ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ 3 страница

При циркуляционном нагружении кольцо воспринимает результирующую радиальную нагрузку , последовательно всей дорожкой качения и передает её всей посадочной поверхности вала или корпуса. Такое нагружение кольца получается при его вращении и постоянно направленной нагрузке .

Колебательным нагружением кольца называют такой вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника воспринимает равнодействующую ограниченным участком дорожки качения, а сама равнодействующая не совершает полного оборота, а колеблется. Такое нагружение встречается в кривошипно – шатунных, подшипниковых узлах эксцентриков.

Циркуляционно нагруженные кольца должны устанавливаться по посадкам, обеспечивающим их неподвижность относительно сопрягаемой детали. (посадки с натягом и переходные при высокой нагрузке).

Местно нагруженные кольца устанавливаются по посадкам с зазором при малой нагрузке. Эти посадки позволяют кольцу постепенно проворачиваться по посадочной поверхности, что уменьшает неравномерность износа кольца и повышает срок службы п.к.

Колебательно нагруженные кольца должны устанавливаться по переходным посадкам.

Наиболее ответственная – посадка циркуляционно нагруженного кольца. Её выбирают по интенсивности радиальной нагрузки, которую подсчитывают по формуле:

,

где - радиальная сила, действующая на опору, Н;

b – рабочая ширина кольца подшипника, см;

b = B – 2r,

где B – ширина подшипника;

r – размер фаски кольца подшипника;

- динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки: при перегрузке до 150 %, умеренных толчках и вибрации = 1; при перегрузке до 300 % сильных ударах и вибрации = 1,8;

- учитывает степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе: при сплошном вале = 1.

- учитывает неравномерность распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору: для однорядных подшипников = 1.

На основании рассчитанной интенсивности нагрузки по таблицам справочника подбирается поле допуска вала или отверстия.

Посадки местно и колебательно нагруженных колец выбираются без расчета по рекомендациям таблиц справочника.

Особенности обозначения посадок ПК на чертежах.

L – Lager – подшипник ( по-немецки).

Лекция № 6 «Нормирование и обозначение шероховатости поверхности»

Шероховатость и её влияние на качество поверхности.

Шероховатостью поверхности согласно ГОСТ 25142-82 называют совокупность микронеровностей с относительно малыми шагами.

Шероховатость поверхности в сочетании с другими её характеристиками (цвет, степень отражательной способности), а также с физическими свойствами поверхностного слоя деталей (степенью упрочнения, глубиной упрочненного слоя, остаточными напряжениями) определяет состояние поверхности и является наряду с точностью формы одной из основных геометрических характеристик её качества.

Шероховатость поверхностей играет большую роль в подвижных соединениях деталей, значительно влияя на трение и износ трущихся поверхностей подшипников, направляющих, ползунов и т.д.

Шероховатость значительно влияет на прочность деталей. Неровности поверхности являются концентраторами напряжений. Чем меньше шероховатость, тем меньше вероятность образования усталостных трещин.

Уменьшение шероховатости улучшает антикоррозионную стойкость деталей.

Наконец величина шероховатости влияет на точность измерения деталей.

Параметры для нормирования и обозначения шероховатости поверхности.

Способы нормирования шероховатости поверхности установлены в ГОСТ 2789-73 и распространяются на поверхности изделий, изготовленных из любых материалов и любыми методами, кроме ворсистых поверхностей.

Рисунок 1 – Шероховатость поверхности, параметры нормирования

Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью в нормальном сечении.

Для определения шероховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами (отклонения формы и волнистость) её рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной l.

Базой для отсчета отклонений профиля является средняя линия профиля (m) – линия, имеющая форму номинального профиля и приведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение измеряемого профиля до этой линии было минимальным.

Согласно ГОСТ 2789-73 шероховатость поверхности изделий можно оценивать количественно одним или несколькими параметрами:

а) средним арифметическим отклонением профиля (R );

б) высотой неровностей профиля по 10 точкам (R );

в) наибольшей высотой неровностей профиля (R );

г) средним шагом неровностей (S );

д) средним шагом местных выступов профиля (S);

е) относительной опорной длиной профиля (t )

Параметры шероховатости, связанные с высотными свойствами неровностей.

Среднее арифметическое отклонение профиля (R ) – это среднее арифметическое отклонение профиля от средней линии в пределах базовой длины.

Высота неровностей профиля по десяти точкам (R ) – это сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины.

Наибольшая высота неровностей профиля (R ) – это расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

Параметры шероховатости, связанные со свойствами неровностей в направлении длины профиля.

Средний шаг неровностей профиля (S ) – это среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.

,

где S - шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, пересекающей профиль в трех соседних точках и ограниченной двумя крайними точками.

Средний шаг местных выступов профиля (S) – это среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины.

,

где S - шаг неровностей профиля по вершинам, равный длине отрезка средней линии между проекциями на неё двух наивысших точек соседних выступов профиля.

Числовые значения выше перечисленных параметров приведены в ГОСТ 2789-73.

Параметры шероховатости, связанные с формой неровностей профиля.

Опорная длина профиля ( ) – сумма длин отрезков (b ), отсекаемых на заданном уровне (р) в материале профиля линией, параллельной средней линии в пределах базовой длины.

h р: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60;70; 80; 90 % от R

Относительная опорная длина профиля (t ) – это отношение опорной длины профиля к базовой длине

10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 %

Обозначение шероховатости.

На чертежах требования к шероховатости устанавливаются с помощью условных обозначений по ГОСТ 2.309-73.

Рисунок 2 – Условное обозначение шероховатости на чертежах

Выбор параметра шероховатости.

Выбор параметров для нормирования шероховатости должен производиться с учетом назначения и эксплуатационных свойств поверхности. Основным является нормирование высотных параметров. Предпочтительным является параметр R .

Параметры R и R нормируют в тех случаях, когда необходимо ограничить полную высоту неровностей профиля.

Для наиболее ответственных поверхностей нормирование одних высотных параметров может оказаться недостаточным и должно быть дополнено нормированием шаговых параметров или параметра . Шаговые параметры и S существенно влияют на виброустойчивость, прочность при циклических нагрузках.

Параметр t комплексно характеризует высоту и форму неровностей и позволяет судить о фактической площади контакта поверхностей. С параметром связаны такие эксплуатационные свойства, как износоустойчивость, контактная жесткость, герметичность.

Выбор числовых значений параметров шероховатости (ГОСТ 2789-73)

При нормировании параметров и следует применять в первую очередь предпочтительные значения. Выбор числовых значений параметров шероховатости должен производиться в соответствии с условиями работы изделия. Следует учитывать и возможности обеспечения заданных требований рациональными методами обработки. Повышение этих требований влечет за собой значительное увеличение затрат на обработку, которое может быть оправдано, если будет компенсировано повышением качества изделия.

Для каждого допуска размера ( ) и формы ( ) можно установить минимальные требования к шероховатости:

если

если ;

если

Лекция № 7 «Допуски формы и расположения поверхностей»

Влияние отклонений формы и расположения поверхностей на качество изделий.

Точность геометрических параметров деталей характеризуется не только точностью размеров её элементов, но и точностью формы и взаимного расположения её поверхностей.

Причинами возникновения отклонений формы и расположения поверхностей деталей являются:

а) неточности и деформация станка, инструмента;

б) деформация обрабатываемого изделия;

в) неравномерность припуска на обработку;

г) неоднородность материала заготовки и т.д.

Всё это приводит к следующим негативным последствиям:

а) в подвижных соединениях к уменьшению износостойкости деталей, нарушению плавности хода, шумообразованию и т.д.

б) в неподвижных и плотных подвижных соединениях возникает неравномерность натягов и зазоров, что приводит к снижению прочности соединения, герметичности, точности центрирования.

При увеличении нагрузок, скоростей, рабочих температур, характерных для современных машин, влияние отклонений формы и расположения поверхностей усиливается.

в) существенно влияют на точности и трудоёмкость сборки, повышают объём пригоночных операций, снижают точность измерения размеров, влияют на точность базирования деталей при изготовлении и контроле.

Таким образом, для обеспечения точности параметров изделия, его работоспособности и долговечности на чертежах необходимо указывать не только отклонение размеров, но и при необходимости допуски формы и расположения поверхностей. Это способствует повышению качества машин и приборов.

Нормативные документы на допуски формы и расположения поверхностей.

Назначение допусков формы и расположения поверхностей должно производиться на основе ГОСТов.

Отклонения и допуски формы поверхностей.

Отклонением формы называется отклонение формы реальной поверхности (ограничивающей тело и отделяющей его от окружающей среды) от формы номинальной поверхности.

Под номинальной понимается идеальная поверхность, форма которой задана чертежом или другой технической документацией.

Отклонение формы оценивается по всей поверхности или на нормируемом участке, если заданы его площадь, длина или угол сектора.

Отсчет отклонений формы производится от прилегающей поверхности, под которой понимается поверхность, имеющая форму номинальной поверхности, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от неё наиболее удалённой точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка было минимальным.

Параметром для количественной оценки отклонения формы по ГОСТ 24642-81 является наибольшее расстояние D от точек реальной поверхности до прилегающей поверхности по нормам и последней в пределах нормируемого участка L.

Допуском формы называется наибольшее допускаемое значение отклонения формы.

Требования, определяемые допуском формы геометрически могут быть представлены в виде поля допуска.

Поле допуска формы – это область в пространстве или на плоскости, внутри которой должны находиться все тоски реальной поверхности или реального профиля в пределах нормируемого участка.

Рассмотрим отдельные виды отклонений и допусков формы поверхностей и профилей.

Отклонения и допуски формы цилиндрических поверхностей.

При нормировании применяются следующие допуски:

а) допуск цилиндричности (/o/);

б) допуск круглости (о);

в) допуск профиля продольного сечения (=);

г) допуск прямолинейной образующей или от (-).

а) Комплексным показателем формы цилиндрической поверхности является отклонение от цилиндричности, представляющее собой наибольшее расстояние D от точек реальной поверхности до прилегающего цилиндра в пределах нормируемого участка L.

Рисунок 1 – Отклонение от цилиндричности

Допуск цилиндричности включает в себя допуски круглости и формы продольного сечения.

б) Отклонение от круглости – наибольшее расстояние D от точек реального профиля до прилегающей окружности.

Рисунок 2 – Отклонение откруглости

в) Отклонение профиля продольного сечения – наибольшее расстояние D от точек образующих реальной поверхности, лежащих в плоскости, проходящей через её ось, до соответствующей стороны прилегающего профиля в пределах длины нормируемого участка.

г) Отклонение от прямолинейности оси – минимальное значение диаметра D цилиндра, внутри которого располагается реальная ось поверхности в пределах нормируемого участка.

Рисунок 3 – отклонение от прямолинейности оси

Отклонения и допуски формы плоских поверхностей.

При нормировании применяются следующие допуски:

а) плоскостности (

б) допуск прямолинейности (-).

Плоскостность нормируется при необходимости ограничить отклонения формы всей поверхности или её участка, прямолинейность – если достаточно ограничить отклонения в сечении поверхности заданного направления.

а) Отклонение от плоскости – наибольшее расстояние от точек реальной поверхности D до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участка.

б) Отклонение от прямолинейности – наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей прямой в пределах нормируемого участка.

Выбор допусков формы зависит от конструктивных и технологических требований и связан также с допуском размера.

Поле допуска размера для сопрягаемых поверхностей ограничивает и любые отклонения формы на длине соединения.

Ни одно из них не может превышать допуск размера.

Допуски формы назначаются только в тех случаях, когда они должны быть меньше допуска размера.

Отклонения и допуски расположения поверхностей.

Отклонением расположения называется отклонение реального расположения рассматриваемого элемента от номинального его расположения.

Под номинальным понимается расположение, определяемое номинальными линейными и угловыми размерами между рассматриваемым элементом и базами.

Допуском расположения называется предел, ограничивающий допускаемое значение отклонения расположения поверхностей.

Полем допуска расположения называется область в пространстве или на заданной плоскости, внутри которой должны находиться прилегающая поверхность нормируемого элемента или ось, центр, плоскость симметрии нормируемого элемента.

Для оценки точности расположения поверхностей назначают базы. Базой может быть поверхность, её образующая или точка. Если базой является поверхность вращения или резьба, то в качестве базы рассматривают их ось.

Отклонение и допуски поверхности. (//)

Отклонение от параллельности – это разность D наибольшего a и наименьшего b расстояний между плоскостями (прилегающими) в пределах нормируемого участка.

Отклонения и допуски перпендикулярности (^).

Отклонение от перпендикулярности плоскостей – это отклонение угла между плоскостями от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах D на длине нормируемого участка L.

Отклонения и допуски соосности и симметричности.

Отклонение от соосности относительно оси базовой поверхности – это наибольшее расстояние D между осью рассматриваемой поверхности вращения и осью базовой поверхности на длине нормируемого участка.

Отклонение от симметричности относительно базовой плоскости – это наибольшее расстояние D между плоскостью симметрии рассматриваемой поверхности и базовой плотностью симметрии в пределах нормируемого участка.

Суммарные отклонения и допуски формы и расположения поверхностей.

Это особая группа допусков, к которой относятся допуски на радиальной и торцовое биение.

Радиальное биение (­) – это результат совместного проявления отклонения от круглости профиля рассматриваемого сечения и отклонения его центра относительно базовой оси и равно разности наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля до базовой оси в сечении плоскостью ^ базовой оси.

Торцовое биение (­) – это суммарное отклонение торцовой поверхности от плоскости и от перпендикулярности относительно базовой оси и равно разности наибольшего и наименьшего расстояний о точек реального профиля торцовой поверхности до плоскости D базовой оси.

Допустимое радиальное биение, равное 0,01 мм, ступени Æ 60 мм относительно ступени Æ 30 мм и допустимое торцовое биение, равное 0,05 мм ступени Æ 60 мм относительно оси ступени Æ 30 мм, измеряемое на Æ 50 мм.

Зависимые и независимые допуски.

Отклонения расположения поверхностей и отклонения размеров элементов деталей в зависимости от условий сборки и работы изделий могут проявляться как совместно, так и независимо друг от друга. Поэтому были установлены понятия о зависимых и независимых допусках расположения.

Независимым называется допуск расположения, числовое значение которого постоянно для всей совокупности деталей, изготавливаемых по данному чертежу и не зависит от действительного размера нормируемого или базового элемента.

Зависимым называется допуск расположения, числовое значение которого переменно для различных деталей, изготовляемых по данному чертежу, и зависит от действительного размера нормируемого или базового элемента.

На чертежах и в технических требованиях зависимый допуск задается своим минимальным значением, которое допускается превышать на величину, соответствующую отклонению действительного размера рассматриваемого или базового элемента данной детали от проходного предела ( или ).

Указанное значение допустимого отклонения от соосности является наименьшим и относится к деталям, у которых отверстия имеют наименьший предельный диаметр. С увеличением диаметров отверстий в соединении будут образовываться зазоры. Отклонение от соосности D определяется разностью радиальных расстояний от осей отверстий, а зазоры разностью предельного и номинального диаметров.

Отклонение от соосности поэтому связано с суммарным зазором в обеих ступенях зависимостью

При небольших предельных размерах отверстий (15,043 или 25,052 мм) возможно дополнительное отклонение от соосности

Полное значение зависимого допуска в этом случае будет максимальным

Зависимые допуски расположения более экономичны и выгодней для производства. Они позволяют применить менее точные, но более экономичные способы обработки и технологическое оборудование. Однако их применение ограничено. Зависимые допуски назначают для тех элементов деталей, к которым предъявляются только требования собираемости в соединениях с гарантированным зазором.

Стандартизация числовых значений допусков формы и расположения поверхностей.

Применение стандартных числовых значений допусков позволяет повысить уровень взаимозаменяемости изделий, увязать между собой требования к изделиям, средствам изготовления и измерения.

Допуски формы и расположения назначают на основе стандартных рядов – степеней точности. Согласно ГОСТ24643-81 установлено 16 степеней точности. Числовые значения допусков изменяются от одной степени к другой с коэффициентом возрастания 1,6.

В зависимости от соотношения между допуском размера ( ) и допуском формы ( ) установлены следующие уровни относительной геометрической точности:

А – нормальная ( )

В – повышенная ( )

С – высокая ( )

Лекция № 8 «Размерные цепи»

Основные термины и определения теории размерных цепей. (ГОСТ 16319-80)

Для нормальной работы любого механизма необходимо, чтобы составляющие его детали и их поверхности занимали друг относительно друга определенное положение, соответствующее их служебному назначению.

При расчете точности взаимного расположения деталей и их поверхностей учитывают взаимосвязь многих размеров. Эту взаимосвязь устанавливают с помощью размерных цепей.

Размерной цепью называют совокупность геометрических размеров, расположенных по замкнутому контуру и определяющих взаимное расположение деталей и их поверхностей.

Звеньями размерной цепи называются размеры, составляющие размерную цепь.

Классификация размерных цепей.

По области применения:

а) конструкторская – решается задача обеспечения точности при конструировании изделий.

б) технологическая – решается задача обеспечения точности при изготовлении изделий.

в) измерительная – решается задача измерения величин, характеризующих точность изделий.

По месту в изделии:

а) детальная – определяет точность относительного положения поверхностей или осей одной детали.

б) сборочная – определяет точность относительного положения поверхностей или осей деталей, входящих в сборочную единицу.

По расположению звеньев:

а) линейная – звенья цепи являются линейными размерами и расположены на параллельных прямых.

б) угловая – звенья цепи представляют собой угловые размеры.

в) плоская – звенья расположены произвольно в одной или нескольких параллельных плоскостях.

г) пространственная – звенья расположены произвольно в пространстве.

РИСУНОК.

Любая размерная цепь имеет одно исходное (замыкающее) звено и два или более составляющих звеньев.

Исходным называют звено, которое определяет функционирование механизма. Размер этого звена указывают в специальных технических требованиях на сборочных чертежах. Это понятие используется при проектном расчете размерной цепи.

В процессе обработки или при сборке изделия исходное звено получается обычно последним, замыкая размерную цепь. Такое звено называется замыкающим.

Его величина и допуск зависят от величины и точности всех остальных звеньев, называемых составляющими.

Уменьшающие и увеличивающие звенья.

Составляющие звенья, при увеличении которых увеличивается замыкающее звено, называют увеличивающими (обозначают ).

, при увеличении которых, замыкающее звено уменьшается, называется уменьшающими (обозначают ).

Составление размерных цепей.

При проведении размерного анализа рекомендуется выделять звенья и составлять размерные цепи, руководствуясь следующими рекомендациями:

1. Должна быть четко сформулирована задача, для решения которой рассчитывается размерная цепь.

2. Для выявления исходного звена необходимо установить требования к точности, которым должно удовлетворять изделие или сборочная единица.

Правильно составленная размерная цепь должна иметь:

- минимум звеньев;

- замкнутый контур;

- при мысленной разборке звенья сохраняться как размеры конкретных деталей.

Составление и расчет размерных цепей является обязательной частью конструирования и позволяют: