Шероховатость

Волнистость и шероховатость поверхностей деталей и их параметры.

Лекция №12

Точность обработки задается техническими условиями и требованиями чертежа. Для получения той или иной точности применяются различные технологические варианты.

Поверхностный слой детали, обработанный на металлорежущих станках или иным путем (литьем, давлением и др.), имеет чередующиеся выступы и впадины разной высоты и формы, сравнительно малых размеров по высоте и шагу.

Волнистость.

К волнистости, как правило, относят периодические неровности, у которых отношение шага к высоте не превышает 40.

Стандартизированы следующие параметры:

Высота волнистости W_z –среднее арифметическое значение из пяти значений высоты волнистости (W₁, W₂, …, W₅), которые определяются на пяти одинаковых участках измерения волнистости (L_w₁, L_w₂, …, L_w₅) как вертикальные расстояния между линиями, эквидистантными к средней линии и соприкасающимися с профилем волнистости в наивысших и наинизших точках одной полной волны:

W_z=1/5(W₁+W₂+W₃+W₄+W₅).

Наибольшая высота волнистости W_max – расстояние между наивысшей и наинизшей точками профиля волнистости, в пределах отдельных участков измерения (от L_w₁ до L_w₅), измеренное на одной полной волне;

Средний шаг волнистости S_w – среднее арифметическое значение длин волн S_wi, измеренных по средней линии:

S_w=1/n åS_wi.

Нормирование волнистости, согласно РС 3951-73, осуществляется по параметру Wz, предельные значения которого следующие (в мкм): 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 100; 200.

Шероховатость – это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Поверхностный слой деталей при эксплуатации часто испытывает максимальные напряжения, поэтому его физико-механические свойства в микро- и макрогеометрии определяет долговечность всей детали. Шероховатость играет большую роль в подвижных соединениях деталей, влияет на трение и износ. Зазор и натяг, который можно определить при соединении деталиотличается от эффективного зазора или натяга, имеющего место при сборке и в процессе эксплуатации. Эффективный натяг уменьшается, а эффективный зазор увеличивается тем больше, чем большую шероховатость имеют сопрягаемые поверхности. Уменьшение шероховатости поверхности вносит большую определенность в характер и качество определенных соединений деталей. Шероховатость поверхностей связана с плотностью и герметичностью соединения, с отражательной способностью поверхности, с контактной жесткостью поверхности, с прочностью сцепления при притирании и склеивании. Шероховатость поверхности влияет на точность измерений детали. Ее необходимо нормировать, исходя из функционального назначения поверхности. Способы нормирования шероховатости установлены ГОСТ2789-73 и распространяются на поверхности изделий из любых материалов.

Основные параматры шероховатостей:

1) среднеарифметическое отклонение профиля, R_a.

R_a=1/n å |y_i|.

2) высота неровности профиля по 10 точкам, R_z.

R_z=1/5å[|H_{i max}|-å|H _{i min}|].

3) наибольшая высота неровности профиля, R_max.

4) средний шаг неровности профиля, S_m.

S_m=1/nåS_i.

5) Средний шаг неровности профиля по вертикали, S.

S=1/nåS_i.

6) относительная опорная длина профиля, t_p.

t_p=1/Lål_i.

Лекция №13

Расчет допусков размеров входящих в размерные цепи.

Методика расчетов базируется на теоремах теории вероятности и математической статистики. Суть расчета – установление связей между размерами одной или нескольких деталей в изделии, установление нескольких размеров, определение оптимальных допусков и предельных отклонений всех размеров цепи для обеспечения выполнения эксплуатационных требований при сборке. Основные термины и обозначения при сборке в ГОСТ 16319-80.

Размерная связь деталей – это взаимосвязь размеров и их допустимых отклонений регламентирующая расположение поверхностей и осей, как одной детали так и нескольких деталей в узле.

Размерная цепь – это совокупность размеров, образующих замкнутой контур и непосредственно участвующих в решении поставленных задач. Каждая размерная цепь состоит из звеньев. Необходимым условием для составления и анализа размерной цепи – это есть условие замкнутости.

A₂

А₁ А_DА₃

Звенья размерной цепи подразделяются на составляющие и замыкающие. Замыкающее звено являются исходным при постановке задачи или получается последним в результате решения размерной цепи. Замыкающее звено может быть положительным, отрицательным или равным нулю.

Составляющее звено – это звено размерной цепи, изменение котрого вызывает изменение исходного или замыкающего звена. Составляющие звенья подразделяются на увеличивающие и уменьшающие. Если с увеличением составляющего звена увеличивается размер исходного ли замыкающего звена, то звено будет увеличивающее

Компенсирующее звено – это есть предварительно выбранное звено размерной цепи, измерение размеров которого достигается требуемая точность замыкающего звена.

Эксплуатационные свойства собранного изделия зависит от замыкающего звена цепи, именно поэтому для замыкающего звена должны быть установлены все его параметры:

- номинальное значение

- величина поля допуска

- предельное отклонение.

Расчеты этих величин осуществляется следующими методами:

полной взаимозаменяемости
неполной взаимозаменяемости
групповой взаимозаменяемости
метод пригонки
метод регулирования

В теории решения размерных цепей рассматриваются следующие задачи:

прямая
обратная

Обратная – по установленным размерам и допускам составляющих звеньев определяется номинальный размер, предельное отклонение, поле допуска и предельные размеры замыкающего звена.

Прямая – это есть проектный расчет по установленным размерам отклонения исходного или замыкающего звена определяются предельные размеры, предельные отклонения и допуски составляющих звеньев.

Метод полной взаимозаменяемости подразумевает, что требуемая точность замыкающего звена достигается у всех деталей путем включения в размерную цепь составляющих звеньев без выбора, без подбора и без изменения их значения. Допуски составляющих звеньев расчитываются методом максимума и минимума. Расчет основан на положении замкнутости размерной цепи. Согласно известной теореме о проекциях направленных составляющих отрезков и замыкающего отрезка на ось получаем выражения для замыкающего звена:

1) A_D=åA_icosa_i=åA_j-åA_k

2) A_D^max=åA_{j max}-åA_{k min}

3) A_D^min =åA_jmin-åA_{k max}

4) TA_D=åTA_i

Метод max и min используется при решении задач о равных допусках и допусках одного квалитета. Способ равных допусков применяется, если номинальный размер составляющих звеньев размерной цепи находятся в одном интервале.

Назначают примерно одинаковые допуски, но руководствуются средним допуском ТМ. По найденному значению ТМ устанавливаются допуски на составляющие размеры. Учитывается при этом величина и ответственность каждого размера, но должны соблюдаться следующие условия: