Контрольная работа по "Метрологии, стандартизации и сертификации". 5

Кафедра «Механика  и конструирование машин»

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Выполнил: Студент группы Проверил: _____________________ «____»__________2011 г.

2011г

 

Задание 1

 

Определение элементов  гладкого цилиндрического соединения.

 

                                          

Исходные данные

Рис. 7. d1.

Номинальный размер соединения. Например: 26мм.

Обозначение посадки. .

По таблице 4 стр. 32 [1] допусков найдём для номинального размера 26 соответствующий интервал размеров (свыше 18 до 30). Для квалитета 7 допуск отверстия TD = 21мкм = 0,021мм, для квалитета 6 допуск вала Td = 13мкм = 0,013мм.

По таблицам основных отклонений отверстий и валов находим верхние и нижние отклонения:

 

ES =21 мкм = 0,021 мм;

EJ = 0;

еs = 41 мкм = 0,041 мм;

ei = 28 мкм = 0,028 мм.

 

Вычислим предельные размеры по формулам:

D max = D + ES;   D min = D + EJ;         

D max = d + es;     d min = d + ei.            

Для рассматриваемого примера:

D max = 26 + 0,021 =26,021 мм; D min = 26 + 0 = 26,0 мм;

d max = 26 + 0,041 = 26.041 мм;  d min = 26 + 0,028 = 26.028 мм.

 

Построим графическую схему  полей допуска полей допусков рассматриваемой посадки 26   с указанием предельных размеров и отклонений.

26 выполнена в системе отверстия (СО). Посадка с натягом.

Посадка с натягом характеризуется  предельными значениями натяга, которые могут получиться в этой посадке:

N max = d max –  D min = es – EJ = 26,041-26=0,041 мм;      

N min = d min – D max = ei – ES = 26,028-26,021=0,007 мм.;       

Полученные данные занеём в таблицу 1.1.

 

Рис. 1.1. Графическая схема полей допуска посадки

26 (в мм).

Таблица.1.1.

Нормы точности цилиндрического соединения

Наименование параметров		Значение
Условные обозначения	Посадка	26 Н7/r6
	Отверстие D	26 Н7
	Вал d	26 r6
Основные параметры	Номинальный размер d(D), мм	26
	Верхнее отклонение отверстия ES мкм	+21
	Верхнее отклонение вала es, мкм	+41
	Нижнее отклонение отверстия EJ, мкм	0
	Нижнее отклонение вала ei, мкм	+28
	Допуск размера отверстия TD, мкм	21
	Допуск размера вала Td, мкм	13
Предельные размеры	Наибольший размер отверстия D max, мм	26,021
	Наименьший размер отверстия D min, мм	26
	Наибольший размер вала d max, мм	26,041
	Наименьший размер вала d min, мм	26,028
Величины зазоров	Максимальный N max, мм	0,041
	Минимальный N min, мм	0,007
Вид посадки		С натягом

     

Из табл. 18 стр. 230 [1] выбираем параметр шероховатости в зависимости от эксплуатационных свойств – Ra.

26 r6

Для вала 6 квалитета номинального размера 26 мм по табл. 20 стр. 233 [1] могут быть назначены 3 значения Ra – 1,6; 0,8; 0,4. Выбираем Ra = 0,8 мкм.

Согласно табл. 19 стр. 231 [1] выбираем вид обработки – чистовое обтачивание.

26 Н7.

Для отверстия 7 квалитета  номинального размера 26 мм по табл. 20 стр. 233 [1] могут быть назначены 3 значения Ra – 3,2; 1,6; 0,8; Выбираем Ra = 1,6 мкм. Согласно табл. 19 стр. 231 [1] требования по точности и шероховатости выполняются при  чистом зенкеровании и шлифовании.

Выполним эскиз сопрягаемых  деталей с указанием размеров и шероховатости сопрягаемых поверхностей..

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.2. Эскиз сопрягаемых деталей.

 

 

 По таблицам 26 и 27, на стр.166 [1], определим средства измерения и занесём в таблицу.

  

 

Таблица 1.2.

 

Выбор средств  измерения

 

Обозначение размера	Величина допуска, мкм	Допускаемая погрешность измерения, мкм	Предельная погрешность средства измерения, мкм	Наименование средства измерения	Калибр для настройки средств измерения
26 H7	21	6	3.5	Нутромер мод. 109 ГОСТ 9244-75           Гост 868-82	Концевые меры 1 класса
26 r6	13	4	2.5	Микрометр МК-50-1 ГОСТ 6507-78 (пределы  измерения 25-50 мм. Класс точности 1)	Концевые меры 1 класса

 

 

Задание 2

 

Выбор посадок колец  радиальных подшипников качения.

 

Исходные данные

 

Номер рисунка, рис.7.

Посадочный диаметр  вала, d3 и класс подшипника - P6.

Номер подшипника 207.

 

Согласно приведенным исходным данным обозначение подшипника будет следующим: 6-207.

При определении посадок  наружное кольцо рассматривам как вал, а внутреннее – как отверстие. Предельные отклонения сопрягаемых поверхностей, т.е. диаметров отверстия корпуса и вала определяем согласно полям допусков, назначаемым по ЕСДП.

Определяем предельные отклонения размеров колец для подшипника 6-210. Поле допуска наружного диаметра Dm будет обозначаться l6, а внутреннего – L6. Предельные отклонения найдём по таблице 2  стр. 279 [1]. Размеры колец определим в справочнике по подшипникам [2].

Так для подшипника 6-20:

dm = 35мм, Dm = 72мм.

Для класса точности P6:

внутреннее кольцо ES = 0, EJ = -0,01мм;

наружное кольцо es = 0, ei = -0,011мм.

 

Анализируя конструкцию  узла на рис.7, можно сделать следующий вывод. Внутреннее кольцо подшипника вращается, наружное – установлено неподвижно в корпусе. Таким образом, можно считать, что внутреннее кольцо нагружено циркуляционно, а наружное имеет местный характер нагружения.

Выбираем посадку согласно рекомендаций ГОСТ 3325-85 (табл. 6, на стр. 287 [1]). В этой таблице указано несколько рекомендуемых посадок. Выберем одну из них. Так, для нашего случая выбираем:

посадку внутреннего кольца на вал – Ǿ72 ;

посадку наружного кольца в корпус –Ǿ72

Для построения графические схемы посадок определим предельные отклонения полей допусков 35k6 и 72М7 по таблицам стандарта ЕСДП. Для вала – 35k6 ( ), для отверстия - 72М7 ( ).

Построим графические схемы посадок (см. рис.2.1 и 2.2).

 

Рис. 2.1. Графическая схема полей допусков посадки внутреннего кольца

подшипника на вал

 

 

 

Рис. 2.2. Графическая схема полей допусков посадки наружного кольца

в отверстие корпуса

 

Определяем вид посадок. Посадка внутреннего кольца на вал  - посадка с натягом; посадка наружного кольца в отверстие корпуса – переходная посадка. Для посадки с натягом определяем:

N max = es – EJ = +0,018-(-0,010) = 0,028мм;

N min = ei – ES = +0,002-0 = 0,002мм;

Для переходной посадки:

N max = es-EJ = 0-(-0,03) = 0,03мм;

S max = ES-ei = 0-(-0,011) = 0,011мм;

Определим предельные величины (допуски) отклонений формы (допуски круглости, допуски профиля продольного сечения) и расположения поверхностей (допуски торцового биения упорных поверхностей) в зависимости от класса точности подшипника по таблице 11 на стр.296 [1].

В зависимости от класса точности и размеров подшипниковых колец установим предельные значения высотного параметра Ra (табл. 12, на стр.289 [1]). Так для нашего случая:

35 Ra = 0.63 мкм

72 Ra = 0.63 мкм

 

На рис.2.3 приведены эскизы корпуса и вала в соответствии с конструкцией узла на рис.7   

                                             

Рис. 2.3. Эскизы вала и корпуса с указанием размеров и допусков формы и расположения посадочных поверхностей.

 

 

 

Задание 3

 

Исходные данные

 

Рис.7. d8. M20 .

 

 

Для резьбы М20 наружный диаметр считается номинальным и равным d= D=20 мм

Средние диаметры d₂= D₂= 18,376 мм.

Внутренние диаметры  d₁=D₁= 17,294 мм.

Эти данные получены из таблицы 2, на стр.348 [1].

Т.к. гайка шлицевая, по ГОСТ 11871-88  определим шаг резьбы P=1,5 мм.

По табл. 9 стр.375[1] определим значения предельных отклонений среднего D₂ и внутреннего D₁ диаметров с полем допуска Н7:

 

ES₂ =28 мкм = 0,028 мм;

ES₁ =56 мкм = 0,056 мм;

EJ = 0;

 

По табл. 8 стр.373[1] определим  значения предельных отклонений наружного d среднего d₂ и внутреннего d ₁ диаметров резьбы:

es = es₂ = -58 мкм = -0,058 мм;

ei₂ = -228 мкм = -0,228 мм;

ei = 393 мкм = 0,393 мм.

 

Изобразим графическую схему полей  допусков для резьбового соединения, заданного в условии задачи (рис 3.1). Т.к. поле допуска среднего диаметра гайки располагается выше поля допуска среднего диаметра болта, то можно считать здесь имеет место посадка с зазором. Предельные значения зазоров по среднему диаметру:

S_max= ES₂-ei₂= +0,280- (-0,228) = 0,508 мм ;

S_min= EJ₂- es₂= 0- (-0,058) = 0,058 мм .

 

Рис. 3.1. Графическая схема полей допусков резьбового соединения M20

(в мм).

 

Таким образом, можно сделать вывод о том, что, поскольку поля допусков по диаметрам D и d₁ не нормируются, сопряжение (посадка) в метрической резьбе образуется только по среднему диаметру.

  На рис.3.2 изображены эскизы резьбовых деталей (болта и гайки) с указанием резьбы.

 

 

 

Рис. 3.2. Обозначение метрической резьбы на чертежах деталей

 

 

                                                Задание 4

 

Основные нормы взаимозаменяемости призматических шпоночных и прямобочных шлицевых соединений.

 

 

Исходные данные

 

Конструкция узла - на рис. 7.

Шпоночное соединение размером d1 = 26

Диаметр вала с призматическим шпоночным соединением d1 = 26 мм. Для участка вала с диаметром d1 характерно наличие шкива с посадкой с натягом. Таким образом, здесь можно использовать соединение – плотное. По таблице 2 на стр.303 [1] определим сечение шпонки:

       b×h= 8×7, где b- ширина шпонки, h- высота.

По таблице 7, на стр.313 [1] находим поле допусков для III-го вида соединения (плотное) для шпонки по ширине b-h9, для вала и для паза втулки Р9.

Таким образом,  в шпоночном  соединении имеется две посадки:

шпонка в пазу вала и втулки – 8 Р9/h9.

Определяем предельные отклонения и предельные размеры в соответствии со стандартом ЕСДП и заносим результаты в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1

 

Точностные  характеристики шпоночного соединения.

 

Размер детали и поле допуска	Предельные отклонения, мкм		Допуск TD (Тd), мкм	Предельные размеры, мм
	ES (es)	EJ (ei)		D (d)max	D (d)min
Шпонка
b= 8h9	0	-36	36	8	7,964
Паз на валу
b=8Р9	-15	-51	36	7,949	7,985
Паз во втулке
b=8Р9	-15	-51	36	7,949	7,985

 

Построим  графическую схему полей допусков обоих посадок шпоночного соединения (рис. 4.2). По расположению полей допусков видно, что обе посадки - переходные. Рассчитываем посадки:

 

S_max= ES-ei= -0,015-(-0,036)= 0,021 мм;

N_max = es – EJ = 0 - (-0,051) = 0,051мм;

 

Изобразим эскизы деталей шпоночного соединения с указанием размеров, допуска расположения и шероховатости посадочных поверхностей рис. 4.3.

Величину допуска симметричности выбираем из табл. 14 стр.219 [1].

Параметры шероховатости R_a для боковых поверхностей и дна пазов примем по рекомендациям таб.8, на стр.315 [1] Ra = 6,3 мкм.

Допуск симметричности указывается  с целью обеспечения собираемости шпоночного соединения. Величина допуска выбирается из таблицы 14, на стр.219 [1].

Глубина пазов на валу t₁ =4мм и на втулке t₂ = 3,3 мм находим по таблице 2, на стр.303, а предельные отклонения этих размеров по таблице 7, на стр.313 [1].

 

Рис. 4.2. Графическая схема полей допусков шпоночного соединения

 

Рис. 4.3. Эскизы деталей шпоночного соединения

 

 

Задание 5

 

Нормы точности цилиндрических зубчатых колес.

 

Исходные данные

 

Рис.7. Посадочный диаметр колеса d_{5 .}

Число зубьев z=32, модуль m=3 мм.

Нормы точности 8-9-8-А.

 

Для заданных условий диаметр делительной окружности d=m×z=3×32=96 мм.

Выберем номера комплексов точности по каждой группе норм.

По нормам  кинематической  точности  для степени точности 8-й и делительному диаметру d = 96 мм выбираем по таблице 2 на стр.426 [1] комплекс  II. Для него по таблице 5 на стр. 431 находим:

• допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr=45 мкм;
• допуск на погрешности обката F_c =28 мкм.

По нормам плавности из таблицы 7, на стр.435 выбираем показатель- колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе f_ir^˝ , а по таблице 10, на стр. 439 [1], для степени точности 9, модуля m= 3 мм, делительного диаметра d=96 мм находим f_ir^˝ = 36 мкм.

По нормам контакта зубьев, из таблицы 12, на стр. 444 [1] выбираем показатели комплекса VIII – допуск параллельности осей  fx и допуск на перекос осей f_y , а из таблицы 15, на стр. 449, находим f_x и f_y  в зависимости от ширины венца зубчатого колеса. Определим ширину венца исходя из отношения ширины венца к делительному диаметру колеса, изображенного на чертеже узла (рис. 7). Для выбранного примера

b= 20/70×96=27,4 мм.

Итак, допуски f_x= 17 мкм,  f_y = 9 мкм.

По нормам бокового зазора из таблицы 16, на стр. 450 [1], выбираем комплекс:

• наименьшее дополнительное смещение исходного контура зубчатого колеса-  E_hs ;
• допуск на смещение исходного контура T_h.

Из таблицы 19, на стр.454 [1], находим численные значения этих показателей в зависимости от делительного диаметра колеса E_hs = -280 мкм. Допуск T_h зависит от вида сопряжения и допуска F_r на радиальное биение зубчатого венца (см. выше). Для F_r = 45 мкм допуск T_h =180 мкм.

На рисунке 5.1, показан эскиз зубчатого колеса, выполненного в соответствии с проведенными расчетами. При этом:

- размер посадочного отверстия  выбран пропорционально размеру  делительного диаметра ( по чертежу на рис. 7) 48 мм ;

- задание для контроля зубчатого колеса можно назначить , исходя из норм бокового зазора. Так как при этом нормируется дополнительное смещение  Еhs и допуск Тh, то и изменение размеров зуба можно контролировать показателями: постоянная хорда и расстояние до постоянной хорды .

Эти значения можно определить по формулам:

=1.387m = 4,161;

=0.748m = 2,244.

Предельные отклонения на размер постоянной хорды определяются при помощи таблиц 29, на стр. 463 [1] и 30 на стр. 464 [1].

 

 

Рис. 5.1. Эскиз зубчатого колеса

 

 

 

 

                                                     VI. Задание 6

 

Расчет размерных целей.

 

 

Исходные данные

 

Узел на рис.7

Замыкающее звено Г_∆= 2,5^+0,9_+0,2.

 

Руководствуясь методическими рекомендациями составим геометрическую схему размерной цепи (рис. 6.1) с замыкающим звеном Г_∆ на рис.7    

 

 

 

 

Рис. 6.1. Геометрическая схема размерной цепи.

 

Здесь замыкающее звено Г_∆  = 2,5^+0,9_+0,2;                                

Г₁ – толщина гайки круглой шлицевой М20, Г₁=8_-0,1 мм (ГОСТ 11871-88);

Г₂ – толщина стопорной шайбы,  Г₂=1_-0,1 мм (ГОСТ 13465-77);

Г₃ – номинальный размер ступицы шкива,  Г₃=18 мм;

Г₄ – номинальный размер промежуточной втулки, Г ₄= 20 мм;           

Г₅ – ширина кольца подшипника 207-Р6, Г ₅= 17_-0,12 мм. (стр.82 [2], т.2 стр.280 [1]).

Г₆ – номинальный размер уступа вала,  U₁=66,5 мм;

 

В размерной цепи (р.ц.) присутствуют стандартные элементы - Г₁; Г₂;  Г_5. Размеры остальных элементов составляемой размерной цепи определены, сопоставляя их с размером стандартных изделий, обозначенных на рис. 7, в соответствующем масштабе.

Разделим составляющие звенья на увеличивающие и уменьшающие. Увеличивающие – Г₆. Остальные – уменьшающие. Проверим правильность составления р.ц. по формуле

U_∆=

- ,

Где n- число увеличивающих звеньев, p- уменьшающих звеньев.

Г_∆= 66,5-8-1-18-20-17= 2,5 мм.

Исходя из условий

ES (Г_∆) = +0,9 мм ;EJ (Г_∆)= +0,2 мм ; TГ_∆ =ES (Г_∆) -EJ(Г_∆) = 0,7 мм =700 мкм.

Здесь ES(Г_∆) – верхнее отклонение размера замыкающего звена, EJ(Г_∆) - нижнее отклонение, TГ_∆  - допуск замыкающего звена.

Основное условие решения задачи расчета р.ц. методом максимума- минимума

                                        TU_∆ =                                                 

где TA_i  - допуски составляющих звеньев,а n-число составляющих звеньев.

Допуск любого составляющего  звена

TA_i= a_i×i_i,

где a_i  - число единиц допуска - безразмерный коэффициент, зависящий от квалитета размера звена. Его находим по таблице 2, стр. 27 [1]. i_i – единица допуска, определяемая номинальным размером, значение i_i находим в приложении I стр. 509 [1].

Исходя из условия равенства квалитетов составляющих звеньев, можно определить значение a_ср – средний коэффициент точности р.ц.

a_ср= TA_∆ /

Но в р.ц., в которой имеются размеры стандартных звеньев, следует рассчитывать a_ср по формуле

a_ср= (TA_∆  -

)/

где TA_i ^ст – допуски размеров стандартных звеньев, определяемые по соответствующим стандартам; k - число стандартных звеньев, входящих в р.ц.

 

TГ₁ =ES -EJ = 0 – (0,1) = 0,1 мм =100 мкм

TГ₂ =ES -EJ = 0 – (0,1) = 0,1 мм =100 мкм

TГ₅ =ES -EJ = 0 – (0,12) = 0,12 мм =120 мкм

= 100 + 100 + 120 = 320 мкм .

 

 

Определим i_i для звеньев, согласно прил.1 стр. 509 [1]:

 

Г₃= 18 мм             i₃ = 1,1

Г₄= 20 мм             i₄ = 1,3

Г₆= 66,5 мм          i₆= 1,9

 

= 1,1+ 1,3+ 1,9 = 4,3 мкм .

Находим величину a_ср

a_ср = (TГ_∆- TГ₄^ст) /

= (700-120) / 4,3= 135

По таблице значений числа единиц допуска определяем, что для квалитетов JT11-a=100, JT12-a=160. Принимаем JT11.

Для удобства дальнейших расчетов составляем вспомогательную  таблицу.

 

Обозна- чение звена Ui	Номин. Размер звена	Единица допуска ii	Допуск TUi,мкм		Квали- тет JTq	Предельные отклонения размеров, мм		Координата середины поля допуска Ec (Ui)
			По расчету	После корректировки		ES (Ui)	EJ (Ui)
Г∆	2,5		700	700		+0,9	+0,2	0,55
Увеличивающие звенья
Г6→	66,5	1,9	190	190	11	0	- 0,19	-0,095
Уменьшающие звенья
Г1←	8		100	100		0	- 0,1	-0,05
Г2←	1		100	100		0	- 0,1	-0,05
Г3←	18	1,1	110	60	11	-0,52	- 0,58	-0,55
Г4←	20	1,3	130	130	11	+0,13	0	+0,065
Г5←	17		120	120		0	- 0,12	-0,06

 

По значениям номинальных  размеров составляющих звеньев и  квалитету JT11 находим значение допусков и заполняем четвертую графу. Проверяем выполнение условия формулы:

TU_∆ =

   .

Поскольку условие не выполняется, т.е. > TГ_∆ , необходимо выделить корректирующее звено и уменьшить его допуск, чтобы обеспечить равенство.

Для нашего случая в качестве корректирующего звена выбираем звено Г₃. Чтобы сумма допусков составляющих звеньев Г_i была бы равна Г_∆ , необходимо, чтобы Г₃= 60 мкм.

Определим предельные отклонения всех составляющих звеньев, кроме корректирующего звена и размеров стандартных изделий.

В нашем случае, следовательно, остается определить ES (Г_i) и EJ (Г_i) для звеньев Г₆,  Г₃, Г₄ и Г_5. Здесь можно воспользоваться рекомендациями: охватываемые размеры выполнять с основным отклонением h, охватывающие - с H. Для звена Г₆ h, т.е.

EJ (Г₆₎ =0, EJ (Г₆) = -0,19 мм,

Для звена Г₄ Н, т.е.

 ES (Г₄)= +0,13 мм , EJ (Г₄)= 0. Заносим эти значения, а также уже ранее определенные значения в графы 7 и 8.

Определим предельные отклонения корректирующего звена, по соответствующим формулам.

В нашем случае корректирующее звено входит в состав группы уменьшающих звеньев.

ES (Г₃)= - - ES (U_∆)

ES (Г₃)=0 – (-0,1-0,1-0-0,12) – 0,9 = - 0,58

 

EJ (Г₃)= - EJ (U_∆) -

EJ (Г₃)= - 0,19 – 0,2 - 0,13 = - 0,52

 

Заносим полученные значения в 7 и 8 графы.

Для проверки необходимо вычислить для каждого звена координату середины поля допуска по формуле:

 

E_c (U_i) = 0,5 [ES (U_i) + EJ (U_i)],

 

а затем проверить правильность решения по формуле

E_c (U_∆) =

- ,

где p-число уменьшающих звеньев.

После заполнения графы 9 находим координату поля допуска  замыкающего звена.

E_c (U_∆) = - 0,095 – (-0,05-0,05-0,55+0,065-0,06)=0,55.

 

Результат показывает правильность решения задания.

 

Задание 7

 

7.1 Организация и функции государственной метрологической службы в РФ.

 

Метрологическая служба — это совокупность субъектов  деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

В настоящее время метрологическая служба России состоит из Государственной метрологической службы, руководство которой осуществляется Росстандартом, а также из метрологических служб органов государственного управления и юридических лиц.