סובלנות והתאמה בהנדסת מכונות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

מטרולוגיה היא מדע המדידות, האמצעים והשיטות להבטחת אחדותן, כמו גם דרכים להשיג את הדיוק הנדרש. הנושא שלו הוא בחירת מידע כמותי על הפרמטרים של אובייקטים בעלי מהימנות ודיוק נתונים. המסגרת הרגולטורית למטרולוגיה היא תקנים. במאמר זה נשקול את מערכת הסובלנות והנחיתות, שהיא חלק משנה של מדע זה.

המושג של החלפה של חלקים

במפעלים מודרניים, טרקטורים, מכוניות, מכונות ומכונות אחרות מיוצרים לא ביחידות או בעשרות, אלא במאות ואפילו באלפים. בהיקפי ייצור כאלה, חשוב מאוד שכל חלק או מכלול מיוצר יתאים בדיוק למקומו במהלך ההרכבה ללא התאמות נוספות של מנעולן. אחרי הכל, פעולות כאלה הן די מייגעות, יקרות ולוקחות הרבה זמן, וזה לא מקובל בייצור המוני. לא פחות חשוב שהחלקים הנכנסים למכלול יאפשרו החלפה.למטרות משותפות אחרות איתם, ללא כל פגיעה בתפקוד כל היחידה המוגמרת. החלפה כזו של חלקים, מכלולים ומנגנונים נקראת איחוד. זוהי נקודה חשובה מאוד בהנדסת מכונות, היא מאפשרת לחסוך לא רק את עלות התכנון והייצור של חלקים, אלא גם בזמן הייצור, בנוסף, זה מפשט את תיקון המוצר כתוצאה מהפעלתו. ההחלפה היא רכושם של רכיבים ומנגנונים לתפוס את מקומם במוצרים ללא בחירה מוקדמת ולבצע את תפקידיהם העיקריים בהתאם למפרט.

חלקי התאמה

שני חלקים, קבועים או מחוברים זה לזה, נקראים הזדווגות. והערך שלפיו מתבצעת הניסוח הזה נקרא בדרך כלל גודל ההזדווגות. דוגמה לכך היא קוטר החור בגלגלת וקוטר הפיר המתאים. הערך שלפיו החיבור לא מתרחש נקרא בדרך כלל גודל חופשי. לדוגמה, הקוטר החיצוני של הגלגלת. כדי להבטיח יכולת החלפה, מידות ההזדווגות של חלקים חייבות להיות תמיד מדויקות. עם זאת, עיבוד כזה הוא מאוד מסובך ולעתים קרובות לא מעשי. לכן, בטכנולוגיה, משתמשים בשיטה להשגת חלקים הניתנים להחלפה כאשר עובדים עם מה שנקרא דיוק משוער. זה טמון בעובדה כי עבור תנאי הפעלה שונים, צמתים וחלקים להגדיר את הסטיות המותרות של הגדלים שלהם, אשר במסגרתם התפקוד ללא דופי של חלקים אלה ביחידה אפשרי. קיזוזים כאלה, המחושבים עבור מגוון תנאי הפעלה, בנויים בנתוןתכנית מסוימת, שמה הוא "מערכת מאוחדת של סובלנות ונחיתה".

המושג של סובלנות. מאפייני כמות

הנתונים המחושבים של החלק המסופק בשרטוט, שממנו סופרים את הסטיות, נקראים בדרך כלל הגודל הנומינלי. בדרך כלל ערך זה מתבטא במילימטרים שלמים. גודל החלק, המתקבל למעשה במהלך העיבוד, נקרא הגודל האמיתי. הערכים שביניהם משתנה פרמטר זה נקראים בדרך כלל הגבול. מבין אלה, הפרמטר המקסימלי הוא מגבלת הגודל הגדולה ביותר, והפרמטר המינימלי הוא הקטן ביותר. סטיות הן ההפרש בין הערך הנומינלי והערך הגבול של חלק. בציורים, פרמטר זה מצויין בדרך כלל בצורה מספרית בגודל נומינלי (הערך העליון מצוין למעלה והערך התחתון למטה).

דוגמה לכניסה

אם השרטוט מציג את הערך 40^{+0, 15}_{-0, 1, אז זה אומר שהגודל הנומינלי של החלק הוא 40 מ"מ, הגבול הגדול ביותר הוא +0.15, הקטן ביותר הוא -0.1. ההפרש בין ערך הגבול הנומינלי והמקסימלי נקרא הסטייה העליונה, ובין המינימום - התחתון. מכאן ניתן לקבוע בקלות את הערכים בפועל. מדוגמה זו עולה שערך הגבול הגדול ביותר יהיה שווה ל-40+0, 15=40.15 מ"מ, והקטן ביותר: 40-0, 1=39.9 מ"מ. ההבדל בין גודל הגבול הקטן והגדול ביותר נקרא סובלנות. מחושב באופן הבא: 40, 15-39, 9=0.25mm.}

פערים ואטימות

בואו נשקולדוגמה ספציפית שבה סובלנות והתאמות הן המפתח. נניח שאנחנו צריכים חלק עם חור 40^{+0, 1} כדי להתאים על פיר עם מידות 40^{-0, 1} _{-0, 2}. ניתן לראות מהתנאי שהקוטר עבור כל האפשרויות יהיה פחות מהחור, מה שאומר שעם חיבור כזה בהכרח יתרחש פער. נחיתה כזו נקראת בדרך כלל מטלטלת, מכיוון שהפיר יסתובב בחופשיות בחור. אם גודל החלק הוא 40^{+0, 2}_{+0, 15, אז בכל תנאי הוא יהיה גדול יותר מקוטר החור. במקרה זה, יש ללחוץ את הפיר פנימה, ותהיה הפרעה בחיבור.}

מסקנות

בהתבסס על הדוגמאות לעיל, ניתן להסיק את המסקנות הבאות:

• הפער הוא ההבדל בין המידות האמיתיות של הפיר והחור, כאשר האחרון גדול מהראשון. עם חיבור זה, לחלקים יש סיבוב חופשי.
• Preload נקרא בדרך כלל ההבדל בין הממדים האמיתיים של החור והפיר, כאשר האחרון גדול מהראשון. עם חיבור זה, החלקים נלחצים פנימה.

שיעורי התאמה ודיוק

נחיתות מחולקות בדרך כלל לקבועים (חמים, לחיצות, לחיצות קלות, חירשות, צמודות, צפופות, מתוחות) וניידות (החלקה, ריצה, תנועה, ריצה קלה, רחבה). בהנדסה מכנית ומכשור, ישנם כללים מסוימים המסדירים סובלנות ונחיתה. GOST מספק שיעורי דיוק מסוימים בייצור מכלולים תוך שימוש בסטיות מימדיות שצוינו. מתוך תרגולידוע כי ניתן לייצר את הפרטים של מכונות כביש וחקלאות ללא פגיעה בתפקודן בפחות דיוק מאשר עבור מחרטות, מכשירי מדידה ומכוניות. בהקשר זה, לסובלנות והתאמות בהנדסת מכונות יש עשרה דרגות דיוק שונות. המדויקים שבהם הם חמשת הראשונים: 1, 2, 2a, 3, 3a; השניים הבאים מתייחסים לדיוק בינוני: 4 ו-5; ושלושת האחרונים לגסות: 7, 8 ו-9.

כדי לברר לאיזו דרגת דיוק יש ליצור את החלק, על השרטוט, ליד האות המציינת את ההתאמה, שים מספר המציין פרמטר זה. לדוגמה, סימון C4 אומר שהסוג מחליק, מחלקה 4; X3 - סוג ריצה, מחלקה 3. עבור כל הנחיתות של המחלקה השנייה, ייעוד דיגיטלי לא מושם, מכיוון שהוא הנפוץ ביותר. אתה יכול לקבל מידע מפורט על פרמטר זה מתוך ספר העיון בן שני כרכים "סובלנות והתאמות" (Myagkov V. D., 1982 edition).

מערכת פיר וחורים

סובלנות והתאמות נחשבות בדרך כלל כשתי מערכות: חורים ופירים. הראשון שבהם מאופיין בכך שכל הסוגים עם אותה מידת דיוק ומעמד מתייחסים לאותו קוטר נומינלי. לחורים יש ערכים קבועים של סטיות גבול. מגוון נחיתות במערכת כזו מתקבלים כתוצאה משינוי הסטייה המקסימלית של הפיר.

השני שבהם מאופיין בכך שכל הסוגים בעלי אותה דרגת דיוק ומעמד מתייחסים לאותו קוטר נומינלי. לפיר יש ערכי גבול קבועיםסטיות. מגוון נחיתות מתבצע כתוצאה משינוי ערכי הסטיות המקסימליות של החורים. בשרטוטי מערכת החורים נהוג לסמן את האות A, ואת הפיר - האות B. ליד האות מוצב סימן מחלקת הדיוק

דוגמאות לסמלים

אם "30A3" מצוין על השרטוט, זה אומר שהחלק המדובר חייב להיות במכונה עם מערכת חורים בדרגת הדיוק השלישית, אם "30A" מצוין, זה אומר שימוש באותה מערכת, אבל המחלקה השנייה. אם הסובלנות וההתאמה נעשות על פי עקרון הפיר, אזי הסוג הנדרש מצוין בגודל הנומינלי. לדוגמה, חלק עם הכינוי "30B3" מתאים לעיבוד של מערכת הפיר של דרגת הדיוק השלישית.

בספרו, M. A. Paley ("סובלנות והתאמות") מסביר שבהנדסת מכונות משתמשים בעקרון של חור לעתים קרובות יותר מאשר בפיר. זאת בשל העובדה שהוא דורש פחות ציוד וכלים. לדוגמה, על מנת לעבד חור בקוטר נומינלי נתון על פי מערכת זו, יש צורך בקוטר אחד בלבד עבור כל הנחיתות של מחלקה זו, ויש צורך בפקק גבול אחד כדי לשנות את הקוטר. עם מערכת פירים, נדרשים חולץ נפרד ותקע נפרד כדי להבטיח שכל אחת מהן מתאימה לאותה מחלקה.

סובלנות והתאמת: טבלת סטייות

כדי לקבוע ולבחור שיעורי דיוק, נהוג להשתמש בספרות עיון מיוחדת. אז, סובלנות והתאמה (טבלה עם דוגמה ניתנת במאמר זה) הם, ככלל, ערכים קטנים מאוד. לכדי לא לכתוב אפסים נוספים, בספרות הם מסומנים במיקרונים (אלפיות המילימטר). מיקרון אחד מתאים ל-0.001 מ מ. בדרך כלל, הקטרים הנומינליים מצוינים בעמודה הראשונה של טבלה כזו, והסטיות של החור מצוינות בשנייה. שאר הגרפים נותנים גדלים שונים של נחיתות עם הסטיות המתאימות. סימן הפלוס ליד ערך כזה מציין שיש להוסיף אותו לגודל הנומינלי, סימן המינוס מציין שיש לגרוע אותו.

Threads

סובלנות והתאמת חיבורי הברגה חייבות לקחת בחשבון את העובדה שההברגות משודכות רק בצידי הפרופיל, רק סוגים אטומים לאדים יכולים להיות חריגים. לכן, הפרמטר העיקרי הקובע את אופי הסטיות הוא הקוטר הממוצע. סובלנות והתאמה לקוטר החיצוני והפנימי נקבעים כך שיבטלו לחלוטין את האפשרות של צביטה לאורך השקתות והחלק העליון של החוט. הטעויות של הקטנת המימד החיצוני והגדלת המימד הפנימי לא ישפיעו על תהליך האיפור. עם זאת, סטיות בגובה הברגה ובזווית הפרופיל יגרמו לאידוק להיתקע.

סובלנות חוט פערים

התאמות סובלנות ופינוי הן הנפוצות ביותר. בחיבורים כאלה, הערך הנומינלי של הקוטר הממוצע שווה לערך הממוצע הגדול ביותר של חוט האום. סטיות נספרות בדרך כלל מקו הפרופיל בניצב לציר החוט. זה נקבע על ידי GOST 16093-81. סובלנות לקוטר הברגה של אגוזים וברגים מוקצים בהתאם לדרגת הדיוק שצוינה (מסומנת במספר). מְקוּבָּלסדרת הערכים הבאה עבור פרמטר זה: q1=4, 6, 8; d2=4, 6, 7, 8; D1=4, 6, 7, 8; D2=4, 5, 6, 7. לא נקבעו להם סובלנות. הצבת שדות קוטר הברגה ביחס לערך הפרופיל הנומינלי עוזרת לקבוע את הסטיות העיקריות: העליונות עבור הערכים החיצוניים של הברגים והתחתונים עבור הערכים הפנימיים של האומים. פרמטרים אלה תלויים ישירות בשלב הדיוק ובשלב החיבור.

סובלנות, התאמות ומדידות טכניות

ליצור ועיבוד של חלקים ומנגנונים עם פרמטרים מוגדרים, על המפנה להשתמש במגוון כלי מדידה. בדרך כלל, עבור מדידות גסות ובדיקת מידות המוצרים, משתמשים בסרגלים, מחוגה ומדדים פנימיים. למדידות מדויקות יותר - קליפרים, מיקרומטרים, מדידים וכו' כולם יודעים מה זה סרגל אז לא נתעכב על זה.

הקליפר הוא כלי פשוט למדידת הממדים החיצוניים של חלקי עבודה. הוא מורכב מזוג רגליים מעוקלות מסתובבות קבועות על אותו ציר. יש גם סוג קפיץ של קליפר, הוא מוגדר לגודל הנדרש עם בורג ואום. כלי כזה הוא קצת יותר נוח מכלי פשוט, כי הוא שומר על הערך שצוין.

הקליפר נועד לבצע מדידות פנימיות. יש סוג רגיל וקפיץ. המכשיר של כלי זה דומה לקליפר. דיוק המכשיר הוא 0.25 מ מ.

קליפר הוא מכשיר מדויק יותר. הם יכולים למדוד משטחים חיצוניים ופנימיים כאחד.חלקים מעובדים. המפנה, כאשר הוא עובד על מחרטה, משתמש בקליפר כדי למדוד את עומק החריץ או המדף. כלי מדידה זה מורכב מפיר עם דרגות ולסתות ומסגרת עם זוג שני של לסתות. בעזרת בורג, המסגרת מקובעת על המוט במיקום הנדרש. דיוק המדידה הוא 0.02 מ מ.

מד עומק - מכשיר זה נועד למדוד את עומק החריצים והחתכים. בנוסף, הכלי מאפשר לקבוע את המיקום הנכון של המדפים לאורך הפיר. המכשיר של מכשיר זה דומה לקליפר.

מיקרומטרים משמשים כדי לקבוע במדויק את הקוטר, העובי והאורך של חומר העבודה. הם נותנים קריאות עם דיוק של 0.01 מ מ. החפץ הנמדד ממוקם בין בורג המיקרומטר לעקב הקבוע, ההתאמה מתבצעת על ידי סיבוב התוף.

מדידות פנימיות משמשות למדידות מדויקות של משטחים פנימיים. ישנם מכשירים קבועים והזזה. כלים אלה הם מוטות עם קצוות כדור מדידה. המרחק ביניהם מתאים לקוטר החור הנקבע. גבולות המדידה של המד הפנימי הם 54-63 מ"מ, עם ראש נוסף, ניתן לקבוע קטרים של עד 1500 מ"מ.