Файл: Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник.pdf

данных (о методе обработки, гарантирующем требуемую шерохо­ ватость, и др.). Числовые значения Rz выбираются из ряда RalO

по ГОСТ 8032-56 (400, 500, 630, 800 и т. д.).

Если для всех поверхностей детали устанавливают один и тот же класс шероховатости, то общий знак шероховатости ставят не на изображении детали, а в правом верхнем углу чертежа

(рис. 72, а).

132

При наличии на детали преобладающей (по количеству по­ верхностей) шероховатости поверхности ее обозначение наносят в правом верхнем углу чертежа (рис. 72, б).

Если шероховатость одной и той же поверхности детали на разных участках должна быть различной, то между этими участ­ ками проводят границу сплошной тонкой линией с нанесением соответствующего размера участка и знаков шероховатости

(рис. 72, в). Шероховатость поверхностей зубьев колес, эвольвентных шлицев и т. п., если на чертежах не дается их профиль, условно наносят на делительной окружности (рис. 72, г).

Поверхности деталей, не определяемые данным чертежом, т. е. сохраняющиеся в состоянии поставки (например, отливки, штамповки, прокат) и но подвергающиеся дополнительной обра­ ботке по этому чертежу, должны обозначаться знакомь (рис. 72, д). Шероховатость поверхности, обозначаемая этим знаком, должна

183

удовлетворять требованиям, установленным соответствующими стандартами или техническими условиями.

Знак V> находящийся в скобках (рис. 72, б, д), означает, что все остальные поверхности детали, кроме обозначенных на чер­ теже, имеют шероховатость, указанную перед скобкой.

По ГОСТ 2.309 — 73 вводятся следующие правила обозна­ чения шероховатости.

1.Шероховатость поверхностей деталей из металлов, пласт­

масс и других материалов обозначают на чертеже знаком V с ука­

занием над ним числового значения в мкм одного из выбранных параметров шероховатости. Величину Ra указывают без символа, a Rz, Rтих и другие параметры с символом:

ш

Vили у

2.Обозначение направления рисок должно соответствовать приведенному в табл. 1 1 .

3.Значение базовых длин I, не предусмотренных для соответ­ ствующего класса шероховатости, указывают над обозначением направления рисок:

4.Числовое значение шероховатости поверхности ограничи­ вает только наибольшую величину по параметрам Ra или R,.

Если неооходимо ограничить также и наименьшую величину шероховатости, указывают оба значения параметра:*гЗ,2

5. Способы обработки поверхностей указывают только в слу­ чаях, когда они являются единственными, гарантирующими требуемое качество изделия:

i f * # * *

Поверхности в состоянии поставки или с обработкой без сня­

тия стружки обозначаются символом ^ , с обработкой со сня­

тием стружки у .

6. При указании двух и более параметров в обозначении шероховатости значения их записывают сверху вниз в следующем порядке: параметр высоты профиля, параметр шага профиля, относительная опорная длина профиля.

Примеры нанесения обозначений шероховатости поверхностей даны на рис. 72, е, ж, з.

184

§ 26. ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ. ВОЛНИСТОСТИ, ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ

НА КАЧЕСТВО МАШИН

Шероховатость, волнистость, отклонения формы и расположе­ ния поверхностей деталей, возникающие при изготовлении, а также в процессе работы машины иод влиянием силовых и температурных деформаций, уменьшают контактную жесткость стыковых поверх­ ностей деталей и изменяют установленный при сборке начальный характер подвижных посадок.

В подвижных посадках, когда трущиеся поверхности деталей разделены слоем смазки (жидкостное трение) и непосредственно не контактируют, указанные погрешности приводят к неравно­ мерности величины зазора в продольных и поперечных сечениях, что нарушает ламинарное течение смазки, повышает температуру и снижает несущую способность масляного слоя.

При пуске, торможении, уменьшении скоростей, перегрузках машин и в других случаях условия для жидкостного трения не могут быть созданы, так как смазка не полностью разделяет тру­ щиеся поверхности. В этом случае из-за отклонений формы, рас­ положения и шероховатости поверхности и других погрешностей контакт сопрягаемых поверхностей деталей машин происходит по наиболее высоким вершинам неровностей поверхностей. Отно­ шение фактической площади контакта к номинальной при чистовой обработке деталей точением, развертыванием и шлифованием со­ ставляет 0,25—0,3 и только при суперфинишировании и доводке это отношение может быть равно 0,4 и более.

При таком характере контакта давление на вершинах неров­ ностей часто превосходит величину допускаемых напряжений, вызывая вначале упругую, а затем пластическую деформацию неровностей. Может иметь место отделение вершин некоторых неровностей из-за повторной деформации, вызывающей усталость материала или вырывание частиц материала с одной пз трущихся поверхностей при «схватывании» (сцеплении) неровностей при их совместной пластической деформации под действием больших контактных напряжений. Происходит также сглаживание отдель­ ных соприкасающихся участков трущихся пар. Вследствие этого в начальный период работы подвижных соединений (участки ОАх на кривых рис. 73, а) происходит интенсивный износ деталей (процесс приработки), что увеличивает зазор между сопряжен­ ными поверхностями.

В процессе приработки неровности поверхности изменяются по размера.м и даже по форме, приобретая направление в сторону движения детали. Получающаяся после приработки (при трении скольжения, трении качения и трении с проскальзыванием) шероховатость, обеспечивающая минимальный износ и сохраняю­ щаяся в процессе длительной эксплуатации машин (участки А 1Б1 и А 2Б2кривых на рис. 73, а), называется оптимальной. Онтималь-

185

пая шероховатость характеризуется высотой, шагом и формой неровностей (радиусом впадин, углом наклона неровностей в на­ правлении движения и др.). Параметры оптимальной шерохова­ тости зависят от качества смазки п других условий работы тру­ щихся деталей, их конструкций и материала.

Изменение начальной шероховатости можно проследить на примере испытаний компрессора. Перед испытаниями шерохова­

твердых включений и загрязнений. После окончания испытаний (1000 ч работы) шероховатость поршня не изменилась, а шеро­ ховатость зеркала цилиндра соответствовала Ra = 0,7 ч- 1,2 мкм

(V 7 -V 8 ).

Процесс приработки зависит от величины начальных неровно­ стей трущихся поверхностей, от свойств материала деталей, режима и условий работы механизма. Если начальная шерохова­ тость значительно отличается от оптимальной, то износ детален наибольший. При начальной шероховатости, близкой к оптималь­ ной, износ наименьший (рис. 73, б).

При прочих равных условиях обеспечить заданную продолжи­ тельность работы детали, узла или механизма можно повышением износостойкости деталей (что видно из сравнения величин t2 и tl на рис. 73, а) или увеличением коэффициента запаса на износ Кт (увеличением слоя металла U, на величину которого допус­

186

На износ деталей влияют наклеп и другие показатели каче­ ства поверхностного слоя металла. При оптимальных значениях наклепа и шероховатости скорость износа деталей наименьшая, детали прирабатываются быстрее, возрастают долговечность ма­ шин и их точность. При сглаживании неровностей уменьшается (до некоторого предела) коэффициент трения.

Очень важно устанавливать допустимый максимальный износ деталей, при достижении которого должна быть прекращена эксплуатация механизма и произведен его ремонт, так как увели­ ченные при этом износе зазоры могут вызвать дополнительные динамические нагрузки и прогрессивное увеличение скорости изнашивания (участки В ;Вг на кривых рис. 73, а).

Неровности, являясь концентраторами напряжений, снижают усталостную прочность деталей, особенно при наличии резких переходов, выточек и т. и. Так, при уменьшении шероховатости впадины нарезанной или шлифованной резьбы болтов с 7 до 10-го класса допустимая предельная амплитуда цикла напряжений увеличивается на 20—50%, причем в большей степени у болтов из высокопрочных легированных термически обработанных ста­ лей и в мейыней — у болтов из низколегированных и углеродистых сталей, что объясняется большей чувствительностью легирован­ ных сталей к концентрации напряжений.

Выглаживание поверхностей (после точения или шлифования) алмазными наконечниками с радиусом сферы или цилиндра 2—3 мм на 25—40% повышает усталостную прочность и на 15— 30% износостойкость деталей из легированных сталей (за счет создания остаточных напряжений сжатия и лучших параметров шероховатости).

Коррозия металла возникает и распространяется быстрее на грубообработанных поверхностях, особенно в местах концентра­ ции напряжений; корродированные детали имеют в несколько раз меньшую усталостную прочность.

Шероховатость поверхности и твердость — управляемые фак­ торы. Шероховатость поверхности можно получить с заданной характеристикой у всех деталей в партии; ее можно проверить без повреждения деталей.

В процессе монтажа и эксплуатации машин форма деталей может изменяться. Отклонения формы и погрешности в располо­ жении поверхностей вызывают добавочные ускорения подвижных деталей к снижают точность кинематических пар. Однако чем меньше начальные значения этих отклонений, тем конструкция более долговечна. Например, на Горьковском автозаводе уста­ новлено, что при исходной овальности зеркала цилиндра двига­ телей автомобилей ГАЗ-69, ГАЗ-51, ГАЗ-12 и др. свыше 0,04 мм ее значение увеличивается до 0,1—0,12 мм после 400 ч работы двигателя под нагрузкой, тогда как при исходных значениях до 0,025 мм овальность возрастает за то же время работы только до 0,05—0,06 мм. При начальной овальности цилиндров .двух

187

двигателей, равной 21 и 45 мкм, износ после пробега 22 000 км составил соответственно 31 и 00 мкм, т. е. был пропо])ционален овальности. Уменьшение конусообразности, овальности и седлообразности шеек коленчатых валов двигателей указанных авто­ мобилей с 0,01 до 0,000 мм повысило срок службы вкладышей подшипников в 2,5—4 раза без появления очагов растрескивания

ивыкрошпванин их рабочей поверхности.

Внеподвижных посадках отклонения формы, волнистость и шероховатость поверхности сказываются па ослаблении прочности

соединения деталей вследствие неодинаковой величины натяга и смятия гребней неровностей на сопрягаемых поверхностях при запрессовывании. Например, прочность прессового соединения вагонных осей со ступицами колес со средней высотой неровностей поверхности 36 мкм на 40—50% ниже прочности соединения тех же деталей со средней высотой неровностей поверхности 18 мкм, несмотря на то, что величина натяга до занроссовывания в первом случае была на 15% больше, чем во втором. Некруглость шариков диаметром 8 мм, равная 0,5 мкм, вызывает в подшипнике качения шум на 15—20 дБ больший, чем при некруглости шариков, равной

0,125 мкм [6].'

Нецилиндричность, волнистость и другие отклонения формы и расположения поверхностей нарушают также герметичность ответственных соединений. Методы расчета допускаемых погреш­ ностей формы деталей исходя из прочности соединений с натягом рассматриваются в работах А. М. Дмитриева и др.

Нецилиндричность и другие отклонения формы и расположения поверхностей нарушают также герметичность ответственных сое­ динений.

§27. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ, РАСПОЛОЖЕНИЯ И ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Отклонения формы и расположения поверхностей деталей определяют как универсальными (микрометрическим инструмен­ том, индикаторами, механическими и оптико-механическими при­ борами), так и специальными измерительными средствами. При­ меры контроля отклонений формы и расположения поверхностей указаны в приложении к ГОСТ 10356—63.

Овальность и четная огранка измеряются двухконтактными приборами. Овальность равна разности между наибольшим и наименьшим диаметрами, измеренными в двух взаимноперпенди­ кулярных направлениях, при повороте детали не менее чем на 180°, огранка — полуразности этих диаметров.

Огранка с нечетным числом граней приборами с двухточечным контактом не обнаруживается. Она может быть измерена в кольце или при помощи трехконтактных измерительных устройств, на­ пример на призме (два опорных неподвижных контакта) с индика­ тором. При измерении в кольце за величину огранки принимают

138