Tolerancija ir tinkamumas mechanikos inžinerijoje

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 13:59

Metrologija – tai mokslas apie matavimus, priemones ir būdus, užtikrinančius jų vienovę, taip pat būdus, kaip pasiekti reikiamą tikslumą. Jo tema yra kiekybinės informacijos apie objektų parametrus parinkimas tam tikru patikimumu ir tikslumu. Metrologijos reguliavimo sistema yra standartai. Šiame straipsnyje apžvelgsime leistinų nuokrypių ir tūpimų sistemą, kuri yra šio mokslo poskyris.

Dalių pakeičiamumo samprata

Šiuolaikinėse gamyklose traktoriai, automobiliai, staklės ir kitos mašinos gaminamos ne vienetais ar dešimtimis, o šimtais ir net tūkstančiais. Esant tokioms gamybos apimtims, labai svarbu, kad kiekviena pagaminta detalė ar mazgas surinkimo metu tiksliai tilptų į savo vietą be papildomų š altkalvio reguliavimo. Juk tokios operacijos yra gana daug darbo reikalaujančios, brangios ir užima daug laiko, o tai nepriimtina masinėje gamyboje. Taip pat svarbu, kad į mazgą patenkančias dalis būtų galima pakeisti.kitiems bendriems su jais tikslams, nepakenkiant viso gatavo įrenginio veikimui. Toks dalių, mazgų ir mechanizmų pakeičiamumas vadinamas unifikavimu. Tai labai svarbus momentas mechanikos inžinerijoje, leidžiantis sutaupyti ne tik detalių projektavimo ir gamybos sąnaudas, bet ir gamybos laiką, be to, supaprastina gaminio remontą dėl jo veikimo. Keičiamumas – tai komponentų ir mechanizmų savybė užimti savo vietas gaminiuose be išankstinio pasirinkimo ir atlikti savo pagrindines funkcijas pagal specifikacijas.

Susijungimo dalys

Dvi dalys, fiksuotos arba judamai sujungtos viena su kita, vadinamos poravimu. Ir vertė, pagal kurią ši artikuliacija atliekama, paprastai vadinama poravimosi dydžiu. Pavyzdys yra skriemulio skylės skersmuo ir atitinkamas veleno skersmuo. Reikšmė, pagal kurią ryšys neįvyksta, paprastai vadinamas laisvu dydžiu. Pavyzdžiui, skriemulio išorinis skersmuo. Siekiant užtikrinti pakeičiamumą, dalių sujungimo matmenys visada turi būti tikslūs. Tačiau toks apdorojimas yra labai sudėtingas ir dažnai nepraktiškas. Todėl technologijoje naudojamas būdas gauti keičiamas dalis dirbant vadinamuoju apytiksliu tikslumu. Tai slypi tame, kad esant skirtingoms eksploatavimo sąlygoms, mazgai ir dalys nustato leistinus jų dydžių nuokrypius, kuriems esant galimas nepriekaištingas šių dalių veikimas įrenginyje. Tokie poslinkiai, skaičiuojami įvairioms eksploatavimo sąlygoms, yra pastatyti tam tikru būdutam tikra schema, jos pavadinimas yra „vieninga leistinų nuokrypių ir tūpimo sistema“.

Tolerancijos samprata. Kiekio charakteristikos

Brėžinyje pateiktos detalės apskaičiuoti duomenys, nuo kurių skaičiuojami nuokrypiai, paprastai vadinami vardiniu dydžiu. Paprastai ši vertė išreiškiama visais milimetrais. Detalės dydis, kuris faktiškai gaunamas apdorojimo metu, vadinamas tikruoju dydžiu. Vertės, tarp kurių šis parametras svyruoja, paprastai vadinamos riba. Iš jų didžiausias parametras yra didžiausias dydžio riba, o minimalus parametras yra mažiausias. Nuokrypiai yra skirtumas tarp nominalios ir ribinės dalies vertės. Brėžiniuose šis parametras paprastai nurodomas skaitine forma esant vardiniam dydžiui (viršutinė reikšmė nurodyta aukščiau, o apatinė – žemiau).

Įvesties pavyzdys

Jei brėžinyje yra reikšmė 40^{+0, 15}_{-0, 1, tai reiškia, kad nominalus dydis dalis yra 40 mm, didžiausia riba +0,15, mažiausia -0,1 Skirtumas tarp vardinės ir didžiausios ribinės vertės vadinamas viršutiniu nuokrypiu, o tarp mažiausio - apatiniu. Iš čia faktinės vertės yra lengvai nustatomos. Iš šio pavyzdžio matyti, kad didžiausia ribinė vertė bus lygi 40+0, 15=40,15 mm, o mažiausia: 40-0, 1=39,9 mm. Skirtumas tarp mažiausio ir didžiausio ribinio dydžio vadinamas tolerancija. Apskaičiuota taip: 40, 15-39, 9=0,25 mm.}

Tarpimai ir sandarumas

Pasvarstykimekonkretus pavyzdys, kai leistini nuokrypiai ir sutapimai yra pagrindiniai. Tarkime, kad mums reikia dalies su skyle 40^{+0, 1}, kad tilptų ant veleno, kurio matmenys 40^{-0, 1} _{-0, 2}. Iš sąlygos matyti, kad visų variantų skersmuo bus mažesnis už skylę, o tai reiškia, kad su tokia jungtimi būtinai atsiras tarpas. Toks nusileidimas paprastai vadinamas kilnojamu, nes velenas skylėje sukasi laisvai. Jei dalies dydis yra 40^{+0, 2}_{+0, 15, tada bet kokiomis sąlygomis jis bus didesnis už skylės skersmenį. Tokiu atveju velenas turi būti įspaustas ir jungtis trikdys.}

Išvados

Remiantis aukščiau pateiktais pavyzdžiais, galima padaryti tokias išvadas:

• Tarpas yra skirtumas tarp tikrųjų veleno ir angos matmenų, kai pastarasis yra didesnis nei pirmasis. Naudojant šią jungtį, dalys gali laisvai suktis.
• Išankstinė apkrova paprastai vadinama skirtumu tarp tikrųjų skylės ir veleno matmenų, kai pastarasis yra didesnis nei pirmasis. Naudojant šią jungtį, dalys įspaudžiamos.

Tinkumų ir tikslumo klasės

Nusileidimai paprastai skirstomi į fiksuotus (karštas, presuojamas, lengvai spaudžiamas, kurčias, storas, tankus, įtemptas) ir mobiliuosius (slenkančius, bėgimo, judėjimo, lengvo bėgimo, plačiai bėgančius). Mechaninėje inžinerijoje ir prietaisuose yra tam tikros taisyklės, reglamentuojančios leistinus nuokrypius ir tūpimus. GOST numato tam tikras tikslumo klases gaminant mazgus naudojant nurodytus matmenų nuokrypius. Iš praktikosYra žinoma, kad kelių ir žemės ūkio mašinų detalės, nepakenkiančios jų veikimui, gali būti pagamintos mažesniu tikslumu nei tekinimo staklės, matavimo prietaisai ir automobiliai. Šiuo atžvilgiu mechaninės inžinerijos leistinos nuokrypos ir pritaikymai turi dešimt skirtingų tikslumo klasių. Tiksliausi iš jų yra pirmieji penki: 1, 2, 2a, 3, 3a; kiti du nurodo vidutinį tikslumą: 4 ir 5; ir paskutiniai trys iki apytiksliai: 7, 8 ir 9.

Norėdami sužinoti, kokiai tikslumo klasei turi būti pagaminta detalė, brėžinyje, šalia raidės, nurodančios tinkamumą, užrašykite šį parametrą nurodantį skaičių. Pavyzdžiui, žymėjimas C4 reiškia, kad tipas yra stumdomas, 4 klasė; X3 - bėgimo tipas, 3 klasė. Visiems antrosios klasės tūpimams skaitmeninis žymėjimas nededamas, nes jis yra labiausiai paplitęs. Išsamios informacijos apie šį parametrą galite gauti iš dviejų tomų žinyno „Tolerances and Fits“(Myagkov V. D., 1982 m. leidimas).

Veleno ir skylių sistema

Tolerancija ir tvirtinimai paprastai laikomi dviem sistemomis: skylėmis ir velenais. Pirmasis iš jų pasižymi tuo, kad jame visi tipai, turintys tą patį tikslumo laipsnį ir klasę, nurodo tą patį vardinį skersmenį. Skylės turi pastovias ribinių nuokrypių vertes. Įvairūs nusileidimai tokioje sistemoje gaunami pakeitus didžiausią veleno nuokrypį.

Antrasis iš jų pasižymi tuo, kad visi vienodo tikslumo laipsnio ir klasės tipai nurodo tą patį vardinį skersmenį. Velenas turi pastovias ribines vertesnukrypimai. Keičiant didžiausių skylių nuokrypių vertes, atliekami įvairūs tūpimai. Skylių sistemos brėžiniuose įprasta žymėti raidę A, o veleną - raidę B. Šalia raidės dedamas tikslumo klasės ženklas.

Simbolių pavyzdžiai

Jei brėžinyje nurodyta "30A3", tai reiškia, kad atitinkama dalis turi būti apdirbta trečios tikslumo klasės skylių sistema, jei nurodyta "30A", tai reiškia, kad reikia naudoti tą pačią sistemą, tačiau antroji klasė. Jei tolerancija ir pritaikymas yra pagaminti pagal veleno principą, tada reikalingas tipas nurodomas pagal vardinį dydį. Pavyzdžiui, dalis su žymėjimu „30B3“atitinka trečios tikslumo klasės velenų sistemos apdirbimą.

Savo knygoje M. A. Paley („Tolerances and Fits“) paaiškina, kad mechanikos inžinerijoje skylės principas naudojamas dažniau nei velenas. Taip yra dėl to, kad tam reikia mažiau įrangos ir įrankių. Pavyzdžiui, norint pagal šią sistemą apdoroti nurodyto vardinio skersmens kiaurymę, visiems šios klasės tūpimo aikštelėms reikia tik vieno sriegimo, o skersmeniui pakeisti – vieno ribinio kamščio. Naudojant veleno sistemą, reikalingas atskiras slankiklis ir atskiras kištukas, kad kiekvienas būtų tinkamas tai pačiai klasei.

Tolerancijos ir atitikmenys: nuokrypių lentelė

Tikslumo klasėms nustatyti ir parinkti įprasta naudoti specialią informacinę literatūrą. Taigi, tolerancijos ir atitikimai (lentelė su pavyzdžiu pateikta šiame straipsnyje) paprastai yra labai mažos vertės. Dėlkad nebūtų rašomi papildomi nuliai, literatūroje jie žymimi mikronais (tūkstantosiomis milimetro dalimis). Vienas mikronas atitinka 0,001 mm. Paprastai tokios lentelės pirmajame stulpelyje nurodomi vardiniai skersmenys, o antrajame – angos nuokrypiai. Likusiose diagramose pateikiami skirtingi tūpimų dydžiai su atitinkamais nuokrypiais. Pliuso ženklas šalia tokios reikšmės rodo, kad jį reikia pridėti prie vardinio dydžio, minuso ženklas rodo, kad jį reikia atimti.

Gijos

Srieginių jungčių tolerancija ir tvirtinimai turi atsižvelgti į tai, kad sriegiai yra sujungti tik profilio šonuose, išimtis gali būti tik garams nepralaidūs tipai. Todėl pagrindinis parametras, lemiantis nukrypimų pobūdį, yra vidutinis skersmuo. Išorinio ir vidinio skersmens paklaidos ir pritaikymai nustatomi taip, kad būtų visiškai pašalinta galimybė suspausti išilgai sriegio lovių ir viršūnių. Išorinio matmens sumažinimo ir vidinio matmens didinimo klaidos neturės įtakos makiažo procesui. Tačiau dėl sriegio žingsnio ir profilio kampo nukrypimų tvirtinimo detalė užstrigs.

Sriegio tarpų tolerancijos

Tolerancija ir tarpas yra dažniausiai pasitaikantys. Tokiose jungtyse vardinė vidutinio skersmens vertė yra lygi didžiausiai vidutinei veržlės sriegio vertei. Nuokrypiai dažniausiai skaičiuojami nuo profilio linijos, statmenos sriegio ašiai. Tai nustato GOST 16093-81. Veržlių ir varžtų sriegio skersmens leistinos nuokrypos priskiriamos atsižvelgiant į nurodytą tikslumo laipsnį (rodomas skaičiumi). Priimtakita šio parametro verčių serija: q1=4, 6, 8; d2=4, 6, 7, 8; D1=4, 6, 7, 8; D2=4, 5, 6, 7. Leistini nuokrypiai jiems nenustatyti. Sriegio skersmens laukų išdėstymas, palyginti su vardine profilio verte, padeda nustatyti pagrindinius nuokrypius: viršutinius varžtų išorines vertes, o apatines - vidines veržlių vertes. Šie parametrai tiesiogiai priklauso nuo tikslumo ir prijungimo žingsnio.

Tolerancijos, tvirtinimai ir techniniai išmatavimai

Gamindamas ir apdirbdamas detales ir mechanizmus su nurodytais parametrais, tekintojas turi naudoti įvairius matavimo įrankius. Paprastai grubiems matavimams ir gaminių matmenų tikrinimui naudojamos liniuotės, suportai ir vidiniai matuokliai. Tikslesniems matavimams – slankmačiai, mikrometrai, matuokliai ir tt Visi žino, kas yra liniuotė, todėl prie jos nesigilinsime.

Apkaba yra paprastas įrankis išoriniams ruošinių matmenims matuoti. Jį sudaro pora besisukančių išlenktų kojų, pritvirtintų prie tos pačios ašies. Taip pat yra spyruoklinio tipo suportas, jis nustatomas iki reikiamo dydžio varžtu ir veržle. Toks įrankis yra šiek tiek patogesnis nei paprastas, nes išlaiko nurodytą vertę.

Apkaba skirta vidiniams matavimams atlikti. Yra įprastas ir spyruoklinis tipas. Šio įrankio įtaisas panašus į suportą. Prietaiso tikslumas yra 0,25 mm.

Apkaba yra tikslesnis prietaisas. Jie gali išmatuoti tiek išorinius, tiek vidinius paviršius.apdorotos dalys. Tekotojas, dirbdamas tekinimo staklėmis, slankmačiu išmatuoja griovelio ar briaunos gylį. Šį matavimo įrankį sudaro velenas su padalomis ir žandikauliais bei rėmas su antra žandikaulių pora. Varžto pagalba rėmas tvirtinamas ant strypo reikiamoje padėtyje. Matavimo tikslumas yra 0,02 mm.

Gylio matuoklis – šis prietaisas skirtas išmatuoti griovelių ir įpjovų gylį. Be to, įrankis leidžia nustatyti teisingą atbrailų padėtį išilgai veleno ilgio. Šio įrenginio įtaisas panašus į apkabą.

Mikrometrai naudojami tiksliai nustatyti ruošinio skersmenį, storį ir ilgį. Jie pateikia rodmenis 0,01 mm tikslumu. Matuojamas objektas yra tarp mikrometro varžto ir fiksuoto kulno, reguliavimas atliekamas sukant būgną.

Vidiniai matuokliai naudojami tiksliam vidinių paviršių matavimui. Yra stacionarūs ir stumdomi įrenginiai. Šie įrankiai yra strypai su matavimo rutulio galais. Atstumas tarp jų atitinka nustatomos skylės skersmenį. Vidinio gabarito matavimo ribos yra 54–63 mm, su papildoma galvute galima nustatyti iki 1500 mm skersmenis.