Конспект по предмету «Допуски и технические измерения»

Конспект по предмету «Допуски и технические измерения»

Тема №1. Основные сведения о размерах и сопряжениях в машиностроении.

В машиностроении точность изготовления деталей определяет надежность и долговечность всего механизма. Невозможно изготовить деталь с абсолютно точными размерами, поэтому существует система допусков и посадок.

Ниже приведен краткий справочник по основным понятиям.

1. Основные виды размеров

В чертежах и производстве различают три типа размеров:

Номинальный размер: Расчетное значение, определенное конструктором исходя из назначения детали. Именно он указывается на чертеже (например, мм).

Действительный размер: Тот размер, который получился после обработки и измерен с допустимой погрешностью.

Предельные размеры: Два максимально допустимых значения (наибольшее и наименьшее), между которыми должен находиться действительный размер.

2. Допуски и отклонения

Чтобы деталь считалась годной, ее размер должен «попасть» в определенный интервал.

Допуск-Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Это зона «разрешенной ошибки». Чем меньше допуск, тем выше точность и дороже изготовление.

Верхнее и нижнее отклонение: Разность между предельным и номинальным размерами.

Нулевая линия: Линия, соответствующая номинальному размеру. От нее отсчитываются отклонения.

3. Сопряжения и посадки

Сопряжение — это характер соединения двух деталей (обычно называемых «вал» и «отверстие»), вставленных друг в друга. Характер этого соединения называется посадкой.

Три типа посадок:

Тип посадки- С зазором

Характеристика- Между деталями остается свободное место.

Применение - Вращающиеся валы, подшипники скольжения

Тип посадки- С натягом.

Характеристика- Вал чуть больше отверстия, детали соединяются с усилием (прессом).

Применение- Неразъемные соединения без шпонок и болтов.

Тип посадки- Переходная

Характеристика- Может получиться как зазор, так и натяг. Применение - Точное центрирование деталей, которые часто разбирают.

4. Квалитеты точности

Квалитет — это совокупность допусков, соответствующих одному уровню точности для всех номинальных размеров.

В системе ISO и ГОСТ существует 20 квалитетов (от 01, 0, 1 до 18).

IT01 – IT4: Высокоточные калибры и измерительные инструменты.

IT5 – IT12: Ответственные детали механизмов (посадки).

IT13 – IT18: Свободные размеры, не вступающие в сопряжение (литейные формы, заготовки).

5. Системы образования посадок

Существует два основных подхода к созданию нужной посадки:

Система отверстия (основная): Размер отверстия остается постоянным для данного класса точности, а нужный зазор или натяг достигается за счет изменения размера вала. (Маркируется буквой H).

Система вала: Размер вала остается постоянным, а меняется размер отверстия. Применяется реже (например, при установке подшипников на стандартный вал). (Маркируется буквой h).

Важно: Систему отверстия предпочитают чаще, так как изменять размер вала (обтачивать снаружи) технологически проще и дешевле, чем изменять размер внутреннего отверстия.

Тема 2. Допуски и посадки гладких цилиндрических и плоских сопряжений

Тема допусков и посадок — это фундамент машиностроения, обеспечивающий взаимозаменяемость деталей. Без этой системы было бы невозможно собрать механизм из деталей, изготовленных в разных цехах или на разных заводах.

Вот основные понятия и структура системы допусков и посадок (СДП).

1. Основные термины

Прежде чем переходить к сопряжениям, важно разграничить три типа размеров:

Номинальный размер (D,d ): Размер, относительно которого определяются отклонения (указывается на чертеже).

Действительный размер: Тот, что получился после обработки и измерен с допустимой погрешностью.

Предельные размеры: Максимально и минимально допустимые значения, между которыми должен находиться действительный размер.

Допуск (I,T) Это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Это «коридор» точности: чем он меньше, тем сложнее и дороже изготовить деталь.

2. Отверстия и Валы

В системе допусков принята универсальная терминология:

Вал (обозначается строчными буквами, например, d): Наружная (охватываемая) поверхность детали.

Отверстие (обозначается заглавными буквами, например, D): Внутренняя (охватывающая) поверхность детали.

3. Системы образования посадок

Существует два основных подхода к созданию нужной посадки:

Система отверстия (СO): Основной деталью является отверстие. Его нижнее отклонение всегда равно нулю (обозначается буквой H). Различные посадки достигаются изменением размера вала. Это предпочтительная система, так как обрабатывать отверстие сложнее и дороже.

Система вала (СВ): Основной деталью является вал. Его верхнее отклонение равно нулю (обозначается буквой h). Различные посадки достигаются изменением размера отверстия.

4. Как читать обозначение на чертеже?

Пример: Ø40H7/g6

Ø40 : Номинальный диаметр в мм.

H7 : Поле допуска отверстия (7-й квалитет, система отверстия).

g6 : Поле допуска вала (6-й квалитет, основной зазор).

Хотя мы часто говорим о цилиндрах (валах и втулках), те же принципы применяются к плоским сопряжениям (например, ширина шпонки и шпоночного паза). В этом случае «валом» считается наружный размер (шпонка), а «отверстием» — внутренний (паз).

Тема3. Основы технических измерений.

Метрология — это фундаментальная наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности.

Основные аспекты

Объект: физические величины (длина, масса, время и др.).

Предмет: методы и средства измерений, а также способы определения их достоверности.

Главная цель: обеспечение единства измерений — состояния, при котором результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности не выходят за установленные границы.

Разделы метрологии

Теоретическая (фундаментальная): разработка теории, систем единиц и физических констант.

Законодательная: установление обязательных правил, требований и норм на государственном уровне (стандарты, поверки, законы).

Прикладная (практическая): применение теоретических и законодательных основ в конкретных отраслях (производство, медицина, наука).

Ключевые задачи

Установление общепринятых единиц измерения (например, система СИ).

Создание и хранение эталонов — образцовых средств измерений.

Проведение поверки и калибровки приборов для контроля их точности.

Разработка методик выполнения измерений.

В России под «Государственной системой измерений» подразумевается Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Это комплекс нормативных актов, технических средств и организаций, которые следят за тем, чтобы измерения по всей стране были точными и сопоставимыми.

Основные компоненты ГСИ:

Правовая подсистема: базируется на ФЗ № 102 «Об обеспечении единства измерений» и включает государственные стандарты (ГОСТ) и метрологические правила.

Техническая подсистема:

Государственные эталоны единиц величин.

Стандартные образцы состава и свойств веществ.

Средства измерений и измерительные лаборатории.

Организационная подсистема:

Росстандарт (федеральный орган по метрологии).

Государственные научные метрологические институты (например, ВНИИМ им. Д. И. Менделеева).

Региональные центры стандартизации и метрологии (ЦСМ).

Зачем она нужна?

Защита граждан: предотвращение ошибок в медицине, экологии и на опасных производствах.

Экономика: обеспечение точности при торговых операциях и учете ресурсов (нефть, газ, электричество).

Оборона и наука: создание базы для высокотехнологичных разработок.

Система регулирует такие процедуры, как поверка (проверка точности приборов), утверждение типа средств измерений и метрологический надзор.

Классификация методов измерений помогает выбрать наиболее подходящий способ получения данных в зависимости от требуемой точности, условий работы и типа объекта.

Ниже приведен разбор основных видов измерений по вашему списку:

1. По способу получения результата

Это базовое деление, определяющее, как именно мы узнаем значение величины.

Прямое измерение: Значение величины находят непосредственно из опытных данных. Вы просто прикладываете инструмент к объекту и считываете результат.

Примеры: Измерение длины линейкой, температуры термометром, массы на весах.

Косвенное измерение: Искомое значение вычисляют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямыми измерениями.

Примеры: Определение плотности тела через его массу и объем; вычисление площади прямоугольника по его сторонам.

2. По наличию механического взаимодействия

Этот критерий важен при работе с хрупкими, горячими или движущимися объектами.

Контактное измерение: Чувствительный элемент прибора механически соприкасается с объектом измерения.

Примеры: Измерение детали штангенциркулем, использование ртутного термометра.

Бесконтактное измерение: Взаимодействие происходит через промежуточную среду (свет, магнитное поле, звук) без физического касания.

Примеры: Измерение температуры пирометром (по ИК-излучению), лазерное сканирование дистанции, оптический микроскоп.

3. По объему проверяемых параметров

Это деление критично для технического контроля и метрологии.

Поэлементное измерение: Проверка каждого параметра объекта по отдельности. Это позволяет точно понять, какой именно показатель «вылетел» за границы нормы.

Пример: У зубчатого колеса отдельно измеряют шаг, угол профиля и толщину зуба.

Комплексное измерение: Оценка совокупности параметров, определяющих качество объекта в целом (часто имитирует условия эксплуатации). Это быстрее, но не всегда дает понять причину брака.

Пример: Проверка того же зубчатого колеса путем его обкатки с эталонным колесом (проверяется суммарная погрешность зацепления).

Сравнительная таблица

Погрешность измерения — это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Поскольку идеально точных приборов не существует, любая физическая величина всегда определяется с некоторой долей неопределенности.

1. Классификация по источнику возникновения

Это базовое деление, которое помогает понять, откуда «пришла» ошибка и можно ли её исправить.

Инструментальные: Зависят от качества самого прибора (неточность шкалы, трение в механизмах, износ деталей).

Методические: Возникают из-за несовершенства выбранного метода или упрощений в формулах (например, если при взвешивании не учли выталкивающую силу воздуха).

Субъективные (личные): Связаны с индивидуальными особенностями человека (ошибка при считывании показаний «на глаз», замедленная реакция при нажатии на секундомер).

2. Классификация по характеру проявления

В метрологии это самое важное деление, так как оно определяет математический подход к обработке данных.

Систематическая погрешность

Эта составляющая остается постоянной или изменяется закономерно при повторных измерениях.

Пример: Весы всегда показывают на 5 грамм больше из-за плохо настроенного «нуля».

Как бороться: Можно исключить путем калибровки прибора или введением поправок в расчеты.

Случайная погрешность

Эта составляющая меняется непредсказуемо. Она вызвана множеством мелких факторов (колебания температуры, вибрация пола, электромагнитные помехи).

Пример: Пять раз измерили длину детали и получили чуть-чуть разные значения.

Как бороться: Полностью исключить нельзя, но можно минимизировать, проводя серию измерений и вычисляя среднее арифметическое. Описывается методами математической статистики.

Грубая погрешность (промах)

Это резкое отклонение, вызванное ошибкой оператора или внезапным сбоем (например, толкнули прибор во время замера).

Действие: Такие результаты просто отбрасывают и не учитывают при анализе.

Тема 4. Средства для измерения линейных размеров.

Средства для измерения линейных размеров (длины, ширины, высоты, глубины, диаметра) делятся на универсальные ручные инструменты, прецизионные (высокоточные) приборы и современные лазерные или оптические системы.

Выбор конкретного средства зависит от требуемой точности: от миллиметров в быту до микронов (0,001 мм) в машиностроении.

Основные ручные инструменты

Эти инструменты наиболее распространены в строительстве, быту и простых мастерских.

Линейка измерительная: Простейшее средство для прямых измерений с точностью до 0,5–1 мм.

Рулетка: Применяется для измерения больших расстояний (от 1 до 50+ метров). Согласно metizi.com, это основной прибор для определения габаритов объектов.

Складной метр: Компактный аналог линейки, удобный для работы в ограниченном пространстве.

Прецизионные (высокоточные) инструменты

Используются в промышленности и инженерии, где важна точность до сотых долей миллиметра.

Штангенциркуль: Универсальный инструмент для измерения наружных и внутренних размеров, а также глубин. Бывают нониусные, циферблатные и цифровые (с ЖК-дисплеем).

Микрометр: Обеспечивает более высокую точность (до 0,01 мм) при измерении толщины деталей или диаметров валов.

Нутромер: Специализированный прибор для точного определения внутренних диаметров отверстий и пазов.

Штангенглубиномер: Предназначен для точного измерения глубины отверстий и высоты уступов.

Бесконтактные и лазерные устройства

Современные средства, позволяющие проводить измерения без физического контакта с объектом.

Лазерный дальномер (лазерная рулетка): Позволяет быстро измерять расстояния до нескольких сотен метров с помощью лазерного луча.

Оптический компаратор: Используется для контроля сложных профилей деталей путем проецирования их увеличенного изображения на экран.

Координатно-измерительная машина (КИМ): Сложная система для автоматизированного измерения геометрических параметров объектов в трехмерном пространстве.

Меры длины

Средства, предназначенные для калибровки и поверки других инструментов.

Концевые меры длины (плитки Иогансона): Образцовые меры в виде прямоугольных параллелепипедов с точно притертыми поверхностями.

Щупы: Наборы металлических пластин определенной толщины для измерения зазоров.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/648122-konspekt-po-predmetu-dopuski-i-tehnicheskie-i