Что такое полная взаимозаменяемость

10.06.202311.06.2023 admin 0 Comments

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И ЕЕ ВИДЫ

Таким образом, как качество, так и точность изделий характеризуется соответствием их параметров некоторым заданным значениям, т.е. соответствием, установленным на них технических требований. Регулирование качества предусматривает комплекс организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение необходимой точности размерных или других параметров деталей и изделий. Одним из основных путей получения заданной точности (качества) является применение принципов взаимозаменяемости.

В чем сущность взаимозаменяемости?

На современных заводах детали, как правило, изготавливаются независимо друг от друга. Изготовленные по заданным размерам и форме детали собираются без дополнительной обработки. Также без всякой дополнительной обработки или подготовки ведется сборка машин и приборов из отдельных агрегатов и узлов, каждый из которых может быть поставлен на любое одноименное изделие. Эти детали, узлы и агрегаты взаимозаменяемы.

Взаимозаменяемость определяется как принцип конструирования, изготовления и эксплуатации изделий, обеспечивающих возможность беспригоночной сборки (или замене при ремонте) независимо от изготовленных с заданной точностью деталей и узлов при соблюдении технических требований, предъявляемых к данному изделию, а также экономически и технически оптимальных показателей его работы.

Следует отметить, что взаимозаменяемость обеспечивает не только требования к монтажу (собираемость механизмов, замена одноименных деталей), но и функциональные (работоспособность изделия, сохранение его эксплуатационных показателей в заданных пределах в течение установленного срока службы).

Каковы условия для взаимозаменяемости?

Для осуществления взаимозаменяемости необходимо соблюдать следующие условия и требования:

1) правильное и рациональное конструирование изделий;

2) правильная разработка и оформление чертежей;

3) разработка рациональной, экономически обоснованной технологии производства;

4) соблюдение технологического процесса при изготовлении деталей и сборки машин, приборов;

5) необходимая точность измерения;

6) применение и соблюдение стандартов;

7) обеспечение единства мер.

Какова роль взаимозаменяемости на стадии проектирования, изготовления и эксплуатации?

Применение принципов взаимозаменяемости в течение всего жизненного цикла изделий позволяет существенно снизить материальные затраты с одновременным выполнением оптимальных технико-экономических показателей.

При проектировании в документацию на изделие вносят уже существующие технические решения, закладывают типовые технологии изготовления, типовые методики измерения и контроля, эксплуатации и ремонта изделия, выбирают широко распространенные материалы, защитные покрытия. Удельный вес оригинальных решений стремятся снизить по возможности до минимума.

В производстве взаимозаменяемость позволят построить производственный процесс по принципу организации высокопроизводительных независимых узкоспециализированных участков по изготовлению деталей, узлов, сборки их с высоким уровнем автоматизации и механизации. Широко используется кооперация заводов. Важную роль играет разработка методов профилактического контроля точности станков, приспособлений, инструмента.

При эксплуатации благодаря взаимозаменяемости упрощается и облегчается ремонт изделий. Во многих случаях он сводится к простой замене изношенных частей.

Какие существуют виды взаимозаменяемости?

Взаимозаменяемость может быть полная и неполная (ограниченная), функциональная, внутренняя, внешняя.

Полная взаимозаменяемость обеспечивается тогда, когда размеры выполнены с точностью, позволяющей проводить сборку машин, прибора или замены деталей при ремонте без какой-либо дополнительной обработки, подбора или регулирования.

Полная взаимозаменяемость предусматривает идентичность не только по геометрическим параметрам, но и по физико-механическим. Например, электродвигатели одного типа обладают полной взаимозаменяемостью не только по габаритам и присоединительным размерам, но и эксплуатационным показателям; напряжению питания, частоте вращения, мощности и т.д.

Неполная (ограниченная) взаимозаменяемость применяется в тех случаях, когда технология производства деталей не может обеспечивать заданную точность сборки. Эта взаимозаменяемость предполагает дополнительные технологические или конструктивные приемы.

Пример неполной взаимозаменяемости можно проследить при сборке радиальных роликовых и шариковых подшипников. Согласно техническим условиям, радиальный зазор подшипников колеблется от 1 до 5 мкм. Для того чтобы такую точность обеспечить в собранном подшипнике, пользуясь полной взаимозаменяемостью, нужно тела качения и кольца изготовить с такой высокой точностью, которая практически недоступна в массовом и серийном производстве. Получить заданную точность сборки при точности деталей подшипника, соответствующей экономической точности (точности, обеспечиваемой приобычных условиях выполнения обработки), можно, пользуясь неполной взаимозаменяемостью, при которой изготовленные кольца и тела качения сортируются по действительным размерам на группы, а затем производится сборка подшипника из деталей, входящих в группы с размерами, обеспечивающими предусмотренный зазор. Такая сборка называется селективной.

При неполной взаимозаменяемости наряду с групповым подбором деталей (селективной сборкой) допускается применение подвижных и неподвижных компенсаторов (шайбы, клинья, прокладки), регулирования положения одних деталей относительно других.

Функциональная взаимозаменяемость позволяет установить точность изготовления деталей в зависимости от их служебного назначения. функциональной понимают взаимозаменяемость, при которой в заданныx пределах обеспечиваются экономически оптимальные эксплуатационные показатели изделий на основании установления связей этих показателей с функциональными параметрами и выполнение этих функциональных параметров с определенной точностью. Например, на величину крутящего момента (эксплуатационный параметр), передаваемого неподвижным коническим соединением, оказывает влияние точность изготовления углов конусов (функциональный параметр). Установив на основе эксперимента эту зависимость, конструктор, задавшись допустимыми отклонениями крутящего момента, может совершенно обоснованно назначить допуски (точность) на изготовление углов конусов.

Функциональная взаимозаменяемость обеспечивает соблюдение геометрических, механических, электрических, химических и других параметров, которые называются функциональными, чтобы подчеркнуть их органическую связь со служебными функциями деталей, узлов, изделий.

Для обеспечения функциональной взаимозаменяемости проводится следующая работа. Выявляются функциональные параметры, влияющие на эксплуатационные показатели, и путем аналитического или экспериментального исследования определяются возможные изменения этих параметров в процессе длительной эксплуатации (из-за износа, пластических деформаций и т.д.). На основе полученных данных и допустимых пределов изменения эксплуатационных показателей находятся допустимые пределы изменения функциональных параметров.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Понятие о взаимозаменяемости деталей

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Взаимозаменяемость – свойство составных частей изделия обеспечивать возможность его сборки в процессе изготовления и ремонта при эксплуатации с соблюдением установленных технических требований к готовому изделию. [1]

Составными частями изделия являются детали, сборочные единицы (узлы) и агрегаты, которые изготавливаются отдельно в нужном количестве, в зависимости от размера партии изделий и необходимости в запасных частях. Свойство взаимозаменяемости создаётся путём изготовления составных частей изделия с установленной точностью. Детали и узлы будут взаимозаменяемы, только тогда, когда их размеры, форма, физические свойства материала и другие, количественные и качественные характеристики находятся в заданных пределах.

В зависимости от технико-экономических условий взаимозаменяемость может быть полной и неполной (ограниченной).

Полная взаимозаменяемость обеспечивается при выполнении геометрических, физико-механических и других параметров деталей с точностью, позволяющей производить сборку (или замену при ремонте) любых сопрягаемых деталей и сборочных единиц (узлов) без какой бы то ни было дополнительной их обработки, подбора или регулирования и получать изделия требуемого качества.

Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно применять, когда имеются условия, которые позволяют изготавливать детали с точностью не выше 6 квалитета точности (стандартом установлено 20 квалитетов – 01, 0, 1, 2…18 – с возрастанием номера квалитета допуск увеличивается, а точность убывает:

Это встречается, например:

В тех случаях, когда полная взаимозаменяемость становится экономически нецелесообразной, применяют неполную взаимозаменяемость. При неполной взаимозаменяемости для достижения требуемой точности функциональных параметров (зазоров, натягов) допускается групповой подбор деталей (селективная сборка), сборка по паспорту-формуляру, применение компенсаторов, регулирование положения некоторых составных частей изделия, пригонка по месту и другие дополнительные технологические мероприятия.

Составные части изделия могут обладать внешней и внутренней взаимозаменяемостью.

Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых деталей и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по размерам, форме и качеству присоединительных поверхностей, то есть таких, по которым взаимосвязанные узлы основного изделия соединяются между собой и с покупными и кооперируемыми изделиями. Например:

Внутренняя взаимозаменяемость является относительной и распространяется на детали, которые входят в конкретные сборочные единицы (узлы, механизмы), как правило, собираемые методом селективной сборки.

Примером изделий, в которых есть внешняя и внутренняя взаимозаменяемость являются подшипники качения. Все подшипники качения обладают внешней взаимозаменяемостью по наружному и внутреннему кольцам. Любой стандартный подшипник может быть заменен на аналогичный без потери качества. Тела качения и кольца имеют внутреннюю взаимозаменяемость, это означает, что они не могут быть использованы в любом другом аналогичном подшипнике.

Функциональная взаимозаменяемость – принцип проектирования, производства и эксплуатации, при котором требования к точности ответственных деталей и сборочных единиц назначаются исходя из установления взаимосвязи показателей качества изделия с функциональными параметрами. Функциональными параметрами являются геометрические, физико-механические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели изделий или служебные функции их деталей и узлов. Например, от величины зазора между поршнем и цилиндром (функционального параметра) зависит мощность и КПД двигателей (эксплуатационные показатели), а в поршневых компрессорах – коэффициент подачи. Эти параметры названы функциональными, чтобы подчеркнуть их связь со служебными функциями деталей, узлов и изделий.

Источник

ОСНОВЫ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ

И ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Назарова Т.К. Основы взаимозаменяемость и технических измерений: конспект лекций, Челябинск, 2006. Конспект лекций предназначен для студентов, обучающихся по специальностям 230100, 311500, 311900, изучающих дисциплину «Метрология, стандартизация и сертификация».

Ольховацкий А.К.– к.т.н., профессор ЧГАУ

Дудин Б.М. – к.т.н., доцент (ИА)

Печатается по решению редакционно-издательского

Ó ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный

Лекция 1 Взаимозаменяемость – основные понятия 5

Лекция 2 Принципы построения системы допусков и посадок 15

Лекция 3 Точность обработки при изготовлении и ремонте деталей машин 24

Лекция 4 Посадки гладких цилиндрических соединений 45

Лекция 5 Основы технических измерений 54

Список использованной и рекомендуемой литературы 73

Каждое изделие характеризуется рядом выходных параметров, определяющих показатели его качества. Показатели качества характеризуют самые разнообразные свойства изделий и среди них важное значение отводится взаимозаменяемости и сопутствующим ей показателям: точности, надежности, ремонтопригодности.

Большое значение для развития машиностроения имеет организация производства и, в том числе, организация контроля с применением надежных, производительных средств технического контроля и измерений.

В первых двух лекциях даны термины и определения, связанные с понятием «точность размера», рассмотрены принципы построения и обозначения соединений в системе «Допуски и посадки» в соответствии с ГОСТ 25346-82.

В третьей лекции представлены параметры точности формы и расположения поверхностей, которые существенно влияют на однородность посадок, а также изменения в ГОСТе 2789-73 по обозначению шероховатости на чертежах деталей. Четвертая лекция содержит общие сведения по применению посадок в машиностроении.

Так как точность не может быть подтверждена без измерений, в пятой лекции рассмотрены вопросы метрологии, связанные с выбором средств измерений и средства измерения, применяемые при изготовлении и ремонте деталей машин.

В конспекте представлены списки используемой рекомендуемой литературы, имеющейся на абонементе ЧГАУ.

Данный конспект лекций рассчитан на 14 часов лекционного курса, в том числе на 6 часов по основам технических измерений.

ЛЕКЦИЯ 1 ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ – ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Взаимозаменяемость – это способность одного изделия, процесса или услуги быть использованным вместо другого изделия, процесса или услуги и при этом выполнять те же функции.

Первоначально взаимозаменяемости добивались с целью быстрой замены вышедших из строя деталей новыми или отремонтированными. Это ускоряло, облегчало и удешевляло эксплуатацию и ремонт машин.

С развитием крупносерийного и массового производства преимущества взаимозаменяемости стали шире использовать и при производстве машин. В настоящее время сборка большинства машин осуществляется на конвейере, а это возможно лишь при изготовлении взаимозаменяемых деталей.

Каждый рабочий на конвейере выполняет комплекс закрепленных за ним сборочных работ за определенное время, после чего все машины перемещаются к очередным рабочим постам, а с последнего рабочего поста с конвейера сходит собранная машина. Эта согласованность может быть выдержана только при условии, что на сборке будут исключены операции подгонки, т.е. на сборку будут поступать взаимозаменяемые детали, узлы.

Обеспечить взаимозаменяемость можно, решив весь комплекс вопросов конструирования, технологии изготовления, контроля, эксплуатации.

По классификационным признакам можно выделить несколько видов взаимозаменяемости.

Полная взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость, которая обеспечивает сборку независимо изготовленных с заданной точностью изделий, без дополнительной обработки, подбора, подгонки при соблюдении технологических требований к ним по всем показателям качества.

Неполная (ограниченная) взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость, для обеспечения которой могут быть использованы операции подбора, регулировки, подгонки, дополнительной обработки.

Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость по присоединительным размерам и эксплуатационным параметрам.

Внутренняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость деталей, входящих в узел, или узлов, входящих в изделие.

Примером всех видов взаимозаменяемости может служить подшипник качения, узел, который обладает полной внешней взаимозаменяемостью по наружному и внутреннему диаметру колец и неполной внутренней взаимозаменяемостью. Зазор, соответствующий точности подшипника между телами качения и кольцами, обеспечивается подбором тел качения.

Главная цель взаимозаменяемости – обеспечение качества продукции и повышение производительности труда. Но качество не обеспечивается только точностью размера и геометрическими параметрами, поэтому более полным будет определение функциональной взаимозаменяемости.

Функциональная взаимозаменяемость – это принцип конструирования, производства, эксплуатации и ремонта изделий, обеспечивающий не только сборку и замену при ремонте любых деталей и узлов, но и их экономически оптимальные служебные функции.

Например, подшипник качения при замене должен обеспечить не только соединение по наружному и внутреннему кольцу, но и точность вращения, долговечность, грузоподъемность.

Для функциональной взаимозаменяемости очень важно обеспечить взаимозаменяемость исходного сырья, материала, заготовок, однородность и стабильность механических, физических, химических и других свойств. Функциональная взаимозаменяемость начинается со стадии проектирования изделий.

1.1 Точность размера – основные понятия

Основные термины и определения установлены ГОСТ 25346-89 (СТ СЭВ 145-88).

Геометрические параметры деталей количественно оцениваются размерами.

Размер – числовое значение линейной величины (диаметр, длина, угол…) в выбранных единицах измерения.

Размерная взаимозаменяемость предусматривает необходимую точность выполнения линейных и угловых размеров, а также допустимые погрешности при воспроизведении формы и расположения поверхностей деталей. Под точностью изготовления понимают соответствие реальной детали (узла, изделия) проектной.

Размеры разделяют на свободные и сопрягаемые. Свободные размеры определяют поверхности, по которым детали не соединяются в изделии с другими деталями (корпус редуктора – наружный размер; диаметр колес автомашин и т.д.).

Две или несколько деталей, соединяемые друг с другом, называют сопрягаемыми. Поверхности, по которым происходит сопряжение (соединение деталей), называются сопрягаемыми поверхностями. При этом в сопряжении одна поверхность будет охватывающая, а другая – охватываемая. Для упрощения понятий охватывающие поверхности называют отверстиями, а охватываемые – валами. Эти понятия относятся не только к цилиндрическим поверхностям, но и к любым другим.

Детали, которые образуют соединения, характеризуются следующими размерами: номинальный, предельный, действительный.

Условные обозначения размеров, относящихся к отверстиям, обозначают прописной (заглавной) буквой латинского алфавита, а к валам – строчной буквой.

Условные обозначения, относящиеся к взаимозаменяемости, представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Принятые термины и обозначения

Обозначения	Наименование обозначений (термины)
D_N	Номинальный размер
D_max, D_min (d_max, d_min)	предельные размеры отверстия (вала): наибольший или максимальный, наименьший или минимальный
D_e (d_e)	действительный размер отверстия (вала)
ES (es)	верхнее предельное отклонение отверстия (вала)
EI (ei)	нижнее предельное отклонение отверстия (вала)
S_max, S_min,	зазор максимальный, зазор минимальный, зазор средний
N_max, N_min	натяг максимальный, натяг минимальный
T_D, T_d	допуск отверстия, допуск вала
T_S, T_N,T_SN	допуск посадки с зазорами, с натягами, переходной;
IT	допуск размера по соответствующему квалитету, например: IT5, IT14
А_∆, Б_∆.	номинальный размер замыкающего звена
А₁, А_2. ; Б₁, Б_2.	номинальный размер составляющего звена размерной цепи
_∆S_∆, _∆I_∆	верхнее предельное отклонение замыкающего звена, нижнее предельное отклонение замыкающего звена
	звенья увеличивающие
	звенья уменьшающие
i, a	единица допуска, число единиц допуска (коэффициент точности)
∆₀	координата середины поля допуска
CH, Ch	система отверстия, система вала
a	относительная геометрическая точность
∆_f	погрешность формы
u_i	поправка, учитывающая реальные условия работы
N_зс, N_зэ	запас прочности технологический, запас прочности эксплуатационный

Продолжение таблицы 1.1

Обозначения	Наименование обозначений (термины)
N_maxF, N_minF	натяг максимальный функциональный, натяг минимальный функциональный
S_maxF, S_minF	зазор максимальный функциональный, зазор минимальный функциональный
δ_изм	допускаемая погрешность измерения
Δ_lim	предельная погрешность измерительных средств

Номинальный размер (D_N) – размер, относительно которого определяют предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений.

Номинальный размер определяют в соответствии с функциональным назначением детали: расчетом на жесткость, прочность, кручение и т.д., или назначают, исходя из конструктивных соображений.

Номинальный размер одинаков для отверстия и вала, образующих соединение. Номинальный размер должен выбираться по ГОСТ 6636-69 (СТ СЭВ 514-87).

Действительный размер (D_e) – размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью.

Разность между действительным и расчетным (заданным) размерами называется погрешностью размера. Допустимые для действительных размеров наибольшее и наименьшее их значения называют наибольшим и наименьшим предельными размерами.

Предельные размеры задаются, как правило, в виде отклонений от номинального размера. Относительно номинального размера задается два предельных отклонения.

ES (es) – верхнее предельное отклонение отверстия (вала) – большее из двух предельных отклонений.

EI (ei) – нижнее предельное отклонение отверстия (вала) – меньшее из двух предельных отклонений.

Предельные отклонения определяют по ГОСТ 25347-89 (СТ СЭВ 144-88).

Предельное отклонение имеет знак (+) или (–), одно из предельных отклонений может быть равно нулю. Написание знака перед предельным отклонением обязательно, предельное отклонение нольне пишется, каждое предельное отклонение пишется строго на своем месте относительно номинального размера.

Например: Ø, Ø, Ø, Ø, Ø.

Предельные размеры – это два предельно допустимых размера, между которыми находится или которым может быть равен действительный размер годной детали.

D_max (d_max) – наибольший предельный размер для отверстия (вала) – больший из двух предельных размеров.

D_min (d_min) – наименьший предельный размер отверстия (вала) – меньший из двух предельных размеров.

Предельные размеры определяются как алгебраическая сумма номинального размера и предельного отклонения.

Алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами называется действительным отклонением.

Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском размера

Допуск размера может быть определен как алгебраическая разность между верхним и нижним предельными отклонениями

Поле допуска размера – это поле, ограниченное верхним и нижним предельными отклонениями.

Различные соединения полей допусков валов и отверстий образуют посадки.

Посадка – характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов.

Зазор – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

В Единой Системе Допусков и Посадок (ЕСДП) определено три вида посадок: посадка с зазором, посадка с натягом, посадка переходная.

Посадка с зазором – посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении.

Посадка с натягом – посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении.

Посадка переходная – посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга.

Для анализа характера соединений важно знать предельные значения зазоров и натягов. Их можно определить по формулам

Графическое изображение деталей соединения дает возможность легче усвоить соотношение предельных размеров, упрощает восприятие посадки.

При графическом изображении посадки поля допусков строят относительно нулевой линии, см. рисунок 1.1.

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются предельные отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок.

Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от неё, а отрицательные – вниз.