Метрологическая служба и ее деятельность

Физические величины

 

Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта (длина, масса, температура и т. д.).

Размер физической величины – количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.

Значение физической величины – выражение физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Отвлеченное число, входящее в значение физической величины, называется числовым значением. Например, диаметр отверстия Æ10 мм.

Действительное значение физической величины – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. При технических измерениях значение физической величины, найденное с допустимой по техническим требованиям погрешностью, принимается за действительное значение.

Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризовало бы в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.

Единица измерения физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

В качестве единицы измерения длины в системе СИ принят метр. 17 Генеральная конференция мер и весов, проходившая в 1983 году, приняла определение метра. Метр – это длина пути, проходимого в вакууме светом за 1/299792458 долю секунды.

Единицей измерения плоского угла является радиан, который равен углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.

В машиностроении применяются дольные единицы (единицы, в целое число раз меньшие системной или внесистемной единицы): линейные единицы - миллиметры и микрометры; угловые единицы - градусы, минуты и секунды.

Истинный размер – размер, полученный в результате обработки, изготовления, значение которого нам не известно, хотя оно и существует.

Действительный размер – размер, установленный измерением с допустимой погрешностью.

Линейный размер (размер) – числовое значение линейной величины в метрах или его частях.

Угловой размер – угол между двумя поверхностями или осями в радианах, градусах, минутах или секундах. Частный случай – отклонение от прямого угла или точность расположения зубьев зубчатого колеса в микрометрах.

 

Измерения

 

Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получения значения этой величины.

Контроль – частный случай измерения, при котором устанавливается соответствие физической величины допускаемым предельным значениям.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно.

Косвенное измерение - определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

Метод измерения – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерения.

Метод непосредственной оценки – метод измерения, в котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерения.

Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Контактный метод измерений – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения.

Бесконтактный метод измерений – метод измерений, основанный на том, что чувствительный элемент средства измерений не приводится в контакт с объектом измерений.

Для проведения измерений используются различные средства измерений.

 

Средства измерений

 

Средство измерения (СИ) – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в течение известного интервала времени.

Мера физической величины – средство измерения, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Однозначная мера – мера, воспроизводящая физическую величину одного размера (гиря, концевая мера длины).

Многозначная мера – мера, воспроизводящая ряд одноименных величин различного размера (штриховая мера, линейка).

Измерительный прибор – средство измерения, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

Измерительная машина – измерительная установка крупных размеров, предназначенная для точных измерений физической величины, характеризующих изделие. Например, координатно-измерительная машина.

Измерительный преобразователь – техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измеряемый сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейшего преобразования, индикации или передачи и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Шкала средства измерения – часть показывающего устройства средства измерения, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией.

Деление шкалы – промежуток между двумя соседними отметками шкалы средства измерений.

Длина деления шкалы – расстояние между осями двух соседних отметок шкалы, измеряемая вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы.

Цена деления шкалы – разность значений измеряемой величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерения.

Указатель – часть отсчетного устройства, положение которого относительно отметок шкалы определяет показания средства измерения (стрелка).

Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значением шкалы.

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерения.

Измерительное усилие – сила, с которой измерительный прибор воздействует на измеряемую поверхность в направлении линии измерения.

Точность измерений – качество измерений, отражающее близость к нулю погрешности результата измерений.

 

Погрешности измерений

 

Погрешность результата измерений - отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины DХ = Х - Х_действ.

Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторном измерении одной и той же величины.

Случайная погрешность - составляющая погрешности результата измерений, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.

На результаты измерения влияет много различных факторов, которые определяют наличие случайной составляющей. Поэтому при выявлении погрешности измерения одно и тоже измерение, как правило, производят многократно.

Инструментальная погрешность измерения – составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерения.

Погрешность метода измерений – составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений.

Рассеяние результатов в ряду измерений – несовпадение результатов измерений одной и той же величины в ряду равноточных измерений, как правило, обусловленное действием случайных погрешностей.

Промах – погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда.

Предел допускаемой погрешности средства измерения – наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерения, при которой оно может быть признано годным к применению.

 

Основные понятия взаимозаменяемости и

Стандартизации

 

Взаимозаменяемостью называются принципы, обеспечивающие сборку деталей и узлов и их замену при ремонте без дополнительной обработки с сохранением заданного качества. Взаимозаменяемость базируется на нормирование требований к деталям, узлам и механизмам, используемых при конструировании, благодаря которым представляется возможность изготавливать их независимо и собирать или заменять без дополнительной обработки при соблюдении технических требований к изделию.

Детали и узлы, изготовленные на основе принципов взаимозаменяемости, называются взаимозаменяемыми.

Взаимозаменяемость может быть:

Полной – при которой 100 % деталей и узлов механизма устанавливаются и заменяются при сборке без дополнительной обработки, без регулирования и без подбора.

Неполной (ограниченной) – при которой для обеспечения сборки применяют: групповой подбор деталей, компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин, пригонку и другие дополнительные технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц и изделий.

Внешней – при которой обеспечивается взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных поверхностей (электродвигатели, подшипники, редуктора и т. д.).

Внутренней – которая распространяется на детали и узлы, входящие в изделие.

Взаимозаменяемость основывается на стандартизации.

Стандартизация – это деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышения конкурентоспособности, работ или услуг.

Нормативный документ – документ, содержащий правила, общие принципы, характеристики, касающиеся определенных видов деятельности или их результатов и доступный широкому кругу потребителей.

Стандарт – документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процесса производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или указания услуг. Стандарт также может содержать требования к терминологии, символике, упаковке, маркировке или этикеткам и правилам их применения.

Государственной системой стандартов Российской Федерации предусматриваются следующие категории стандартов:

Технический регламент – документ, который принят международным договором Российской Федерации, ратифицированном в порядке, установленном законодательством Российской Федерации, или федеральным законом, или указом Президента Российской Федерации, или постановлением Правительства Российской Федерации, и устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования (продукции, в том числе зданиям, строениям и сооружениям, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации).

Государственный стандарт Российской Федерации (ГОСТ Р) – национальный стандарт, утвержденный Госстандартом России.

Отраслевой стандарт (ОСТ) – стандарт утвержденный, министерством (ведомством) Российской Федерации.

Стандарт предприятия (СТП) – стандарт, утвержденный предприятием и применяемый только на данном предприятии.

Технические условия (ТУ) – нормативный документ на конкретную продукцию (услугу), утвержденный предприятием, как правило, по согласованию с предприятием заказчиком (потребителем).

Международный стандарт – стандарт, принятый международной организацией по стандартизации.

Межгосударственный стандарт (ГОСТ) – стандарт, принятый государствами, присоединившимися к соглашению о проведении согласованной политики в области стандартизации, метрологии и сертификации и применяемый ими непосредственно. Он принимается Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации.

Стандарты ISO – международные стандарты, выпускаются Международной организацией по стандартизации и носят рекомендательный характер.

Государственное управление деятельностью по стандартизации в Российской Федерации осуществляет Госстандарт России.

Расчет и назначение посадок

 

Выбор посадок при проектировании определяется эксплуатационно-конструкторскими требованиями, предъявляемыми к деталям, сборочным единицам и машине в целом.

При назначении посадок следует стремиться находить решение, отвечающее эксплуатационным требованиям при минимальных затратах на изготовление. Для наиболее ответственных соединений назначение посадок осуществляется на основании предварительных расчетов (расчетный метод). Наряду с этим применяются методы прецедентов или аналогов и метод подобия. В первом случае посадки выбираются по аналогии с уже применяемыми в надежно работающих механизмах. Недостатком этого метода является сложность оценки и сопоставления условий работы проектируемого изделия и аналога. Во втором случае посадки назначаются на основании рекомендаций стандартов, отраслевых технических документов и технической литературы.

При назначении посадки следует стремиться использовать в первую очередь посадки, рекомендуемые стандартами для предпочтительного применения или использовать предпочтительные поля допусков для образования комбинированной посадки.

При назначении посадки в точных квалитетах обычно допуск отверстия принимают на квалитет грубее, нежели вал, поскольку точное отверстие изготовить сложнее, чем вал.

 

Посадки с зазором

 

Посадки с зазором широко применяются, как в точных, так и в грубых квалитетах, для подвижных и неподвижных соединений. Существуют различные методы расчета посадок с зазором в зависимости от их функционального назначения, они приведены в соответствующей технической литературе (например, расчет посадок с зазором для подшипников жидкостного трения приводится в курсе деталей машин). Области применения предпочтительных посадок с зазором приведены ниже. Расположение полей допусков предпочтительных посадок с зазором в системе отверстия показаны на рис. 8.

Посадки H/h применяются в неподвижных соединениях с дополнительным креплением при частой сборке и разборке, а в подвижных соединениях – при медленных перемещениях и поворотах деталей. Минимальный зазор в этих посадках равен нулю.

 

 

 

Рис. 8. Расположение полей допусков посадок предпочтительного применения

в системе отверстия

 

Посадка H7/h6 применяется в неподвижных соединениях при высоких требованиях к точности центрирования часто разбираемых деталей: сменные зубчатые колеса, центрирующие корпуса под подшипники, фрезы на оправках и т. д. Для подвижных соединений применяется для посадки шпинделя в корпусе сверлильного станка.

Посадки H8/h7, H8/h8 применяются при сниженных требованиях к точности центрирования, при большой длине соединения, например, при посадке измерительных головок в стойки и штативы.

Посадка H11/h11 предназначена для неподвижных и подвижных соединений малой точности. Например, для посадки муфт, звездочек, шкивов на валах, для неответственных шарниров и т. п.

Посадка H7/g6 имеет небольшой гарантированный зазор; применяется для точных соединений, в которых необходимо обеспечить плавность перемещений обычно при возвратно-поступательном перемещении, например в плунжерных и золотниковых парах, в шпинделях точных станков и делительных головок, в сменных кондукторных втулках.

Посадка H7/f7 широко применяется в точных подвижных соединениях, в подшипниках скольжения, в тормозном цилиндре автомобиля, в сопряжениях поршня с цилиндром компрессоров, в электромашинах и т. д.

Посадки H7/e8 и H8/e8 имеют значительный гарантированный зазор. Применяются при повышенных частотах вращения, значительных нагрузках, большой длине соединения (для подшипников жидкостного трения турбогенераторов, двигателей внутреннего сгорания, больших электромашин и коренных шеек коленчатых валов).

Посадки H/d имеют большой гарантированный зазор, обеспечивающий свободное перемещение и сборку деталей, и компенсацию значительных отклонений формы и взаимного расположения сопрягаемых поверхностей и их температурных деформаций.

Посадки H8/d9 и H9/d9 применяются для сопряжения трансмиссионных валов с подшипниками, для шкивов на валах и в шарнирах.

Посадка H11/d11 в основном применяется для крышек подшипников, для грубых шарниров, шестерен и муфт, свободно сидящих на осях и валах, для шарнирных соединений тяг и роликов на осях.

 

Переходные посадки

 

Переходные посадки, это такие посадки, в которых возможен как зазор, так и натяг. Они применяются для неподвижных, но разъемных соединений с дополнительным креплением, а также для центрирования. Они применяются только в точных квалитетах с 4-го по 8-й. Переходные посадки обычно не рассчитываются, а назначаются по рекомендациям, возможен проверочный расчет наибольшего натяга или зазора.

Посадка H7/js6 применяется в тех случаях, когда соединение должно часто разбираться, а также, если затруднена сборка (стаканы подшипников в корпусе, сменные зубчатые колеса шлифовальных и шевинговальных станков, небольшие шкивы и сменные муфты на концах валов). Вероятность натяга составляет 1 – 3 %.

Посадка H7/k6 обеспечивает хорошее центрирование и равную вероятность зазоров и натягов. Широко применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, стаканов и т. д. Вероятность натяга составляет 25 – 60 %.

Посадка H7/n6 характеризуется большой вероятностью натяга до 90%. Применяется в тех случаях, когда разборка соединений производится редко или необходимо обеспечить хорошее центрирование при передаче значительных колебательных усилий, а также при ударах и вибрации. Например, для сопряжения тяжело нагруженных зубчатых колес, муфт, кривошипов с валами, постоянных кондукторных втулок и установочных пальцев в станочных приспособлениях.

 

Посадки с натягом

 

Посадки с натягом применяются только в неподвижных соединениях для передачи сил или крутящих моментов, или для центрирования. Неподвижность сопрягаемых деталей под действием нагрузок обеспечивается силами трения, возникающими при упругой деформации деталей соединения, создаваемой натягом. Минимальный допустимый натяг рассчитывается исходя из того, чтобы действующие на сопряжения силы и моменты не привели бы к смещению деталей относительно друг друга, то есть из условия работоспособности соединения. Максимальный натяг рассчитывается из условия прочности деталей, входящих в соединение.

Сборку деталей с натягом можно обеспечить следующими методами:

1) холодным вдавливанием под прессом;

2) нагревом охватывающей детали (кипящая вода 100 °С, масляная ванна 140 °С, газовая горелка, печи, индуктивный нагрев до 400 °С);

3) охлаждением охватываемой детали (сухой лед –78 °С, твердая двуокись углерода –100 °С, жидкий азот –196 °С);

4) различными комбинациями нагрева, охлаждения и сборки под прессом.

Примеры посадок предпочтительного применения с натягом:

Посадка H7/p6 – обеспечивает небольшой гарантированный натяг, применяется при небольших нагрузках, для соединения тонкостенных деталей (втулки установочные, зубчатые колеса на валах с дополнительным креплением и т. д.).

Посадки H7/r6 и H7/s6 предназначены для передачи средних нагрузок без дополнительного крепления (втулки подшипников скольжения в корпусах, постоянные кондукторные втулки, фиксаторы, упоры и т. п.).

 

На чертежах

 

Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными обозначениями полей допусков или числовыми значениями предельных отклонений, а также условными обозначениями полей допусков с одновременным указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений (Рис. 10).

 

 

 

Рис. 10. Возможные варианты обозначения предельных отклонений

 

Посадки указываются дробью, в числителе обозначение предельных отклонений отверстия, в знаменателе предельные отклонения вала

В условных обозначениях полей допусков необходимо указывать числовые значения предельных отклонений в следующих случаях:

– для размеров не включенных в ряды нормальных линейных размеров, например 41,5Н7(^+0,025);

– при назначении предельных отклонений, условные обозначения которых не предусмотрены ГОСТ 25347-82;

– для деталей из пластмасс с предельными отклонениями по ГОСТ 25349-82;

– когда предельные отклонения на размеры уступов заданы с несимметричным полем допуска.

Предельные отклонения следует назначать на все размеры, представленные на рабочих чертежах, включая и несопрягаемые размеры.

 

 

С неуказанными допусками

 

Требования на отклонения размеров с неуказанными допусками регламентируются ГОСТ 30893.1 – 2002 «Общие допуски. Предельные отклонения линейных и угловых размеров» введенным взамен ГОСТ 25670-83.

Стандарт вводит понятие общий допуск. Общий допуск размера – это предельные отклонения (допуски) линейных или угловых размеров, указываемые на чертеже или в других технических документах общей записью и применяемые в тех случаях, когда предельные отклонения (допуски) не указаны индивидуально у соответствующих номинальных размеров.

Общие допуски применяют для следующих размеров с неуказанными индивидуально предельными отклонениями:

- линейных размеров (например, наружных, внутренних, радиусов, расстояний, размеров уступов, размеров притупленных кромок, наружных радиусов закруглений и размеров фасок);

- угловых размеров, включая угловые размеры, обычно не указываемые, т. е. прямые углы (90°), если нет ссылки на ГОСТ 30893.2, или углы правильных многоугольников;

- линейных и угловых размеров, получаемых при обработке в сборе.

Числовые значения предельных отклонений для размеров от 1 до 10000 мм приведены в таблицах стандарта в зависимости от класса точности. В стандарте предусмотрены следующие классы точности: точный – f, средний – m, грубый – c, очень грубый – v. Кроме симметричных предельных отклонений, установленных в основной части стандарта, в дополнение к ИСО 2768-1 допускается применение односторонних предельных отклонений для размеров отверстий и валов по квалитетам ГОСТ 25349 и ГОСТ 25348 – вариант 1, или классам точности: точный – t₁, средний – t₂, грубый – t₃, очень грубый – t₄.

При этом на элементы деталей условно именуемые валами и отверстиями предельные отклонения назначаются также как и на основные отверстия и валы (H – для отверстий, h – для валов), а на элементы деталей не относящиеся к отверстиям и валам – симметрично ±IT/2. Квалитету 12 соответствует точный класс, 14 квалитету соответствует средний класс, 16 квалитету – грубый и 17 квалитету – очень грубый.

Неуказанные предельные отклонения углов, радиусов закруглений и фасок отдельно в тексте не указываются, их значения должны соответствовать установленным стандартом и соответствующим назначенным квалитетам или классам точности для предельных отклонений линейных размеров.

Числовые значения неуказанных предельных отклонений угловых размеров по классам точности общих допусков приводятся в таблице 3, а предельные отклонения радиусов скругления, притупленных кромок и высот фасок в таблице 4.

 

 

Т а б л и ц а 3

Посадки подшипников качения

 

Подшипники качения являются стандартными изделиями, которые изготавливаются на специальных подшипниковых заводах. Они обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным поверхностям колец (наружный диаметр наружного кольца D и внутренний диаметр внутреннего кольца d). Технические требования на подшипники качения регламентирует ГОСТ 520-89.

ГОСТ 520-89 распространяется на шариковые и роликовые подшипники качения с отверстием диаметром от 0,6 до 2000 мм. Этим стандартом установлены следующие классы точности подшипников, указанные в порядке повышения точности:

0, 6, 5, 4, 2, Т – для шариковых и роликовых радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников;

0, 6, 5, 4, 2 – для упорных и упорно-радиальных подшипников;

0, 6Х, 6, 5, 4, 2 – для роликовых конических подшипников.

Установлены дополнительные классы точности подшипников 7 и 8 ниже класса 0 для применения по заказу потребителя в неответственных узлах.

Классы точности подшипников характеризуются значениями предельных отклонений размеров, формы, расположения поверхностей подшипников. Выбор класса зависит от требований к точности вращения и условий работы механизма. Для большинства механизмов используются подшипники классов 0 и 6. Подшипники более высоких классов точности применяются в случае большой частоты вращения или когда требуется высокая точность вращения (шпиндели станков, авиационные двигатели). Класс 2 и Т используется в высокоточных измерительных приборах и машинах.

Для нормирования требований по уровню вибрации или уровня других дополнительных технических требований установлены три категории подшипников А, В, С. К категории А могут относиться подшипники класса точности 5, 4, 2, Т с одним из 16 дополнительных требований. К категории В могут относиться подшипники классов точности 0, 6Х, 6, 5 с одним из 9 дополнительных требований. К категории С относятся подшипники классов точности 8, 7, 0, 6 к которым не предъявляются дополнительные требования по уровню вибраций, моменту трения и т. д.

На подшипниках должна быть маркировка их условного обозначения в соответствии с ГОСТ 3189 и условного обозначения предприятия изготовителя. Слева от основного обозначения, отделяя знаком тире, маркируют: класс точности, группу радиального (осевого) зазора, ряд момента трения и категорию подшипников. Например, А125-3000205, где 3000205 – основное обозначение, 5 – класс точности, 2 – группа радиального зазора, 1 – ряд момента трения, А – категория подшипника. Категорию С не указывают и не маркируют, при этой категории класс 0 не указывают и не маркируют.

Основные отклонения подшипников качения обозначаются буквой l – для наружного кольца и буквой L – для внутреннего кольца. Например, поле допуска внутреннего кольца подшипника нулевого класса точности будет обозначаться L0, а поле допуска наружного кольца подшипника класса точности 5 будет обозначаться l 5.

 

Рис. 12. Схемы расположения полей допусков колец подшипника качения

Во время измерения размеров колец подшипников мы получаем различные результаты измерений из-за овальности, конусообразности и других отклонений формы колец. Поэтому ГОСТ 520-89 устанавливает предельные отклонения единичного внутреннего диаметра d_S и единичного наружного диаметра D_S, среднего внутреннего диаметра d_mp и среднего наружного диаметра D_mp колец подшипников (рис. 12).

d_S (D_S) – расстояние между двумя параллельными линиями, касательными к линии пересечения действительной поверхности отверстия (наружной поверхности) радиальной плоскостью.

d_mp (D_mp) – среднее арифметическое значение наибольшего и наименьшего единичных диаметров отверстия (наружной поверхности) в одном и том же единичном сечении. Именно поля допусков средних диаметров колец подшипников определяют характер сопряжения колец подшипников.

Особенностью системы допусков и посадок колец подшипников заключается в том, что верхние отклонения средних диаметров, как наружного, так и внутреннего колец равно 0 и поле допуска располагаются от нуля вниз (рис. 12).

Выбор посадок подшипников качения (ГОСТ 3325-85) на вал и в корпус зависит от типа и формы подшипника, условий его применения, значения и природы нагрузок и типа нагружения колец подшипников.

Существует три основных типа нагружения колец подшипников: местное, циркуляционное и колебательное.

Местное нагружение – когда кольцо находится под действием результирующей радиальной нагрузки F_r, которая имеет постоянное направление (натяжение ремня, вес самого вала и т. д.). Это нагружение воздействует только на часть боковой стороны кольца и передается на соответствующий ограниченный сопряженный участок вала или корпуса. Такое нагружение возникает, например, когда кольцо не вращается относительно нагрузки (наружное кольцо на рис. 13,а или внутреннее кольцо на рис. 13,б)

Циркуляционное нагружение – происходит, когда вся поверхность кольца находится под воздействием результирующей радиальной нагрузки F_r. Этот тип нагружения возникает, когда кольцо вращается, а радиальная нагрузка постоянна или когда радиальная центробежная сила F_c вращается относительно неподвижного кольца (наружное кольцо на рисунке 13,б или внутреннее кольцо на рисунке 13,а).

 

 

Рис. 13. Виды нагружения колец подшипников

Колебательное нагружение – возникает на наружном кольце, когда действуют совместно постоянная сила F и меньшая вращающаяся сила F_c, внутреннее кольцо испытывает при этом циркуляционное нагружение. Если F_c больше F, тогда внутреннее кольцо испытывает местное нагружение, а наружное циркуляционное см. рис. 13,в.

 

Рис. 14. Рекомендованные посадки колец подшипника

 

В случае местного нагружения рекомендуется назначать посадки с небольшим зазором, чтобы кольцо подшипника имело возможность смещаться относительно посадочного неподвижного элемента, и нагрузка меняла бы точку действия на кольцо подшипника.

Поле допуска JS7 применяется только для сопряжения с радиально-упорными подшипниками, а поле допуска js6 и f6 применяется для сопряжения с тугими кольцами упорных шариковых и роликовых подшипниками.

В случае циркуляционного нагружения рекомендуется назначать посадки с натягом, чтобы вращающееся кольцо и контактирующая с ним деталь вращались как одно целое.

При колебательном нагружении рекомендуется применять переходные посадки. Рекомендуемые поля допусков при посадке подшипников 0 и 6 классов точности в случаях, когда вращается вал корпус неподвижен и наоборот вращается корпус вал неподвижен приведены на рис. 14. Поля допусков колец подшипника выделены серым цветом.

Большое влияние на долговечность работы подшипников качения, устанавливаемых в подшипниковых узлах, оказывает взаимный перекос осей внутреннего и внешнего колец подшипников, вызываемый погрешностями взаимного расположения посадочных поверхностей вала и корпуса, поэтому допускаемые углы взаимного перекоса колец подшипников q_max регламентируются ГОСТ 3325-85.

Погрешности взаимного расположения посадочных поверхностей вала и корпуса является следствием погрешности их изготовления и сборки (технологическая погрешность q_Т), а также деформации валов и корпусов во время работы узлов q_q. В стандарте установлен допустимый угол перекоса осей вала и корпуса от технологических погрешностей q_Т £ 0,5q_max, и вызываемый деформацией валов и корпусов в работающем узле q_q £ 0,2q_max.

Допустимые углы взаимного перекоса колец подшипников от технологической погрешности и допуски соосности посадочных поверхностей валов и корпуса для некоторых типов подшипников приведены в приложении 5.

 

 

6. Шпоночные и шлицевые соединения

 

Шпоночные соединения применяются для соединения втулок, шкивов, муфт, рукояток и других деталей машин с валами, когда к точности центрирования не предъявляется особых требований.

 

 

Шлицевые соединения

 

Шлицевые соединения применяются для тех же целей, что и шпоночные, но имеют неоспоримые преимущества перед ними: большую усталостную прочность, более высокую точность центрирования, обладают способностью передавать большие крутящие моменты. В зависимости от профиля применяются шлицевые соединения трех видов: прямобочные, эвольвентные и треугольные. Треугольные шлицевые соединения применяются вместо соединений с натягом, для неподвижных соединений тонкостенных втулок и для соединений деталей из легких сплавов со стальными валами. Государственные стандарты на треугольные шлицевые соединения пока не разработаны, используются отраслевые стандарты.

Шлицевые соединения применяются для неподвижных и подвижных соединений.

Одним из показателей точности шлицевых соединений являются центрирование (соосность) сопрягаемых деталей. Собираемость шлицевых соединений зависит не только от точности отдельных элементов шлицевого отверстия и вала, но и от точности формы и взаимного положения.

Наряду с прямобочными и эвольвентными шлицевыми соединениями применяются и другие виды, например: шлицевые соединения с винтовыми зубьями, коническими и торцевыми зубьями. Соединения с винтовыми зубьями (привод стартера в автомобильном двигателе) используют для совместной передачи движения в осевом и окружном направлениях, конические – в беззазорных соединениях в торцевых муфтах. В станкостроении применяются специальные шариковые шлицевые соединения.

 

Размерные цепи

 

Размерные цепи отражают объективные размерные связи в конструкции машины, в технологических процессах изготовления ее деталей или при измерении. Эти связи возникают в соответствии с условием и принятым решением конструкторской, технологической задачи или задачи измерения. Размерные цепи регламентируются руководящим документом РД 50-635-87 «Цепи размерные. Основные понятия. Методы расчета линейных и угловых цепей».

 

7.1. Термины и определения