2626

Рис. 37. Размерные группы при обеспечении групповой взаимозаменяемости

Таким образом, принцип групповой взаимозаменяемости (селективной сборки) заключается:

—в разделении изготовленных деталей по результатам измерений на размерные группы по более узким допускам;

—в использовании при сборке сочетания определенной группы валов и отверстий.

Прием групповой взаимозаменяемости обладает как достоинствами, так и недостатками.

Достоинство групповой взаимозаменяемости заключается в том, что можно использовать расширенные допуски на изготовление и получать сопряжения высокой точности. Таким образом, получается более экономное производство по сравнению с тем, если бы производилась обработка по узким групповым допускам.

Недостатки групповой взаимозаменяемости:

—усложняется технологический процесс изготовления введением 100% измерений деталей;

—необходимы дополнительные площади и тара для размещения групп деталей;

—усложняется техническая документация назначением дополнительных требований к точности;

—отсутствует полная взаимозаменяемость;

—ужесточаются требования к точности формы сопрягаемых поверхностей в пределах значений размерной группы;

—необходимо, чтобы кривые распределения размеров валов и

отверстий были идентичны в отношении вида законов распределения и расположения центра группирования.

Последнее ограничение требует некоторого пояснения. Если законы распределения размеров валов и отверстий одинаковы и центры группирования располагаются симметрично (рис. 38, а), то это означает, что на сборку будет поступать равное количество деталей всех размерных групп. А если центры группирования у вала и отверстия находятся в зонах разных размерных групп (рис. 6.7, б), то на сборку будет поступать разное количество деталей одной и той же размерной группы, например, много отверстий третьей группы и валов четвертой группы. Короче говоря, на сборке много деталей, а собирать не из чего. Таким образом, групповая взаимозаменяемость решает прежде всего экономическую задачу в условиях крупносерийного и массового производства. Она широко применяется в подшипниковой промышленности и при производстве плунжерных пар двигателей внутреннего сгорания.

3. Метод пригонки и совместной обработки (технологический). Сущность метода практически изложена в названии. При единичном и мелкосерийном производстве крупных машин и механизмов, как правило, осуществляется метод подгонки. Так, в станкостроении установка узлов на станину станка сопровождается дополнительной обработкой (чаще всего шабрение) поверхности и проверкой степени прилегания сопрягаемых поверхностей "по краске". Естественно, что после такого изготовления нельзя переставить ка- кой-либо узел с одного станка на другой без дополнительной обработки, т.е. нет полной взаимозаменяемости. Этот прием применяется при изготовлении уникального оборудования или единичных образцов.

Рис. 38. Распределение значений размеров при обеспечении групповой взаимозаменяемости

Можно привести примеры обеспечение точности размерной цепи—посадки—при мелкосерийном производстве путем обработки вала под размер заранее обработанного отверстия. Для этой цели существуют так называемые приборы для измерения в процессе обработки. Принцип работы таких приборов заключается в том, что с их помощью автоматически измеряется деталь в процессе обработки (чаще всего при шлифовании), и по изменению размера обрабатываемой поверхности прибор выдает станку команды, управляющие режимами обработки (уменьшение подачи). Последняя команда выдается на остановку станка при достижении требуемого размера. Весь цикл обработки с таким прибором чаще всего осуществляется автоматически, что дает возможность значительно повысить производительность обработки.

Приборы для сопряженного шлифования при изготовлении вала также управляют режимами обработки, но выдают последнюю команду на прекращение обработки в тот момент, когда размер обрабатываемого вала достиг значения, при котором обеспечивается требуемый зазор или натяг с отверстием, изготовленное до этого при относительно больших допусках. После такой обработки на сборку

одновременно поступает пара—вал с отверстием для определенного вида сопряжения. Приборы для этой цели должны иметь два измерительных узла: один измеряет вал в процессе его обработки, а дру- гой—размер обработанного ранее отверстия.

Известны примеры совместной обработки гак называемых плунжерных пар двигателей внутреннего сгорания. В этих парах, состоящих из плунжера и втулки, необходимо у разных пар обеспечить зазор в пределах 0.4...2 мкм. Сейчас на большинстве производств эти зазоры обеспечиваются групповой взаимозаменяемостью. Раньше, да и на некоторых производствах сейчас, производится совместная обработка плунжера и втулки. Эти детали предварительно обрабатываются, чтобы они могли частично соединиться не по всей длине. После этого на специальных станках их притирают друг к другу с использованием абразивной пасты. И эта процедура продолжается до полного сопряжения поверхностей на всей длине. Степень приработки и значение зазора между плунжером и втулкой проверяется (и при селективной сборке также) комплексно по количеству жидкости (чаще всего керосина), проходящей через сопряжение за определенный промежуток времени под определенным давлением.

Достоинством этого метода пригонки и совместной обработки является возможность обеспечить высокую точность сопряжения, чего невозможно добиться независимой механической обработкой.

. Недостатком метода является большой объем ручных операций по пригонке (кроме использования приборов для измерения в процессе обработки), что делает производство более дорогим, поскольку требуются высококвалифицированные слесари-сборщики; отсутствует полная взаимозаменяемость, что создает определенные трудности при замене изношенных деталей и узлов.

4. Метод регулирования (конструкторский). При этом методе требуемая точность замыкающего звена достигается изменением (регулировкой) одного из звеньев, которое называется компенсационным.

Роль компенсатора обычно выполняют специальные звенья в виде прокладок, упоров, клиньев, регулировочных винтов и т.д. При этом остальные звенья размерной цепи обрабатываются со сравнительно большими допусками.

Конструкторский метод весьма эффективен в условиях серий-

ного и даже крупносерийного производства. В некоторых случаях, особенно когда необходимо обеспечить значение осевого зазора, допуски на все составляющие звенья рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить определенные размеры компенсационных звеньев. Эти компенсационные звенья (прокладки) заранее изготавливают требуемых размеров и они легко подбираются после сборки остальных звеньев. Область применения этого метода ограничена определенными конструкциями механизмов.

Достоинством метода является возможность относительно просто обеспечить точность замыкающего звена.

Недостаток метода — в необходимости дополнительной обработки или регулировки компенсационного звена. Недостаток компенсационных звеньев в виде резьбовых пар, клиньев заключается в том, что очень трудно зафиксировать размер этого звена после регулировки. Как бы тщательно не осуществлялось это фиксирование, возможно смещение фиксируемых деталей при закреплении. Регулируемые звенья без фиксирования изменяют свой размер в процессе эксплуатации.

Тема 12

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ. РЯДЫ ТОЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ. ПОЛЯ ДОПУСКОВ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОСАДОЧНЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ ВАЛОВ И КОРПУСОВ ПОД ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ. ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ.

Основные положения

Подшипник — это деталь или узел механизма, являющийся опорой для вращающихся валов. Подшипники воспринимают усилие, воздействующее на вал в радиальном и осевом направлении и допускающих вращение этого вала вокруг оси.

По принципу работы подшипники разделяются на подшипники скольжения и подшипники качения. В подшипниках скольжения посадочное место вала (шейка) скользит по опорной поверхности корпуса. Эти подшипники, в принципе, представляют собой посадки

с зазором и не имеют каких-либо особенностей в отношении нормирования точности, рассмотренного в теме 5. Поэтому в настоящей теме нормирование точности подшипников скольжения не рассматривается. Подшипники скольжения образуют комплект цилиндрических или сферических поверхностей и работают в условиях жидкостного, смешанного или сухого трения. Чаще всего между валом и опорами устанавливаются дополнительные детали (вкладыши), Обладающие антифрикцион-ными свойствами.

Вподшипниках качения между поверхностью вращающейся детали и поверхностью опор располагаются шарики или ролики. В подавляющем большинстве случаев подшипники качения изготавливаются в виде отдельного узла, состоящего из наружного и внутреннего колец и расположенных между ними тел качения (шариков или роликов), и детали, удерживающей тела-качения на определенном расстоянии одно от другого (сепаратор).

По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники разделяются на радиальные, радиально-упорные, упорные (подпятники).

По форме тел качения и рабочих поверхностей колец, где располагаются тела качения, подшипники разделяются на шариковые; шариковые сферические; роликовые цилиндрические — с короткими, длинными (игольчатыми) и витыми роликами; роликовые конические; роликовые сферические; коническо-сферические; в том числе самоустанавливающиеся нечувстви-тельные к незначительным угловым отклонениям вала.

По числу рядов тел качения подшипники разделяются на однорядные, двухрядные и многорядные.

Подшипники качения в широкой номенклатуре изготавливаются специализированной отраслью промышленности, в которой имеются отличия от других отраслей машиностроения в отношении некоторых вопросов нормирования точности.

Внастоящем курсе мы будем рассматривать вопросы нормирования точности только в отношении собранных подшипников и образования посадок с использованием подшипников. Будут рассмотрены вопросы нормирования точности только с позиций потребителя подшипников. Кому придется работать в подшипниковой промышленности, потребуется дополнительно ознакомиться с целым рядом специфичных вопросов нормирования точности элементов, из которых составляются подшипники.

Рис. 39. Общий вид подшипника качения

Подшипник качения — это стандартный узел, обладающий внешней взаимозаменяемостью своими присоединительными поверхностями (рис. 39): D — наружный диаметр наружного кольца, d

— внутренний диаметр внутреннего кольца, В — ширина (высота) колец подшипника при одинаковой ширине наружного и внутреннего колец.

При изготовлении подшипников нет полной взаимозаменяемости, и если разобрать несколько одинаковых подшипников и перемещать детали, то при их повторной сборке подшипники могут либо не собраться, либо не будут соответствовать нормируемой точности по эксплуатационным показателям.

Ряды точности подшипников качения

Установлено несколько классов точности подшипников (ГОСТ 520-89) в зависимости от используемых тел качения и от направления воспринимаемой нагрузки:

классы 0,6,5,4,2, Т — для шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников; |

классы 0, 6, 5, 4, 2 — для упорных и упорно-радиальных подшипников;

классы 0, 6Х, 6, 5, 4, 2 — для роликовых конических подшипников.

Наиболее грубым является класс 0, а наиболее точными — классы 2 и Т. Помимо этих классов нормируются дополнительные более грубые классы 8 и 7, по точности ниже, чем класс 0. Эти клас-

сы поставляются по заказам потребителя.

Класс точности подшипника характеризуется целым комплексом точностных требований, относящихся к отклонениям размеров, формы и расположения.

1.Требования к точности присоединительных размеров, т.е. D, d, В, отклонений формы и расположения поверхностей колец и тел вращения, шероховатость присоединительных поверхностей.

2.Радиальное я торцевое (осевое) биение либо подшипника в сборе, либо отдельных колец.

Приведенные данные о параметрах, которыми характеризуется класс точности, относятся практически почти ко всем видам подшипников. Однако в зависимости от специфической конструкции подшипников устанавливаются иногда дополнительные точностные требования или дается им отличное толкование.

До 1971 г. существовали другие обозначения и наименования классов подшипников, и эти обозначения еще встречаются иногда в старой документации. Поэтому целесообразно привести соответствие старых и новых классов.

Классу 0 соответствовали классы Н ("нормальный") и П ("повышенный") , классу 6 — класс В ("высокий"), классу 5 — класс А ("особо высокий") и классу 4 — класс С ("сверхвысокий"). Подшипники, соответствующие по точности классам 2 и Т, раньше в стандарт не включались и относились к специальным подшипникам. Раньше встречались подшипники смешанных классов, например, классы ВП, АВ, СА, где первая буква обозначает класс точности по внутреннему кольцу, а вторая — класс точности по наружному кольцу.

Помимо классов точности для подшипников качения установлены три категории А, В, С, в зависимости от нормирования других показателей точности, являющимися дополнительными к основным точностным требованиям.

К категории А относятся подшипники классов точности 5, 4, 2, Т, если к ним предъявляются дополнительные повышенные требования в отношении вибрации или в отношении волнистости и отклонения от круглости поверхностей качения и моменту трения, или отклонению от круглости и волнистости поверхности качения, или радиальное, или осевое

биение соответствует следующему более высокому классу и другие сочетания дополнительных параметров.

Ккатегории В относятся подшипники классов точности 0,6Х, 6, 5, для которых нормируется дополнительно одно из требований, например, регламентируются требования в отношении вибрации Или в отношении радиального или торцевого биения и других параметров.

Ккатегории С относятся подшипники классов точности 8, 7, 0, 6, к которым не предъявляются требования по уровню вибраций, моменту трения и другим требованиям, не указанным в стандарте

(ГОСТ-520-89).

В отношении нормирования точности размера, колец подшипников есть специфическая особенность по сравнению с нормированием точности обычных цилиндрических элементов деталей.

Для колец подшипников помимо предельных размеров, характеризующих точность изготовления нормируемых в виде верхнего и нижнего отклонений от номинального размера, нормируется еще

верхнее и нижнее отклонения от среднего диаметра (Dmр, dmр). При этом требование к среднему диаметру является основным, и посадки осуществляются по значениям среднего диаметра. И если окажется, что размер кольца при измерении находится в поле допуска относительно номинального размера, а размер среднего диаметра выходит за пределы допуска, то такое кольцо считается браком.

Необходимость нормирования требований к точности среднего значения диаметра колец подшипников связано с тем, что кольца подшипников являются податливыми элементами, т.е. не обладают большой жесткостью. При установке кольца на поверхность вала или в корпус оно деформируется и принимает в значительной мере форму посадочной (сопрягаемой) более жесткой поверхности. Таким образом, действующим в сопряжении оказывается усредненный размер, а не предельный.

Этот подход, в принципе, должен был быть использован и

при образовании вообще посадок с натягом, а не только для подшипниковых колец. Однако в системе посадок, как Вы теперь уже должны знать, этот вопрос не решается, и не потому, что не нужно, а потому что система посадок относится ко всем случаям образования сопряжений, в том числе, когда посадки образовываются с достаточно жесткими по-

верхностями. Однако, как и в случае с подшипниками, при выборе посадок с натягом для контактных элементов деталей целесообразно учитывать возможные деформации и в соответствии с этим назначать требования к отклонениям от среднего или другого, но не номинального диаметра.

Пример. Для кольца d = 100 мм установлены требования для dmр: ЕS = 0, EJ = -0.02 мм, а для d — Е5 = +0.005 и ЕJ - -0.025 мм, т.е

= (99.998 + 99.976) / 2 = 99.988 мм. Кольцо годное, поскольку значе-

ние среднего диаметра не выходит за пределы допускаемых значений.

Случай 2. После измерений установлено, что dнб = 100.004 мм, dнм = 99.998 мм, т.е. размеры находятся в пределах допуска dmp = (100.004 + 99.998) / 2 = 100.001 мм. Кольцо бракованное, так как среднее значение диаметра выходит за наибольший предельный размер, хотя предельные значения диаметра находятся в пределах поля допуска.

Характерная особенность нормирования точности подшипников качения в том, что одновременно с нормированием значений допускаемых отклонений в том же документе (ГОСТ 52089) имеется раздел, где рассматриваются методы контроля и приводятся схемы измерений, алгоритмы обработки результатов измерений и другие сведения, разъясняющие приемы проведения измерений и трактования нормируемых значений. Такой принципиальный подход дает возможность однозначно трактовать понятие нормируемого значения. В большинстве случаев при измерении размеров, отклонений формы и расположения не подшипников нарушаются теоретические определения этих параметров.

Условные обозначения подшипников качения

Условное обозначение подшипника является очень громоздким и содержит большой объем информации о многих свойствах подшипника. Это обозначение состоит из знаков основного условного обозначения и знаков, обозначающих дополнительные требования к подшипнику.