Достижение точности замыкающего звена методом полной взаимозаменяемости, способ пробных расчётов

 

В конечном счёте обеспечение точности создаваемой машины (сборочной единицы) сводится к достижению точности замыкающих звеньев размерной цепи, заложенных в её конструкцию, и размерных цепей, возникающих в процессе изготовления машин. Задача обеспечения точности замыкающего звена в зависимости от предъявляемых к нему требований, типа и условий производства может быть решена экономична одним из пяти методов: полной, неполной, групповой взаимозаменяемости, пригонки и регулирования.

В данном пособии рассматривается два метода: полной и неполной взаимозаменяемости.

Сущность метода полной взаимозаменяемости заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается во всех случаях её реализации путём включения в неё составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их размеров. Сборка сводится к механическому соединению взаимозаменяемых деталей. При этом у 100% собираемых изделий автоматически обеспечивается требуемая точность замыкающих звеньев размерных цепей.

Обеспечение точности замыкающего звена методом полной взаимозаменяемости рассмотрим на примере шатуна компрессора, приведённого на рис. 10.2. Расчёт выполним по методу максимума-минимума.

Задача.

Дляобеспечения соответствия конструкции узла шатуна компрессора служебному назначению необходимо обеспечить размер (зазор) А_Δ между торцом головки шатуна и торцом сменной втулки, установленным на основании опытных, данных в пределах . Данный размер является исходным для расчёта размерной цепи.

Последовательность расчётов размерных цепей различными методами приведена в ГОСТ 16320-80 "Цепи размерные. Расчёт плоских цепей".

1. Формулируется служебное назначение и ставится задача на основании аналитических расчётов, экспериментальных исследований, опытных данных, технологических данных и т.д. Устанавливается замыкающее (исходное) звено.

2. Исходя из поставленной задачи, устанавливают номинальный размер А_Δ, допуск Т_Δ, координату середины поля допуска A_0Δ или предельные отклонения исходного звена Δ_вΔ, Δ_нΔ.

Из условия задачи следует:

А_Δ=1мм;

Δ_вΔ =+0,2мм, Δ_нΔ =0.4мм;

Т_Δ=Д_вΔ- Δ_нΔ =0.2-(-0.4)=0.6мм;

Δ_0Δ=(Д_вΔ+ Δ_нΔ)/2=[0.2+(-0.4)]/2=-0.1 мм.

 

3. Выявляют составляющие звенья и строят схему размерной цепи. Используя правило обхода по контуру устанавливают увеличивающие, и уменьшающие , звенья. Определяют передаточные отношения составляющих звеньев.

ε₁=ε₂=ε₃=ε₄=-1, ε₅=+1.

Составляют основное уравнение размерной цепи:

А_Δ= -А₁ -А₂- А₃- А₄+ А₅.

4. Рассчитывают номинальные размеры всех составляющих звеньев размерной цепи (рис.10.2,а)

А_Δ=-5-46-5-3+60=1мм.

5. Способом пробных расчётов с учётом выбранных методов обработки назначим экономичные допуски на составляющие звенья:

T₁=0.11мм, T₂=0.14мм, T₃=0.11мм, T₄=0.09мм, T₅=0.15мм.

 

При назначенных допусках условие (10.12) выполняется.

6. Расчёт координат середин полей допусков не связан с экономикой. Допуск может занимать 28 различных положений относительно номинального размера

 

 

Рис. 10.2.Шатун компрессора с креицкопфным валиком (а) и схема размерной цепи (б)

 

 

в зависимости от основных отклонений (а...zс или А...ZС), образуя 517 полей Допусков валов и 516 полей допусков отверстий в 19 квалитетаx. В рассматриваемом задаче для обобщения результата её решения можно расположить допуски, используя их характерные положения относительно номинального размера (рис 10). Однако на практике всегда желательно придать полю допуска положение относительно номинального размера составляющего звена, удобное для производственников. Этим объясняется частое задание допуска «в материал» детали и симметричное расположение допуска т. Е. использование в качестве основных отклонений h, Н, js, Js. Примем следующие координаты полей допусков и соответствующие им передаточные отношения:

Δ₀₁=-0,055мм, Δ₀₂=0, Δ₀₃=-0,055 мм, Δ₀₅=+0,075мм

ε₁=-1; ε₂=-1; ε₃=+1; ε₅=+1.

Координату середины поля допуска четвертого звена А₄ рассчитаем помня о том, что координата середины поля допуска замыкающего звена плоской

размерной цепи с параллельными звеньями равна сумме координат середин

допусков составляющих звеньев с учетом их собственных знаков, т.е.

(10.16)

Δ_0Δ = Δ₀₅ – (Δ₀₁+ Δ₀₂+Δ₀₃+Δ₀₄), (10.17)

Δ₀₄ = Δ₀₅ – (Δ₀₁+ Δ₀₂+Δ₀₃) - Δ_04,

Δ₀₄=0,075 – (-0,055+0-0,055)-(-0,1)=+0,285 мм.

Схема расположения рассчитанных полей допусков, и их координат середин представлена на рис. 10.3.

7. Проверку правильности назначения полей допусков составляющих звеньев выполним, определив предельные отклонения замыкающего звена с учетом выполненных расчётов:

 

, (10.18)

Δ_нΔ= (+0,055+0+0,055-0,285+0,075)-

0,5*(0,11+0,14+0,11+0,09+0,15)=-0,4 мм

, (10.19)

Δ_вΔ= (+0,055+0+0,055-0,285+0,075)+

0,5*(0,11+0,14+0,11+0,09+0,15)=+0,2 мм.

 

 

Сопоставление полученного результата с условиями задачи показывают, что поля допусков на составляющие звенья размерной цепи, рассчитанные по методу полной взаимозаменяемости установлены правильно. Рассчитаем предельные отклонения составляющих звеньев размерной цепи по формулам:

 

Δ_вi=Δ_0i+T_i/2;(10.20)

Δ_нi =Δ_0i- T_i/2; (10.21)

 

Δ_B1=-0.055+0.11/2=0, Δ_H1=-0.55-0.11/2=-0.11мм,

Δ_B2=0+0.14/2=0.07мм, Δ_H2=0-0. 14/2=-0.07мм,

Δ_B3= -0.055+0.11/2=0, Δ_H3=-0.055-0.11/2=-0.11мм,

Δ_B4=0.285+0.09/2=0.33мм, Δ_H4=0.285-0.09/2=0.24мм, Δ_B5=0.075+0.115/2=0.15мм, Δ_H5=0.075-0,15/2=0.

 

Следовательно, при заданных условиями задачи параметрах точности замыкающего звена размерной цепи A_Δ= составляющие звенья равны:

A₁=5_-0.11мм, А₂=46± 0.07мм, A₃=5_-0.11мм, А₄= мм, А₅=46^{+0. 15}мм.

Очень малая вероятность сочетания в размерной цепи крайних отклонений составляющих звеньев приводит порой к отрицанию права метода полной взаимозаменяемости на существование. Такие категоричные утверждения не только не верны, но и опасны, так как существуют области, для которых единственно приемлемым является метод полной (абсолютной) взаимозаменяемости к числу таковых, например относят стрелковое оружие, в котором отклонения диаметральных размеров канала ствола и пули во избежании отказов (заклинивания) допустимы в пределах, установленных только по методу полной и взаимозаменяемости.