Кафедра автомобили, тракторы и технический сервис

Кафедра автомобили, тракторы и технический сервис

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

По  выполнению курсовой работы

для обучающихся по направлению подготовки
23.03.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2019

УДК 006(075.8)

ББК 30.10я73

Рецензенты:

 

Кандидат техн. наук, доцент С.Н.Перцев;

                 кандидат техн. наук, доцент А.П.Фомичев

 

Цыплакова,  И.В.

Метрология, стандартизация и сертификация. Методические указания по выполнению курсовой работы для обучающихся по направлению подготовки 23.03.03 Эксплуатация траспортно-технологических машин и комплексов/И.В.Цыплакова. – СПб.: СПбГАУ, 2019. – 45 с.

 

 

Методические указания предназначены для обучающихся по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» по направлению подготовки 23.03.03 Эксплуатация траспортно-технологических машин и комплексов.

 

Рекомендованы к изданию и публикации на электронном носителе для последующего включения в информационные ресурсы университета согласно лицензионному договору Учебно-методическим советом СПбГАУ, протокол № 3 от       28 ноября 2019 года

 

                ©Цыплакова И.В., 2019

                © ФГБОУ ВО СПбГАУ, 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

                                                         

ВВЕДЕНИЕ………………….……………………………………	2
Краткие общие методические указания ………………………………………..	3
Задача 1. Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений.…………..	3
Задача 2. Расчет и выбор посадок с натягом …………………………………...	8
Задача 3. Расчет и выбор посадок подшипников качения………………………	12
Задача 4. Допуски и посадки шпоночных соединений………………….……..	15
Задача 5.  Допуски и посадки  шлицевых соединений. ……………………….	17
Задача 6. Расчет точности размеров, входящих в размерные цепи.................	20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................ ЛИТЕРАТУРА ………………………………..…………………………......	28 29
Приложение А: Варианты заданий курсовой работы ……………………..	31
Приложение Б: Подшипники шариковые радиальные однорядные…........	39
Приложение В: Чертежи к заданиям курсовой работы……………………	40

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсовой работы – закрепление знаний, полученных в процессе изучения раздела «Основы взаимозаменяемости», приобретение навыков расчета и выбора посадок, обозначения размеров и посадок на чертежах, самостоятельной работы со справочной литературой, умения пользоваться стандартами.

Для достижения целей курсовой работы обучающемуся необходимо решить следующие задачи:

- определить предельные размеры, допуски деталей, зазоры, натяги, допуск посадки, построить схему расположения полей допусков, выбрать универсальные измерительные средства;

- рассчитать и выбрать посадку с натягом для гладкого цилиндрического соединения;

- рассчитать и выбрать посадки для подшипника качения;

- определить предельные размеры, допуски и посадки для шпоночного соединения.

- определить допуски и посадки для шлицевого соединения;

- рассчитать точность размеров, входящих в размерную цепь.

В результате выполнения курсовой работы обучающийся должен:

     знать: основы Государственной системы стандартизации; организационные и технические принципы стандартизации и сертификации; основные метрологические правила, требования и нормы, показатели качества продукции и методы ее оценки.

уметь: обоснованно выбирать и применять соответствующие конкретной ситуации положения законодательных актов и основополагающих документов по метрологии, стандартизации и сертификации, организовывать метрологическое обеспечение технологических процессов, использовать типовые методы контроля качества выпускаемой продукции, машин и оборудования; выполнять  лабораторные, стендовые, полигонные, приемо-сдаточные испытания в области эксплуатации транспортно-технологических машин и оборудования.

владеть: навыками оформления проектной документации с учетом требований, оценки качества изделий; навыками выполнения работ по стандартизации и подготовке к сертификации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов; навыками организации и проведения лабораторных, стендовых, полигонных, приемо-сдаточных испытаний транспортно-технологических машин и оборудования.

Выполнение курсовой работы способствует развитию у обучающихся следующих компетенций (ПК-5,     ПК-10, ПК-20, ПК-21, ПК-35):

– владение основами методики разработки проектов и программ для отрасли, проведения необходимых мероприятий, связанных с безопасной и эффективной эксплуатацией транспортных и транспортно-технологических машин различного назначения, их агрегатов, систем и элементов, а также выполнения работ по стандартизации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов; основами умений рассмотрения и анализа различной технической документации (ПК-5);

- способность выбирать материалы для применения при эксплуатации и ремонте транспортных машин и транспортно-технологических комплексов различного назначения с учетом влияния внешних факторов и требований безопасной и эффективной эксплуатации и стоимости (ПК-10);

 – способность к выполнению в составе коллектива исполнителей лабораторных, стендовых, полигонных, приемо-сдаточных испытаний транспортно-технологических машин и оборудования (ПК-20).

– готовность проводить измерительный эксперимент и оценивать результаты измерений (ПК-21);

– владение методами опытной проверки технологического оборудования и средств технологического обеспечения, используемых в отрасли (ПК-35).

 

Пример.

Для измерения деталей: отверстия  и вала  необходимо подобрать универсальные измерительные средства.

     По ГОСТ 8.051-81 (таблицы 9 и 5) допустимая погрешность измерения деталей составляет: для отверстия - ∆ _доп = 8 мкм, для вала - ∆ _доп = 6 мкм.

В таблицах 9 и 5 (ГОСТ 8.051-81), в зависимости от интервала номинального размера, приведена дробь, в числителе которой указана допускаемая погрешность измерения (∆ _доп), а в знаменателе - допуск на изготовление данной детали. Ниже дроби обозначен шифр измерительного средства, состоящий из цифры и буквы: цифра - порядковый номер измерительного средства (таблицы 1 и 2 стандарта), а буква - вариант использования данного измерительного средства (а, б, в  и т.д.).

По таблице 2(ГОСТ 8.051-81) определяем, что для измерения отверстия  с допуском 33 мкм рекомендуются индикаторные нутромеры с ценой деления шкалы 0,01 мм, настроенными по концевым мерам3 класса точности; предельная погрешность измерения индикаторного нутромера составляет ∆ _изм. = 5 мкм.

По таблице 1 (ГОСТ 8.051-81) определяем, что для измерения вала  с допуском 21 мкм рекомендуются рычажные скобы с ценой деления шкалы 0,002 мм, настроенными по концевым мерам 3 класса точности. Предельная погрешность  измерения  рычажной  скобы  составляет ∆ _изм = 4,5 мкм.

Таким образом, выбранные измерительные средства отве­чают предъявленным требованиям:

     - для измерения отверстия –   ∆ _изм = 5 мкм  < ∆ _доп  = 8 мкм;

     - для измерения вала – ∆ _изм  = 4,5 мкм < ∆ _доп  = 6 мкм.

 

Решение.

1. Определяем требуемое наименьшее удельное давление на контактных поверхностях соединения по формуле:

 

Если задано передаваемое осевое усилие Р_о, то требуемое наименьшее удельное давление на контактных поверхностях соединения определяем по формуле:

 

 , Н/ м²

 

2. По полученному значению [ Р _min] определяем необходимую величину наименьшего расчётного натяга по формуле:

мкм

где   Е₁ и Е₂ – модули упругости соответственно вала и отверстия;

  С₁ и С₂ – коэффициенты, определяемые, по формулам:

а) для вала:

;  

             б) для отверстия:

.

 

      

    Подставляем найденные значения С₁ и С₂ в формулу:

   

 

3.  Если шероховатости сопрягаемых поверхностей обозначены параметром Rz, то определяем величину наименьшего допустимого натяга по формуле:

 

.

 

4. Определяем наибольшее удельное давление на контактных поверхностях вала P ₁ и втулки P ₂, при котором отсутствует пластическая деформация на контактных поверхностях деталей.

а) для вала:

;

б) для втулки:

.

 

В качестве наибольшего удельного давления [ Р _max] берётся наименьшее из двух значений (P ₁ или P ₂), принимаем P ₁,, имеющем значение меньшее, чем P ₂. Следовательно, [ Р _max] .

5. Определяем величину наибольшего расчетного натяга                  по формуле:

 

6. Определяем наибольший допустимый натяг [ N _max] с учетом шероховатостей поверхностей по формуле:

 

.

 

При более точных расчётах необходимо учитывать поправку, если при рабочей температуре натяг увеличивается, а также коэффициент, учитывающий увеличение удельного давления торцов охватывающей детали [6,7].

7. Условия подбора посадки:

а) наибольший натяг N _max   в подобранной посадке должен быть не больше [ N _max]:                                            N _{max ≤} [ N _max];

 

б) наименьший натяг N _minу выбранной посадки с учетом допусков возможных колебаний действующей нагрузки и других факторов должен быть больше [ N _min ]:                               N _min ≥ [ N _min ].

 

8. Пользуясь справочником [6], находим посадку, соответствующую условиям подбора.

В нашем примере выбираем посадку Ø мм, для которой

 

N _max= 117 мкм  <   [ N _max ] =130 мкм; N _min =  57 мкм > [ N _min ] = 41мкм.

  

Запас прочности соединения для данной посадки равен:

N _min – [ N _min ] = 57 – 41 = 16 мкм.

 

Запас прочности деталей:   [ N _max ] – N _max = 130 – 117 = 13мкм.

 

9. Определяем усилие запрессовки по формуле:

где   f _П     –  коэффициент трения при запрессовке; f _П = (1,15 ÷1,2)· f.

 

Удельное давление Р _max  при наибольшем натяге N _max в посадке определяется по формуле:

 

 

Схема расположения полей допусков деталей посадки с натягом в системе отверстия представлена на рис.2.2.

В пояснительной записке следует привести: схему расположения полей допусков деталей посадки; эскизы деталей и соединения в сборе; обозначить предельные размеры деталей и посадки в буквенном и числовом выражениях; обозначить шероховатость посадочных поверхностей; привести все необходимые расчеты, как это было сделано в задаче 1.  

 

Рис. 2.2  Схема расположения полей допусков деталей посадки

           с натягом в системе отверстия

 

Пример.

Исходные данные: z = 10 шт – количество шлицов; d = 72 мм – внутренний диаметр; D = 78 мм – наружный диаметр; соединение - неподвижное.

На основании исходных данных по справочнику [7]  принимаем среднюю серию нагружения и определяем b = 12 мм, (где b – номинальный размер по ширине шлица).

Решение. Обоснование вида центрирования шлицевого соединения: так как соединение неподвижное, то принимаем центрирование по " D ".

Сочетание полей допусков выбираем из группы полей допусков преимущественного применения. Условное обозначение рассматриваемого шлицевого соединения:            

                    D –10 х72 х78  х 12 .

Числовые значения предельных отклонений на размеры шлицевого соединения выбираем по таблицам стандарта ГОСТ 25347-82* [10].

 Предельные размеры и отклонения элементов деталей шлицевого соединения, шероховатость поверхности и способы обработки их приведены в таблице 5.1.

 

Таблица 5.1  Предельные размеры, отклонения, шероховатость поверхности и способы окончательной (чистовой) обработки шлицевых поверхностей

 

Наименование элементов деталей шлицевого соединения	Предельные размеры, мм	Предельные отклонения, мкм		Шероховатость поверхности, мкм	Способ окончательной (чистовой) обработки
		Верхнее	Нижнее
Центрирующие элементы:
Отверстие	78 Н 7	+30	0	R а = 1,25	протягивание
Вал	78 f 7	-30	-60	R а = 0,63	шлифование
Ширина впадин отверстия	12 F 8	+43	+16	R а = 1,25	протягивание
Толщина зубьев вала	12 f 8	-16	-43	R а = 1,25	шлифование
Нецентрирующие элементы:
Отверстие	72 Н 11	+190	0	R а = 6,3	зенкерование
Вал	72-2,5	0	- 2500	R а = 0,63	фрезерование

 

Схемы расположения полей допусков элементов деталей, выбранных посадок шлицевого соединения приведены на рис. 5.1., а эскизы соединении и деталей – на рис.5.2.

 

Рис. 5.1 Схемы расположения полей допусков посадок элементов

       шлицевого соединения

 

Рис.5.2 Эскизы шлицевого соединения и отдельно каждой детали

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Качество выпускаемых машин и агрегатов, их оптимальные условия производства, ремонта, эксплуатации в значительной мере зависят от уровня стандартизации и взаимозаменяемости, используемых в конструкции деталей и узлов, а также правильного выбора допусков и посадок при их проектировании и изготовлении.

 В свою очередь соблюдение заданных допусков и посадок не возможно без использования соответствующих измерительных инструментов и приборов для контроля размеров при изготовлении деталей и сборке узлов. В процессе изучения раздела «Основы взаимозаменяемости» обучающийся должен ознакомиться с общими принципами взаимозаменяемости и стандартизации, системой допусков и посадок, а также с методами и средствами измерения размеров деталей.

Самостоятельная работа при подготовке и выполнении курсовой работы позволит обучающимся закрепить теоретические знания, полученные на лекциях, лабораторно-практических занятиях, научиться назначать допуски и посадки, обоснованно выбирать контрольно-измерительные приборы и инструменты, а также пользоваться стандартами и справочной литературой.

 

ЛИТЕРАТУРА

Основная литература:

1. Афанасьев, А. А. Взаимозаменяемость: учебник для студ. высш. учеб. заведений, обучающихся по направлению "Метрология, стандартизация и сертификация" / А. А. Афанасьев, А. А. Погонин. - Москва: Академия, 2010. - 352 с. - (Высшее профессиональное образование). - ISBN 978-5-7695-6887-9: 660-00.

2. Метрология, стандартизация, сертификация: учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. направлений подгот. "Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы" и "Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования": соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту 3-го поколения / А. И. Аристов [и др.]. - Москва: Инфра-М, 2014. - 256 с.: ил., табл. - (Высшее образование - бакалавриат). - На тит. л. и обл.: Электронно-библиотечная система znanium.com. - Библиогр.: с. 250-252. - ISBN 978-5-16-004750-8: 299- 86.

3. Любомудров, С. А. Метрология, стандартизация и сертификация: нормирование точности: учебник для студ. вузов, обучающихся по направлению подгот. 15.03.02 (151010) "Технологические машины и оборудование": соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту 3-го поколения / С. А. Любомудров, А. А. Смирнов, С. Б. Тарасов. - Москва: Инфра-М, 2015. - 205 с.: ил., табл. - (Высшее образование - бакалавриат). - На тит. л. и обл.: Электроннобиблиотечная система znanium.com. - Библиогр.: с. 185. - ISBN 978-5-16- 005246-5: 239-91.

4. Домке, Э. Р. Сертификация и лицензирование в сфере производства и эксплуатации транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования: учебник для студ. вузов, обучающихся по направлению подгот. бакалавров "Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов" / Э. Р. Домке, А. И. Рябчинский, А. П. Бажанов. - Москва: Академия, 2013. - 302 с.: ил., табл. - (Высшее профессиональное образование. Транспорт) (Бакалавриат) (Учебник). - Библиогр.: с. 299-300. - ISBN 978-5-7695-9597-4: 570-90.

Дополнительная литература:

5. Чижикова, Т. В. Стандартизация,сертификация и метрология. Основы взаимозаменяемости: учеб. пособие для вузов / Т. В. Чижикова. - М.: КолосС, 2002;, 2003. - 239с. - (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений). - ISBN 5-9532-0008-0: 207-00.

6. Палей, М. А. Допуски и посадки: справочник: в 2 ч. Ч.1: / М. А. Палей, А. Б. Романов, В. А. Брагинский. - 8-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2001. - 576с. - ISBN 5-7325-0513-Х: 542-00.

7. Палей, М. А. Допуски и посадки: справочник: в 2 ч. Ч.2: / М. А. Палей, А. Б. Романов, В. А. Брагинский. - 8-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2001. - 608с. - ISBN 5-7325-0513-Х: 542-00.

Рекомендуемая литература:

8. ГОСТ 8.051-81. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм. – М.: Изд-во стандартов, 1982. - 10 с.

9. ГОСТ 25346-89. ОНВ. ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений. - М.: Изд-во стандартов, 1990. – 23 с.

10. ГОСТ 25347-82*. ОНВ. ЕСДП. Поля допусков и рекомендуемые посадки. – М.: Изд-во стандартов, 1983. – 53 с.

11. ГОСТ 3325-85. Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки. М.: Изд-во стандартов,1986. - 94 с.

12. ГОСТ 520-2011. Подшипники качения. Общие технические условия. – М.: Изд-во стандартов,1990. - 86 с.

13. ГОСТ 23360-78*. ОНВ. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки. – М.: Изд-во стандартов, 1986. - 16 с.

14. ГОСТ 24071-97. ОНВ. Сегментные шпонки и шпоночные пазы. – М.: Изд-во стандартов, 2000. – 8 с.

15. ГОСТ 1139-80*. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски. – М.: Изд-во стандартов, 1983. -9 с.

16. ГОСТ 2.309-73*. ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхности. – М.: Изд-во стандартов, 1975. -12 с.

17. ГОСТ 25142 -82. Шероховатость поверхности. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1982. -20 с.

18. ГОСТ 2789-73*. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения. – М.: Изд-во стандартов, 1985. -12 с.

 

 

Подписано к печати 2019 г.

Формат 60х84 1/16 П.л.2,81 Тираж          Заказ

Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленных оригиналов

 в Издательско-полиграфическом комплексе

Санкт-Петербургского государственного аграрного университета

г. Пушкин, Петербургское шоссе, 2

Кафедра автомобили, тракторы и технический сервис