Лекции по "Метрология Стандартизация Сертификация"

Экономия при эксплуатации обусловливается повышением надежности изделий и снижением затрат на ремонт.

Техническая эффективность стандартизации может выражаться в относитель­ных показателях технических эффектов, получаемых в результате применения стандарта: например, в росте уровня безопасности, снижении вредных воздейст­вий и выбросов (стоков), снижении материале- или энергоемкости производства или эксплуатации, повышении ресурса, надежности и др.

Информационная эффективность работ может выражаться в достижении необ­ходимого для общества взаимопонимания, единства представления и восприятия информации (стандарты на термины и определения и т. п.), в том числе в дого-иорно-правовых отношениях субъектов хозяйственной деятельности друг с дру­гом и органов государственного управления, в международных научно-техниче­ских и торгово-экономических отношениях.

Социальная эффективность заключается в том, что реализуемые на практике обязательные требования к продукции (процессам и услугам) положительно отражаются на  здоровье  и yровне жизни населения, а также на других социально значимых аспектах.

РАЗДЕЛ 3.

О С Н О В Ы  В З А И М О З А М Е Н Я Е М О С Т И

ЛЕКЦИЯ № 5

Общие принципы взаимозаменяемости. Основные понятия о допусках и посадках

Взаимозаменяемость и её виды.

Взаимозаменяемостью изделий называется их свойство равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров этих изделий другим однотипным экземпляром.

Различают полную, неполную, внешнюю и внутреннюю   взаимозаменяемости.

Полная взаимозаменяемость - это такая взаимозаменяемость, при которой обеспечивается возможность беспригоночной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сопряжения, а последних в изделия, при соблюдении предъявленных к этим изделиям технических требований по всем параметрам качества.

Неполной взаимозаменяемостью - называют такую, при которой детали после изготовления требуют дополнительных затрат труда при установке, на их подбор в пары, группы или их пригонку, или регулирование, а также если детали или изделия удовлетворяют предъявленным требованиям не по всем параметрам качества.

Внешняя взаимозаменяемость- это способность деталей или узлов, спроектированных и изготавливаемых для одного изделия (машины), быть применёнными под тем же каталожным номером (маркой) в изделии (машине) другого типа.

Внутренняя взаимозаменяемость - это способность деталей или узлов к применению в разных узлах или агрегатах данного изделия (машины).

При изготовлении деталей, их реальные геометрические параметры получаются с отступлениями от идеальных (запроектированных) значений. Эти отступления называются погрешностями.

Степень приближения действительных параметров деталей к идеальным называется точностью.

Действительная точность характеризуется действительной погрешностью.

Нормированная точность характеризуется  пределами, ограничивающими значение погрешности. Чем уже эти пределы, тем выше точность.

Точность размеров по геометрическим параметрам подразделяют на:

      точность размеров;

      точность формы поверхностей;

      точность по шероховатости поверхностей;

      точность взаимного расположения поверхностей или осей (или иных элементов).

При проектировании деталей и узлов, конструктор должен заранее определить, и в технической документации (чертежах) назначить, такие пределы точности изготовления деталей, которые обеспечивали бы не только саму возможность изготовления (ввиду неизбежности погрешностей), но и целесообразную экономичность процесса изготовления.

Соединение, отверстие и вал. Размеры. Допуск размеров.

Две детали, геометрические поверхности которых входят друг в друга, называются соединением. Поверхности  деталей, образующих соединение, называются сопрягаемыми поверхностями, а остальные - несопрягаемыми.

Охватывающую поверхность соединения, независимо от её формы, принято называть отверстием, а охватываемую называют валом. Термины «отверстие» и «вал» распространяют и на несопрягаемые поверхности, соответственно внутренние и наружные.

Основной характеристикой отверстия и вала является их размер. В узком смысле размер - числовое значение линейной величины в выбранных единицах измерения.

Различают номинальный, действительный и предельные размеры.

Номинальным размером называется размер, определяемый функциональным назначением поверхности и детали (прочностью, долговечностью, износостойкостью и т. п.). Он служит началом отсчёта отклонений (см. ниже) и относительно него назначаются предельные размеры.

Для отверстий и валов он соответственно обозначается буквами D и d (иногда L и l) без индексов. В изучаемой дисциплине принято все величины, относящиеся к отверстиям обозначать прописными (большими) буквами, а к валам - строчными (малыми). Номинальные размеры вала и отверстия в одном соединении численно равны, хотя и обозначаются разными символами.

В производстве невозможно выполнить детали с абсолютно одинаковым значением размера той или иной поверхности, так же как и невозможно его однозначно и абсолютно точно измерить. В связи с этим, для однозначной оценки размеров поверхностей, введено понятие действительного размера.

Действительным размером детали называется фактически выполненный размер, измеренный с допустимой погрешностью. Принято его обозначать буквами Dд; dд; Lд; и т. п. (рис. 3.1.).

Для обеспечения требуемого характера соединения (подвижное, неподвижное и т. п.), действительные размеры вала и отверстия должны быть разными. Но, поскольку, для всех изготовленных деталей однозначно исполнить размеры по многим причинам невозможно, для каждого из них назначают границы допустимых (приемлемых) колебаний, отсчитываемые от номинального размера и определяемые заданной работоспособностью и экономическими соображениями.

Рисунок 3.1.

Размеры, определяющие эти границы, называются предельными размерами. Таким образом, предельными размерами называются два предельно допустимых размера,  между которыми должен находиться действительный размер годной детали.

Больший из двух предельных размеров называется наибольшим предельным размером (обозначается Dmax; dmax), меньший - наименьшим предельным размером (обозначается Dmin; dmin) (рис. 3.2).

Рисунок 3.2.

Из приведённых понятий о размерах полезно запомнить два следующих правила:

Действительный размер годной детали должен находиться между предельными размерами или может быть равным одному из них.

Номинальный размер может быть больше или меньше любого из предельных размеров или равным одному из них (см. рис. 3.2).

В различных по характеру и условиям работы соединениях, даже для одинакового номинального диаметра, величины предельных размеров могут значительно отличаться друг от друга. Для количественной оценки границ допустимого колебания действительного размера годной детали введено понятие допуска размера.

              Допуском размера или просто допуском называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами.

              Общепринято стандартное обозначение допуска размера латинской буквой «Т» (международное IT) с соответствующими индексами для отверстия и вала. 

Тогда:

                                                                      (3.1)

                                                        (3.2)

Допуск - величина всегда положительная. Это важнейшая характеристика размера детали - мера его точности. Чем меньше допуск, тем меньше различия в действительных размерах деталей, изготовленных по данному чертежу, и, следовательно, меньше различий в их рабочих характеристиках, что выгодно в сфере эксплуатации машин, так как сроки службы имеют наименьший разброс и в наибольшей степени приближаются к расчётным значениям.

Однако, чем меньше допуск, тем выше трудоёмкость изготовления, больше брака, дороже оборудование, сложнее средства контроля, выше разрядность рабочей силы, то есть выше стоимость изготовления детали, в чём не заинтересованы заводы-изготовители, да и потребители тоже.

Поэтому выбор величины допуска представляет собой сложную технико-экономическую задачу, решаемую как аналитическими методами, так и на основе опыта эксплуатации изделий.

Отклонение. Поле допуска.

На чертежах и в другой технической документации принято указывать полное числовое значение только номинального размера, а предельные размеры, чтобы не затемнять чертёж, представляются в виде отклонений от номинального размера (рис. 2.4). При этом в технической документации принято размеры и их отклонения указывать только в миллиметрах.

Рисунок 3.3

В общем смысле отклонением размера называется алгебраическая разность между любым размером и номинальным размером. Отклонения бывают положительными (со знаком плюс), если сравниваемый размер больше номинального, и отрицательными (со знаком минус), если сравниваемый размер меньше номинального. При равенстве размеров - отклонение равно нулю.

Действительным отклонением называется алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами. Тогда:

                                                        (3.3)

                                                        (3.4)

Предельным отклонением называется алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Поскольку допустимый действительный размер детали ограничивается двумя предельными размерами, различают и два предельных отклонения - верхнее и нижнее (обозначаются соответственно ES; es и EI; ei).

Верхние отклонения для отверстия и вала вычисляются по формулам:

                                          (3.5)

                                                        (3.6)

Нижние отклонения определяются по аналогичным формулам:

EI = Dmin -D                                                                                                     (3.7)

ei = dmin – d                                                                                                      (3.8)

Отклонения указываются и используются только со своими знаками. Недопустимо опускать знак плюс у положительных отклонений.

Зная величину номинального размера и отклонений, можно найти значения предельных размеров, пользуясь простым правилом: чтобы найти предельный размер, нужно к номинальному размеру прибавить соответствующее отклонение со своим знаком. Это правило можно представить в виде формул:

                                                        (3.9)

                                                        (3.10)

                                                                      (3.11)

                                                        (3.12)

Зная величину предельных отклонений размера, величину его допуска можно рассчитать по формулам:

                                          (3.13)

                                          (3.14)

Таким образом, понятие допуска размера можно обозначить как алгебраическую разность между предельными отклонениями.

Для наглядности, допуски можно отображать графически на схемах полей допусков.

Полем допуска называется зона, заключённая между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям. При этом номинальный размер обозначают в виде нулевой линии, которую обычно располагают горизонтально. Тогда вверх откладывают в масштабе положительные значения отклонений, а вниз отрицательные.

На рисунке 3.4 слева изображена деталь с основными её размерными характеристиками. Справа те же характеристики показаны в виде схемы поля допуска. Поскольку пары предельных отклонений имеют самые разные числовые значения (в том числе нулевые) и сочетания знаков, расположения полей допусков относительно нулевой линии (номинального размера)  могут быть самые разные.

Рисунок 3.4

Поле допуска - понятие более широкое, чем допуск. Оно характеризуется как величиной допуска «Т», так и расположением относительно нулевой линии. При одном и том же допуске и номинальном размере могут иметь место разные по расположению поля допусков (рис. 2.6), что соответственно обеспечит поверхностям разные предельные размеры при одинаковой точности.