ความอดทนและความพอดีในวิศวกรรมเครื่องกล

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 14:03

มาตรวิทยาเป็นศาสตร์แห่งการวัด วิธีการ และวิธีการในการสร้างความสามัคคี ตลอดจนวิธีการบรรลุความถูกต้องตามที่ต้องการ หัวข้อของมันคือการเลือกข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับพารามิเตอร์ของวัตถุด้วยความน่าเชื่อถือและความแม่นยำที่กำหนด กรอบการกำกับดูแลสำหรับมาตรวิทยาเป็นมาตรฐาน ในบทความนี้ เราจะพิจารณาระบบความคลาดเคลื่อนและการลงจอด ซึ่งเป็นส่วนย่อยของวิทยาศาสตร์นี้

แนวคิดของการทดแทนกันได้ของชิ้นส่วน

ในโรงงานสมัยใหม่ รถแทรกเตอร์ รถยนต์ เครื่องมือกลและเครื่องจักรอื่นๆ ไม่ได้ผลิตขึ้นโดยหน่วยหรือสิบ แต่ผลิตโดยหลายร้อยหรือหลายพัน ด้วยปริมาณการผลิตดังกล่าว เป็นสิ่งสำคัญมากที่ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ผลิตขึ้นแต่ละชิ้นจะต้องพอดีกับตำแหน่งของมันในระหว่างการประกอบโดยไม่ต้องปรับช่างทำกุญแจเพิ่มเติม ท้ายที่สุด การดำเนินการดังกล่าวค่อนข้างลำบาก มีราคาแพง และใช้เวลานาน ซึ่งไม่เป็นที่ยอมรับในการผลิตจำนวนมาก สิ่งสำคัญเท่าเทียมกันคือชิ้นส่วนที่เข้าสู่ชุดประกอบสามารถเปลี่ยนได้เพื่อวัตถุประสงค์ทั่วไปอื่น ๆ โดยไม่มีความเสียหายใด ๆ ต่อการทำงานของหน่วยสำเร็จรูปทั้งหมด ความสามารถในการเปลี่ยนชิ้นส่วน ส่วนประกอบ และกลไกดังกล่าวเรียกว่าการรวมกัน นี่เป็นจุดสำคัญมากในด้านวิศวกรรมเครื่องกล ช่วยให้คุณประหยัดไม่เพียงแต่ต้นทุนของการออกแบบและการผลิตชิ้นส่วน แต่ยังรวมถึงเวลาในการผลิต นอกจากนี้ยังช่วยลดความยุ่งยากในการซ่อมผลิตภัณฑ์อันเป็นผลจากการทำงาน ความสามารถในการเปลี่ยนแทนกันได้เป็นคุณสมบัติของส่วนประกอบและกลไกที่จะเข้ามาแทนที่ผลิตภัณฑ์โดยไม่ต้องเลือกล่วงหน้า และทำหน้าที่หลักตามข้อกำหนด

อะไหล่ผสมพันธุ์

สองส่วนซึ่งยึดแน่นหรือเชื่อมต่อกันได้เรียกว่าการผสมพันธุ์ และคุณค่าของข้อต่อนี้มักจะเรียกว่าขนาดการผสมพันธุ์ ตัวอย่างคือเส้นผ่านศูนย์กลางของรูในรอกและเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาที่สอดคล้องกัน ค่าที่การเชื่อมต่อไม่เกิดขึ้นมักจะเรียกว่าขนาดฟรี ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของรอก เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถใช้แทนกันได้ ขนาดการผสมพันธุ์ของชิ้นส่วนจะต้องแม่นยำเสมอ อย่างไรก็ตาม การประมวลผลดังกล่าวซับซ้อนมากและมักทำไม่ได้ ดังนั้นในเทคโนโลยีจึงใช้วิธีการเพื่อให้ได้ชิ้นส่วนที่เปลี่ยนได้เมื่อทำงานกับความแม่นยำโดยประมาณที่เรียกว่า มันอยู่ในความจริงที่ว่าสำหรับสภาพการทำงานที่แตกต่างกันโหนดและชิ้นส่วนตั้งค่าการเบี่ยงเบนที่อนุญาตของขนาดซึ่งภายใต้การทำงานที่ไร้ที่ติของชิ้นส่วนเหล่านี้ในหน่วยเป็นไปได้ ออฟเซ็ตดังกล่าว ซึ่งคำนวณสำหรับสภาพการทำงานที่หลากหลาย สร้างขึ้นในค่าที่กำหนดโครงการหนึ่งชื่อคือ "ระบบความคลาดเคลื่อนและการลงจอดแบบรวมศูนย์"

แนวคิดเรื่องความคลาดเคลื่อน ลักษณะปริมาณ

ข้อมูลที่คำนวณได้ของชิ้นส่วนที่ให้มาในรูปวาด ซึ่งจะมีการนับความเบี่ยงเบน โดยทั่วไปจะเรียกว่าขนาดที่ระบุ โดยปกติค่านี้จะแสดงเป็นหน่วยมิลลิเมตร ขนาดของชิ้นส่วนซึ่งได้มาจริงระหว่างการประมวลผลเรียกว่าขนาดจริง ค่าระหว่างที่พารามิเตอร์นี้ผันผวนมักจะเรียกว่าขีดจำกัด ในจำนวนนี้ พารามิเตอร์สูงสุดคือขีดจำกัดขนาดที่ใหญ่ที่สุด และพารามิเตอร์ขั้นต่ำคือขนาดที่เล็กที่สุด ความเบี่ยงเบนคือความแตกต่างระหว่างค่าเล็กน้อยและค่าจำกัดของชิ้นส่วน ในภาพวาด พารามิเตอร์นี้มักจะระบุในรูปแบบตัวเลขในขนาดปกติ (ค่าบนจะแสดงด้านบน และค่าที่ต่ำกว่าด้านล่าง)

ตัวอย่างรายการ

หากรูปวาดแสดงค่า 40^{+0, 15}_{-0, 1 นี่หมายความว่าขนาดปกติของ ส่วนคือ 40 มม. ขีด จำกัด ที่ใหญ่ที่สุดคือ +0.15 ที่เล็กที่สุดคือ -0.1 ความแตกต่างระหว่างค่าขีด จำกัด เล็กน้อยและสูงสุดเรียกว่าค่าเบี่ยงเบนบนและระหว่างค่าต่ำสุด - ค่าต่ำสุด จากที่นี่ ค่าจริงจะถูกกำหนดอย่างง่ายดาย จากตัวอย่างนี้ ค่าขีดจำกัดที่ใหญ่ที่สุดจะเท่ากับ 40+0, 15=40.15 มม. และค่าที่เล็กที่สุด: 40-0, 1=39.9 มม. ความแตกต่างระหว่างขนาดขีดจำกัดที่เล็กที่สุดและใหญ่ที่สุดเรียกว่าพิกัดความเผื่อ คำนวณได้ดังนี้ 40, 15-39, 9=0.25mm.}

ช่องว่างและความรัดกุม

ลองคิดดูตัวอย่างเฉพาะที่ความคลาดเคลื่อนและความพอดีเป็นกุญแจสำคัญ สมมติว่าเราต้องการชิ้นส่วนที่มีรู 40^{+0, 1} เพื่อให้พอดีกับก้านที่มีขนาด 40^{-0, 1} _{-0, 2}. จะเห็นได้จากเงื่อนไขที่ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางสำหรับตัวเลือกทั้งหมดจะน้อยกว่ารู ซึ่งหมายความว่าด้วยการเชื่อมต่อดังกล่าว ช่องว่างจะต้องเกิดขึ้น การลงจอดนี้มักจะเรียกว่าแบบเคลื่อนย้ายได้เนื่องจากเพลาจะหมุนอย่างอิสระในรู ถ้าขนาดชิ้นส่วนคือ 40^{+0, 2}_{+0, 15 จากนั้นภายใต้เงื่อนไขใด ๆ มันจะใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางรู ในกรณีนี้ ต้องกดก้านเข้าไป และจะมีสัญญาณรบกวนในการเชื่อมต่อ}

สรุป

จากตัวอย่างข้างต้น สามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

• ช่องว่างคือความแตกต่างระหว่างขนาดที่แท้จริงของด้ามกับรู เมื่อส่วนหลังมากกว่าขนาดแรก ด้วยการเชื่อมต่อนี้ ชิ้นส่วนต่างๆ จะหมุนได้อย่างอิสระ
• การโหลดล่วงหน้ามักจะเรียกว่าความแตกต่างระหว่างขนาดที่แท้จริงของรูและเพลา เมื่อระยะหลังมากกว่าครั้งแรก ด้วยการเชื่อมต่อนี้ ชิ้นส่วนต่างๆ จะถูกกดเข้าไป

คลาสที่พอดีและแม่นยำ

การลงจอดมักจะแบ่งออกเป็นแบบตายตัว (ร้อน, กด, กดง่าย, หูหนวก, แน่น, หนาแน่น, ตึงเครียด) และมือถือ (เลื่อน, วิ่ง, เคลื่อนไหว, วิ่งง่าย, วิ่งกว้าง) ในวิศวกรรมเครื่องกลและเครื่องมือวัด มีกฎเกณฑ์บางอย่างที่ควบคุมความคลาดเคลื่อนและการลงจอด GOST จัดให้มีคลาสความแม่นยำบางอย่างในการผลิตส่วนประกอบโดยใช้ค่าเบี่ยงเบนมิติที่ระบุ จากการปฏิบัติเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ารายละเอียดของเครื่องจักรสำหรับถนนและทางการเกษตรที่ไม่เป็นอันตรายต่อการทำงานสามารถผลิตได้โดยมีความแม่นยำน้อยกว่าเครื่องกลึง เครื่องมือวัด และรถยนต์ ในเรื่องนี้ ความคลาดเคลื่อนและความพอดีในวิศวกรรมเครื่องกลมีระดับความแม่นยำที่แตกต่างกันสิบระดับ ที่ถูกต้องที่สุดคือห้าอันดับแรก: 1, 2, 2a, 3, 3a; สองอันถัดไปหมายถึงความแม่นยำปานกลาง: 4 และ 5; และสามอันสุดท้ายเป็นหยาบ: 7, 8 และ 9.

เพื่อหาระดับความแม่นยำของชิ้นส่วนบนภาพวาด ถัดจากตัวอักษรที่ระบุความพอดี ให้ใส่ตัวเลขที่ระบุพารามิเตอร์นี้ ตัวอย่างเช่น การทำเครื่องหมาย C4 หมายความว่าประเภทกำลังเลื่อน คลาส 4; X3 - ประเภทการวิ่ง, คลาส 3 สำหรับการลงจอดของชั้นสองทั้งหมดจะไม่มีการกำหนดแบบดิจิทัลเนื่องจากเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด คุณสามารถรับข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับพารามิเตอร์นี้ได้จากหนังสืออ้างอิงสองเล่ม "Tolerances and Fits" (Myagkov V. D., 1982 edition)

ระบบเพลาและรู

ความคลาดเคลื่อนและความพอดีมักถูกพิจารณาว่าเป็นสองระบบ: รูและเพลา ประการแรกมีลักษณะโดยความจริงที่ว่าในทุกประเภทที่มีระดับความแม่นยำและระดับเดียวกันหมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กน้อยเดียวกัน หลุมมีค่าคงที่ของการเบี่ยงเบนจำกัด ความหลากหลายของการลงจอดในระบบดังกล่าวได้มาจากการเปลี่ยนค่าเบี่ยงเบนสูงสุดของเพลา

อันที่สองมีลักษณะเฉพาะด้วยความจริงที่ว่าทุกประเภทที่มีระดับความแม่นยำและระดับเดียวกันหมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กน้อยเดียวกัน เพลามีค่าจำกัดคงที่การเบี่ยงเบน มีการลงจอดที่หลากหลายอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนค่าความเบี่ยงเบนสูงสุดของหลุม ในภาพวาดของระบบหลุม เป็นเรื่องปกติที่จะกำหนดตัวอักษร A และก้าน - ตัวอักษร B ใกล้กับตัวอักษรนั้นจะมีเครื่องหมายของคลาสความแม่นยำ

ตัวอย่างสัญลักษณ์

หากมีการระบุ "30A3" บนภาพวาด แสดงว่าชิ้นส่วนที่เป็นปัญหาต้องกลึงด้วยระบบรูที่มีระดับความแม่นยำระดับที่สาม หากระบุ "30A" แสดงว่าใช้ระบบเดียวกัน แต่ ชั้นสอง หากกำหนดพิกัดความเผื่อและความพอดีตามหลักการของเพลา ประเภทที่ต้องการจะแสดงที่ขนาดปกติ ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนที่มีชื่อ "30B3" สอดคล้องกับการประมวลผลของระบบเพลาของคลาสความแม่นยำที่สาม

ในหนังสือของเขา M. A. Paley (“Tolerances and Fits”) อธิบายว่าในทางวิศวกรรมเครื่องกล หลักการของรูถูกใช้บ่อยกว่าก้าน เนื่องจากต้องใช้อุปกรณ์และเครื่องมือน้อยลง ตัวอย่างเช่น ในการประมวลผลรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กน้อยที่กำหนดตามระบบนี้ ต้องใช้รีมเมอร์เพียงตัวเดียวสำหรับการลงจอดทั้งหมดของคลาสนี้ และต้องใช้ลิมิตปลั๊กหนึ่งตัวเพื่อเปลี่ยนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ด้วยระบบเพลา ต้องใช้รีมเมอร์และปลั๊กแยกกันเพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละอันเข้ากันได้ในระดับเดียวกัน

ความคลาดเคลื่อนและความพอดี: ตารางเบี่ยงเบน

ในการพิจารณาและเลือกคลาสความแม่นยำ เป็นเรื่องปกติที่จะใช้เอกสารอ้างอิงพิเศษ ดังนั้น ความคลาดเคลื่อนและความพอดี (ตารางพร้อมตัวอย่างมีให้ในบทความนี้) ตามกฎแล้ว ค่าที่น้อยมาก สำหรับเพื่อไม่ให้เขียนเลขศูนย์พิเศษในวรรณคดีพวกมันถูกกำหนดเป็นไมครอน (หนึ่งในพันของมิลลิเมตร) หนึ่งไมครอนเท่ากับ 0.001 มม. โดยปกติเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กน้อยจะระบุไว้ในคอลัมน์แรกของตารางดังกล่าวและการเบี่ยงเบนของรูจะแสดงในคอลัมน์ที่สอง กราฟที่เหลือให้ขนาดการลงจอดที่แตกต่างกันโดยมีค่าเบี่ยงเบนที่สอดคล้องกัน เครื่องหมายบวกถัดจากค่าดังกล่าวแสดงว่าควรบวกเข้ากับขนาดปกติ เครื่องหมายลบแสดงว่าควรลบออก

กระทู้

ความคลาดเคลื่อนและความพอดีของการเชื่อมต่อแบบเกลียวต้องคำนึงถึงความจริงที่ว่าเกลียวถูกผูกไว้ที่ด้านข้างของโปรไฟล์เท่านั้น ยกเว้นประเภทที่แน่นด้วยไอน้ำเท่านั้นที่สามารถเป็นข้อยกเว้นได้ ดังนั้น พารามิเตอร์หลักที่กำหนดลักษณะของการเบี่ยงเบนคือเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย ความคลาดเคลื่อนและความพอดีสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและภายในถูกกำหนดไว้เพื่อขจัดความเป็นไปได้ที่จะหนีบไปตามรางและส่วนบนของด้าย ข้อผิดพลาดในการลดมิติภายนอกและเพิ่มมิติภายในจะไม่ส่งผลต่อขั้นตอนการแต่งหน้า อย่างไรก็ตาม ความเบี่ยงเบนของระยะพิทช์และมุมของโปรไฟล์จะทำให้สปริงติดขัด

ความคลาดเคลื่อนของเธรดช่องว่าง

ความคลาดเคลื่อนและความพอดีเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ในการเชื่อมต่อดังกล่าว ค่าเล็กน้อยของเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยจะเท่ากับค่าเฉลี่ยที่ใหญ่ที่สุดของเกลียวน็อต การเบี่ยงเบนมักจะนับจากเส้นโปรไฟล์ที่ตั้งฉากกับแกนเกลียว สิ่งนี้ถูกกำหนดโดย GOST 16093-81 ความคลาดเคลื่อนสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวของน็อตและสลักเกลียวถูกกำหนดขึ้นอยู่กับระดับความแม่นยำที่ระบุ (ระบุด้วยตัวเลข) รับแล้วชุดค่าถัดไปสำหรับพารามิเตอร์นี้: q1=4, 6, 8; d2=4, 6, 7, 8; D1=4, 6, 7, 8; D2=4, 5, 6, 7 ไม่ได้ตั้งค่าความคลาดเคลื่อน การวางฟิลด์เส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียวที่สัมพันธ์กับค่าโปรไฟล์เล็กน้อยช่วยในการกำหนดความเบี่ยงเบนหลัก: ค่าบนสำหรับค่าภายนอกของสลักเกลียวและค่าที่ต่ำกว่าสำหรับค่าภายในของน็อต พารามิเตอร์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับความแม่นยำและขั้นตอนการเชื่อมต่อโดยตรง

ความคลาดเคลื่อน ความพอดี และการวัดทางเทคนิค

สำหรับการผลิตและการแปรรูปชิ้นส่วนและกลไกด้วยพารามิเตอร์ที่กำหนด ช่างกลึงต้องใช้เครื่องมือวัดที่หลากหลาย โดยปกติสำหรับการวัดคร่าวๆ และการตรวจสอบขนาดของผลิตภัณฑ์ จะใช้ไม้บรรทัด คาลิปเปอร์ และเกจด้านใน สำหรับการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น - คาลิปเปอร์ ไมโครมิเตอร์ เกจ ฯลฯ ทุกคนรู้ว่าไม้บรรทัดคืออะไร เราจะไม่ยึดติดกับมัน

คาลิปเปอร์เป็นเครื่องมือง่ายๆ ในการวัดขนาดภายนอกของชิ้นงาน ประกอบด้วยขาโค้งที่หมุนได้คู่หนึ่งจับจ้องอยู่ที่แกนเดียวกัน นอกจากนี้ยังมีคาลิปเปอร์ชนิดสปริงซึ่งกำหนดขนาดที่ต้องการด้วยสกรูและน็อต เครื่องมือดังกล่าวสะดวกกว่าเครื่องมือธรรมดาเล็กน้อยเพราะยังคงค่าที่ระบุ

คาลิปเปอร์ออกแบบมาเพื่อวัดภายใน มีแบบธรรมดาและแบบสปริง อุปกรณ์ของเครื่องมือนี้คล้ายกับคาลิปเปอร์ ความแม่นยำของอุปกรณ์คือ 0.25 มม.

คาลิปเปอร์เป็นอุปกรณ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น วัดได้ทั้งพื้นผิวภายนอกและภายในชิ้นส่วนแปรรูป ช่างกลึงเมื่อใช้เครื่องกลึงจะใช้คาลิปเปอร์เพื่อวัดความลึกของร่องหรือหิ้ง เครื่องมือวัดนี้ประกอบด้วยก้านที่มีระยะและปากจับ และโครงที่มีปากจับคู่ที่สอง ด้วยความช่วยเหลือของสกรูเฟรมจะยึดกับแกนในตำแหน่งที่ต้องการ ความแม่นยำในการวัดคือ 0.02mm.

เกจวัดความลึก - อุปกรณ์นี้ออกแบบมาเพื่อวัดความลึกของร่องและอันเดอร์คัท นอกจากนี้เครื่องมือนี้ยังช่วยให้คุณกำหนดตำแหน่งที่ถูกต้องของหิ้งตามความยาวของเพลา อุปกรณ์ของอุปกรณ์นี้คล้ายกับคาลิปเปอร์

ไมโครมิเตอร์ใช้สำหรับวัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ความหนา และความยาวของชิ้นงานได้อย่างแม่นยำ พวกเขาให้การอ่านที่มีความแม่นยำ 0.01 มม. วัตถุที่วัดได้อยู่ระหว่างสกรูไมโครมิเตอร์กับส้นคงที่ การปรับทำได้โดยการหมุนดรัม

เกจด้านในใช้สำหรับการวัดพื้นผิวภายในที่แม่นยำ มีอุปกรณ์ยึดและเลื่อน เครื่องมือเหล่านี้เป็นแท่งที่มีปลายลูกตวง ระยะห่างระหว่างพวกเขาสอดคล้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางของรูที่กำหนด ขีดจำกัดในการวัดสำหรับเกจด้านในคือ 54-63 มม. พร้อมส่วนหัวเพิ่มเติม สามารถกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 1500 มม.