Иванов А.С. - Конструируем машины Часть 1 (1053457), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Для создания работоспособной машины недостаточно гарантировать прочность и жесткость ее деталей. Необходимо также, чтобы в чертежах было строго регламентировано взаимное расположейие деталей, обеспечивающее нормальную работу машины, а сами детали были бы изготовлены с необходимой точностью. Этим вопросам посвящено содержание данного шага. 211 14* 7.1. Краткая историческая справка Принято считать, что массовое производство в машиностроении началось в 1800 г.
Первые машины для массового производства — оборудование для изготовления блоков — бьии спроектированы, изготовлены и установлены на Портсмугской верфи в Англии Марком Брюнелем (отцом известного Изомбарда Кингдома Брюнеля) и Генри Модслеем (английским механиком — изобретателем самоходного крестового суппорта токарного станка). Одному военному парусному судну требовалось около полутора тысяч блоков. Благодаря системе из 43 машин десять человек на верфи выполняли работу 110 квалифицированных мастеров. Например, за 1807 год ими было изготовлено свыше 160000 блоков. С развитием массового производства встал вопрос о взаимозаменяемости деталей.
Полная взаимозаменяемость деталей обеспечивает беспригоночную их сборку в сборочный узел. Если для изготовления деталей с заданной точностью размеров требуется слишком много времени и средств, то применяют неполную взаимозаменяемость, при которой для обеспечения сборки осуществляют групповой отбор деталей (селективную сборку), пригонку, регулировку положения деталей и т.д. Приоритет в решении вопроса о взаимозаменяемости деталей принадлежит Джозефу Витворту (1803 — 1887) — английскому инженеру и предпринимателю. Д. Витворт застал механический мир в беспорядке, в хаотическом состояний: каждый делал то, что по его глазомеру казалось лучшим, выбирал размеры и шаблоны по своему усмотрению и отступал от таковых без особых поводов; однообразных калибров не существовало, работать по ним не умели. В результате для пригонки каждой части к соответствующей ей другой тратнлось много времени, труда, материала и денег.
До 1840 года шаг и форма резьбы винтов выбиралась каждой мастерской по своему усмотрению. Д. Витворт собрал огромную коллекцию разных винтов от всех известных английских фирм и пришел к выводу, что размеры их можно стандартизировать по диаметру: 1/4", 1/2", 1" и 1,5", а также по шагу: при диаметре 1/4" отношение шага к диаметру принять 1/5, при диаметре 1/2" — 1/б и т.д.
(знак <"> обозначает дюйм— английскую меру длины, равную 25,4 мм). Угол профиля резь- 212 бы был выбран им равным 55е (рис. 7.1). Эта резьба, известная и поныне как резьба Витворта, была. принята в 1841 г. для английского вооружения и стала известна во всем мире. В сокоровые годы Д. Витворт разработал, а его фирма начала изготавливать для всего мира точные Рис. 7Л. Резьба Витворта измерительные заводские приборы с точностью измерений до О,ОООГ (0,04 мм), мерные плитки, калибры, шаблоны.
Благодаря этому появилась возможность получать детали и узлы вполне тождественные. Деталь стало возможным устанавливать в узел, а узел в машину без всякой пригонки. Серийное изготовление разработанных Д. Витвортом измерительных средств принесло ему большие доходы, и он оставил после себя огромное состояние. Г.
Форд, налаживая массовое производство машин, задался целью обеспечить полную взаимозаменяемость деталей и узлов. Чтобы можно было детали и узлы изготавливать на разных заводах, а производить сборку автомобилей там, где они должны быть проданы, требовалась точность изготовления деталей часто до 3 мкм.
Для достижения такой точности Г. Форд пригласил на свое предприятие Карла Иогансона, работавшего в должности старшего мастера в арсеналах шведского правительства и сделавшего достижение предельно высокой точности основным предметом своей деятельности. Карл Иогансон прославился тем, что предложил и изготовил набор измерительных прямоугольных плиток, известных и поныне как плитки Иогансона. Этот набор позволял брать плитки в разном их сочетании, получая при этом калибры для контроля большого диапазона размеров, причем точность изготовления плиток составляла 0,3...1 мкм.
Первый набор плиток был изготовлен К. Иогансоном в 1897 году. 7.2. Ряды нормальных линейных размеров Чтобы уменьшить количество инструмента, потребного для изготовления деталей, шаблонов и калибров, необходимо ограничить количество используемых размеров деталей. В связи 213 с этим проведена стандартизация размеров, заключавшаяся в следующем. В результате работы французского инженера Шарля Ренарда (1886 г.) стали использовать в технике ряды предпочтительных чисел.
Вскоре после Первой мировой войны эти ряды были зафиксированы в немецком стандарте Р1Х 323, а в 1953 г. рекомендованы к применению Международной организацией по стандартизации (ИСО). ГОСТ 8032 — 84 устанавливает пять рядов предпочтительных чисел со знаменателем прогрессии р = 10110. Степени л приняты равными 5, 10, 20, 40, 80.
Эти числа вместе с буквой Я составляют обозначение ряда Ряды . я5 Я)О ИО ЯОО ЯЗО Ю"' ),б (О"" )Дб 1О"" 1)З )О"м-),Об )О""-1,ОЗ Здесь |с-й член ряда вычисляется по формуле ае = ао <Р~, где ао — первый член ряда. С уменьшением у интервалы между членами ряда уменьшаются (рис. 7.2). Основные ряды предпочтительных чисел в диапазоне 1-10 имеют следующий вид: 1 0 0 10 20 30 214 Рис.
7.2. Ряды предпочтительных чисел; 1 — Я) (0 = 1,б); г- Я„(0=1ДЗ); я20 (0 = 1 )з)1 « — Я«0 ОР = 1,Об) Я5: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; Е10: 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; А20: 1; 112; 125; 14; 16; 18; 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4; 4,5; 5; 5,6; 6 3; 7 1; 8; 9; 10; Я40: 1; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25; 1,32; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2; 2,12; 2,24; 2,36; 2,5; 2,65; 2,8; 3; 3,15; 3,35; 3,75; 4; 4,25; 4,5; 4,75; 5; 5,3; 5)6; 6; 6,3; 6,7; 7,1; 7,5; 8; 8,5; 9; 9,5; 10; Я80: 1; 1,03; 1,06; 1,08; 1,12; 1,15; 1,18; 1,2; 1,25; 1,28; 1,36; 1,4 и т.д. На базе основных рядов предложены ряды нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636 — 69) с несколько большим округлением чисел по сравнению с основными рядами. В отличие от основных ряди нормальных размеров снабжают индексом «а».
При конструировании размеры деталей, требующих высокой точности изготовления, рекомендуется назначать по таблице нормальных линейных размеров (см. приложение П.7.1). Выполнение рекомендации будет способствовать снижению необходимого количества разного вида инструментов. 7.3. Допуски и посадки Размер конкретной детали, полученной измерением, называют действительным. На чертежах указывают номинальный размер, относительно которого задают верхнее и нижнее предельные отклонения размеров. Значения предельных отклонений могуг быть как положительными, так и отрицательными. Номинальный размер сопрягаемых поверхностей, образующих подвижное или неподвижное соединение, является общим.
Для обозначения охватывающих поверхностей (не обязательно цилиндрических) применяют термин отверстие, а охватываемых — вал. Верхние предельные отклонения размеров отверстия и вала обозначают соответственно буквами ЕУ и ег, а нижние— буквами Е1 и ея Разность между верхним и нижним предельным отклонением размеров отверстия и вала называют допусками отверстия Т)) и вала Та.. (7.1) Т)З = Е5 — Е1; Та= ее — е). Допуски всегда положительны.
При графическом изображении (рис. 7.3) положительное предельное отклонение размера откладывают вверх, а отрицательное — вниз относительно нулевой линии 0-0. Поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями размера, называют полем допуска и изображают графически в виде прямоугольника. При расположении поля допуска отверстия под полем допуска вала имеем посадку с натягом, если же поля допусков расположены наоборот (см. рис. 7.3) — посадку с зазором, в случае перекрытия полей допусков отверстия и вала посадку называют переходной.
Степенью приближения действительных размеров к заданным на чертеже определяетдя точность изготовления детали. 215 Рвс. 7.3. Поля допусков Величина допуска характеризуется квалитетом точности. По ГОСТ 25346 — 82 предусмотрено 19 квалитетов: квалитеты 01-й, О-й, 1-й используются для плоскопараалельных концевых мер длины (к ним принадлежат плитки Иогансона); 2...5-й — для калибров и особо точных изделий; 6...11-й — для сопряженных поверхностей; 12...17-й — для неответственных и свободных (т.е. несопрягаемых) поверхностей.
Допуски для размеров сопряженных поверхностей, а также для неответственных и свободных размеров приведены соответственно в П.7.2 и П.7.3. Расположение поля допуска относительно нулевой линии характеризуется основным отклонением. Им называют одно из двух предельных отклонений, ближайшее к нулевой линии. Основные отклонения отверстий обозначают прописными буквами латинского алфавита, а валов — строчными (рис. 7.4). На рисунке видно, что основные отклонения Н и. Л равны нулю. Рис. 7.4. Основные отклонения отверстий и валов 216 Посадки могут быть выполнены в системе отверстия и в системе вала. В системе отверстия зазор или натяг получают путем изменения основного отклонения вала от а до ~, а отверстие принимают изготовленным с основным отклонением Н (рис.
7.5, а). В системе вала зазора или натяга достигают за счет изменения основного отклонения отверстия от А до У, а вал изготавливают с основным отклонением )т (рис. 7.5, 6). а л И И я И е е Ряс. 7.5. Посадки в системе: а — атаеретаа; б — вала Система отверстия находит большее распространение в силу меньших экономических затрат: любое основное отклонение вала можно обеспечить обработкой детали одним токарным резцом, установив его на определенный размер, в то же время, чтобы иметь возможность изготавливать отверстие с несколькими основными отклонениями, следовало бы иметь набор сверл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
