Точность деталей узлов и механизмов. Виды взаимозаменяемости

Современное массовое производство машин, оборудования и приборов с конвейерной сборкой, а также их ремонт и эксплуатация базируются на принципе взаимозаменяемости деталей, узлов и агрегатов. Взаимозаменяемость органически связана с конструктивными требованиями, технологией производства и техническими измерениями (контролем).

Взаимозаменяемость — это свойство деталей, сборочных единиц, агрегатов занимать свое место в машине без дополнительной обработки и выполнять при этом заданные функции. Взаимозаменяемостью обеспечивается возможность сборки или замены при ремонте любых независимо изготовленных деталей.

Первоначально взаимозаменяемость возникла из требований эксплуатации и ремонта машин, а затем, с развитием крупносерийного и массового производства, перешла и в область производства машин.
В настоящее время сборка тракторов, автомобилей, комбайнов и других сельскохозяйственных машин происходит на конвейере, а это стало возможным в результате изготовления взаимозаменяемых деталей.
Обеспечить взаимозаменяемость деталей можно в том случае, если их основные характеристики (геометрические размеры, форма, чистота поверхности, материал, термическая; или термохимическая обработка и твердость) точно соответствуют значениям, указанным в чертежах и технических условиях. Обеспечить взаимозаменяемость можно только в том случае, когда изготовление деталей и сборка узлов производятся с нормированной точностью и высоким качеством.

Особое значение приобретает принцип взаимозаменяемости в сельскохозяйственном производстве при эксплуатации и ремонте машин, когда в полевых условиях требуется быстрое устранение неисправности путем замены изношенной детали или узла.

Взаимозаменяемость подразделяется на: полную и неполную, внешнюю и внутреннюю, функциональную и по геометрическим параметрам

Полная взаимозаменяемость — это обеспечение заданных показателей качества без дополнительных подгоночных операций в процессе сборки при изготовлении или ремонте машин и их узлов. Благодаря такой взаимозаменяемости упрощается ремонт машин, так как любую износившуюся деталь или узел заменяют.

Экономически целесообразно применять ее для деталей средней точности, а также для узлов, состоящих из небольшого числа деталей.

Неполная взаимозаменяемость используется при групповом подборе деталей (селективная или индивидуальная сборка), при наличии компенсатора или при расчетах на основе теории вероятностей. Применяется также для соединений высокой точности. Точность сборки повышается во столько раз, на сколько групп были рассортированы детали.

Внешняя взаимозаменяемость присуща размерам и формам присоединительных поверхностей узлов и их эксплуатационным показателям, например для электродвигателей — взаимозаменяемость по мощности и частоте вращения.

Внутренняя взаимозаменяемость характеризуется точностью деталей, входящих в узлы, например взаимозаменяемость шариков или роликов подшипников качения, узлов ведущего и ведомого валов коробок передач.

Функциональная взаимозаменяемость обуславливает не только возможность сборки или замены при ремонте любых деталей узлов, но и их оптимальные служебные функции, Например, зубчатое колесо, должно не только без всяких подгоночных операций занимать свое место в машине, но и передавать требуемый крутящий момент, характеризоваться определенным передаточным отношением.

Взаимозаменяемость по геометрическим параметрам — необходимое условие для соблюдения функциональной взаимозаменяемости.

Функциональную взаимозаменяемость следует создавать с момента проектирования машины или узла, Для этого уточняют номинальные значения эксплуатационных показателей и определяют допустимые отклонения. Затем определяют основные узлы и детали, от. которых в первую очередь зависят данные показатели. Для этих узлов и деталей применяют такие материалы и технологию изготовления, при которых надежность, долговечность и другие показатели оптимальны После этого выявляют функциональные параметры и устанавливают оптимальные отклонения. Для внедрения функциональной взаимозаменяемости важное значение приобретает контроль деталей, узлов и механизмов.

Принцип функциональной взаимозаменяемости — один из главных принципов конструирования и производства, контроля и эксплуатации машин и узлов.

Уровень взаимозаменяемости производства характеризуется коэффициентом взаимозаменяемости

Кв=Тя / Т0,

где Тя — трудоемкость изготовления взаимозаменяемых деталей и узлов данной машины; Т0 — общая трудоемкость изготовления данной машины.

Степень приближения коэффициента взаимозаменяемости к единице служит показателем технической культуры производства.

Для обеспечения взаимозаменяемости необходимо учитывать следующие факторы:

1. Применение и соблюдение стандартов. Благодаря применению отечественных стандартов повышается уровень взаимозаменяемости, появляется возможность рационального использования технологического оборудования и измерительного инструмента.

2. Рациональное конструирование изделий. Конструкция изделия должна отвечать современным требованиям. Требования к точности размеров и форм деталей, их взаимному положению должны гарантировать высокий уровень взаимозаменяемости.

3. Грамотные разработка и оформление чертежей. Рабочий чертеж служит исходным документом для технологов и работников ОТК. По нему разрабатывают и проводят технологический процесс, назначают средства контроля точности как производственного процесса, так и готовой продукции. Для упрощения проектно-конструкторских работ установлены единые правила выполнения и оформления чертежей.

4. Разработка обоснованной технологии производства. Необходимо увязывать эксплуатационные требования с технологическими возможностями, принимая за основу эксплуатационные требования. Установлен обязательный порядок разработки, оформления и обращения всех видов технологической документации (ЕСТД).

5. Необходимая точность измерений. Технические измерения должны быть связаны с технологическим процессом. Использование станков, обеспечивающих необходимую точность производства, высокая точность измерений, применение сырья и полуфабрикатов надлежащего качества способствуют созданию взаимозаменяемости, повышению ее уровня.