 |
Глава 2. Взаимозаменяемость деталей, узлов и механизмов
|
|
|
|
Структурная модель детали
Машины и механизмы состоят из большого количества деталей, узлов и механизмов, взаимодействующих в процессе эксплуатации друг с другом. Каждая из деталей в узле имеет определенное назначение и должна обладать строго определенными размерами, характеристиками.
Деталь представляет собой определенные комбинации геометрических тел, ограниченных поверхностями простейших форм – плоскими, цилиндрическими, коническими, сферическими и т.п. (рис 2.1). Таких комбинаций может быть бесконечное множество, а если учесть, что они характеризуются еще и размерами, то можно представить сколь многообразна на практике гамма деталей (рис 2.2). К деталям относят изделия, которые изготовлены из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (например, втулка, изготовленная из одного куска металла, валик – из стального прутка, пластина – из медного листа и т.п.).
Простейшие геометрические тела, составляющие деталь, называются их элементами (рис.2.3).
Для выполнения определенных функций у деталей предусматриваются различные формы поверхностей. Они могут быть цилиндрическими, плоскими, коническими, резьбовыми, эвольвентными, шлицевыми и др. Кроме того, поверхности бывают сопрягаемые и несопрягаемые. Сопрягаемые – это поверхности, по которым детали соединяются в сборочные единицы, а сборочные единицы – в механизмы (поверхности 1,2,3 рис.2.4). Несопрягаемые или свободные – это конструктивно необходимые поверхности, не предназначенные для соединения с поверхностями других деталей (поверхности 4,5,6 рис.2.4).
При проектировании машин и механизмов конструкторы исходят из того, что каждая деталь должна иметь определенную форму, размеры и занимать определенное место в узле, исходя из служебного назначения этой машины или механизма. Это так называемые номинальные значения формы, размера и положения детали. И поверхности, которые определяют форму детали, в этом случае также являются номинальными. Другими словами: номинальные поверхности и их расположение задаются при проектировании исходя из функционального назначения детали.
|
|
|
Для того чтобы систематизировать многообразие форм деталей все возможные варианты поверхностей разделили на: внутренние (цилиндрические, конические, поверхности с параллельными и не параллельными поверхностями) и назвали их охватывающими, и наружные – охватываемыми.
В соответствии с этим были введены понятия: вал и отверстие.
Вал – это термин, применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей 1 и их обозначают строчными буквами d,a,c (рис.2.5).
Отверстие –это термин, применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей 2 и их обозначают прописными буквами D,A,C (рис.2.5).
Как уже говорилось выше, машины и механизмы состоят из деталей, которые находятся во взаимодействии друг с другом. А это возможно, если они либо соприкасаются друг с другом, либо соединяются. Детали, элементы которых входят друг в друга, образуют соединение. Такие детали называются сопрягаемыми деталями, а поверхности соединяемых элементов – сопрягаемыми поверхностями. В зависимости от формы сопрягаемых поверхностей соединения могут быть (рис.2.6): цилиндрическими (а), коническими (б), резьбовыми (в), шлицевыми (г), шпоночными (д), сварными (е), заклепочными (ж) и т.п.
Для числовой оценки значений линейных величин (диаметров, длин, высот и т.п.) необходимо их выразить в виде размера в определенных единицах измерения. В машиностроении и приборостроении все размеры в технической документации задают и указывают в миллиметрах.
|
|
|
Основные понятия о взаимозаменяемости деталей,
Узлов и механизмов.
Нарушение взаимного положения поверхностей и осей, а, следовательно, и деталей в машине или в узле, приводит к изменению нормальных условий работы машины или агрегата, влияет на их надежность и качество. С другой стороны известно, что в процессе эксплуатации детали изнашиваются, выходят из строя и их приходится время от времени удалять из узла и ремонтировать, либо на место износившейся устанавливать новую деталь. Для того чтобы произвести равноценную замену при ремонте необходимо, чтобы детали были бы изготовлены по единым нормативным документам и соответствовали бы требованиям взаимозаменяемости. Что же такое взаимозаменяемость?
Взаимозаменяемость – это свойство изделий (машин, приборов, механизмов), их составных частей равноценно заменять при эксплуатации любой экземпляр изделия, его составную часть другим однотипным экземпляром без предварительной подгонки. Для машиностроения и приборостроения это общее определение может быть конкретизировано. Взаимозаменяемость – это свойство независимо изготовленных с заданной точностью деталей, узлов и агрегатов машин, позволяющее устанавливать эти составные части в процессе сборки в машину или заменять их при ремонте при сохранении как функциональных характеристик машины, так и ее надежности и качества.
Различают следующие виды взаимозаменяемости.
Полная взаимозаменяемость – это такая взаимозаменяемость, при которой обеспечивается возможность беспригоночной сборки (или замене при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей. Такой вид взаимозаменяемости возможен только, когда размеры, форма, механические, электрические и другие качественные и количественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах, и собранные изделия соответствуют техническим требованиям.
В условиях полной взаимозаменяемости существенно упрощается процесс сборки, который в основном сводится к простому соединению деталей, расширяются возможности применения поточного метода изготовления деталей, автоматизации процесса изготовления и сборки изделий, упрощения ремонта машин.
|
|
|
Неполная взаимозаменяемость – это такая, при которой для обеспечения требуемой точности изделия предусматриваются некоторые конструктивные особенности узла (регулировочные элементы, компенсаторы) или вводятся дополнительные технологические операции при сборке или ремонте (доводка, пригонка, так называемая селективная сборка или групповой подбор деталей). Неполная взаимозаменяемость осуществляется не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.
Различают так же внутреннюю, внешнюю и функциональную взаимозаменяемости.
Внутренняя взаимозаменяемость – взаимозаменяемость всех или отдельных деталей, составляющих сборочные единицы, механизмы входящие в изделие. Например, в подшипниках качения внутреннюю взаимозаменяемость имеют кольца и тела качения (шарики, ролики, иглы).
Внешняя взаимозаменяемость – взаимозаменяемость сборочных единиц, а также кооперируемых и покупных изделий (монтируемых в более сложные изделия) по размерам и форме присоединительных поверхностей, эксплуатационным параметрам. Для подшипников качения - это такие параметры, как размеры наружного и внутреннего колец, точность вращения; для электродвигателей - мощность, частота вращения вала, размеры и форма присоединительных поверхностей.
Функциональная взаимозаменяемость – форма взаимозаменяемости, при которой обеспечиваются не только сборка и замена при ремонте любых деталей, узлов и механизмов, но и их эксплуатационные показатели и функциональные параметры. Например, взаимозаменяемое зубчатое колесо, кроме способности без подгонки занять свое место в узле, должно передавать заданный крутящий момент, иметь определенное передаточное отношение и обладать заданным ресурсом работы. Функционально взаимозаменяемый бензонасос автомобиля, кроме соответствующих присоединительных размеров, должен иметь заданную производительность, развивать определенную величину давления и иметь соответствующий ресурс.
|
|
|
