ВИДЫ СОПРЯЖЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Классы шероховатости поверхности

Классы шероховатости поверхности Среднее арифмети­ческое отклонение профиля Rа, мкм, не более Высота неров­ностей RZ, мкм, не более Базовая длина, мм
—  
—
—  
— 2,5
—  
2,5 —  
1,25 — 0,8
0,63 —  
0,32 —  
0,16 —  
0,08 — 0,25
0,04 —  
— 0,1 0,08
— 0,05  

 

При обозначении шероховатости на чертеже знак всегда на­правлен на обрабатываемую поверхность.

10.5. Методы и средства оценки шероховатости поверхности

Шероховатость поверхности оценивают по качественным и ко­личественным критериям. Качественную оценку производят срав­нением с образцами шероховатости. Этот способ прост и удобен в цеховых условиях. Образцы изготавливают из тех же материалов, что и контролируемые детали, и обрабатывают теми же методами. Образцами могут быть эталонные детали.

Так как глазомерная оценка шероховатости субъективна и мо­жет привести к значительным погрешностям, для сравнительной (качественной) оценки шероховатости применяют пневматические приборы сравнения, основанные на измерении расхода воздуха, проходящего по каналам вдоль поверхности. Наконечник прибора прижимается к проверяемой поверхности и по расходу воздуха (показания манометра) судят о величине шероховатости. Также применяют приборы-рефлектометры, действие которых основано на использовании отражательной способности проверяемой по­верхности.

Количественная оценка шероховатости поверхности состоит в определении высоты шероховатости по одному из параметров — Rа или RZ при помощи приборов, которые можно подразделить на две группы: контактные и бесконтактные (оптические).

Контактные приборы для определения шероховатости подраз­деляются на профилографы и профилометры (рис. 7.3).

Профилометры представляют собой электродинамические и индуктивные приборы, колебания «ощупывающей» алмазной иглы которых преобразуются в измеряемое напряжение электрического тока. Профилометры состоят из стойки 5, на которой смонтирован мотопривод 4, несущий датчик 3 с алмазной иглой. Измеряемая деталь устанавливается на измерительный столик 2. Колебания иглы в процессе измерения шероховатости поверхности фиксируются датчиком 3 и преобразуются в измеряемое напряжение с помо­щью электронного измерительного блока 1. Для записи профилограмм на специальной бумаге имеется записывающий прибор 6.

Измерение шероховатости поверхности бесконтактным спосо­бом производится с помощью микроскопа сравнения (рис. 7.4, а) или двойного микроскопа В.П.Линника МИС II (рис. 7.4, б).

10.6. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей машин

Эксплуатационные свойства деталей машин находятся в прямой связи с геометрическими характеристиками поверхности и свойст­вами поверхностного слоя. Износ деталей в значительной степени зависит от высоты и формы неровностей поверхности и определя­ется главным образом верхней частью профиля шероховатости.

На износостойкость поверхности влияют сопротивляемость по­верхностного слоя разрушению и макрогеометрические отклоне­ния, которые вызывают неравномерное изнашивание отдельных участков. Волнистость приводит к увеличению удельного давления, так как трущиеся поверхности соприкасаются с выступами волн. Вершины макронеровностей могут вызвать разрывы масляной плен­ки, вследствие чего в местах разрывов создается сухое трение.

Прочность деталей также зависит от шероховатости поверхно­сти, так как наличие рисок, глубоких и острых царапин создает очаги концентрации внутренних напряжений, приводящих к раз­рушению деталей. Такими очагами могут являться и впадины меж­ду гребешками микронеровностей, что не относится к деталям из чугуна и цветных сплавов, в которых концентрация напряжений возможна в меньшей степени.

От шероховатости поверхности (особенно от высоты микро­неровностей) зависит прочность прессовых соединений, посколь­ку при запрессовке одной детали в другую фактическая величина натяга зависит от шероховатости поверхности и отличается от ве­личины натяга при запрессовке деталей с гладкими поверхностя­ми для тех же диаметров.

Шероховатость поверхности детали оказывает значительное вли­яние и на ее коррозионную стойкость, так как с уменьшением микронеровностей поверхности уменьшается и площадь соприкос­новения с корродирующей средой, следовательно, меньше влия­ние среды. С увеличением глубины впадин микронеровностей и резкости их очертаний повышается разрушающее действие корро­зии, направленное в глубь металла.

10.7. Взаимосвязь шероховатости поверхностей и точности при различных видах обработки деталей машин

На основании практики и результатов технологических иссле­дований определена связь между точностью обработки и величи­ной шероховатости поверхности. Так, например, установлено, что средняя высота неровностей не должна превышать 10...25 % от допуска на обработку детали. Зная достижимую точность раз­личных видов механической обработки для чугуна, стали, цвет­ных металлов и сплавов (информация дана в справочной литера­туре по технологии машиностроения), можно установить дости­жимую шероховатость поверхности для этих материалов и видов обработки.

Сопоставляя затраты при разных способах обработки для одной и той же детали, можно установить экономически достижимую шероховатость поверхности.

Характеристики взаимосвязей экономически достижимой ше­роховатости поверхности и точности обработки для различных материалов даны в технической литературе [11], где указаны эко­номичные и наряду с ними достижимые классы шероховатости поверхности, а также экономичные и достижимые квалитеты точ­ности при разных видах обработки.

 

11.1. Понятие о посадках и допуске посадки

Узлы и агрегаты собираются из отдельных деталей, которые в зависимости от условий работы в машине сопрягаются между со­бой с зазором или натягом. Если у соединяемых между собой дета­лей размер отверстия больше размера вала, то в соединении будет зазор. Если размер вала больше размера отверстия, то в соедине­нии будет натяг. Поэтому зазором называется положительная раз­ность между размерами отверстия и вала, а натягом — положи­тельная разность между размерами вала и отверстия.

Характер соединения двух деталей, зависящий от величины зазо­ра или натяга, полученный при сборке узла, называется посадкой.

В машинах требуются посадки с различными зазорами и натяга­ми. Посадки подразделяются на три вида:

• подвижные, обеспечивающие зазор в соединении;

• неподвижные (прессовые), обеспечивающие натяг соединений;

• переходные (не гарантирующие зазор или натяг до сборки узла).

Для оценки точности соединений (посадок) пользуются поня­тием допуска посадки, под которым понимают разность между наи­большим и наименьшим зазорами (в посадке с зазором) или наи­большим и наименьшим натягом (в посадке с натягом).

В переходных посадках допуск посадки равен разности между наибольшим и наименьшим натягами или сумме наибольшего на­тяга и наибольшего зазора. Допуск посадки равен также сумме до­пусков отверстия и вала.

11.2. Методы и средства измерения деталей машин

В условиях производства деталей машин различают прямые и косвенные методы измерения размеров.

При прямых измерениях измеряемый размер определяют непо­средственно по показаниям прибора (например, измерение длин штангенинструментом и микрометрами).

При косвенных измерениях искомый размер или отклонение оп­ределяют по результатам прямых измерений одной или несколь­ких величин, связанных с искомой определенной зависимостью. Примером может служить тригонометрическое измерение углов по двум катетам либо по катету и гипотенузе.

Измерения размеров могут производиться абсолютным и отно­сительным методами.

При абсолютном методе весь измеряемый размер определяют непосредственно по показаниям прибора.

При относительном (сравнительном) методе измерения опре­деляют только отклонение размера от установочной меры, по ко­торой прибор установлен на ноль. Приборы при этом требуют до­полнительных затрат времени на предварительную настройку по установочной мере. Наиболее эффективно их можно использовать в условиях массового производства, где они более производитель­ны и обеспечивают более высокую точность измерения.

Кроме того, методы измерения подразделяются на комплекс­ные и дифференцированные.

Комплексный метод основан на сопоставлении действительного контура проверяемой детали с ее предельными контурами, опреде­ляемыми величинами и расположением полей допусков отдельных элементов этого объекта. Этот метод обеспечивает проверку накоп­ленных погрешностей взаимосвязанных элементов детали, ограни­ченных суммарным допуском. Примером комплексного метода изме­рения может служить контроль зубчатых колес на межцентромере.

Дифференцированный метод заключается в независимой провер­ке каждого элемента отдельно. Этот метод не может непосредственно гарантировать взаимозаменяемости изделий.

Комплексный метод измерения используется, как правило, при контроле изделий, а дифференцированный — при проверке инст­рументов и при выявлении причин выхода размера детали за пре­делы допуска.

Каждый из перечисленных методов измерения может осуще­ствляться контактным и бесконтактным методами.

Контактный метод измерения осуществляется при непосред­ственном соприкосновении измерительных элементов прибора с поверхностью контролируемой детали.

При бесконтактном методе измерения контакт с проверяемым объектом отсутствует (например, при проекционном или пневма­тическом методе измерения).

Применяемые в металлообрабатывающей промышленности из­мерительные средства можно разделить на три группы: концевые меры длины, калибры и универсальные инструменты и приборы.

Жесткие предельные калибры подразделяются по назначению на калибр-скобы и калибр-пробки. Все многообразие калибров показано на рис. 8.1.

Калибр-скобы для контроля валов подразделяются на регули­руемые и нерегулируемые, односторонние (рис. 8.1, а) и двусто­ронние, однопредельные и двухпредельные, цельные и сборные.

Регулируемые скобы при износе проходной стороны могут быть восстановлены повторной регулировкой и доводкой измеритель­ных поверхностей.

Двусторонняя скоба (рис. 8.1, б) имеет измерительные поверх­ности с двух сторон, соответствующие предельным размерам вала (проходная и непроходная стороны). Рабочие поверхности непро­ходной стороны не подвергаются изнашиванию и поэтому дела­ются более короткими.

Двухпредельная скоба (рис. 8.1, в), обеспечивающая контроль детали по верхнему и нижнему предельным размерам, конструк­тивно может быть выполнена односторонней или двусторонней. В первом случае оба предельных размера выполняют последова­тельно на одной стороне скобы и разделяют канавкой.

Калибр-пробки (рис. 8.1, г) для контроля отверстий могут быть выполнены с точечным контактом — штихмасы (рис. 8.1, д) для диаметров свыше 250 мм, с линейным контактом для диаметров 100...250 мм и с поверхностным контактом — цилиндрические пробки (рис. 8.1, е) для диаметров до 100 мм.

Конусные калибр-втулки и пробки (рис. 8.1, ж, з) для конт­роля конических валов и отверстий имеют две предельные риски на пробке и соответствующие ступени на торце втулки для конт­роля наибольшего и наименьшего диаметров отверстия и вала.

Резьбовые калибры (рис. 8.1, и, к) предназначены для контро­ля наружных и внутренних резьб.

Универсальные инструменты и приборы служат для определения значений измеряемой величины и различаются по конструктив­ным признакам, пределам измерения, цене деления и другим по­казателям.

Универсальные инструменты и приборы Ю. В. Городецкий в ра­боте [6] предлагает делить по конструктивным признакам:

• на штриховые инструменты, снабженные нониусом-штанген­циркулем (рис. 8.2), штангенглубиномеры (рис. 8.3, а) и штанген-рейсмасы (рис. 8.3, б);

• микрометрические инстру­менты, основанные на примене­нии микропар, — микрометры (рис. 8.4), микрометрические нутромеры, глубиномеры и др.;

• рычажно-механические при­боры, которые подразделяют:

- на собственно рычажные при­боры (миниметры и др.);

- зубчатые приборы (индикато­ры часового типа и др.);

- рычажно-зубчатые приборы (микрометры и др.);

приборы с пружинной пере­дачей (микрокаторы и др.);

• рычажно-оптические приборы (оптиметры и др.);

• оптические приборы (длинномеры, интерферометры, проек­торы и др.);

• пневматические приборы с манометром и ротаметром (рис. 8.5);

• электрифицированные приборы (индуктивные, емкостные, фотоэлектрические и др.).

Широко используемые в производстве штангенинструменты позволяют производить измерения с точностью до 0,1 мм. Штан­генциркули (см. рис. 8.2) состоят из штанги 7, по которой переме­щается рамка 4 с нониусом 5 и фиксирующим зажимом 3 рамки. На штанге и рамке имеются измерительные губки 2. Для измере­ния глубины глухих отверстий штангенциркуль снабжен линейкой глубиномера 6.

Аналогичные по конструкции штангенглубиномер (см. рис. 8.3, а) и штангенрейсмас (см. рис. 8.3, б) также имеют штангу 2, по кото­рой перемещается основание 4 с рамкой 3 и нониусом 1. На рамке штангенрейсмаса крепятся разметочные 5 и измерительные ножки 6.

Приборы пневматического действия (см. рис. 8.5) обычно име­ют фильтр со стабилизатором 1 и отсчетное устройство 2

По числу одновременно проверяемых размеров приборы мож­но разделить на одномерные и многомерные.

По установившейся на производстве терминологии простейшие измерительные средства — калибры, линейки, штангенинструмен­ты и микрометрический инструмент обычно называют измеритель­ным инструментом.

Рекомендуемая литература по дисциплине

1. А 202   Авиационно-космические материалы и технологии : [учеб. для вузов] / Богуслаев В. А., Качан А. Я., Калинина Н. Е., Мозговой В. Ф., Калинин В. Т. ; под общ. ред. В. А. Богуслаева. - Запорожье : Мотор Сич, 2007. - 382 с Экземпляры: всего:1 - ЧЗ НП(1) Аннотация:Гриф.   Учебная литература: 1 фак/Космические летательные аппараты и разгонные блоки (160802)/Доп; 1 фак/Ракетостроение (160801); 1 фак/Самолето- и вертолетостроение (160201)/Доп; 2 фак/Авиационные двигатели и энергетические установки (160301)/Доп; 2 фак/Ракетные двигатели (160302)/Доп; 3 фак/Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей (160901)/Доп  
2. 621.79 Б 74   Богодухов, Станислав Иванович. Обработка упрочненных поверхностей в машиностроении и ремонтном производстве : [учеб. пособие для вузов по направлению подгот. бакалавров и магистров "Технология, оборудование и автоматизация машиностроит. пр-в" и по направлению подгот. дипломир. специалистов "Конструкт.-технол. обеспечение машиностроит. пр-в" ] / С. И. Богодухов, В. Ф. Гребенюк, А. Д. Проскурин. - М. : Машиностроение, 2005. - 256 с. - (Для вузов) Экземпляры: всего:1 - ЧЗ НП(1) Аннотация:Гриф.  
3. К 485   Клепиков, Виктор Валентинович. Технология машиностроения : [учеб. для сред. проф. образования по группе специальностей "Машиностроение" / В. В. Клепиков, А. Н. Бодров. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : ФОРУМ, 2008. - 859 с Экземпляры: всего:2 - ЧЗ НП(1), НТА(1) Аннотация:Гриф.  
4.   Лебедев, Валерий Александрович. Технология машиностроения : проектирование технологий изготовления изделий : [учеб. пособие для вузов по направлению "Конструкт.-технол. обеспечение машиностроит. пр-в"] / В. А. Лебедев, М. А. Тамаркин, Д. П. Гепта. - Ростов н/Д : Феникс, 2008. - 361 с. - (Высшее образование). (Шифр -363315) Экземпляры: всего:1 - МлК(1) Аннотация:Гриф.  
5. С 904   Суслов, Анатолий Григорьевич. Технология машиностроения : [учеб. для вузов по направлению подгот. бакалавров и магистров "Технология, оборудование и автоматизация машиностроит. пр-в" и направления подгот. дипломир. специалистов "Конструкт.-технол. обеспечение машиностроит. пр-в"] / А. Г. Суслов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 2007. - 429 с Экземпляры: всего:8 - ЧЗ НП(1), НТА(4), КХ(3) Аннотация:Гриф.  
6. Т 384   Технология машиностроения : сб. задач и упражнений : [учеб. пособие / В. И. Аверченков и др.]. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М. : ИНФРА-М, 2005. - 286 с. - (Высшее образование) Экземпляры: всего:1 - ЧЗ НП(1) Аннотация:Гриф.  
7. Т 384   Технология машиностроения : [учеб. для вузов по специальности "Технология машиностроения" направления подгот. "Конструкт.-технол. обеспечение машиностроит. пр-в" / Л. В. Лебедев [и др.]. - М. : Academia, 2006. - 527 с. - (Высшее профессиональное образование. Машиностроение) Экземпляры: всего:1 - ЧЗ НП(1) Аннотация:Гриф.  
8. Т 384   Технология машиностроения : сб. задач и упражнений : [учеб. пособие / В. И. Аверченков и др.]. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М. : ИНФРА-М, 2006. - 286 с. - (Высшее образование) Экземпляры: всего:2 - НТА(2) Аннотация:Гриф.  
9. Т 384   Технология машиностроения : [учеб. пособие для вузов по направлению подгот. бакалавров и магистров "Технология, оборудование и автоматизация машиностроит. пр-в"] : в 2 кн. / [Э. Л. Жуков и др.] ; под ред. С. Л. Мурашкина. - Изд. 2-е, доп. - М. : Высш. шк. - 2005. - ISBN5-06-004245-6 Кн. 1: Основы технологии машиностроения : рекомендовано Мин.образования. - 2005. - 278 с Экземпляры: всего:1 - ЧЗ НП(1) Аннотация:Гриф.  
10. Т 384   Технология машиностроения : [учеб. для вузов по специальности "Технология машиностроения"] : в 2 т. - Изд.2-е, стер. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. - 2001. - ISBN5-7038-1283-6 Т.1 : Основы технологии машиностроения / [В. М. Бурцев, А. С. Васильев, А. М. Дальский [и др.] ; под общ. ред. А. М. Дальского. - 2001. - 563 с Экземпляры: всего:3 - Ф(2), НТА(1) Аннотация:Гриф.