Приборы и процессы стандартизации продукции

Приборы и процессы стандартизации продукции

Практическая часть Задача 1.

Направляющая выдвижной трубы соединяется с трубой цилиндра гидроподъёмника автомобиля МАЗ-500А. Данное соединение имеет размер

Определить:

1. Принятую систему данного соединения

2. Посадку, основные отклонения и квалитеты

3. Верхние и нижние отклонения отверстия и вала

4. Предельные размеры отверстия и вала

5. Допуски на изготовления

6. Предельные зазоры

7. Допуск посадки Посадка может относиться, как к системе отверстия, так и к системе вала. Выбираем систему отверстия.

Для отверстия

Верхнее и нижнее предельные отклонения 25Н6(+0,013)

ES=13 мкм EI = 0 мкм

Наибольший размер отверстия

D_max = D+ES = 25+0,013 = 25,013 мм Наименьший размер отверстия

D_min = D+EI = 25+0 = 25 мм Допуск отверстия

TD= ES-EI = 13−0 = 13 мкм Координата середины поля допуска

мкм Для вала

Верхнее и нижнее предельные отклонения

es = 0 мкм ei = - 13 мкм Наибольший диаметр вала

d_max = 25 + es = 25+0,0= 25,0 мм Наименьший диаметр вала

d_min = 25 +ei = 25+ (-0,013)= 24,987 мм Допуск вала

Td= es-ei = 0- (-13)= 13 мм Координата середины поля допуска

мкм Рассчитываем зазоры

Smax = ES-ei = 13- (-13) = 26 мкм

Smin = EI-es = 0 — 0 = 20 мкм Допуск посадки

TS = Smax — Smin= 26- 0 = 26 мкм Рисунок 1 — Схема допусков посадки с зазором Задача 2.

Шариковый подшипник класса точности 0 соединяется с вторичным валом коробки передач автомобиля МАЗ-500А. Соединение внутреннего кольца подшипника с вторичным валом 17js6.

Принятую систему данного соединения

1. Посадку, основные отклонения и квалитеты

2. Верхние и нижние отклонения отверстия и вала

3. Допуски на изготовления

4. Предельные зазоры или натяги

5. Допуск посадки Согласно ГОСТ 3325–55 существует три вида нагружения подшипников. Посадку с зазором назначают для кольца, которое испытывает местное нагружение. Посадку с натягом назначают преимущественно для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение. При таком подходе к выбору посадок в подшипнике обеспечивается необходимый рабочий зазор между телами качения и дорожками качения при установившемся рабочем режиме и температуре.

Интенсивность нагрузки подсчитывается по формуле

кН/м Где Rрадиальная нагрузка на опору, Н;

К₁ — динамический коэффициент, зависящий от характера нагрузки, 1 — при умеренных толчках и вибрации;

К₂ — коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе, 1 — при сплошном вале;

К₃ — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между тел качения в двухрядных подшипниках, 1 — для подшипника с одним рядом колец;

b — рабочая ширина посадочного места, мм;

В — ширина подшипника, мм;

rкоордината монтажной фаски внутреннего или наружного кольца подшипника, мм Подшипники 0 класса точности применяют при повышенных требованиях к точности вращения и требованиях к точности вращения.

Таблица — Поля допусков посадочных поверхностей валов и отверстий для сопряжения с кольцами подшипников

При нагружении до 300 Нм выбирают посадку вала — js6;

Расчёт соединения 17js6

Выбираем систему отверстия.

Выполним расчеты предельных размеров, допусков и посадку для соединения вторичного вала с внутренним кольцом подшипника 17js6. Для этого определим предельные отклонения мм:

ES = 0; EI = -8; es=+5,5; ei= - 5,5.

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

D_max = D+ES = 17 + 0 = 17 мм

D_min = D+EI =17 + (-0,008) = 16,992 мм.

T_D = ES-EI = 0 — (-0,008) = 0,008 мм.

d_max = d+es = 17 + 0,0055 = 17,0055 мм.

d_min =d+ei = 17 — 0,0055 = 16,9945 мм.

T_d = es-ei = 0,0055 — (-0,0055) = 0,011 мм.

S= es — EI = 5,5 — (-8)= 13,5 мкм.

Натяг соединения

N= ES-ei= 0 — 5,5= 5,5 мкм.

Допуск посадки

T_SN= S-N = 13,5- 5,5 = 8 мкм Строим схему полей допусков Рисунок 2 — Поля допусков колец подшипника Задача 3.

Регулировочный винт фары автомобиля ЗИЛ-130 установлен в самотормозящую гайку. Соединение имеет размер М6×0,5 7H/6g.

Определить:

1. Шаг резьбы, номинальные диаметры

2. Определить по ГОСТу 16 093−81 предельное отклонение диаметров резьбы болта и гайки.

3. Дать полный расчёт предельных диаметров

4. Дать графическое изображение полей допусков.

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

d₂ (D₂) = d — 0,6495•Р = 6 — 0,6495•0,5 = 5,67 525 мм;

d₁ (D₁) = d — 1,0825•Р = 6 — 1,0825•0,5 = 5,45 875 мм.

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

Таблица 1 — Предельные отклонения для диаметров d₂ (D₂), d, d₁(D₁), мкм

Определение предельных размеров отверстия

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

D_2max = D₂ + ES_D2= 5,67 525 + 0,125 = 5,80 025 мм;

D_2min = D₂ + EI_D2 = 5,67 525 + 0 = 5,67 525 мм;

D_max — не нормируется;

D_min = D = 6 мм;

D_1max = D₁ + ES_D1 = 5,45 875 + 0,180 = 5,63 875 мм;

D_1min = D₁ + ES_D1 = 5,4875 + 0 = 5,4875 мм.

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

d_2max = d₂ + es_d2 = 5,6752 — 0,020 = 5,6552 мм;

d_2min = d₂+ ei_d2 = 5,6752 — 0,150 = 5,5252 мм;

d_max = d + es_d = 6 — 0,020 = 5,98 мм;

d_min = d + ei_d = 6 — 0,126 = 5,874 мм;

d_1max = d₁ + es_d1 = 5,4875 — 0,020 = 5,4675 мм;

d_1min — не нормируется.

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

S_2max = D_2max — d_2min =5,80 025 — 5,5252 = 0,275 мм;

S_2min= D_2min — d_2max = 5,67 525 — 5,6552 = 0,020 мм;

S_1min = D_1min — d_1max = 5,4875 — 5,4675 = 0,02 мм;

S_min = D_min — d_max =6 — 5,98 = 0,006 мм.

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

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

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

а б в Рисунок 3 — Схема полей допусков резьбы М6×0,5−7Н/6g:

а — по среднему диаметру; б — по внутреннему диаметру;

в — по наружному диаметру

Задача 4.

Определить размеры по микрометру.

Требуется:

1. Указать, в каких пределах можно измерять размеры данными микрометрами

2. Объяснить, как получается величина отсчёта l=0,01 мм у микрометрического инструмента.

3. Указать пределы измерений всех выпускаемых микрометров отклонение от заданного размера.

Измеренные размеры

5,17 9,24

Микрометр МРИ 25−0,01 ГОСТ 4381–87

Микрометр гладкий для измерений размеров от 0 до 25 мм, предел измерений 0,01 мм Основанием микрометра является скоба, а преобразующим устройством служит винтовая пара, состоящая из микрометрического винта и микрометрической гайки, укреплённой внутри стебля; их часто называют микропарой. В скобу запрессованы пятка и стебель. Измеряемую деталь охватывают торцевыми измерительными поверхностями микровинта и пятки. Барабан присоединён к микровинту с помощью колпачка в котором находится корпус трещотки. Чтобы приблизить микровинт к пятке, вращают барабан трещотку по часовой стрелке (от себя), а для обратного движения микровинта (от пятки) барабан вращают против часовой стрелки (на себя). Закрепляют микровинт в требуемом положении стопором.

Для ограничения измерительного усилия микрометр снабжён трещоткой. При плотном соприкосновении измерительных поверхностей микрометра с поверхностью измеряемой детали трещотка начинает проворачиваться с лёгким треском, при этом вращение микровинта следует прекратить после трёх щелчков. Результат измерения микрометром отсчитывается как сумма отсчётов по шкале стебля и шкале барабана. Следует помнить, что цена деления шкалы стебля равна 0,5 мм, а шкалы барабана-0,01 мм. Шаг резьбы микропары (микровинт и микрогайка) Р равен 0,5 мм.

На барабане нанесено 50 делений. Если повернуть барабан на одно деление его шкалы, то торец микровинта переместится относительно пятки на 0,01 мм (P / n = 0,5 / 50 = 0,01мм), где n число делений круговой шкалы.

Показания по шкалам гладкого микрометра отсчитывают в следующем порядке:

по шкале стебля читают отметку около штриха, ближайшего к торцу скоса барабана;

по шкале барабана читают отметку около штриха, ближайшего к продольному штриху стебля;

складывают оба значения и получают показание микрометра.

Для удобства и ускорения отсчёта показаний имеются гладкий микрометр с цифровой индикацией.

Для установки «на ноль» все микрометры, кроме микрометра с диапазоном 0…25 мм, снабжены установочными концевыми мерами, размер которых равен нижнему пределу измерения данного микрометра.

Рисунок 4 — Отсчётное устройство микрометра:

1 — шкала для отсчёта целых миллиметров; 2 — дополнительная шкала для отсчёта целых оборотов микрометрического винта; 3 — шкала для отсчёта долей оборотов микрометрического винта

Теоретическая часть Вопрос 1. Параметрические ряды. Применение стандартизация параметрический ряд механический прибор Параметр — это количественная характеристика свойств продукции. Различают размерные параметры; весовые параметры; параметры, характеризующие производительность машин и приборов; энергетические параметры.

Продукция определенного назначения характеризуется рядом параметров. Набор установленных значений параметров называется параметрическим рядом.

Процесс стандартизации параметрического ряда — параметрическая стандартизация — заключается в выборе и обосновании целесообразной номенклатуры и численных значений параметров. Решается эта задача с помощью математических методов.

Предпочтительные числа получают на основе геометрической прогрессии:

а₁ — первый член прогрессии;

q — знаменатель прогрессии,

n — принимает целые значения в интервале от 0 до R, где R = 5, 10, 20, 40, 80, 160

Если придерживаться строго обоснованного ряда предпочтительных чисел, то параметры и размеры отдельного изделия или группы изделий наилучшим образом будут согласованы со всеми соответствующими видами продукции: электродвигателей — с технологическим оборудованием, грузоподъемными устройствами; предохранительных клапанов — с паровыми котлами, комплектующих изделий — с присоединительными и посадочными местами в машине. Несоблюдение этого условия вызывает излишние затраты материалов, электрической и других видов энергии, неполное использование оборудования, снижение производительности труда, рост себестоимости продукции. Например, несоответствие сортамента круглого проката, выпускавшегося ранее металлургическими заводами, и нормального ряда диаметров в машиностроении приводило к излишнему стружкообразованию, снижению коэффициента использования металла, дополнительной непроизводительной загрузке металлорежущих станков, в результате требовалось больше станков.

Предпочтительные числа и их ряды служат основой упорядочения выбора величин и градаций параметров производственных процессов, оборудования, приспособлений, режущего измерительного инструмента, штампов, материалов, полуфабрикатов, транспортных средств и т. п. Создают предпосылки для сокращения номенклатуры изделий, сокращения длительности цикла технологической подготовки производства, организации массового изготовления продукции.

Ряды предпочтительных чисел должны удовлетворять следующим требованиям:

· представлять рациональную систему градаций, отвечающую потребностям производства и эксплуатации;

· быть бесконечными в направлении уменьшения и увеличения чисел;

· включать все последовательные десятикратные или дробные значения каждого числа ряда;

· быть простыми, легко запоминаемыми.

Многие промышленно развитые страны приняли национальные стандарты на нормальные линейные размеры. ГОСТ 8032–84 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел», составленный с учетом рекомендаций Международной организации по стандартизации (ИСО), устанавливает четыре основных ряда предпочтительных чисел (R 5, R 10, R 20, R 40) и два дополнительных ряда (R 80, R 160). Цифра указывает количество чисел в десятичном интервале. При выборе нужно отдавать нормальным размерам из рядов с более крупной градацией. На базе ГОСТ 8032 утвержден ГОСТ 6636 Нормальные линейные размеры.

Введение

единого порядка при переходе от одних численных значений параметров к другим во всех отраслях промышленности уменьшает количество типоразмеров, приводит к более экономному раскрою исходных материалов, позволяет согласовать увязать между собой различные виды изделий, материалов и полуфабрикатов, транспортных средств, производственного оборудования (по мощности, габаритам т.п.).

Если, например, на каком-то заводе предполагается выпускать семь типоразмеров двигателей (минимальная мощность первого типоразмера 10 кВт), то по нормальному ряду чисел со знаменателем прогрессии параметрический ряд будет включать в себя двигатели следующих мощностей: 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160 квт.

В машиностроении и приборостроении предпочтительные числа, принятые за основу при назначении классов точности, размеров, углов, радиусов, канавок, уступов, линейных размеров, сокращают номенклатуру режущего и измерительного инструмента, штампов, пресс-форм, приспособлений. Это способствует росту уровня взаимозаменяемости, повышению серийности, технического уровня и качества выпускаемой продукции, расширению объемов ее производства, улучшению организации инструментального хозяйства на предприятиях. В результате значительно снижается себестоимость изделий увеличивается экономическая эффективность производства.

Вопрос 2. Рычажно-механические приборы. Устройство. Применение Рычажно-механические приборы обладают высокой точностью, универсальностью и предназначены в основном для относительных, точностью от 0,01 до 0,0005 мм в зависимости от типа измерительной головки. Некоторые из них могут быть использованы также и для абсолютных измерений малых величин (размеров). Высокая точность показаний этих приборов получена в результате использования различных рычажно-механических систем, позволяющих в значительной степени увеличить передаточное число механизма.

В ремонтном производстве наиболее часто применяются Индикаторы часового типа и индикаторные нутромеры, а для высокоточных измерений — рычажные скобы, миниметры, пружинные микрометры (микрокаторы).

Рычажно-механические инструменты (индикаторы, рычажные скобы, индикаторные нутромеры, индикаторные скобы, миниметры, рычажные микрометры, измерительные головки) обладают высокой точностью благодаря применению в них различных рычажно-механических систем, позволяющих значительно увеличить передаточное число механизма. Указанные инструменты в основном предназначены для относительных измерений, хотя некоторые из них используют и для абсолютных. Основной рабочей частью их являются индикаторные измерительные головки, называемые преобразователями, которые можно разделить на два типа: индикаторы часового типа (с зубчатой передачей) и рычажно-зубчатые. Линейные перемещения измерительного стержня индикатора преобразуются в угловые перемещения стрелки посредством зубчатой передачи.

Механизм передачи индикатора часового типа (рис. 5) состоит только из зубчатых пар. Зубчатая рейка (стержень) 1 находится в зацеплении с зубчатым колесом 2. Возвратно-поступательное перемещение измерительного стержня 1 преобразуется в круговое движение стрелки 3 с помощью зубчатых колес 2, 4. .6. Устранение зазора в передаче обеспечивается спиральной пружиной 7, один конец которой закреплен на зубчатом колесе 6, а другой — в корпусе индикатора. Индикатор имеет две шкалы: большую —для отсчета долей миллиметра и малую — для отсчета целых миллиметров. Таким образом, один оборот стрелки 3 соответствует перемещению измерительного стержня 1 на 1 мм. При этом если большая шкала имеет 100 делений, то цена деления индикатора равна 0,01 мм.

Рисунок 5 — Малогабаритный индикатор (а) и схема зубчатой передачи (б): 1 — измерительный стержень, 2, 4…6 — зубчатые колеса, 3 — стрелка, 7 —спиральная пружина Погрешности индикаторов часового типа довольно значительны: ±4,5… ±26 мкм, однако их применяют для точных измерений благодаря большим пределам измерения.

Рычажно-зубчатые измерительные головки (рис. 58) отличаются от индикаторов часового типа тем, что у них наряду с зубчатой передачей имеется рычажная система, что позволяет увеличить передаточное число механизма и тем самым повысить точность измерений. При перемещении измерительного стержня 1 в двух направляющих втулках 8 поворачивается рычаг 3, который воздействует на рычаг 5. Рычаг 5 имеет на большом плече зубчатый сектор, который входит в зацепление с зубчатым колесом (трибом) 4. На оси зубчатого колеса сидят стрелка и втулка, связанная со спиральной пружиной 6, выбирающей зазор. Измерительное усилие создается пружиной 7.

Для арретирования измерительного стержня служит рычаг 2. Шкала снабжена двумя переставляемыми указателями допуска 9. Головка крепится в стойке или в приспособлении за втулку 10 диаметром 8 мм. Выпускают несколько моделей рычажно-зубчатых измерительных головок. Цена деления шкалы в зависимости от моделей головок 0,01 (модель 2-ГРЗ) до 0,001 мм (модель 1-МКМ), пределы измерения по шкале соответственно ±0,25 … ±0,05 мм.

Рисунок 6 — Рычажно-зубчатая измерительная головка (а) и его схема (б): 1 — измерительный стержень, 2 — рычаг арретира, 3 — рычаг, 4 — зубчатое колесо, 5 — рычаг с зубчатым сектором, 6 — спиральная пружина, 7 — винтовая пружина, 8 — направляющие втулки, 9 —указатели, 19 — втулка

Литература

1. Серый И. С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. — М.: Колос, 1981.

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

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

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