Влияние погрешностей формы и относительного положения поверхностей деталей рычажного механизма на отклонения замыкающего размера Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.7.57

И.В. Григоров, соискатель, (4872) 33-23-95, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

А.С. Ямников, д-р техн. наук, проф., (4872) 33-23-95, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

ВЛИЯНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ФОРМЫ И ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА НА ОТКЛОНЕНИЯ ЗАМЫКАЮЩЕГО РАЗМЕРА

Представлены результаты эксперимента по определению влияния погрешностей формы и положения сопрягаемых поверхностей при сборке сложных рычажных механизмов. Обосновано, что нет необходимости вносить поправки, учитывающие погрешности формы сопрягаемых поверхностей, вследствие незначительного их влияния на размер замыкающего звена.

Ключевые слова: погрешности формы и положения, сопрягаемые поверхности, замыкающее звено.

Большую долю механизмов автоматических машин, сборка которых осуществляется с использованием слесарных пригоночных работ, составляют всевозможные рычажные механизмы (рис. 1).

Рис. 1. Схема базирования шептала в спусковом механизме

Обычно техническими условиями на сборку рычажных механизмов предписывается обеспечение нормированного по копоти контакта одного из плеч с базовой деталью и выход противоположного плеча относительно той же базовой детали, который задается линейным или угловым размером. Обеспечение предписанных норм точности производится слесарной доработкой контактируемой поверхности рычага, а их контроль осуществляется при приложении к нему определенной статической нагрузки. Величина прикладываемой статической нагрузки относительно невелика

323

(2«150 Н), однако с учетом передаточного отношения плеч рычага на соприкасающихся поверхностях она увеличивается (300...500 Н), вызывая деформацию в стыках и самих деталей. При слесарной доработке рычага деформации, возникающие от приложенной силы, учитываются при периодическом контроле выходных параметров.

Проверка правильности назначенных по условию обеспечения регламентированного прилегания поверхностей Л и М норм точности осуществлялась по условию обеспечения, при сборке узла, предписанной величины выхода выступа Д плеча шептала относительно плоскостей Г крышки. При этом нами учитывались возможные колебания относительного положения выступа Д плеча шептала, вызываемые погрешностью формы сопрягаемых поверхностей деталей и контактными деформациями, имеющими место при приложении к шепталу статической нагрузки.

Допуск замыкающего звена с учетом влияния перечисленных факторов определится из уравнения

ТАд = Х^ТА, + Е5]ТАф +Х^чтлчк, (1)

где Х^/ТА/, Х^ jTAjф, Х^дТАдк - составляющие допуска замыкающего

звена, учитывающие соответственно допуски размеров механизма, погрешности формы сопрягаемых поверхностей и контактные деформации поверхностей, воспринимающих приложенную к шепталу статическую нагрузку.

Определение составляющих Х^ jTAjф = ТАДф, Х^ дТАдк = ТАДк

производилось на основе экспериментальных данных. Порядок проведения экспериментов и их результаты приведены ниже. Расчетный допуск ТАД = Х %/ТА/, являющийся составляющим допуска замыкающего звена механизма, определяется из уравнения

ТАД = ТАД - ТАдф - ТАДк • (2)

В эксперименте шептало 1 объединялось с моделью крышки 2 спускового механизма (рис. 2 и 3).

Рис. 2. Общий вид установки для измерения

324

Базирование шептала производилось с помощью пальца 3, а его угловое положение определялось сопряжением плоскости М с плоскостью крышки Л. Сопряжение пальца в отверстиях модели крышки осуществлялось по посадке Н 8/ h 9, сопряжение шептала с пальцем - по такой же посадке Н8/h9. Поверхность Л модели крышки фрезеровалась, обработанная поверхность имела шероховатость Rz = 20 мкм. Шлифованная поверхность М рычага имела шероховатость Rz = 10 мкм. Схема измерения отклонений относительного положения контрольной точки плеча шептала представлена на рис. 2 и 3.

Рис. 3. Схема измерения положения точки Д шептала

Измерения проводились с помощью индикатора 4 с ценой деления шкалы 0,001 мм, закрепленного на стойке 5. Отклонения положения контрольной точки Д плеча шептала фиксировались в вертикальной плоскости. Для варьирования условий контакта поверхностей пальца с шепталом и корпусом измерения отклонений положения контрольной точки Д проводились по следующей схеме:

а - измерение положения контрольной точки - совмещение отметки "0" шкалы со стрелкой индикатора;

б - поворот пальца на 90° - измерение; в - поворот пальца на 90° - измерение; г - поворот пальца на 90° - измерение;

д - сдвиг пальца в осевом направлении относительно шептала на 10 мм - измерение;

е - поворот пальца на 90° - измерение и т.д.

Измерение положения контрольной точки Д осуществлялось при

приложении силы 5 Н, обеспечивающей беззазорный контакт сопрягаемых поверхностей. Сила, действующая на плечо шептала по направлению стрелки, создавалась с помощью пружины. Наблюдаемые значения случайной величины XI, которые определялись при изменении положений контрольной точки Д в десяти моделях, сведены в таблицу.

Колебания положений контрольной точки Д в десяти моделях

Но- Изменение относительного положения сопрягаемых

мер поверхностей шептала и пальца, мкм

опы Положения

та 0 90 180 270 10м 90 180 270 10м 90 180 270 10м 90 180 270

1 0 2 -1 0 2 -1 1 0 1 1 0 2 0 2 1 1

2 0 + 1 0 +0 + 1 2 2 0 -1 1 0 1 -1 0 0 -1

3 0 +2 +3 1 1 0 -1 0 1 0 1 0 2 2 1 0

4 0 -1 1 2 -1 2 1 2 0 1 2 0 1 -1 0 1

5 0 2 -1 2 1 1 0 2 1 -1 0 0 1 0 1 1

6 0 3 1 2 2 -1 0 1 1 1 2 0 3 2 1 3

7 0 1 0 1 2 2 3 0 2 1 -1 0 2 2 1 0

8 0 1 1 0 1 0 2 -1 2 1 0 1 2 3 1 0

9 0 1 2 0 1 2 1 2 -1 0 2 1 2 0 2 1

10 0 2 2 1 -1 1 0 0 1 2 1 1 2 3 0 2

Анализ результатов измерения показывает, что, несмотря на то, что каждая сборочная модель собиралась из одних и тех же деталей, наблюдалось изменение положения контрольных точек Д при измерении всех десяти моделей. Различие в положении контрольных точек может быть объяснено лишь тем, что с изменением относительного положения цилиндрической поверхности пальца и поверхностей отверстия в крышке и шептале их контакт происходил по разным точкам. В результате менялось относительное положение основных и вспомогательных баз. Статистическая обработка результатов измерения, проведенная по методике, изложенной в работе [1], позволила определить среднее значение случайной

величины X =0,84 мкм и ее среднеквадратическое отклонение: £ = 1,078

мкм. Для определения составляющей допуска замыкающего звена ТЛАф

следует найти его верхнее АвАф и нижнее АнААф предельные отклонения.

Возможное рассеивание случайной величины определяем по уравнениям [2]

А вААф = х + А1£ ; (1)

АнААф = х - А2(2)

Для симметричного распределения по закону Гаусса

326

Ai = A2 = A = -^= + lvn, (3)

Vn -1

где tqfc- параметр распределения Стьюдента; ц - коэффициент распределения; lv - коэффициент; n - количество измерений.

Значения коэффициента lv подсчитаны и приведены в работе [2]. Составляющая допуска замыкающего звена, учитывающая погрешности формы сопрягающихся поверхностей, TAАф = АвАф — А^ = 0,006 мм, что

составляет всего около 1,5 % от величины предписанного техническими условиями допуска на размер А а . Небольшое влияние погрешностей форм и относительного положения сопрягаемых деталей на отклонения замыкающего размера объясняется малым количеством стыков (два), имеющих поверхности небольшой площади при весьма высокой точности обработки. На основании проведенного расчета можно сделать заключение, что в рычажных механизмах, типичным представителем которых является механизм, изображенный на рис. 1, нет необходимости вносить поправки, учитывающие погрешности формы сопрягаемых поверхностей, вследствие незначительного их влияния на размер замыкающего звена.

Список литературы

1. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1972. 216 с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Расчет допусков размеров. М.: Машиностроение, 1981. 189 с.

I.W. Grigorov, A.S. Yamnikov

EFFECT OF ERRORS OF THE FORM OF SURFACE AND RELATIVE POSITION LEVER PARTS A MECHANISM FOR THE REJECTION CLOSING

The results of the experiment to determine the influence of error-Stein shape and position of the mating surfaces during assembly of complex linkage. It is proved that there is no need to make corrections due to errors of form mating surfaces due to their negligible influence on the size of the closing level.

Key words: shape and position of uncertainty, mating surfaces, closing link.

Получено 20.01.12