Шероховатость поверхности характеризуется величиной микро- неровностей реальной поверхности, определяющей ее отклонение от идеально гладкой поверхности. Эта понятия рассмотрены в учебной литературе и изучены при выполнении графических заданий предыдущих разделов курса [1,5,6]
Напомним, качество поверхности оценивается параметрами шероховатости по ГОСТ 2789-80. Правила нанесения обозначений параметров шероховатости поверхностей на чертежах должны соответствовать ГОСТ 2.309-73.
При выполнении чертежей опоры вала полезны рекомендации, приведенные в таблице 1.
Примеры нанесения условного изображения и обозначения параметров шероховатости поверхностей показаны на рисунках 17,18 и 19 приложения 2.
Чертеж вала
Правильно составить чертеж детали, не зная назначения и конструкции детали, сложно. Отметим назначение и характерные особенности конструкции детали вал.
Вал - деталь, предназначенная для передачи вращающего момента, а также для поддержания вращающихся деталей.
Различают валы [7]: по геометрической форме - прямые, коленчатые и гибкие; по типу поперечного сечения - сплошные или полые; по очертанию - гладкие цилиндрические, со шпоночными пазами или шлицевыми участками14, с различными канавками и проточками15 и т.п. Широко применяются валы ступенчатой формы, с уменьшением диаметра на концах. Ступенчатая форма вала облегчает сборку, так как в этом случае каждая насаживаемая деталь может пройти по валу своей посадочной поверхностью свободно.
Валы изготовляют преимущественно механическими видами обработки: точение, сверление, строгание, фрезерование, протягивание и шлифование16.
Пример чертежа «Вал» приведен в приложение 2 на рис. 18.
Вал представляет собой цилиндрический стержень, состоит из шести ступеней разных диаметров и длин. Левый конец вала (первая ступень) имеет шпоночный паз под призматическую шпонку. В средней части вала (четвертая ступень) имеется шпоночный паз и цилиндрический выступ, в который с одной стороны упирается ступица зубчатого колеса, а с другой - внутреннее кольцо подшипника.
14Шлицевой участок - пазы в виде канавок на валах и колесах для осуществления щпицевого соединения.
15Проточка - кольцевой желобок на валу или стержне или в отверстии, необходим для выхода резьбонарезного инструмента или для других технологических целей.
16Приточенииглавное движение - вращательное - совершает заготовка, а движение подачи - поступательное - совершает резец вдоль оси заготовки или перпендикулярно оса заготовки. При сверлении заготовка, как правило, неподвижна, а сверло или другой инструмент для обработки отверстия (зенкер, развертка) получают вращательное движение и подачу. Шлифование производят при быстром вращении режущего инструмента (шлифовального круга) и относительно медленном вращении заготовки.
На чертеже вал представлен главным видом, который выбирают с учетом технологии изготовления. Рассматриваемую деталь изготовляют на токарном станке, используя операцию точения. При обработке ось вращения детали расположена горизонтально. На формате чертежа изображение оси вала также ориентировано горизонтально. Кроме главного вида на чертеже выполнены изображения двух сечений, выявляющих форму и размеры шпоночных пазов. На правом конце вала выполнен местный разрез с изображением одного из центровых отверстий вала, форма и размеры которого раскрыты на выносном элементе. На втором выносном элементе показаны форма и размеры канавки для выхода шлифовального круга. Выносные элементы выполнены в увеличенном масштабе.
Эти изображения выявляют форму детали, в которой имеется конструктивные и технологические элементы: шпоночные пазы, фаски, галтели, канавки для выхода шлифовального круга, два центровых отверстия в торцах вала. Размеры конструктивных и технологических элементов указаны в соответствии с данными стандартов.
В процессе обработки вала (точение, шлифование) для установки и крепления заготовки на станках используют технологические центровые отверстия17, которые выполняют в торцах18 вала. Форма и размеры центровых отверстий установлены ГОСТ 14034-74. Для упрощения поиска справочных стандартных данных, примем во всех вариантах задания диаметр отверстия равным 3,15 мм.
Центровое отверстие на левом торце вала изображено условно, знаком « < », с указанием условного обозначения на полке линии-выноски. Пример условного обозначения двух центровых отверстий вала с формой, обозначенной буквой В и диаметром, равным 3,15 мм.
2 отб. центр. В 3,15 ГОСТ 14034-74
В учебных целях центровое отверстие правого торца изображено на местном разрезе принятой в стандарте геометрической формы и размеров, без условностей.
17Центровые отверстия - специальные отверстия (гнезда) с конусом в 60', высверливаемые в торцовых поверхностях деталей машин, обрабатываемых в центрах.
18Торец детали - поверхность, ограничивающая боковую поверхность вращения тела.
Кроме изображений научебном чертеже вала нанесены размеры и параметры шероховатости поверхностей.
В процессе изготовления и контроля вала все размеры легко контролировать от технологических баз, в качестве которых используются крайние торцовые плоскости. На рис.11 показан пример нанесения размеров на чертеже вала, отмечены основные базы 1 и 2 и вспомогательная база 3.
Рис.11 - Пример простановки размеров на чертеже вала
Основной размерной базой 1 выбрана поверхность левого торца вала. От нее показан координатный способ простановки размеров l2, l3, l4, l5, l8 от одной базы. Этим обеспечивается точность расстояний между элементами вала. От базы 3 (правый торец) нанесен размер l1. Положение шпоночного паза в средней части вала определяется относительно вспомогательной базы 2 (левый торец буртика) размером l6. База 2 ориентирована относительно основной базы 1 размером l2. Размеры l6 и l7 (длина шпоночного паза) проставлены цепочкой. Отметим, сочетание цепного и координированного способов простановки размеров представляет комбинированный способ. При этом технологическая база (3) и конструкторская база совпадают.
Сопряженными размерами являются: ØА, ØБ, ØВ, ØГ, ØD, все размеры шпоночных пазов.
Перечислим размеры и их значения:
А - диаметр вала под кольцо уплотнительное (указан в прил.1);
Б - диаметр вала под подшипники (указан в прил.1);
В - диаметр вала под колесо зубчатое (указан в прил. 1);
Г- диаметр вала под распорное кольцо, внешний диаметр кольца равен ØА, внутренний ØГ должен быть:
ØБ <Ø Г <ØВ;
Размер кольца по длине должен обеспечивать надежное фиксирование колеса, его определяют по месту установки.
ØD диаметр входного цилиндрического конца (первой ступени) вала по ГОСТ 12080 - 66, в соответствии с вариантом задания может быть равен:
Ø20 мм, при длине l5=36 мм;
Ø25 мм, l5=42 мм;
Ø28 мм, l5=42 мм;
l6 - рекомендуется 3...5 мм (для всех вариантов задания);
l1 = E + (3...5 мм),
где Е - ширина подшипника по ГОСТ;
l2 - l3 = LCT - (2...5мм),
где LCT - длина ступицы колеса (см. подраздел 4.5);
l4= l5 +(Е + 5),
где Е - ширина подшипника по ГОСТ;
l7 , l8- длины шпоночных пазов на валу (вид шпонок указан в варианте задания прил.1; подбор размеров шпонок, пазов под них на валу выполняют по указаниям подраздела 3.2 и справочным данным в зависимости от диаметра вала).
Прочие размеры рассчитывают в процессе выполнения задания с учетом размеров, заданных в варианте задания:
L - длина вала, может быть равна 175... 195 мм в зависимости от варианта задания (возможны незначительные отклонения);
Длину ступеней вала с диаметрами ØА и ØГ назначаем одинаковой и определяем ёе исходя из рекомендованного размера длины вала 175... 195 мм за вычетом всех известных длин ступеней вала.
Окончательно длину ступеней вала с диаметрами ØА и ØВ подбирают при выполнении сборочного чертежа.
На участках переходов ступенчатых валов применяют галтели19 для облегчения обработки, снижения концентрации напряжений и т.п. (рис.12).Радиус галтели должен быть меньше радиуса закругления илиразмера фаски насаживаемой детали.
Значение радиуса галтели выбирается из следующего ряда: 0,8; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0 мм[8].
Размеры фасок20 вала выбирают из стандартных величин: 0,2; 0,5; 0,8; 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5 мм в зависимости от диаметра вала [8]. Фаски обычно выполняют под углом 45°.
Для некоторых элементов вала заданы повышенные требования к шероховатостиповерхностей, что характерно для наиболее ответственных элементов детали с сопрягаемыми поверхностями. Например,цилиндрические поверхности вала под подшипники шлифуют.
Переходные участки вала, расположенные между двумя ступенями разных диаметров, где заплечики21 используют для упора подшипников, имеют канавку для выхода шлифовального круга. Форма и размеры канавки выбирают по ГОСТ 8820-69 в зависимости от диаметра шлифуемой поверхности [7, 8]. Следует заметать, что ширина этой канавки входит в общую длину ступени вала, на которой она выполнена.
Рекомендации по нанесению параметров шероховатости даны в подразделе4.3 методических указаний и на примере рис. 18 в прил. 2.
19Галтель - криволинейная поверхность плавного перехода от меньшего сечения вала к плоской части заплечика.
20Фаска вала - это скошенная часть боковой поверхности у торца вала, заплечика вала.
21Буртик - кольцевое утолщение вала, составляющее с ним одно целое. Буртики препятствуют продольному перемещению вала. Плоские поверхности буртика называютсязаплечиками.