Метрология

Взаимозаменяемостью изделий называют их свойство равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров изде­лий, их частей или иной продукции другим однотипным экземпля­ром.

Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки (или за­мены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а послед­них — в изделия при соблюдении предъявляемых к ним технических требований по всем параметрам качества.

Комплекс научно-технических исходных положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обес­печивает взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и изделий называют принципом взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные единицы, от которых зависят надежность и другие экс­плуатационные показатели изделий. Это требование, естественно, распространяется и на запасные части.

При полной взаимозаменяемости сборку выполняют без доработки деталей и сборочных единиц. Такое производство назы­вают взаимозаменяемым.

Совместимость — это свойство объектов занимать свое место в сложном готовом изделии и выполнять требуемые функции при совместной или последовательной работе этих объектов и сложного изделия в заданных эксплуатационных условиях. Объект — это автономные блоки, приборы или другие изделия, входящие в слож­ные изделия.

Номинальный размер — размер, который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяют предельные размеры. Для деталей, составляющих соединение, но­минальный размер является общим.

Действительный размер — размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью.

Предельные размеры детали — два предельно допускаемых раз­мера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Больший из них на­зывают наибольшим предельным размером, меньший — наименьшим предельным размером.

Для упрощения чертежей введены предельные отклонения от но­минального размера: верхнее предельное отклонение ES, es — алге­браическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами; нижнее предельное отклонение El, ei — алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Действительным от­клонением называют алгебраическую разность между действитель­ным и номинальным размерами.

Допуском Т называют разность между наибольшим и наименьшим допускаемыми значениями того или иного параметра. Допуск размера — разность между наи­большим и наименьшим предельными размерами.

Поле допуска — поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями.

Нулевая ли­ния — линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладывают отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок.

Две или несколько подвижно или неподвижно соединяемых де­талей называют сопрягаемыми. Поверхности, по которым происходит соединение деталей, называют сопрягаемыми.

Вал — термин, применяемый для обозначения наружных (охва­тываемых) элементов (поверхностей) деталей.

Отверстие — термин, применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элемен­тов (поверхностей) деталей.

Основной вал — вал, верх­нее отклонение которого равно нулю (es = 0).

Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (EI = 0).

Посадкой называют характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов.

Допуск посадки — разность между наибольшим и наименьшим допускаемыми зазорами (допуск зазора TS в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим допускаемыми натягами (допуск натяга TN в посадках с натягом). В переходных посадках допуск посадки — сумма наибольшего натяга и наибольшего зазора, взятых по абсолютному значению. Для всех типов посадок допуск посадки численно равен сумме допусков отверстия и вала, т. е. TS (TN) = TD + Тd.

Системой допусков и посадок называют совокупность рядов до­пусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоре­тических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов.

Посадки в системе отверстия — посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным от­верстием, которое обозначают Н.

Посадки в системе вала — посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом, который обозначают h.

Стандартизация — это установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон.

Стандарт — нормативно-технический документ по стандарти­зации, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объ­екту стандартизации и утвержденный компетентным органом.

Метрология — наука об измерениях физических вели­чин, методах и средствах обеспечения их единства и способах дости­жения требуемой точности.

Эталоны — средства измерений, официально утвержденные и обеспечивающие воспроизведение и (или) хранение единицы физиче­ской величины с целью передачи ее размера нижестоящим по пове­рочной схеме средствам измерений.

Меры — средства измерений, предназначенные для воспроизве­дения заданного размера физической величины. В технике часто ис­пользуют наборы мер, например, гирь, плоскопараллельных конце­вых мер длины (плиток), конденсаторов и т. п.

При прямых измерениях значения физической величины находят из опытных данных, при косвенных — на основании известной зави­симости от величии, подвергаемых прямым измерениям.

При методе непосредственной оценки значение физической вели­чины определяют непосредственно по отсчетному устройству при­бора прямого действия (например, измерение давления пружин­ным манометром), при методе сравнения с мерой измеряемую вели­чину сравнивают с мерой.

При анализе точности геометрических параметров деталей различают поверхности: номинальные (идеальные, не имеющие от­клонений формы и размеров), форма которых задана чертежом, и реальные (действительные), которые ограничивают деталь, отделяя ее от окружающей среды.

База — поверхность, ли­ния, точка детали (или выполняющее ту же функцию их сочетание), определяющие одну из плоскостей или осей системы координат, по отношению к которой задается допуск расположения или опреде­ляется отклонение расположения.

Профиль поверхности — линия пересечения (или контур) поверхности с плоскостью или заданной поверхностью. Реальные поверхности и профили отличаются от номинальных.

Прилегающая прямая — прямая, соприкасающаяся с реальным профилем и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удален­ной точки реального профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение.

Прилегающая окруж­ность — это окружность минимального диаметра, описанная во­круг реального профиля наружной поверхности вращения, или максимального диаметра, вписанная в реальный профиль внутренней поверхно­сти вращения.

При­легающая плоскость — это пло­скость, соприкасающаяся с ре­альной поверхностью и располо­женная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки ре­альной поверхности в пределах нормируемого участка имело минимальное значение.

Прилегающий цилиндр — это цилиндр ми­нимального диаметра, описанный вокруг реальной наружной поверх­ности, или максимального диаметра, вписанный в реальную внут­реннюю поверхность.

Отклонение от круглости — наибольшее расстояние от точек реального про­филя до прилегающей окружности.

Отклонение от цилиндричности — наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающего цилиндра в пре­делах нормируемого участка.

Отклонение профиля продольного сечения — наибольшее рас­стояние от точек образующих реальной поверхности, лежащих в плоскости, проходящей через ее ось, до соответствующей стороны прилегающего профиля в пределах нормируемого участка.

Отклонение от плос­костности определяют как наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участка.

Отклонением располо­жения поверхности или профиля называют отклонение реального расположения поверхности (профиля) от его номинального располо­жения.

Отклонение от параллельности плоскостей — разность наибольшего и наименьшего расстояний между прилегающими пло­скостями в пределах нормируемого участка. Полем допуска парал­лельности плоскостей называют область в пространстве, ограни­ченную двумя параллельными плоскостями, отстоящими одна от другой на расстоянии, равном допуску параллельности, и парал­лельными базе.

Отклонение от параллельности осей (прямых) в пространстве — геометрическая сумма отклонений от параллельности проекций осей (прямых) в двух взаимно перпенди­кулярных плоскостях.

Перекос осей (прямых) — отклонение от параллельности проекций осей (прямых) на плоскость, перпендикулярную к общей плоскости осей и проходящую через одну из осей (базовую).

Отклонение от соосности относительно общей оси — это наи­большее расстояние между осью рассматриваемой по­верхности вращения и общей осью двух или нескольких поверхно­стей вращения на длине нормируемого участка.

Отклонение от симметричности относительно базовой плоско­сти — наибольшее расстояние между плоскостью симметрии рас­сматриваемой поверхности и базовой плоскостью симметрии в пре­делах нормируемого участка.

Отклонение от пересечения осей, которые номинально должны пересекаться, определяют как наименьшее расстояние между рассматриваемой и базовой осями.

Позиционное отклонение (смещение оси) — наи­большее отклонение реального расположения элемента (его центра, оси или плоскости симметрии) от его номинального расположения в пределах нормируемого участка.

Радиальное биение поверхности вращения относительно базовой оси является результатом совместного проявления откло­нения от круглости профиля рассматриваемого сечения и отклоне­ния его центра относительно базовой оси. Оно равно разности наи­большего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении, перпендикулярном этой оси. Если определяется разность наибольшего и наименьшего расстояний от всех точек реальной поверхно­сти в пределах нормированного участка до базовой оси, то на­ходят полное радиальное биение оно является результатом совместного прояв­ления отклонения от цилиндричности поверхности и отклонения от ее соосности относительно базовой оси.

Торцовое биение (полное) — разность наибольшего и наимень­шего расстояния от точек всей торцовой поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой оси; оно является результатом совмест­ного проявления отклонения от плоскостности рассматриваемой поверхности и отклонения от ее перпендикулярности относительно базовой оси.

Зависимым называют переменный допуск расположения или формы, минималь­ное значение которого указывается в чертеже или технических тре­бованиях и которое допускается превышать на величину, соответ­ствующую отклонению действительного размера поверхности детали от проходного предела (наибольшего предельного размера вала или наименьшего предельного размера отверстия). Зависимые допуски расположения назначают главным образом в случаях, когда необ­ходимо обеспечить собираемость деталей, сопрягающихся одновре­менно по нескольким поверхностям с заданными зазорами или на­тягами.

Независимым называют допуск расположения (формы), числовое значение которого постоянно для всей совокупности деталей, изготов­ляемых по данному чертежу, и не зависит от действительных разме­ров рассматриваемых поверхностей.

Шероховатостью поверхности называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины.

Базовая длина — длина базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверх­ности.

Базовая линия (поверхность) — линия (поверхность) задан­ной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) и служащая для оценки геометрических параметров поверхности.

Числовые значения шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение про­филя до этой линии минимально. Систему отсчета шероховатости от средней линии профиля называют системой средней линии.

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений про­филя в пределах базовой длины.

Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz — сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины.

Наибольшая высота неровностей профиля R_max — расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пре­делах базовой длины.

Средний шаг неровностей профиля S_m — среднее значение шага неровностей профиля в пределах ба­зовой длины.

Средний шаг местных выступов профиля S — среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины.

Опорная длина профиля — сумма длин отрезков отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины.

Относительная опорная длина профиля — отношение опорной длины профиля к базовой длине.

Под волнистостью поверхности понимают совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояния между смежными возвышенностями или впадинами превышают базовую длину. Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности.

Высота волнистости W_z— среднее арифметическое из пяти ее значений, определенных на длине участка измерения L_W, равной не менее пяти действительным наи­большим шагам S_W волнистости.

Наибольшая высота волнистости W_мах — расстояние между наивысшей и наинизшей точками изме­ренного профиля в пределах длины, измеренное на одной пол­ной волне.

Средний шаг волнистости — среднее арифметическое зна­чение длин отрезков средней линии, ограниченных точками их пересечения с соседними участками профиля волнистости.

Размерной цепью называют совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении по­ставленной задачи. Замкнутость размерного контура — необходимое условие для со­ставления и анализа размерной цепи. Однако на рабочем чертеже не простав­ляют размер замыкающего звена, так как для обработки он не тре­буется. Размеры, образующие размерную цепь, называют звеньями размерной цепи.

Размерная цепь состоит из составляющих звеньев и одного замы­кающего. Замыкающим называют размер, который получается последним в процессе обработки детали, сборки узла машины или измерения. Его значение и точность зависят от значе­ний и точности остальных (составляющих) размеров цепи.

Составляю­щее звено — звено размерной цепи, изменение которого вызывает изменение замыкающего звена (но не может и не должно вызывать изменение исходного звена).

Исходное звено — звено размерной цепи, заданные номинальный размер и предельные отклонения которого определяют функциони­рование механизма и должны быть обеспечены в результате решения размерной цепи. Исходя из предельных значений этого размера рас­считывают допуски и отклонения всех остальных размеров цепи.

Сущность расчета размерной цепи заключается в установлении допусков и предельных отклонений всех ее звеньев исходя из требо­ваний конструкции и технологии. При этом различают две задачи:

1) определение номинального размера, предельных отклонений и допуска замыкающего звена по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям составляющих звеньев (в случаях, когда требуется проверить соответствие допуска замыкающего размера допускам составляющих размеров, проставленных на чертеже, — проверочный расчет);

2) определение допуска и предельных отклонений составляющих размеров по заданным номинальным размерам всех размеров цепи и заданным предельным размерам исходного размера (при проектном расчете размерной цепи).