Главная страница
Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Система сходящихся сил
Системой сходящихся сил называется система сил, линии действия которых пересекаются в одной точке. Если мы перенесем все силы данной системы по линиям их действия в общую точку пересечения этих линий, то, согласно первому следствию из аксиом статики, действие системы на абсолютно твердое тело не изменится. Таким образом, любую систему сходящихся сил можно заменить эквивалентной системой сил, приложенных в одной точке. Задача о сложении двух сил, приложенных в одной точке, графически решается весьма просто. Положим, что в точке А твердого тела приложены две силы F1 и F2 (рис. 16). На основании третьей аксиомы статики (правила параллелограмма сил) равнодействующая Р% данных сил приложена в той же точке А и изображается по модулю
и направлению диагональю параллелограмма, построенного на этих силах как на сторонах.
Для нахождения равнодействующей нет необходимости строить весь параллелограмм АВСО; достаточно построить только один из треугольников АВС или АВС. Для построения одного из них (например, АВС, рис. 17) из конца вектора одной силы Р1 проводим вектор ВС = Р3. Замыкающая сторона АС треугольника АВС изображает по модулю и направлению равнодействующую двух данных сходящихся сил. Остается лишь в принятом масштабе измерить ее длину и углы  и  Треугольник АВС (или АОС) называется силовым треугольником, а данный способ сложения двух сил— правилом треугольника.
| Общие сведения об ЕСДП. В гл. 1 была показана необходимость назначения конструктором допусков и посадок в соответствии с определенными правилами и требованиями — стандартами.
Действующая в настоящее время система стандартов на допуски н посадки для гладких цилиндрических и плоских соединений разработана в соответствии с рекомендациями и положениями между-народной организации по стандартизации (ИСО). В соответствии с этими рекомендациями
национальные системы допусков и посадок, ранее существовавшие в ряде стран, должны заменяться единой системой, что является необходимым условием непрерывно расширяющихся и углубляющихся международных связен в области машиностроения, обеспечения взаимозаменяемости и унификации деталей и сборочных единиц, единообразия оформления технической документация.
Разработанная и введенная с 1.1. 1977 г. система получила название Единой системы допусков н посадок (ЕСДП) н включает ряд стандартов. Основными из них являются следующие: «Общие положения, ряды допусков в основных отклонений» (ГОСТ 25346—89), «Поля допусков н рекомендуемые посадкиэ (ГОСТ 25347—89). Эти стандарты распространяются на сопрягаемые (т. е. применяемые при образовании посадок) я несопрягаемые размеры гладких элементов (цилиндрических илн ограниченных параллельными плоскостями) деталей с номинальными размерами до 3150 мм*, область их действия не ограничена какими-либо определенными материалами или способами обработки, за исключением тех случаев, которые охвачены специальными стандартами, например, на допуски и посадки деталей из пластмасс, дерева, на допуски отливок и т. п.
Так как в общем машиностроении наиболее часто применяются размеры до 500 мм, то именно этот диапазон мы и будем рассматривать в дальнейшем.
Знание системы допусков и посадок и умение использовать ее при обработке яэделий, соединений их в сборочные единицы, ремонте является обязательной частью квалификационных требований токаря, фрезеровщика, слесаря, наладчика автоматов, полуавтоматов и автоматических линий металлообрабатывающих станков, всех других профессий металлообработки. Без знания системы допусков и посадок невозможно читать конструкторскую я технологическую документацию (чертежи, технологические карты), пользоваться технической литературой и справочниками, владеть техникой и средствами измерений.
Чтобы изучить ЕСДП, необходимо подробно рассмотреть применительно к ней следующие вопросы: интервалы размеров, единицы допуска, ряды точности, поля допусков отверстий и валов, нанесение предельных размеров на чертежах деталей, посадки в системах отверстия и вала и их обозначения на чертежах.
Интервалы размеров. Единая система допусков и посадок (т. е. все стандарты, входящие в нее) оформлена в виде таблиц, в которых для номинальных размеров заданы научно обоснованные величины предельных отклонений для разных полей допусков отверстий и валов. В строках таблиц указаны интервалы номинальных размеров, в колонках — поля допусков и соответствующие им предельные отклонения. Формально следовало бы в указанных таблицах иметь число строк, равное числу охваченных стандартом номинальных размеров. Но такие таблицы были бы очень громоздкими. Технологической практикой обработки деталей установлено, что трудность их изготовления почти не различается в определенном интервале размеров, поэтому при создании системы было признано целесообразным допуски задавать не для каждого размера, а принять их одинаковыми для выделенных интервалов размеров. В наиболее важном диапазоне номинальных размеров от 1 до 500 мм в ЕСДП установлены интервалы номинальных размеров, приведенные в табл. 2.1.
При пользовании таблицами ЕСДП надо обратить внимание, что интервалы номинальных размеров указаны с добавлением слов «свыше» (сокращенно «св.») и «до». Это означает, что последняя цифра (или число) интервала относится к данному интервалу.
Пример 1. Номинальный размер 30 мм относится к интервалу «свыше 18 до 30 мм», а не к интервалу «свыше 30 до 50 мм»; номинальный размер 18 мм относится к интервалу «свыше 10 до 18 мм», а не к интервалу «свыше 18 до 30 мм».
Единицы допуска. Как создавались таблицы стан-! да ртов ЕСДП, из которых конструктор выбирает необходимую величину допуска? Казалось бы, закономерность ясна: чем выше требуемая точность обработки, тем меньше должен быть допуск. Но это оказалось справедливым лишь для сравнения относительной точности при одинаковых номинальных размерах. Действительно, при обработке вала с номинальным
размером 10 мм выдержать допуск 0, 06 мм легче, чем допуск 0, 03 мм. В то же время было установлено, что с увеличением размера обрабатываемой поверхности один и тот же допуск выдерживать становится все труднее, т. е. точность таких размеров как бы возрастает. Так, при одинаковом допуске 0, 06 мм обработать вал с номинальным размером 50 мм значительно труднее, чем вал с номинальным размером 10 мм.
Потребовалось опытным путем определить закономерность изменения величины допуска с изменением номинального размера.
В качестве единицы точности, с помощью которой можно выразить зависимость точности от номинального размера, была установлена единица допуска I. Рабочему в своей практической деятельности единицами допуска пользоваться не приходится; числовые значения допусков уже подсчитанных с учетом единицы допуска приведены в ГОСТ 25346—89, о чем будет рассказано ниже.
Ряды точности. Мы уже отмечали, что разные детали машин в зависимости от назначения и условий работы требуют разной точности изготовления. В ЁСДП предусмотрено несколько рядов точности, названных квалитетами. Квалитет — это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Иначе говоря, каждый квалитет характеризуется определенным числом единиц допуска — таков был принцип составления стандарта на основе строгой закономерности изменения величины допуска с учетом номинального размера.
Для размеров от 1 до 500 мм установлено 20 ква-литетов: 0, 1; 0 и с 1-го по 18-й. С возрастанием номера квалитета допуск увеличивается, т. е. точность убывает. Для посадок предусмотрены квалитеты с 5-го по 12-й.
Допуски в каждом квалитете ЕСДП обозначаются двумя буквами латинского алфавита (IT) с добавлением номера квалитета. Например, IT5 означает допуск по 5-му квалитету, a IT10 — допуск по 10-му ква-литету.
Мы уже упоминали, что в ГОСТ 25346—89 приведены числовые значения допусков. Теперь уточняем — числовые значения допусков приведены для каждого квалитета и с учетом номинальных размеров. Для наиболее употребительных в общем машиностроении квалитетов (с 5-го по 18-й) значения допусков приведены в табл. 2.2.
Внимательно просмотрев любую строку табл. 2.2, еще раз отметим, что допуски одинаковых размеров в разных квалитетах различны, т. е. квалитеты определяют различную точность одинаковых номинальных размеров.
И еще один, пожалуй, самый важный для квалифицированного рабочего вывод. Так как различные способы обработки деталей обладают определенной экономически достижимой точностью, то назначение квалитета (а значит, и допуска) конструктором и указание его на чертеже фактически задают технологию обработки деталей. Приведем ориентировочные данные о том, какие квалитеты (т.е. какая точность) обеспечиваются тем или иным технологическим процессом обработки:
валы 5-го квалитета и отверстия 5-го и 6-го квалитетов получают шлифованием;
валы 6-го и 7-го и отверстия 7-го и 8-го квалитетов — тонким точением или растачиванием, чистовым развертыванием, чистовым протягиванием, холодной штамповкой в вырубных штампах;
валы 8-го и 9-го и отверстия 9-го квалитетов — тонким строганием, тонким фрезерованием, получистовым развертыванием, тонким шабрением, холодной штамповкой в вытяжных штампах;
валы и отверстия 10-го квалитета получают чистовым зенкерованкем и другими способами, как и для 9-го квалитета;
валы и отверстия 11-го квалитета получают чистовым строганием, чистовым фрезерованием, чистовым обтачиванием, сверлением по кондуктору, литьем по выплавляемым моделям, другими способами, как для 9-го и 10-го квалитетов;
валы и отверстия 12-го и 13-го квалитетов получают черновым строганием и точением, чистовым долблением, черновым фрезерованием, сверлением без кондуктора, черновым зенкерованием, получистовым растачиванием;
валы и отверстия 14...18-го квалитетов получают черновой токарной обработкой, резкой ножницами и пилами, автоматической газовой резкой, резкой резцом и фрезой, черновым долблением, литьем в песчаные формы.
Почему в указанных ориентировочных данных при обработке с повышенной точностью (5...9-й квалитеты) допуски для отверстий обычно на один квалитет выше, чем для валов? Дело в том, что точное отверстие, т. е. внутреннюю поверхность, труднее обработать и измерить, чем вал той же точности.
Наиболее широко во всех отраслях машиностроения для ответственных сопряжений (посадок) применяются 6-й и 7-й квалитеты; в случае относительно больших зазоров и натягов — 8... 10-й квалитеты; 11-й и 12-й квалитеты используются для грубых соединений.
Остальные квалитеты (чаще всего 12... 14-й) используются для несопрягаемых элементов деталей. В таких случаях, как мы уже отмечали, размеры называют свободными.
Поля допусков отверстий и валов. Поле допуска определяет величину допуска и его положение относительно номинального размера, а взаимное расположение полей допусков сопрягаемых деталей характеризует тип посадки и величины наибольших и наименьших зазоров или натягов. Посадки могут образовываться как в системе отверстия, так и в системе вала.
Для образования посадок в ЕСДП стандартизованы (независимо друг от друга) два параметра, из которых образуются поля допусков: ряды и значения допусков в разных квалитетах (см. табл. 2.2) и так называемые основные отклонения валов и отверстий для определения положения поля допуска относительно номинального размера (нулевой линии). В качестве основного отклонения принято отклонение, ближайшее к нулевой линии, характеризующее возможное минимальное отклонение размера при обработке от номинального. Числовые значения основных отклонений стандартизованы применительно к интервалам номинальных размеров.
Таким образом, поле допуска в ЕСДП образуется сочетанием основного отклонения и квалитета. В этом сочетании основное отклонение характеризует положение поля допусков относительно нулевой линии, а квалитет — величину допуска.
Для образования полей допусков в ЕСДП в каждом интервале номинальных размеров установлен ряд допусков из 20 квалитетов по 28 основных отклонений полей допусков валов и отверстий. Основные отклонения обозначают одной, а в отдельных случаях двумя (для сопряжений точного машиностроения} буквами латинского алфавита: прописными (А, В, С, CD, D и т. д.) — для отверстий и строчными (а, Ь, с, cd, d и т. д.) — для валов.
На рис. 2.1 показана схема основных отклонений в разных квалитетах при одинаковом номинальном размере.
Основные отклонения зависят от номинальных размеров и, как правило, постоянны для всех квалитетов. Исключения составляют основные отклонения отверстий J, К, М, N и валов j и к, которые при одинаковых номинальных размерах в разных квалитетах имеют различные значения. Поэтому на рис 2.1 поля допусков с отклонениями J, К, М, N, j, k разделены на части и показаны ступенчатыми.
Все поля допусков (кроме /s я js, которые расположены симметрично относительно нулевой линии) ограничены горизонтальными линиями только с одной
стороны: с нижней, если поле допуска расположено выше нулевой линии, или с верхней, если оно расположено ниже нулевой линии. Это объясняется тем, что при одном и том же номинальном размере для всех квалитетов допуск имеет различные значения, а основные отклонения не изменяются.
Основными отклонениями служат: для валов a...h верхние отклонения — es; для отверстий А...Н нижние отклонения + EJ; для валов J...ZC нижние отклонения -fei; для отверстий J...ZC верхние отклонения — ES.
Основные отклонения валов при разработке ЕСДП вычислены по эмпирическим формулам. Основные отклонения отверстий при этом подобраны так, чтобы допускать образование посадок в системе отверстия и в системе вала с равными зазорами и натягами. Таким образом, основные отклонения отверстий
являются относительно нулевой линии зеркальный отражением основных отклонений валов.
Для пользования стандартами и чтения размеров на чертежах надо обязательно знать следующее.
Характер написания буквы (прописная или строчная) в конструкторской и технологической документации дает полное представление об элементе детали (вал или отверстие), к которому относится поле допуска. Это исключает возможность ошибок при последующем определении числовых значений предельных отклонений по таблицам.
Поля допусков основных отверстий обозначаются буквой Н, а основных валов — he добавлением номера квалитета, например Н7, Н£, Н9 и т.д. (в этом случае нижние отклонения всегда равны нулю) и h7, h8, h9 и т. д. (в этом случае верхние отклонения всегда равны нулю).
Для номинальных размеров от 1 до 500 мм в ЕСДП установлено 79 полей допусков валов и 70 полей допусков отверстий. Число полей допусков отверстий сокращено за счет полей допусков, применяемых для посадок с натягами в системе вала. Из указанного числа выделены предпочтительные поля допусков для первоочередного применения при образовании посадок.
Ниже приведены выборки из ГОСТ 25347—89 «Поля допусков и рекомендуемые посадки», входящего в ЕСДП: предпочтительные поля допусков валов (табл. 2.3) и отверстий (табл. 2.4) для наиболее употребительных в общем машиностроении квалитетов (с 6-го по 11-й) и рекомендуемые предельные отклонения для неответственных несопрягаемых размеров (табл. 2.5). По этим таблицам для каждого номинального размера (точнее, для интервала, в пределах которого находится размер) можно в соответствии с обозначением поля допуска определить числовые значения предельных отклонений. Правила и примеры пользования указанными таблицами мы рассмотрим после того, как познакомимся со способами нанесения предельных отклонений размеров на чертежах.
Нанесение предельных отклонений размеров на чертежах деталей. Нанесение предельных отклонений размеров на чертежах осуществляется в соответствиис ГОСТ 2.307—68*, входящим в Единую систему конструкторской документации (ЕСКД). Предусмотрено три способа указания отклонений:
числовыми значениями предельных отклонений, например 18+°> 018, 12ig; ^;
условными обозначениями полей допусков, например 18Н7, 12е8; условными обозначениями полей допусков с указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений, например 18Н7(+0'0|8),
Во всех случаях вначале указывается номинальный размер (в приведенных примерах 18 и 12 мм).
Числовые значения предельных отклонений конструктор задает в том случае, если чертеж предназначен для использования при изготовлении деталей в единичном и мелкосерийном производстве, при ремонтных работах, когда рабочий будет применять универсальный измерительный инструмент, т. е. устанавливать действительный размер.
И, наоборот, применение бесшкальных инструментов, предназначенных только для ответа — деталь годная или деталь бракованная (такие инструменты называются калибрами, и о них мы подробно расскажем позже), предполагает использование условных обозначений полей допусков. В этом случае те же условные обозначения полей допусков указываются на бесшкальных инструментах (калибрах).
Наиболее предпочтительным является комбинированное указание отклонений (условными обозначениями и числами), в этом случае рабочему удобно пользоваться чертежом в любых условиях.
Рассмотрим примеры определения числовых значений предельных отклонений по табл. 2.3 и 2.4. Табл.
2.3 содержит предельные отклонения валов, табл.
2.4 — предельные отклонения отверстий. Строки таблиц — интервалы номинальных размеров в миллиметрах; колонки — поля допусков. Искомые величины предельных отклонений в микрометрах вала яли отверстия находятся на пересечении строки, интервал, номинальных размеров которой соответствует заданному на чертеже номинальному размеру, с колонкой, в которой обозначено заданное поле допуска (буква и номер квалитета).
Пример 2. Определить предельные отклонения, если на чертеже указан размер 8кб. По табл. 2.3 на пересечении строки «Св. 6 до 10» с колонкой кб находим предельные отклонения, мкм: +10 и +1. Следовательно, размер 8кб соответствует раз*
«еру ада».
Пример 3. Определить предельные отклонения, если аа чертеже указан размер 30Н7. По табл. 2.4 на пересечении строки «Св. 18 до 30» с колонкой Н7 находим предельные отклонения, мхм: +21 в 0. Таким образом, размеру 30Н7 соответствует размер 30+в.«'.
Аналогично рассмотренным табл. 2.3 и 2.4 с предпочтительными полями допусков для образования по* садок построена табл. 2.5, по которой выбираются предельные отклонения для неответственных несопря-гаемых размеров. Обычно, указывая такие размеры на чертежах, конструктор ограничивается отклонения' ми по 12-му, 14-му, реже 16-му квалитетам. При этом принимают следующее расположение полей допусков относительно номинального размера: для отверстий — в «плюс» (Н12, Н14, Н16); для валов — в «минус» (Ы2, Ы4, hl6); для размеров, не относящихся к отверстиям и валам (глубина, высота), — симметричное ±—-. Как и при пользовании предыдущими
таблицами, искомые величины предельных отклонений определяются на пересечении строки, соответствующей интервалу, в котором находится заданный размер, с колонкой, в которой обозначено заданное на чертеже поле допуска.
Новые понятия иллюстрируют упражнения 9 и 10 (упражнение 10 является продолжением упражнения 9, в них использованы одни и те же исходные данные).
Посадки в системах отверстия и вала и их обозначения на чертежах. Мы уже отмечали, что для образования посадок в ЕСДП используются квалитеты с 5-го по 12-й, т. е. отверстия и валы обрабатываются с точностью, задаваемой допусками по этим квалитетам.
Так как посадки образуются сочетанием установленных стандартом полей допусков отверстий и валов, то теоретически возможно использовать для образования посадки любое из множества таких сочетаний, Но экономически такое многообразие невыгодно, мы
упоминали ранее, что стандартизация обязательно предполагает унификацию. Поэтому в ЕСДП рекомендуется к применению лишь 68 посадок, причем из иих выделены к предпочтительному первоочередному применению 17 посадок в системе отверстия (табл. 2.6) и 10 посадок в системе вала, образованных из предпочтительных полей допусков.При размерах более 1 мм точные отверстия труднее обрабатывать, чем точные валы, поэтому при этих размерах применение отверстий повышенной точности ограничено, и в квалитетах с 5-го по 9-й посадки получают сочетанием валов с менее точными (на один, реже на два квалитета) отверстиями.
Обозначение посадки на сборочном чертеже в соответствии с ГОСТ 2.307—68 состоит из указаний полей допусков сопрягаемых деталей, при этом указание оформляется в виде простой дроби. Вначале записывается номинальный размер соединения (он одинаков для сопрягаемых отверстия и вала), затем над чертой («в числителе») указывается поле допуска отверстия, а под чертой («в знаменателе») — поле допуска вала. Вместо условных обозначений полей допусков можно указывать в «числителе» и «знаменателе» предельные отклонения сопрягаемых деталей.
Такая форма обозначения едина для посадок в системе отверстия и в системе вала.
Примеры выбора посадок. Посадки с натягом по значению гарантированного натяга подразделяют на три подгруппы:
посадки с минимальным гарантиpoванным натягом
(-—; —; -—; —
применяют при малых нагрузках и для уменьшения деформаций собранных деталей; неподвижность соединения обеспечивают дополнительным креплением; эти посадки допускают редкие разборки;
посадки с умеренными гарантированными натягами
|