колец подшипника — тугое, т.е. монтируется на вал с соответствующей посадкой с натягом, второе — свободное, устанавливается в корпусе с зазором.

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

Установлены следующие обозначения присоединительных размеров:

d — диаметр отверстия внутреннего кольца радиальных и радиальноупорных подшипников или тугого кольца одинарных упорных подшипников;

dm = 0,5(dmax + dmin) — средний диаметр отверстия внутреннего кольца, где dmax и dmin — максимальное и минимальное значения диаметра d, полученные в результате измерений в радиальной плоскости;

d1 — диаметр отверстия тугого кольца двойных упорных подшипников;

D — наружный диаметр наружного кольца радиальных и радиальноупорных подшипников или свободного кольца упорных подшипников;

Dm = 0,5( max + Dmin) — средний наружный диаметр наружного кольца, где Dmax и Dmin — максимальное и минимальное значения диаметра D, полученные в результате измерений в радиальной плоскости.

Подшипники качения всех классов точности изготавливают с основными отклонениями внутреннего и наружного диаметров L и l, равными нулю. Таким образом, диаметры наружного кольца Dm и внутреннего кольца dm приняты соответственно за диаметры основного вала и основного отверстия, а, следовательно, посадку соединения наружного кольца с корпусом назначают в системе вала, а посадку соединения внутреннего кольца с валом — в системе отверстия. Необходимо отметить, что поле допуска на диаметр отверстия внутреннего кольца расположено не в «тело», как у основного отверстия, а наоборот, т. е. вниз от нулевой линии. Расположение поля допуска отверстия внутреннего кольца с таким основным отклонением позволяет получать оптимальные натяги в соединениях колец с валами. При этом валы выполняются по стандартным полям допусков. Поля допусков вращающихся валов в подшипниковых посадках, как правило, образуются в квалитетах точности IT4, IT5, IT с основными отклонениями n, m, k, js (рис. 9.6).

Посадки подшипников качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значения и характера действующих на него нагрузок и вида нагружения колец. Согласно ГОСТ 3325—85 различают три основных вида нагружения колец: местное, циркуляционное и колебательное.

Местное нагружение имеет кольцо, воспринимающее постоянную по направлению результирующую радиальную нагрузку Fr, например, действие силы от массы изделия, натяжение приводного ремня и т.п.

Дорожка качения воспринимает нагрузку лишь ограниченным участком окружности и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение возниМЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Рис. 9.6. Схемы расположения полей допусков для посадок подшипников качения на вал и в корпус кает, например, когда кольцо не вращается относительно нагрузки, например внутреннее кольцо (рис. 9.7, а) и наружное кольцо (рис. 9.7, б).

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает результирующую радиальную нагрузку Fr последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ее всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение кольца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке Fr, например, наружное кольцо (рис. 9.7, а), внутреннее (рис. 9.7, б) или при радиальной нагрузке Fc, вращающейся относительно кольца, например, внутреннее кольцо (рис. 9.7, в), наружное (рис. 9.7, г).

Колебательное нагружение возникает тогда, когда неподвижное кольцо воспринимает равнодействующую Fr+c двух радиальных нагрузок, например Fr — постоянна по направлению, а Fc вращается, причем Fr > Fc (наружное кольцо на рис.9.7, в, внутреннее кольцо на рис. 9.7, г).

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

При этом нагрузка воспринимается ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности вала или корпуса. Равнодействующая нагрузка Fr+c не совершает полного оборота, а колеблется между точками А и В (рис. 9.7, и).

Эпюры напряжений при местном, циркуляционном, а также круговая диаграмма изменения равнодействующей силы Fr+c колебательном нагружении показаны на рис. 9.7, ж, з, и. Если нагрузка Fr имеет постоянное направление и по величине меньше вращающейся Fc, то нагружение, в зависимости от схемы действия сил, может быть местным или циркуляционным. Так, например, местное нагружение будет иметь внутреннее кольцо, а циркуляционное нагружение — наружное кольцо в схеме, показанной на рис. 9.7, д или циркуляционное нагружение — внутреннее кольцо, а местное нагружение наружное кольцо (рис. 9.7, е).

При выборе посадок подшипников качения на вал и в корпус учитывают следующие условия: 1) обеспечение взаимной неподвижности поверхности кольца и поверхности сопряжённой детали — вала или корпуса, в противном случае будет проскальзывание — износ и потеря точности;

2) необходимо обеспечить условия, при которых неизбежная деформация колец при посадках с натягом не вызовет защемление тел качения и как следствие нарушение работоспособности подшипника.

Рис. 9.7. Схемы нагружения колец подшипников качения

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Из этих условий следует, что, как правило, вращающиеся кольца имеют посадку с натягом, неподвижные — с зазором.

Рекомендуемые посадки для подшипников качения и примеры их применения приведены в ГОСТ 3325—85. Посадку с зазором назначают в основном для кольца, которое испытывает местное нагружение. Посадку с натягом назначают преимущественно для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение. Выбор посадок необходимо проводить по таблицам (табл. 9.1, 9.2, 9.3), составленным на основе обобщающих данных теоретического характера и производственного опыта.

Нагрузка С умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150% (KБ < 1,5) 1, d1/d или D/D П р и м е ч а н и е. d и D — соответственно диаметр отверстия и наружный диаметр подшипника; d1 — диаметр отверстия полого вала; D1 — диаметр наружной поверхности тонкостенного корпуса

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

При циркуляционном нагружении колец подшипников необходимо рассчитать интенсивность нагружения, которая представляет собой действие радиальной нагрузки PR на единицу длины посадочной поверхности.

Интенсивность нагрузки подсчитывают по формуле где Fr — радиальная нагрузка на опору; b — рабочая ширина посадочного места; kl, k2, k3 — коэффициенты, определяемые по табл. 9.1, 9.2, 9.3. Динамический коэффициент посадки kl зависит от характера нагрузки, коэффициент k2 учитывает степень ослабления натяга, если вал имеет внутреннее отверстие — dотв или корпус — тонкостенный; при сплошном вале k2 = 1. Коэффициент k3 учитывает неравномерность распределения радиальной нагрузки Fr между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору Fa. Значения k3 зависят от величины (Fa/Fr) ctg, где — угол контакта тел качения с дорожкой качения наружного кольца, зависящий от конструкции подшипника. Для радиальных и радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом k3 = 1.

Поля допусков валов и отверстий при допускаемых значениях нагрузок на посадочные поверхности подшипников PR, Н/мм внутреннего кольца, наружного кольца,

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Поля допусков валов и отверстий, под подшипники качения Нагрузка спокойная или с умеренными толчками и вибрацией, перегрузка до 150% 120— * Поля допусков f6 и H8 применять при частоте вращения не более 0,6 Ппр (где Ппр — предельно допустимая частота вращения подшипников).

** Соединения подшипников c валами, выполненными по k5, k6, js5, js6, осуществляют методом селективной сборки.

*** Для корпусов из цветного металла.

Примеры расчёта и выбора посадок подшипников качения на вал и в корпус приведены в разделе 9.6.

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

9.3. ДОПУСКИ УГЛОВ, СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК

КОНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Допуски углов конусов и призматических элементов деталей с длиной меньшей стороны угла до 2500 мм и ряды нормальных углов установлены ГОСТ 8908—81. Наружный и внутренний конусы определяются следующими параметрами: диаметром большого основания D, диаметром малого основания d, углом конуса, углом уклона /2, длиной конуса L (рис. 9.8). Угол уклона /2 связан с размерами D, d и L соотношением (0,5D – 0,5d)/L, = tg /2 или (D – d)/L = 2 tg /2 = С, где 2 tg /2 = С — конусность; С/2 = tg /2 — уклон i.

При назначении допусков учитывается взаимосвязь между размерами D, d, и L. Сокращение типоразмеров конусов достигается установлением рядов нормальных конусностей по ГОСТ 8593—81.

ГОСТ 8908—81 устанавливает 17 степеней точности допусков углов, обозначаемых AT1, АТ2,..., АТ17. Обозначение допуска угла заданной степени точности состоит из обозначения допуска угла AT (Angle Toleranсe) и цифры соответствующей степени точности. Допуск угла — это разность между наибольшим и наименьшим предельными углами.

Допуск угла изменяется по геометрической прогрессии со знаменателем = 1,6 при переходе от одной степени к другой. При необходимости доБольшое основание Рис. 9.8. Геометрические параметры конуса

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Рис. 9.9. Поля допусков углов конусов:

а — допуск в угловых единицах; б — допуск в линейных единицах пуски точнее степени точности 1, например 0; 01 могут быть получены последовательным делением допусков степени точности 1 на 1,6. На угловые размеры для каждой степени установлены следующие допуски:

а) допуск угла АТ, выраженный в угловых единицах (рис. 9.9, а), округленные значения допуска угла AT' градусах, минутах, секундах, которые рекомендуется указывать на чертежах, приведены в ГОСТ 8908—81;

б) допуск угла ATh, выраженный отрезком на перпендикуляре к стороне угла, противолежащему углу АТ на расстоянии L1 от вершины этого угла (рис. 9.9, б), практически этот отрезок равен длине дуги с радиусом L стягивающей угол АТ ;

в) допуск угла конуса АТD, выраженный допуском на разность диаметров в двух нормальных к оси конуса сечениях на заданном расстоянии L между ними, определяется по перпендикуляру к оси конуса (рис. 9.9, а).

Допуск ATh назначают в зависимости от длины L1 на конусы, имеющие конусность более 1 : 3 (рис. 9.9, б). Значение допуска ATh определяют по формуле ATh = АТ L1.10–3, где ATh — в мкм; АТD — в мкрад; L1 — в мм.

Если конусность равна или менее 1 : 3, то принимают L1 = L и назначают допуски ATD, причём значение ATD ATh (разность между длиной конуса и образующей в этом случае не превышает 2%). При конусности более 1 : 3 значение допуска ATD определяют по формуле ATD = ATh/cos /2, где — номинальный угол конуса.

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

Система допусков и посадок конических соединений Существуют два способа нормирования диаметра конуса. По первому способу устанавливают допуск диаметра TD, одинаковый в любом поперечном сечении конуса и определяющий два предельных конуса, между которыми должны находиться все точки поверхности действительного конуса (рис. 9.10). Допуск TD ограничивает также отклонения угла конуса и отклонения формы конуса, если эти отклонения не ограничены меньшими допусками. Второй способ состоит в том, что допуск TDS устанавливают только в заданном сечении конуса. Этот допуск не ограничивает отклонения угла и формы конуса.

Допуск формы TF определяется суммой допусков круглости поперечного сечения конуса и прямолинейности его образующих. Допуски TD или TDs должны соответствовать ГОСТ 25346—89. Их выбирают соответственно по диаметру большего основания конуса или диаметру в заданном сечении конуса.

Для конических соединений установлены посадки с зазором, натягом и переходные. По способу фиксации осевого расположения сопрягаемых конусов посадки разделяют на: а) посадки с фиксацией путем совмещения конструктивных элементов конусов (базовых плоскостей); б) посадки с фиксацией по заданному осевому смещению конусов; в) посадки с фиксацией по заданному осевому расстоянию между базовыми плоскостями сопрягаемых конусов; г) посадки с фиксацией по заданной силе запрессовки (посадки с натягом). Посадок типов а) и б) назначают в системе отверстия с Рис. 9.10. Действительный и предельные конусы

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

полями допусков сопрягаемых конусов одного квалитета точности. Соединения с зазором применяют в соединениях, в которых необходимо регулировать зазор между сопрягаемыми деталями (например, соединения конусной шейки шпинделя станка с конусными вкладышами подшипника скольжения). К ним относят также соединения, обеспечивающие герметичность и разделение одного пространства от другого как в неподвижном состоянии, так и при взаимном перемещении соединяемых деталей (например, краны запорной арматуры). Соединения с натягом могут быть получены путем приложения осевой силы, создающей соответствующий натяг, необходимый при передаче крутящего момента. Под влиянием осевой силы происходит самоцентрирование деталей (оси сопрягаемых деталей совпадают). Конусные соединения обеспечивают более легкую по сравнению с цилиндрическими соединениями разборку, позволяют регулировать зазор или натяг в процессе сборки и эксплуатации.

Для получения различных посадок ГОСТ 25307—82 установлены следующие основные отклонения: d, e, f, g, h, js, k, m, n, p, r, s, t, u, x, z — для наружных конусов и Н, Js, N — для внутренних. Эти основные отклонения в сочетании с допусками квалитетов 4 12 образуют поля допусков.

Средства контроля углов и конусов основаны на сравнительном или тригонометрическом методах контроля углов. В основу первого метода положено сравнение контролируемых углов с угловыми мерами, угольниками и угловыми шаблонами. С помощью угловых мер определяют наибольший просвет между сторонами измеряемого угла и самой меры. Измерения углов с точностью до 2 и грубее проводят угломером с нониусом, универсальным и оптическим угломерами (см. раздел 6.1). Измерения центральных углов (углов, образованных двумя радиусами), а также для точных угловых делений при обработке деталей используют оптические делительные головки с ценой деления 5, 10 и 60. Углы между двумя гранями измеряют гониометрами, а малые угловые отклонения от горизонтали и вертикали — уровнями.

Гладкие конические детали с допусками диаметров от IT4 до IT12, степенями точности допусков углов конусов от 4 до 9 и конусностью от 1 : 3 до 1 : 50 контролируют конусными калибрами (ГОСТ 24932—81), а конуса инструментов контролируют калибрами по ГОСТ 2849—94. Комплект калибров состоит из калибра-пробки, калибра-втулки и контркалибра-пробки. Калибр-втулка соответствует парному калибру контрольным калибром по краске толщиной слоя 2 5 мкм. Пятно контакта должно быть не менее 90%.

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

9.4. СИСТЕМА ДОПУСКОВ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Соединение втулок, шкивов, муфт, рукояток и других деталей машин с валами для передачи крутящих моментов можно выполнять с применением различных видов шпонок: призматических, сегментных, тангенциальных. Размеры, допуски и посадки большинства типов шпонок и пазов для них унифицированы. Поля допусков призматических шпонок установлены ГОСТ 23360—78 и 29175—91; сегментных шпонок — ГОСТ 24071—97; тангенциальных — ГОСТ 24069—97. Допуски устанавливаются на ширину b шпонок и пазов валов и втулок, что обеспечивает необходимые посадки в шпоночном соединении. Ширина призматических и сегментных шпонок выполняется по полю допуска h9, высота шпонки по h11, длина по h14, а диаметр D сегментных шпонок по h12, что делает возможным централизованное изготовление всех типов шпонок независимо от посадок в соединении. Для призматических шпонок установлено три типа шпоночных соединений: свободное, нормальное и плотное, для сегментных: нормальное и плотное. Cвободное соединение достигается установленными полями допусков ширины b паза на валу Н9 и паза во втулке D10, что обеспечивает посадку с зазором. В нормальном соединении паз на валу — N9 и паз во втулке Js9.

В плотном соединении — одинаковые поля допусков на ширину b для паза на валу и паза во втулке Р9. Нормальные и плотные соединения обеспечивают переходные посадки.

Контроль шпоночных соединений осуществляют комплексными калибрами конструкция и размеры калибров для различных размеров деталей представлены в ГОСТ 24110—80, ГОСТ 24111—80, ГОСТ 24112— (см. также рис. 9.16).

9.5. КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ РАЗМЕРАМ

Контроль деталей можно проводить без проведения измерений и последующего сравнения действительного размера с максимальным и минимальным предельными размерами. Достаточно установить лишь факт нахождения действительного размера в поле допуска, т.е. между предельными размерами. Принцип контроля по предельным размерам может быть реализован как в автоматизированных измерительно-информационных системах, например, для размерной сортировки тел качения с целью обеспечения селективной сборки подшипников качения, так и в простых инструментах. На производстве нашли широкое распространение ручные средства контроля по предельным размерам — предельные

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Рис. 9.11. Контроль предельными калибрами калибры. Предельные калибры применяют для контроля размеров гладких цилиндрических, конусных, шпоночных пазов, резьбовых, шлицевых деталей, глубин и высот выступов, а также расположения поверхностей и ряда других параметров. Принцип контроля по предельным размерам гладкими предельными калибрами показан на рис. 9.11.

Комплект рабочих предельных калибров для контроля размеров состоит из проходного ПР и непроходного НЕ калибров. Проходные калибры контролируют максимальный предельный размер вала и минимальный предельный размер отверстия, что соответствует максимуму материала детали. Непроходные калибры контролируют минимальный предельный размер вала и максимальный предельный размер отверстия, что соответствует минимуму материала детали. Контроль непосредственно в процессе изготовления осуществляют рабочими калибрами ПР и НЕ.

Существуют контрольные калибры К-И, которыми пользуются для установки регулируемых калибров-скоб и контроля нерегулируемых калибров-скоб. Контрольные калибры являются непроходными и служат для изъятия из эксплуатации изношенных проходных рабочих калибров-скоб.

Калибры применяют, как правило, для размеров не выше квалитета точности IT5.

Конструкция наиболее распространённых калибров пробки и скобы с обозначениями их размеров для изготовления показана на рис. 9.12.

При конструировании предельных калибров необходимо соблюдать принцип подобия Тейлора (см. раздел 5.2.3), согласно которому проходные калибры по форме должны являться прототипом сопрягаемой детали с длиной, равной длине соединения. Таким образом, проходные калибры для валов должны иметь форму колец и контролировать размеры по всей длине вала с учетом погрешностей его формы. Проходные калибГлава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ ры для отверстий должны выполняться в форме вала по длине равному длине контролируемого отверстия. Однако полное соблюдение принципа подобия оказывается экономически нецелесообразным из-за большой металлоёмкости калибров. Непроходные калибры должны иметь малую измерительную длину и контакт, приближающийся к точечному, чтобы проверять собственно размер детали без учёта отклонений формы. Предельные калибры дают возможность контролировать одновременно все связанные размеры и отклонения формы детали и проверять, находятся ли отклонения размеров и формы поверхностей деталей в поле допусков.

Точность изготовления калибров регламентируется соответствующими допусками. Система допусков калибров для размеров до 500 мм устанавливается ГОСТ 24853—81. На гладкие калибры устанавливает следующие допуски на изготовление: Н — рабочих калибров-пробок для отверстий; Нs — рабочих калибров-пробок для отверстий, но со сферическими поверхностями; Н1 — калибров-скоб для валов; Нр — контрольных калибров для скоб (рис. 9.13).

Рис. 9.12. Калибры для контроля деталей 55H7 и 55u

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Dmax Рис. 9.13. Схемы расположения полей допусков калибров по ГОСТ 24853— В квалитетах IT6, IT8 IT10 допуски H1 для скоб примерно на 50% больше допусков Н для пробок, что объясняется большей сложностью изготовления скоб. В квалитетах IT7, IT11 и грубее IT11 допуски Н и Н1 равны. Допуски Нр для всех типов контрольных калибров одинаковы.

Для проходных калибров, которые в процессе контроля изнашиваются, кроме допуска на изготовление, предусматривается допуск на износ. Для размеров до 500 мм износ калибров ПР с допуском до IT включительно может выходить за границу поля допуска детали на величину y для пробок и y1, для скоб; для калибров ПР с допусками от IT9 до IT17 износ ограничивается проходным пределом, т. е. y =0 и y1 =0. Следует отметить, что поле допуска на износ отражает средний возможный износ калибра. Для всех проходных калибров поля допусков Н (Hs) и Н сдвинуты внутрь поля допуска детали на величину Z для калибров-пробок и Z1 для калибров-скоб.

При номинальных размерах свыше 180 мм поле допуска непроходного калибра также сдвигается внутрь поля допуска детали на величину для пробок и 1 для скоб, что повышает надёжность контроля. Поле допуска калибров НЕ для размеров до 180 мм симметрично относительно верхнего отклонения детали для пробок и относительно нижнего — для скоб, т. е. = 0 и 1 = 0.

Сдвиг полей допусков калибров и границ износа их проходных сторон внутрь поля допуска детали позволяет уменьшить возможность ошибочного контроля.

Изготовление калибров выполняют по чертежам, на которых проставляются их исполнительные размеры. Исполнительными называют

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

предельные размеры калибра, по которым изготовляют новый калибр.

Исполнительным размером скобы является её наименьший предельный размер с положительным отклонением; для пробки и контрольного калибра — их наибольший предельный размер с отрицательным отклонением. Таким образом, отклонение на чертеже проставляется «в тело»

калибра, что обеспечивает максимум металла на изготовление и большую вероятность получения годных калибров. Исполнительные размеры калибров определяют по формулам, приведенным в ГОСТ 24853—81.

Приведем примеры расчета исполнительных размеров калибров.

Пример1. Определить размеры калибров-пробок для отверстия диаметром D = 80 мм с полем допуска Н7.

По ГОСТ 25347—82 предельные отклонения отверстия +30 мкм, основное отклонение равно 0. Максимальный предельный размер отверстия Dmax = 80,030 мм, минимальный предельный размер отверстия Dmin = 80,000 мм.

По ГОСТ 24853—81, для квалитета IT7 и интервала размеров 50 80 мм находим параметры допуска на изготовление калибра-пробки Н = 5; Z = 4; y = 3.

Схема расположения полей допусков для калибра-пробки ПР и НЕ приведена на рис. 9.14. Максимальный размер нового проходного калибра-пробки Рис. 9.14. Схема расположения полей допусков калибров для контроля деталей 80H7/h

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

ПРmax = Dmin+ Z + Н/2 = 80,000 + 0,004 + 0,005/2 = 80,0065 мм. Исполнительный размер калибра-пробки ПР, проставляемый на чертеже 80,0065–0,005. Предельные исполнительные размеры ПР — максимальный 80,0065 мм; минимальный 80,0015 мм.

Минимальный размер изношенного проходного калибра-пробки ПРизн = Dmin – y = 80,000 – 0,003 = 79,997 мм. При достижении этого размера калибр ПР изымается из эксплуатации.

Максимальный размер непроходного нового калибра-пробки НЕшах = Dmax + Н/2 = 80,030 + 0,005/2 = 80,0325 мм. Исполнительный размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже 80,0325–0,005. Предельные исполнительные размеры калибра-пробки НЕ — максимальный 80,0325 мм; минимальный 80,0275 мм.

Пример 2. Определить размеры калибров-скоб для вала диаметром d = 80 мм с полем допуска h6.

По ГОСТ 25347—82 предельные отклонения равны 0 и -19 мкм. Предельные размеры вала dmax = 60,000 мм; dmin = 79,981 мм. По ГОСТ 24853-81 H1 = 5, Z1 = 4; y1 = 3. Схема расположения полей допусков калибра-скобы ПР и НЕ приведена на рис. 9.14. Минимальный размер проходного нового калибра-скобы ПРmin = dmax – Z1 – Н1/2 = 80,000 – 0,004 – 0,005/2 = 79,9935 мм. Исполнительный размер калибра, проставляемый на чертеже 79,9935+0,005 мм. Предельные исполнительные размеры — минимальный 79,9935 мм; максимальный 79,9985 мм.

Максимальный размер изношенного проходного калибра-скобы ПРизн = dmax+ yl = = 80,000 + 0,003 = 80,003 мм.

Наименьший размер непроходного калибра-скобы HEmin = dmin – H1/2 = = 79,981 – 0,005/2 = 79,9785 мм.

Исполнительный размер калибра-скобы НЕ, проставляемый на чертеже 79,9785+0,005 мм.

Предельные исполнительные размеры: минимальный 79,9785 мм; максимальный 79,9835 мм.

При маркировке на калибр наносят номинальный размер детали, для которого предназначен калибр, буквенное обозначение поля допуска изделия, числовые значения предельных отклонений изделия в миллиметрах (на рабочих калибрах), тип калибра (например ПР, НЕ, К-И (рис. 9.12).

Предельные калибры для контроля глубин и высот уступов конструктивно представляют собой ступенчатые пластины различной формы (рис. 9.15).

Проходную сторону в них обозначают буквой Б (большая) а непроходную М (меньшая). На обе стороны, кроме допуска на изготовление,

Глава 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ И СОЕДИНЕНИЙ

Рис. 9.15. Калибры для контроля высоты и глубины:

а, б, в — контроль глубины; г, д, е — контроль высоты назначают допуск на износ. Указанные калибры предусмотрены для контроля размеров от 1 до 500 мм, имеющих допуски IT11 и грубее.

Шпоночные пазы контролируют комплексными калибрами-пробками, конструкция такого калибра показана на рис. 9.16 ( 1 — вставка; 2 — образцовая шпонка; 3 — ручка; 4 — винт).

Рис. 9.16. Комплексный калибр для контроля шпоночных пазов

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

9.6. ОБОЗНАЧЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ И ПОСАДОК

НА ЧЕРТЕЖАХ

Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах буквенными обозначениями полей допусков или числовыми значениями предельных отклонений. Требования к точности можно обозначить буквенными обозначениями полей допусков с одновременным указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений.

Посадки и предельные отклонения размеров деталей, изображенных на чертеже в собранном виде, указывают дробью: в числителе — буквенное обозначение или числовое значение предельного отклонения отверстия либо буквенное обозначение с указанием справа в скобках его числового значения, в знаменателе обозначение поля допуска вала. Предельные отклонения размеров следует указывать непосредственно после номинальных размеров.

Предельные отклонения линейных и угловых размеров относительно низкой точности допускается не указывать непосредственно после номинальных размеров, а оговаривать общей записью в технических требованиях чертежа при условии, что эта запись однозначно определяет значения и знаки предельных отклонений. Общая запись о предельных отклонениях размеров с неуказанными допусками должна содержать условные обозначения предельных отклонений линейных размеров в соответствии с ГОСТ 25346—89 (для отклонений по квалитетам) или по ГОСТ 30893.1— 2002 (для отклонений по классам точности). Симметричные предельные отклонения, назначаемые по квалитетам, следует обозначать ±IT/2 с указанием номера квалитета.

Обозначения односторонних предельных отклонений по квалитетам, назначаемых только для цилиндрических отверстий и валов, дополняются знаком диаметра (вариант 4, табл. 9.6).

Ссылка на общие допуски линейных и угловых размеров в соответствии должна содержать номер стандарта и буквенное обозначение класса точности, например, для класса точности средний:

«Общие допуски по ГОСТ 30893.1—2002» или «ГОСТ 30893.1—2002».