Осноьным пошзателем качества корчбки передан является надежность работы всех ее детален и соединений в течение на.чечениого срока при действии заданных нагрузок Важнейшая кинематическая характеристика - равно.черьость вращения ведомого вала с требуемыми угловыми скоростями. Для изготовления высококачественных коробок необходимо: i) выбрать для зубчатых колес и валов наиболее подходящие материалы и режимы термообработки (особенно для зубьев); 2) с помощью современных методов расчета определить основные раз-3S
меры зубчатых передач и валов (межосевое расстояние а., модули зацеплении, диаметры зубчатых колес и валов, размеры шпонок, шлицев и т. д.); 3) подобрать подшипники качения, имеющие необходимую точность и работоспособность; 4) изготовить детали с такой геометрической точностью, которая обеспечит нужный характер соединений и сборку коробок без дополнительной обработки и подгонки деталей.
§ 3.2. Виды взаимозаменяемости
Взаимозамениепжть - свойство независимо изготовленных деталей занимать свое место в сборочной единице без дополнительной механической или ручной обработк1[ при сборке, обеспечивая при этом нор.мальную работу собираемых изделий (узлов, .механизмов, машин).
Рассмотрим это определение. Независимое изгтговление деталей означает следующее. В современном производстве детали разных типов и конструкций изготовляют строго по чертежам на разных рабочих местах и часто даже в разных цехах. Детали в процессе обработки проходят много технологических операций. Например, заготовки блоков шестерен 5 (см. рис. 3.1) вытачивают на токарном станке, илицевую поверхность в блоках обрабатывают на протяжном станке, зубья меньшей шестерни блока обрабатывают на зубострогально.м. а большей - на зубо-фрезерном станках. По соответствующему чертежу и технологическому процессу изготовляют валы 1. Также независимо друг от друга изготовляют валы 14, собираемые с ними колеса 16 и 18 к другие детали данных коробок передач
Разъясним следующую часть определения; детали должны занимать свое место « сборочной единице без дополнительной обработки. Сборочная единица - это часть .машины или прибора, состоящая из нескольких деталей, соедштенных между собой. Например, вал 1 с блоком шестерен ,5 и подшипниками 2 образует сборочную единицу из четырех деталей. Вал 14 со шпонками, зубчатыми колесами, втулками и подшипниками образует сборочнуЕо едтшцу из девяти деталей
После установки »тнх сборочных единиц в корпусе, сборки с корпусом .механизма переключения и крышки 13 получаем коробку передач, которая является частью более сложной сбороЧЕЮй единицы какой-либо машины.
Таким образом, сборка заключается в последовательном соединении деталей в сборочные единицы, а сборочных единиц в общую систему - механизм, машину, прибор.
Сборку можно вести двумя способами: с подгонкой и без подгонки соединяемых деталей или сборочных единиц. Рассмотрим сборку шпонок с валом 14 Шпоночные пазы фрезеруют при изготовлении валов сразу ио заданным размерам независимо от способа сборки. При сборке с подгонкой каждую шпонку по ширине 6 мм подгоняют (припиливают нли пришлифовывают) к «своему)! пазу. При сборке без подгонки на сборку поступают партии окончательно обработанных валов и шпонок; любые шпоики и валы, ввитые без выбора из этих партии, закладывают в пазы валов без пригонки, получая необходимые соедн-нення. Сборку без подгонки применяют в массовом и поточном производстве, а с подгонкой - в единичном и мелкосерийном.
Наконец, в определении указано, что сборка бс подгонки должна обеспечивать нормальную работу собираемого изделия. Для пояснения рассмотрим особенности сборки и работы ведомого вала 14. Для равномерного вращения вала 14 (наряду с другими мepa.иi) необходимо исключить радиальное смещение колес и проворачивание их относительно валов. Для этого колеса с валами, а также шпонки по ширине с пазами валов н колес должны соединяться без зазора в результате упругих деформации материала деталей, т. е. с натягами. В коробке передач колеса с валами можно собирать только внутри корпуса вручную, ПОЭТО.МУ для сборки колес с валом 14 применяют соединения с зазорами. С учетом недопустимости радиальных смещений колес зазоры должны быть незначительными (несколько микрометров). Шпонки с валами собирают до насадки колес. В результате погрешностей обработки возможны смещения шпоночных иазов на валах и в ступицах колес. Для компенсации этих смещений и облегчения насадки колес на валы ио ширине шпонок н пазов ступиц также должны быть предусмотрены зазоры, не оказывающие отрицательного влияния на качество соединент!я.
Таки.м образом, изготовление деталей с необходимой точностью и применениесоединений, отвечающих условиям работы и сборки, обеспечивает работоспособность изделий при сборке без подгонки.
Взаимозаменяемость ие обеспечивается одной только точностью геометрических параметров. Пусть, например, зубчатые колеса, поступившие на сборку, изготовлены по заданным размерам, но у части из них не обеспечена необходимая твердость зубьев при термической обработке. Такие зубчатые колеса менее долговечны, н фактически взаимозаменяемость собранных узлов в данной партии будет нарушена. Поэтому современным направлением взаимозаменяемости является функциональная взаимозаменяемость, при которой точность н другие эксплуатационные показатели деталей, сборочных единиц и комплектующих изделий должны быть согласованы с назначением и условиями работы конечной продукции. Взаимозаменяемость по геометрическим параметрам является част-ным видо.ч функциональной взаимозаменяемости.
Взаимозаменяемость бывает полная и неполная, внешняя и внутренняя. Полная взаимозаменяемость позволяет получать заданные тюказатели качества без дополнительных операции в процессе сборки. Прн неполной таимо-заменяемости при сборке сборочных единиц и конечных изделий допускаются операции, связанные с подбором и регулировкой некоторых деталей и сборочных единиц. Она позволяет тюлучать задаттные технические и эксплуатационные показатели готовой продукции при меньшей точности деталей. Функциональная взаимозаменяемость может бьть только полной, а гео.метрпческая - и полной, и неполной.
Внешняя взаимоза.ченяемость - это взаи.мозаменяемость узлов и комплектующих изделий (электродвигателей, подшипников качения и пр.) по эксплуатационным параметрам и присоединительным раз.мерам. Напри.мер, эксплуатационны.ми параметрами являются: для электродвигателей - мощность, частота вращения, напряжение, ток; для подшипников качеиття - коэффициент работоспособности, предельная частота вращении. К присоединительным раз.мерам относятся диаметры, число и расположение отверстий в лапах электродвигателей; внутренний и наружный диаметры и ширина колец подшипников качения.
Внутренняя взаимозаменяемость обеспечивается точностью параметров, которые необходимы для сборки деталей в узлы, а узлов в механизмы. Например, взаимозаменяемость шариков или роликов подшипников каче. ния, узлов ведущего и ведомого валов коробок передач (см. рис. 3.1) н т. д.
Принципы взаимозаменяемости распространяются па детали, сборочные единицы, комплектующие изделия и конечную продукцию.
§ 3.3. Взаимозаменяемость и точность размеров
Взаимозаменяемость изделий обеспечивается точностью нх параметров, в частности размеров. Однако в процессе изготовления неизбежно возникают погрешности А«, численные значения которых находят ио формуле
ДХ; = Xi - X,
где X - заданное значение размера (параметра): Xj - дей-ствительиое значение того же параметра.
Погрешности подразделяют на систематические, слу чайные и грубые (промахи).
Систематическими называют погрешности, постояв ные по величине и направлению или изменяющиеся по определенному закону. Они могут быть вызваны упроще ниямн кинематических схем передаточных механизмов,, ошибками настройки станков или приборов, температурными деформациями н пр. Влияние этих ошибок на результаты обработки и измерения можно учесть и даже устранить.
Случайные погрешности - это погрешности, величину н направление которых заранее нельзя предусмотреть. Их появление обусловлено примерно одинаковым воздействием большого числа независимых друг от друга случайных факторов. Случайные погрешности могут быть вызваны нестабильностью химических, физических и механических свойств материалов, непостоянством размеров заготовок, изменением сил резания, погрешностями измерения и др.
Грубылш погрешностями называют погрешности, явно не соответствующие процессу обработки нли измерения. Они в основном бывают следствием просчетов или недосмотра и подлежат устранению.
Влияние случайных погрешностей на точность изделий можно оценивать метода.ми теории вероятностей и математической статистики. Многочисленными опыта.ми доказано, что распределение случайных погрешностей чаще всего подчиняется закону нормального распределения, который характеризуется кривой Гаусса (рис. 3.2, d). Максимальная ордината кривой соответствует среднему
Рис. 3.2
значению данного размера X tnpH неограниченном числе измерений называется математическим ожиданием и обозначается Ж (х)1. По оси абсцисс откладывают случайные погрешности или отклонения от -х,., к AXj = Xj - X. Отрезки, параллельные оси ординат у,, выражают вероятность появления случайных погрешностей соответствующей величины
Кривая Гаусса симметрична относительно максимальной ординаты. Следовательно, отклонения от X одинаковой абсолютной величины, но разных знаков ±Aj£i одинаково возможны. Форма кривой показывает, что малые отклонения (по абсолютному значению) появляются значительно чаще, чем большие, а появление весьма больших отклонений практически маловероятно. Поэтому допустимые погрешности ограничиваются некоторыми предельными значениями ±V/2 (V - практическое поле рассеяния случайных погрешностей, равное разности .между наиболь-ШИ.МИ и наимсньши.ми измеренными размерами в партии деталей). Значение V определяют из условия достаточной точности при оптимальных затратах на изготовление изделий. При регламентированном поле рассеяния за пределы ± V/2 может выходить ие более чем 0,27 % случайных погрешностей. Это значнт,.что из 1000 обработанных деталей бракованных может оказаться не более трех. Дальнейшее уменьшение процента появления бракованных изделий в технико-экономическом отношении не всегда целесообразно, так как приводит к чрезмерному увеличению практического поля рассеяния, а следовательно, увеличению допусков и снижению точности изделий. Форма кривой зависит от методов обработки и измерения изделий; точные методы дают кривую / (см. рис. 3.2, о), имеющую иоле рассеяния V,; методам высокой точности соответствует кривая 2, для которой V2 < V,; методам низкой точности - криваи 3 (Vj > Vj).
