Modul č. 1-Technologie montáže a metrologie

Modul č. 1-Technologie montáže a metrologie

Výukové postupy metrologických úloh:  Kontrola odchylek tvaru vrtání válce  Kontrola tvaru vačkového hřídele  Kontrola rozměrů ozubeného kola  Kontrola tolerance ložiskových průměrů VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily

VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily CZ.1.07/3.2.07/02.0077

Obsah Cíle výukových úloh ....................................................................................... 2 Soupis měřidel a zařízení ................................................................................ 2 Výukové úlohy jsou rozděleny do následujících částí ...................................... 4 Kontrola odchylek tvaru vrtání válce ................................................................................. 4 Kontrola tvaru vačkového hřídele ...................................................................................... 4 Kontrola rozměrů ozubeného kola..................................................................................... 4 Kontrola tolerance ložiskových průměrů ........................................................................... 4 Kontrola odchylek tvaru vrtání válce ................................................................................................... 5 Použitá měřidla a pomůcky: ................................................................................................................ 5 Postup měření ................................................................................................................................... 14 Vyhodnocení měření ......................................................................................................................... 19 Kontrola tvaru vačkového hřídele ..................................................................................................... 23 Použitá měřidla a pomůcky: .............................................................................................................. 23 Postup měření ................................................................................................................................... 26 Kontrola rozměrů ozubeného kola ................................................................................................... 38 Použitá měřidla a pomůcky: .............................................................................................................. 38 Kontrola tolerance ložiskových průměrů .......................................................................................... 48 Použitá měřidla a pomůcky: .............................................................................................................. 48 Teorie k měření ................................................................................................................................. 49 Postup měření ................................................................................................................................... 56

Protokoly k měření........................................................................................62

1 VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily CZ.1.07/3.2.07/02.0077

Cíle výukových úloh Podstatou těchto výukových úloh je obeznámit se s procesem kontroly odchylek, tvaru, tolerance a rozměrů motorových součástí. Před samotnou realizací úloh je důležité přiblížit posluchačům základní technické informacemi z oblasti metrologie. Proto před každou kapitolou Vás krátce seznámíme se základními informacemi, které jsou potřebné k úspěšnému provedení popsaných úloh.

Soupis měřidel a zařízení            

Subito Digitální posuvné měřítko Mikrometr Stojan mikrometru Optická dělící hlava se stolem Digitální úchylkoměr Úhelník Válce Vačka Úchylkoměr Dutinový mikrometr Talířkový mikrometr


Obr. 1 Souhrn měřidel a zařízení


Výukové úlohy jsou rozděleny do následujících částí Kontrola odchylek tvaru vrtání válce str. 4-17

Kontrola tvaru vačkového hřídele str. 18-30

Kontrola rozměrů ozubeného kola str. 31-39

Kontrola tolerance ložiskových průměrů

str. 40-48 4 VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily CZ.1.07/3.2.07/02.0077

Kontrola odchylek tvaru vrtání válce Z kraje této kapitoly se budeme věnovat krátkému seznámení s měřícími pomůckami a zásadami pro jejich správné použití. Dále pak postupem měření a vyhodnocením dat. Cílem této úlohy je si ukázat správný postup při měření tvaru vrtání válce. Výsledkem měření budou dvě hodnoty rozměru s tolerancí pro již používaný válec a pro nový válec. Z rozdílu těchto veličin pak vyplyne odlišnost mezi novou a opotřebovanou součástí.

Použitá měřidla a pomůcky: Subito Subito je dutinový odpich s číselníkovým úchylkoměrem viz Obr. 2. Měřidlo má dva dotyky, pevný a pohyblivý. Ty jsou pomocí převodového mechanismu spojeny s číselníkovým úchylkoměrem. Pevný dotyk je přitlačován ke stěně měřeného otvoru a prostřednictvím pružného dotyku dojde k přenosu rozměru na úchylkoměr. Pevné dotyky na měřidlu jsou výměnné, což umožňuje měřit otvory v rozsahu 50-160mm. Subito měří s přesností na setinu mm.


Číselníkový úchylkoměr

Výměnný pevný dotyk

Pružný dotyk

Obr. 2 Subito


Třmenový mikrometr Umožňuje měření s přesností 0,01 mm. Používá se pro měření vnějších rozměrů. Jsou konstruovány pro různé měřicí rozsahy, například měřicí rozsah 25, 25 - 50, 50 - 75, 75 - 100, 100 - 125 mm a tak dále po 25 mm. Konstrukce a části třmenového mikrometru. V pevném třmenu a jsou uloženy pevný dotyk a otáčivý mikrometrický šroub. Dotyk a mikrometrický šroub tvoří dvě měřicí plochy mikrometru. Mikrometrický šroub má broušený jemný závit, jehož stoupání je 0,5 mm a je pevně spojeno s bubínkem se stupnicí. Mikrometrický šroub a bubínek se stupnicí představují pohyblivou (nastavitelnou) část, matice, vnitřní pouzdro se stupnicí a třmen a tvoří pevnou část mikrometru. Při každém celém otočení bubínku se stupnicí se mikrometrický šroub o 0,5 mm vyšroubuje nebo zašroubuje. Vnitřní pouzdro se stupnicí je v podélném směru rozděleno na celé a poloviny milimetru. Aby se při měření zabránilo příliš silnému utáhnutí mikrometrického šroubu, má mikrometr řehtačku, která je spojena pomocí pružné spojky (rohatka se západkou) s mikrometrickým šroubem. Řehtačka zajišťuje stále stejný tlak mikrometrického šroubu a zamezuje poškození dotykových ploch. Proti opotřebení bývají měřicí plochy často opatřeny povlakem z tvrdokovu. Při stoupání závitu 0,5 mm: Kuželová plocha bubínku se stupnicí je na obvodu rozdělena na 50 dílků. Když se bubínkem se stupnicí pootočí o jednu rysku dílku, tedy o 1/50 obvodu, posune se mikrometrický šroub c o 1/50 stoupání, to je 0,5 : 50 = 0,01 mm. Pomocí hrany bubínku se stupnicí jsou na pouzdru se stupnicí odečítány celé a poloviny milimetru. Odečítání 1/100 mm se provádí na stupnici bubínku se stupnicí.Přesné měření je velkou měrou závislé na rovinnosti a rovnoběžnosti měřicích ploch na pevném doteku a mikrometrickém šroubu.Před měřením je třeba nejprve zkontrolovat nulovou polohu pouzdra a bubínku se stupnicí. Tato kontrola se provádí kontrolní základní měrkou, nebo kontrolním trnem.


Obr. 3 Mikrometr a stojánek mikrometru


Posuvné měřítko Posuvná měřítka jsou nastavitelná měřidla. U posuvných měřítek se porovnává naměřená veličina přímo s milimetrovou stupnicí. Pro zvýšení odečítací přesnosti slouží nonius. Posuvná měřítka umožňují měření s přesností 0,1 mm, 0,05 mm nebo 0,02 mm (vždy podle provedení nonia). Těmito nejvíce používanými měřidly se rychle a jednoduše měří vnější, vnitřní rozměr a hloubka. Vnější a vnitřní rozměry se měří pomocí obou měřicích ramen popř. břitů a hloubky pomocí hloubkové měřicí tyčinky (hloubkoměr), která je vložena v hlavním ramenu a je pevně spojena s posuvným ramenem.

Obr. 4 Digitální posuvné měřítko

Nonius umožňuje měření s přesností 1/10, 1/20 nebo 1/50 mm. Při zavřené posuvce musí nulová ryska nonia souhlasit s nulovou ryskou milimetrové stupnice pravítka. Levá nulová ryska nonia (= nulová značka) udává na milimetrovém dělení (hlavní stupnici) pravítka počet celých milimetrů. Zlomky milimetru 0,1 nebo 0,05 vyplývají z té rysky stupnice nonia, která se kryje s ryskou na milimetrové stupnici. Normovaná délka nonia pro nonius 1/10 mm je 19 mm, pro nonius 1/20 je 39 mm (obr. 2). U nonia 1/10 je na posuvném ramenu děleno 19 mm na 10 stejných dílků, takže vzdálenost rysek jednoho dílku činí 19/10 mm = 1,9 mm. Přesnost měřidla 0,1 mm = 9 mm je rozděleno na 10 dílků, přesnost 0,05 mm = 19 mm je rozděleno na 20 dílků, přesnost 0,02 mm = 49 mm je rozděleno na 50 dílků. Při posunutí posuvného ramene vždy o 0,1 mm doprava se rysky dílku nonia postupně kryjí s ryskami hlavní stupnice měřítka, které jsou umístěny nad ryskami dílku nonia.


Obr. 5 Nonius 1/10mm a 1/20mm


Koncové měrky Představují rozměr vzdáleností dvou rovnoběžných ploch. Jednotlivé základní měrky jsou hranolové bloky z nástrojové oceli a představují pouze jediný rozměr. Rovnoběžné základní měrky jsou stejnoměrně 9 mm široké a jsou vyráběny s přesností až 0,0002 mm. Základní měrky musí být nemagnetické. Měřicí plochy jsou rovné a jsou jemně lapovány, takže se při přiložení spojí se dvě základní měrky přilnavostí k sobě. Určitého rozměru je možné dosáhnout přiložením několika základních měrek (sada základních měrek). Při sestavování je nutné dávat pozor na to, aby větší základní měrky ležely vně a malé základní měrky mezi nimi v bloku. Základní měrky z oceli nemají zůstat delší dobu v přiloženém stavu, protože se tím spojí za studena. Oddělení se musí provádět opatrným posunutím proti sobě (nikoli odtržením). Jako ochrana proti opotřebení jsou měřicí plochy u ocelových základních měrek pochromovány natvrdo nebo osazeny tvrdokovem. Rozměr ze základních měrek skládáme z co nejmenšího počtu měrek. Při sestavování rozměru se vychází z posledních desetinných míst. Základní měrky musí být při sestavování uspořádány vedle sebe tak, aby všechny číslice byly postaveny stejně. Základní měrky se vyrábějí v různých velikostech a jsou dodávány v sadách základních měrek. Čím jsou sady bohatší, tím se rychleji a s menším počtem jednotlivých měrek může provést sestavení. Dále shrneme zásady manipulace s měrkami. Před sestavením se plochy očistí vatou a technickým benzínem, popřípadě se vlasovým štětcem odstraní prach a nečistoty. Základní měrky se musí chránit před teplem a dotykem ruky (vlhké). Po použití se základní měrky vyčistí, lehce natřou mazacím tukem a uloží opět do sady základních měrek.

Obr. 6 Základní měrky 70mm a 5,5mm


Měřené součásti Předmětem měření je vložka válce motoru Škoda Favorit viz Obr. 7, která je umístěna v bloku motoru (viz Obr. 8) a slouží k vedení pístu, a je částí spalovacího prostoru. Jako materiál pro výrobu vložek válců se používá: jakostní perlitická litina, ocel, hliník, litina legovaná chromem a niklem. Měření bude probíhat na dvou válcích, jeden nový a druhý opotřebovaný.

Obr. 7 Nová a opotřebovaná vložka válce motoru Škoda Favorit

Tab. 1 Výrobcem stanovené rozměry vložky válců

Materiál Ø Průměr vložek válců: -Standardní třída A (1. výbrus) -Standardní třída B (2. výbrus) -Standardní třída C (3. výbrus) Tolerance nominálního průměru Přesah vložek válců: -Standardní -Maximální rozdíl mezi dvěma válci

hliníková slitina 75,50 mm (nominální) 75,51 mm (nominální) 75,52 mm (nominální) +0,09 mm / -0 mm 0,07 - 0,13 mm 0,04 mm 12


Obr. 8 Motor Škoda Favorit (červenou barvou je vyznačena vložka válce motoru)


Postup měření K měření bude potřeba připravit měřidla a jejich příslušenství (subito, mikrometr, posuvné měřítko, koncové měrky, stojánek mikrometru, etalon). Měření je nutno provádět v dobře osvětleném, bezprašném prostředí se stálou teplotou. Pro měření bude potřeba také pevný stůl. 1. Kalibrace mikrometru Před měřením je nutno zkontrolovat správnost nastavení mikrometru. To provedeme pomocí etalonu od výrobce mikrometru. Etalon umístíme mezi pevný a pohyblivý dotyk a dotáhneme otočným mikrometrickým šroubem. Na stupnici bubínku by měla být hodnota 0. Pokud není, je potřeba uvolnit aretační šroub na bubínku a posunout stupnici na hodnotu 0. Ukázka kalibrace mikrometru je na Obr. 9.

Obr. 9 Kalibrace mikrometru


2. Přenesení míry 75,5mm z koncových měrek na mikrometr Dalším nutným krokem je nastavení mikrometru na základní hodnotu měření 75,5mm. Nastavení provedeme pomocí koncových měrek o rozměrech 70mm a 5,5mm. Při manipulaci s koncovými měrkami je nutno dbát na pokyny pro jejich užívání. Po nastavení a zkontrolování hodnoty se stupnicí mikrometru se vyjmou měrky a mikrometr se zaaretuje na hodnotě 75,5mm. Aretaci provedete kolečkem viz. šipka na Obr. 10.

Obr. 10 Nastavení mikrometru na hodnotu 75,5mm


3. Nastavení subita na hodnotu 75,5mm Měřidlo subito je vybaveno výměnnými dotyky a proto je potřeba zvolit vhodný dotyk pro každý měřený rozměr. Přesný rozměr a nastavení subita se provede pomocí mikrometru, který je již nastaven a zaaretován na hodnotu 75,5mm. Nastavení probíhá tak, že se zvolí vhodný dotyk, ten se upne do subita. Subito se vloží do mikrometru viz Obr. 11, pružný dotyk subita se přitlačí k dotyku mikrometru a pevný dotyk se nastaví tak, aby se dotýkal dotyku mikrometru. Poté je nutné nastavit na subitu číselníkový úchylkoměr, to se provede tak, že se kyvným pohybem ( zleva doprava ) vyhledá minimum a v minimu se nastaví úchylkoměr na nulovou hodnotu pootočením výměnného dotyku.

Obr. 11 Nastavení a seřízení subita na hodnotu 75,5mm


4. Odměření jednotlivých úrovní Pro správné provedení měření odchylek vrtání válce je potřeba zmapovat odchylky ve více místech na válci. Měření se provede celkem ve třech úrovních. První úroveň bude 20mm od vrchního okraje válce, druhá 40mm a třetí 60mm. Jednotlivé úrovně odměříme posuvným měřítkem (viz Obr. 12 ) a vyznačíme pomocí lihového fixu na oba měřené válce.

Obr. 12 Odměření a vyznačení jednotlivých měřených úrovní


5. Měření odchylek vrtání válce Měřený předmět, vložku válce, je potřeba před měřením důkladně očistit a zbavit volných částic, aby nedošlo k chybě měření a ušpinění měřidla. Měření provedeme tak, že vložíme subito do otvoru vložky válce viz Obr. 13. Nejprve vložíme pružný dotyk, který opřeme o stěnu a poté vložíme pevný dotyk tak, aby dotyky byly v místě vyznačení první úrovně. Měření provádíme tak, že kyvným pohybem ( zleva doprava) vyhledáváme minimum. Měření provedeme pro každou úroveň 10x v různých bodech obvodu měřené úrovně. Naměřené hodnoty zapíšeme do Tab. 2. Stejným postupem odměříme také druhý válec.

Obr. 13 Měření odchylek vrtání válce


Vyhodnocení měření Chyby měření Při každém měření fyzikálních veličin se dopouštíme chyb, příčinou jsou nepřesnost přístrojů, ovlivnění měření fyzikálními podmínkami (změny teploty, tlaku, vlhkosti vzduchu apod.), nedokonalost našich smyslů. Chybou měření rozumíme rozdíl mezi skutečnou hodnotou veličiny a hodnotou naměřenou. Skutečnou hodnotu ovšem neznáme. Podle charakteru chyby dělíme na soustavné, náhodné a hrubé. Soustavné (systematické) chyby se pravidelně vyskytují při daném způsobu měření. Jejich příčinou je použitá metoda (ne zcela vhodná), kvalita měřících přístrojů a kvalitou měření (osobní chyba). Soustavnou chybu nelze odstranit výpočtem. V rámci laboratorních měření by měly být použity vhodné metody i dostatečně kvalitní měřicí přístroje, aby k soustavným chybám nedošlo. Náhodné chyby jsou dány nepravidelnými změnami vnějších podmínek (teplota, tlak vlhkost vzduchu, elektromagnetické rušení, vibrace a otřesy) i vnitřních (kolísání skutečné hodnoty měřené veličiny) a přesností měřicího přístroje. Tyto vlivy jsou malé, ale četné a výsledek měření snižují a zvyšují s přibližně stejnou pravděpodobností. Náhodně vzniklé chyby korigujeme zpracováním výsledků opakovaného měření. Hrubé chyby jsou údaje, které se od ostatních naměřených hodnot výrazně liší. Chyba zřejmě vznikla nepozorností pozorovatele nebo nějakým netypickým ovlivněním měření. Tyto hodnoty ze souboru naměřených hodnot vyřadíme. Postup a výpočtu Střední hodnota nazývaný také jako aritmetický průměr využíváme pro konkretizaci souboru hodnot do jedné. Tato hodnota je suma všech měření dělená počtem všech měření. Tato hodnota může být zkreslená extrémními měřenými hodnotami. To jsou příliš velké či příliš malé pozorované hodnoty od ostatních.

x

x n

i



755,145  75,5145 mm 10


Směrodatná odchylka je kvadratický průměr odchylek hodnot od jejich aritmetického průměru. Vypovídá o tom, jak moc se od sebe navzájem liší typické případy v souboru zkoumaných čísel. Je-li malá, jsou si prvky souboru většinou navzájem podobné, a naopak velká směrodatná odchylka signalizuje velké vzájemné odlišnosti. Pravděpodobnost, že se hodnota měřené veličiny bude od střední hodnoty lišit nejvýše o jednu směrodatnou odchylku, je 68%, pravděpodobnost, že se hodnota bude lišit nejvýše o dvě směrodatné odchylky, je velmi vysoká cca 96%. To je možné vidět na Obr. 14 kde je tento výskyt vyobrazen v grafu.

Obr. 14 Graf pravděpodobnosti směrodatné odchylky

 x  x 

2

sx 

i

n1



0,0002  0,0044 mm 9

Nejistota měření typu A je označení pro parametr, který souvisí s výsledkem měření a charakterizuje rozsah hodnot, které je možné racionálně přiřadit k měřené veličině. Jedná se o novou metodiku zpracovávání výsledků měření. Typ A - statistické zpracování opakovaně naměřených údajů za stejných podmínek měření (tlak, teplota, vlhkost)


 x  x 

2

UA  s(x) 

i

n  n  1



0,0002  0,0014 mm 90

Úchylka kruhovitosti je hodnota rozdílu maximálního a minimálního naměřeného poloměru.

Δk 

dmax  dmin 75,52  75,51   0,01 mm 2 2

Výsledek měření D = x  UA D = 75,5145mm  0,0014 mm Tab. 2 Tabulka naměřených a vypočtených hodnot pro opotřebený a nový válec

Úroveň č. 1 (v=20mm)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∑xi x̄ S (x) UA

Opotřebovaná Nová vložka vložka [mm] [mm] 75,51 75,50 75,51 75,50 75,51 75,50 75,49 75,50 75,49 75,50 75,50 75,50 75,51 75,50 75,51 75,50 75,51 75,50 75,50 75,50 755,15 755,15 75,52 75,52 0,004 0,004 0,001 0,001

Opotřebovaná vložka [mm] 75,51 75,51 75,51 75,50 75,50 75,50 75,51 75,51 75,50 75,50 755,15 75,52 0,004 0,001

Nová vložka [mm] 75,51 75,50 75,50 75,51 75,51 75,51 75,51 75,50 75,50 75,51 755,15 75,52 0,004 0,001

Opotřebovaná vložka [mm] 75,51 75,51 75,50 75,50 75,50 75,50 75,51 75,51 75,50 75,50 755,15 75,52 0,004 0,001

Nová vložka [mm] 75,51 75,51 75,51 75,50 75,50 75,49 75,49 75,50 75,51 75,51 755,15 75,52 0,004 0,001

Δk

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

Číslo měření

0,01


Obr. 15 Graf odchylky vrtání válce pro prvou úroveň pro opotřebovaný a nový válec


Kontrola tvaru vačkového hřídele

V této úloze si předvedeme, jak můžeme změřit přesný tvar vačky a také co z tohoto tvaru a umístění vaček na hřídeli můžeme vyčíst. Jednotlivé vačky jsou mezi sebou natočené o jistý úhel, tento úhel udává časování ventilů v motoru. Rozdíly ve zdvihu vačky ukazují na jejich funkci (sací, výfukový) a tvar vačky udává průběh zdvihu ventilů.

Použitá měřidla a pomůcky: Digitální třmenový mikrometr 25-50mm Jedná se principiálně o stejný třmenový mikrometr jako v předchozí úloze, pouze je zde nahrazena bubínková stupnice digitální stupnicí (displejem). Displej s rozměrem Pevný dotyk

Pohyblivý dotyk

Tlačítko pro nulování rozměru 25mm

Obr. 16 Digitální třmenový mikrometr 25-50mm


Optická dělící hlava se stolem a podpěrným hrotem Optická dělící hlava může natáčet svůj trn v rozsahu 360° s přesností na minuty. Pro odečet aktuálního úhlu slouží okulár ve kterém je zobrazena na stínítku viz. Obr. 17 stupnice.

Obr. 17 Optická stupnice na stínítku

Okulár pro odečet úhlu

Optická dělící hlava

Podpěrný hrot Měřící stůl

Trn hlavy

Nastavovač úhlu

Obr. 18 Optická dělící hlava se stolem a trnem


Digitální úchylkoměr Digitální úchylkoměr měří vzdálenost od referenčního bodu s přesností na setinu mm. Na Obr. 19 je popis jednotlivých částí. Displej s rozměrem Polohovací ramínko

Tlačítko pro nulování

Pohyblivý dotyk Přídržný magnet s ovládáním

Obr. 19 Digitální úchylkoměr

Vačková hřídel Osazení pro ložisko

Druhá vačka

Osazení pro ložisko

Osazení pro ložisko

Obr. 20 Vačková hřídel

První vačka

Drážka pro pero 25


Postup měření K měření bude potřeba připravit měřidla a jejich příslušenství (mikrometr, optická dělící hlava, stojánek mikrometru, úchylkoměr). Měření je nutno provádět v dobře osvětleném, bezprašném prostředí se stálou teplotou a vlhkostí. Teplotu a vlhkost opíšeme před měřením do protokolu.

1. Kalibrace digitálního mikrometru Před měřením je nutno zkontrolovat správnost nastavení mikrometru. To provedeme pomocí etalonu od výrobce mikrometru. Ukázka kalibrace mikrometru je na Obr. 21. Vložíme kalibr mezi pohyblivý a pevný dotyk, dotlačíme dotyky a tlačítkem SET nastavíme přesnou hodnotu 25,00mm.

Obr. 21 Kalibrace mikrometru 25-50mm


Měření maximálního průměru prvé a druhé vačky Ustavíme si vačkovou hřídel na pracovní stůl pro snadné přiložení mikrometru. Přiložíme pevný dotyk mikrometru k vrcholu vačky a pohyblivý dotek k protilehlé straně vačky viz Obr. 22. Je nutné provést měření alespoň ve třech protilehlých bodech a zapsat největší rozměr do Tab. 3. Stejný postup opakujte i pro druhou vačku.

Obr. 22 Měření maximálního rozměru vačky

2. Ustavení vzájemné polohy vačky, dělící hlavy a úchylkoměru Vačkovou hřídel uchytíme mezi hroty, pomocí nastavovače úhlu nastavíme dělící hlavu na 0°. K měřícímu stolu dle Obr. 23 připevníme pomocí magnetického stojanu s ramínkem úchylkoměr do svislé polohy kolmo na osu vačkové hřídele. Je důležité umístit dotyk úchylkoměru na střed první vačky. Dále je nutné natočit vačku tak, aby dotyk úchylkoměru spočíval na nejvyšším bodu samotné vačky. Po nastavení tuto polohu zajistěte aretačním šroubem na unášecím srdci.


Aretační šroub

Obr. 23 Ustavení úchylkoměru a dělící hlavy

3. Nulování úchylkoměru Po vzájemném ustavení měřidel a po správném nastavení vačky, stiskněte tlačítko ZERO na úchylkoměru a tím také nastavíme nulový bod. 4. Měření úchylek prvé vačky Pomocí nastavovače úhlu postupně otáčejte vačkou s krokem 10° a nastavujte body ve kterých, pak provedete odečet úchylky xi z displeje měřidla. Tuto hodnotu vždy zapište do Tab. 3. Měření proveďte pro celý rozsah 360°.


Přestavení úchylkoměru Po dokončení měření první vačky přestavíme úchylkoměr na pozici druhé vačky viz. Obr. 24. Otáčením vačky dělící hlavou po 10° najdeme nejvyšší bod vačky a v této poloze opět provedeme nulování úchylkoměru pro další měření.

Obr. 24 Přestavení úchylkoměru na druhou vačku

5. Měření úchylek druhé vačky Pomocí nastavovače úhlu postupně otáčejte vačkou s krokem 10° a nastavujte body ve kterých, pak provedete odečet úchylky xi z displeje měřidla. Tuto hodnotu vždy zapište do Tab. 3. Měření proveďte pro celý rozsah 360°. Otáčíme ve stejném směru otáčení jako v případě odečtu úchylek u první vačky. 29 VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily CZ.1.07/3.2.07/02.0077

Tab. 3 Tabulka naměřených úchylek a vypočítaných rozměrů Úhel natočení ( °) 0° (360°) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170° 180° 190° 200° 210° 220° 230° 240° 250° 260° 270° 280° 290° 300° 310° 320° 330° 340° 350°

Prvá vačka Úchylka xi (mm) 0 -0,7 -2,28 -3,47 -4,26 -4,73 -4,94 -5,07 -5,17 -5,22 -5,23 -5,24 -5,24 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -4,96 -4,6 -3,94 -2,86 -1,59

Vzdálenost ri (mm) 18,74 18,04 16,46 15,27 14,48 14,01 13,8 13,67 13,57 13,52 13,51 13,5 13,5 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,49 13,78 14,14 14,8 15,88 17,15

Druhá vačka Úchylka xi (mm) -5,66 -5,64 -5,64 -5,59 -5,47 -5,29 -4,89 -4,17 -3,04 -1,38 0 -0,41 -1,98 -3,49 -4,46 -5,12 -5,47 -5,64 -5,75 -5,82 -5,84 -5,85 -5,86 -5,86 -5,86 -5,86 -5,86 -5,85 -5,83 -5,81 -5,8 -5,77 -5,75 -5,72 -5,7 -5,68

Vzdálenost ri (mm) 13,36 13,38 13,38 13,43 13,55 13,73 14,13 14,85 15,98 17,64 19,02 18,61 17,04 15,53 14,56 13,9 13,55 13,38 13,27 13,2 13,18 13,17 13,16 13,16 13,16 13,16 13,16 13,17 13,19 13,21 13,22 13,25 13,27 13,3 13,32 13,34


Prvá vačka (VV) Maximální průměr rMAX (mm)

Druhá vačka (SV) Maximální průměr rMAX (mm)

-5,25

-5,83

Vzdálenost středu r0 (mm)


6. Výpočet veličin potřebných pro grafy Vypočtěte dle dále uvedených vzorců všechny vzdálenosti od středu ri pro první i druhou vačku a opět tyto hodnoty zapište do Tab. 3. Vzdálenost středu pro úhel 0°:

r0 

rmax  x180 2

Kde rmax je hodnota změřena mikrometrem viz. bod 2. X180° je absolutní hodnota úchylky pro úhel 180°.

Obr. 25 Schéma pro vysvětlení výpočtu vzdálenosti středu

Vzdálenost středu pro obecný úhel natočení:

ri  r0  xi


Obr. 26 Schéma pro vysvětlení výpočtu obecného úhlu


7. Tvorba grafů Vytvořte paprskový a spojnicový graf závislosti vzdálenosti středu ri na úhlu natočení viz Obr. 27. a Obr. 28. Pro konstrukci grafů použijte SW Microsoft Excel a data z Tab. 3.

Obr. 27 Paprskový graf závislosti vzdálenosti středu na úhlu natočení vačky

Obr. 28 Spojnicový graf vzdálenosti středu na úhlu natočení vačky


Pro vytvoření spojnicového grafu přírůstku zdvihu na úhlu natočení vaček (viz. Obr. 29 ), upravte naměřená data takto: Nalezněte maximální hodnotu záporné úchylky, tuto vynásobte (-1) a získaný součin přičtěte ke každému řádku ve sloupečku úchylka x v Tab. 4 a výsledek zapište do sloupce přírůstek zdvihu. To proveďte pro obě vačky. Z těchto dat vytvořte graf viz. Obr. 29 Tab. 4 Tabulka hodnot přírůstku zdvihu na úhlu natočení vaček Prvá vačka Úhel natočení ( °) 0° (360°) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170° 180° 190° 200° 210° 220° 230° 240° 250° 260° 270° 280°

Druhá vačka

Úchylka xi (mm) 0 -0,7 -2,28 -3,47 -4,26 -4,73 -4,94 -5,07 -5,17 -5,22 -5,23 -5,24 -5,24 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25 -5,25

Přírůstek zdvihu (mm) 5,25 4,55 2,97 1,78 0,99 0,52 0,31 0,18 0,08 0,03 0,02 0,01 0,01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Úchylka xi (mm) -5,66 -5,64 -5,64 -5,59 -5,47 -5,29 -4,89 -4,17 -3,04 -1,38 0 -0,41 -1,98 -3,49 -4,46 -5,12 -5,47 -5,64 -5,75 -5,82 -5,84 -5,85 -5,86 -5,86 -5,86 -5,86 -5,86 -5,85 -5,83

Přírůstek zdvihu (mm) 0,2 0,22 0,22 0,27 0,39 0,57 0,97 1,69 2,82 4,48 5,86 5,45 3,88 2,37 1,4 0,74 0,39 0,22 0,11 0,04 0,02 0,01 0 0 0 0 0 0,01 0,03


290° 300° 310° 320° 330° 340° 350°

-5,25 -5,25 -4,96 -4,6 -3,94 -2,86 -1,59

0 0 0,29 0,65 1,31 2,39 3,66

-5,81 -5,8 -5,77 -5,75 -5,72 -5,7 -5,68

Prvá vačka (VV) Maximální úchylka (mm)

Druhá vačka (SV) Maximální úchylka (mm)

-5,25

-5,86

0,05 0,06 0,09 0,11 0,14 0,16 0,18

Obr. 29 Spojnicový graf přírůstku zdvihu na úhlu natočení vaček


8. Vyhodnocení Z vytvořených grafů odvoďte:  Která z vaček je určená pro sací ventil?  Vyhodnoťte o kolik stupňů se otočí kliková hřídel v motoru (kde je umístěna tato vačka) mezi vrcholem sání a vrcholem výfukové doby.  Odečtěte z grafu přibližný úhel překrytí (střihu) ventilů. Pomůcka: Sací ventily mají oproti výfukovým nepatrně větší zdvih. To proto, že nasávání vzduchu do válce atmosférického motoru je tvořeno podtlakem (cca 1bar) a to je méně efektivní než u výfuku, kdy jsou plyny z válce vytlačovány přetlakem z expanze plynu (cca 10bar). Vačkové hřídele určují časování dob motoru, tím určují kdy začne a kdy se ukončí sání a také výfuk. Protože jeden pracovní cyklus (sání, komprese, expanze, výfuk) se odehraje během dvou otáček klikové hřídele musí se vačková hřídel v motoru otáčet s poloviční rychlostí aby mohla ovládat celý cyklus. Graficky znázorněný průběh je na Obr. 30. Na Obr. 30 je možné vidět pásmo kdy je ve zdvihu vačka sací i výfuková, tomuto pásmu se říká překrytí (střih) ventilů. Toto pásmo je důležité ve vyšších otáčkách motoru, aby se využilo kinetické energie spalin. Využitím dynamiky plynů unikajících spalin ve vyfukovém potrubí vytváříme ve válci pokles tlaku, který při otevření sacího ventilu zlepší plnění motorů čerstvou směsí. Toto pásmo je pevně dané vačkovou hřídelí, pokud nemá motor variabilní časování ventilů.


Obr. 30 Rozvodový diagram čtyřdobého motoru


Kontrola rozměrů ozubeného kola V této úloze si předvedeme, jak lze provést kontrolu parametrů ozubeného kola. Při měření bude k dispozici několik ozubených kol. Každé z těchto ozubených kol bude potřeba proměřit a vypočítat jejich určující veličiny. Bude kontrolován rozměr M přes zuby, určen počet zubů. Na základě vyhodnocení bude možné s jistotou určit, které z dotyčných ozubených kol k sobě patří a jaké mají parametry a odchylky.

Použitá měřidla a pomůcky: Třmenový talířkový mikrometr Umožňuje měření s přesností 0,01 mm. Používá se pro měření ozubených kol. Jsou konstruovány pro různé měřicí rozsahy, například měřicí rozsah 0 - 25, 25 - 50, 50 - 75, 75 100, 100 - 125 mm a tak dále po 25 mm. Konstrukce a části třmenového talířkového mikrometru. V pevném třmenu a jsou uloženy pevný talířkový dotyk a otáčivý mikrometrický šroub s talířkem. Talířky tvoří dvě měřicí plochy mikrometru. Mikrometrický šroub má broušený jemný závit, jehož stoupání je 0,5 mm a je pevně spojeno s bubínkem se stupnicí. Mikrometrický šroub a bubínek se stupnicí představují pohyblivou (nastavitelnou) část, matice, vnitřní pouzdro se stupnicí a třmen a tvoří pevnou část mikrometru. Při každém celém otočení bubínku se stupnicí se mikrometrický šroub o 0,5 mm vyšroubuje nebo zašroubuje. Vnitřní pouzdro se stupnicí je v podélném směru rozděleno na celé a poloviny milimetru. Aby se při měření zabránilo příliš silnému utáhnutí mikrometrického šroubu, má mikrometr řehtačku, která je spojena pomocí pružné spojky (rohatka se západkou) s mikrometrickým šroubem. Řehtačka zajišťuje stále stejný tlak mikrometrického šroubu, zamezuje poškození dotykových ploch a zlepšuje opakovatelnost měření. Proti opotřebení bývají měřicí plochy často opatřeny povlakem z tvrdokovu. Při stoupání závitu 0,5 mm: Kuželová plocha bubínku se stupnicí je na obvodu rozdělena na 50 dílků. Když se bubínkem se stupnicí pootočí o jednu rysku dílku, tedy o 1/50 obvodu, posune se mikrometrický šroub c o 1/50 stoupání, to je 0,5 : 50 = 0,01 mm. Pomocí hrany bubínku se stupnicí jsou na pouzdru se stupnicí odečítány celé a poloviny milimetru. 38 VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily CZ.1.07/3.2.07/02.0077

Odečítání 1/100 mm se provádí na stupnici bubínku se stupnicí. Přesné měření je velkou měrou závislé na rovinnosti a rovnoběžnosti měřicích ploch na pevném doteku a mikrometrickém šroubu.Před měřením je třeba nejprve zkontrolovat nulovou polohu pouzdra a bubínku se stupnicí. Tato kontrola se provádí kontrolní základní měrkou, nebo kontrolním trnem. Talířkové dotyky

Bubínek s řehtačkou

Kalibrační klíč Obr. 31 Talířkový mikrometr 0-25mm s klíčem

Digitální třmenový talířkový mikrometr Umožňuje měření s přesností 0,01 mm. Používá se pro měření ozubených kol. Jsou konstruovány pro různé měřicí rozsahy, například měřicí rozsah 0 - 25, 25 - 50, 50 - 75, 75 100, 100 - 125 mm a tak dále po 25 mm. Konstrukce a části třmenového talířkového mikrometru. V pevném třmenu a jsou uloženy pevný talířkový dotyk a otáčivý mikrometrický šroub s talířkem. Talířky tvoří dvě měřicí plochy mikrometru. Mikrometrický šroub má závit s větším stoupáním než je tomu u analogového přístroje. Součástí bubínku je také řehtačka, která umožňuje konstantní sílu dotyku. Rozměr je zobrazen na displeji mikrometru. Součástí příslušenství mikrometru je také kalibr, který se před měřením umístí mezi doteky a tlačítkem ZERO se hodnota nastaví přesně na hodnotu kalibru.


Pohyblivý talířkový dotyk

Pevný talířkový dotyk

Displej s rozměrem

Kalibr 25mm Tlačítko pro nulování rozměru 25mm

Obr. 32 Digitální třmenový talířkový mikrometr 25-50mm s kalibrem 25mm

Ozubená kola Ozubená kola, která byla použita pro toto měření, pocházejí z převodovek dvou rozličných dopravních prostředků, jedna sada kol je původem z terénní buginy Xingyue a druhá sada je z převodovky vozu Škoda Felicia 1.3 MPI.

Obr. 33 Ozubená kola určená pro měření

Postup měření 40 VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily CZ.1.07/3.2.07/02.0077

K měření bude potřeba připravit měřidla a jejich příslušenství (třmenový talířkový mikrometr 0-25mm, digitální třmenový talířkový mikrometr 25-50mm, popisovač a ozubená kola). Měření je nutno provádět v dobře osvětleném, bezprašném prostředí se stálou teplotou a vlhkostí. Teplotu a vlhkost opíšeme před měřením do protokolu.

1. Očíslování jednotlivých ozubených kol Před měřením popisovačem označte (číselnou řadou 1 až 5) ozubená kola pro snadnou identifikaci od nejmenšího po největší.

Obr. 34 Označení jednotlivých ozubených kol

2. Určení počtu zubů ozubeného kola z Popisovačem si označte libovolný zub a odpočítejte zbylý počet zubů. Hodnotu vepište do Tab. 6. Opakujte postup pro všech 5 ozubených kol. 3. Kalibrace talířových mikrometrů Před měřením je nutno zkontrolovat správnost nastavení mikrometrů. To provedeme dotlačením doteku talířků k sobě což reprezentuje, u analogového mikrometru 0-25mm, nulovou hodnotu. Pokud je na stupnici nenulová hodnota musíme pomocí kalibračního klíče pootočit pevnou stupnicí tak aby se rysky srovnaly na hodnotu nula viz. Obr. 35. Nyní je mikrometr způsobilý k měření.


Obr. 35 Kalibrace talířkového mikrometru 0-25mm

Pro kalibraci digitálního talířkového mikrometru je postup odlišný. Součástí příslušenství digitálního mikrometru je kalibr, Tento kalibr umístěte mezi doteky a přitlačte pomocí bubínku s řehtačkou. Tlačítkem ZERO se hodnota nastaví na hodnotu kalibru, tedy v našem případě 25mm viz. Obr. 36.

Obr. 36 Digitální třmenový talířkový mikrometr 25-50mm s kalibrem 25mm


4. Měření rozteče přes zuby M Na základě počtu zubů z určete z Tab. 5 počet zubů, přes které je nutné měřit rozměr M, počet zapište do Tab. 6. Přitlačte pomocí řehtačky dotyky mikrometru na kraje zubů přes požadovaný počet zubů viz. Obr. 37. Proveďte měření na deseti místech obvodu ozubeného kola a hodnoty vepište do Tab. 7. Z těchto naměřených hodnot vypočítejte střední hodnotu rozměru M přes zuby a tu zapište do Tab. 6. Opakujte postup pro všech 5 ozubených kol.

Obr. 37 Měření rozteče přes zuby rozměr M


Tab. 5 Tabelizované hodnoty Z´ Z 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Z´ 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3

Z 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Z´ 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4

Z 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

Ź 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6

Z 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

Z´ 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7

Tab. 6 Tabulka naměřených a vypočítaných hodnot ozubeného kola Označení ozubeného kola 1 2 3 4 5

Počet zubů

Měření přez Z´ zubů

Z (-) 13 29 32 38 38

Z´ (-) 2 4 4 5 5

Střední hodnota roz. přes zuby M (mm) 11,92 27,07 26,85 37,84 37,84

Modul zubu

Úhel záběru

m (mm) 2,5 2,5 2,5 3 4

Α(°) 20 20 20 20 20


Tab. 7 Tabulka naměřených a vypočtených hodnot přes zuby M Číslo měření

Ozub. kolo č.1

Ozub. kolo č.2

Ozub. kolo č.3

Ozub. kolo č.4

Ozub. kolo č.5

1

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

2

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

3

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

4

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

5

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

6

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

7

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

8

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

9

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

10

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

∑xi

119,2

270,7

268,5

378,4

378,4

x̄

11,92

27,07

26,85

37,84

37,84

S (x)

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

Postup výpočtu Střední hodnota nazývaný také jako aritmetický průměr využíváme pro konkretizaci souboru hodnot do jedné. Tato hodnota je suma všech měření dělená počtem všech měření. Tato hodnota může být zkreslená extrémními měřenými hodnotami. To jsou příliš velké či příliš malé pozorované hodnoty od ostatních. Vztah pro výpočet střední hodnoty: x i x n


Směrodatná odchylka je kvadratický průměr odchylek hodnot od jejich aritmetického průměru. Vypovídá o tom, jak moc se od sebe navzájem liší jednotlivá měření v souboru zkoumaných čísel. Je-li malá, jsou si prvky souboru většinou navzájem podobné, a naopak velká směrodatná odchylka signalizuje velké vzájemné odlišnosti. Pravděpodobnost, že se hodnota měřené veličiny bude od střední hodnoty lišit nejvýše o jednu směrodatnou odchylku, je 68%, pravděpodobnost, že se hodnota bude lišit nejvýše o dvě směrodatné odchylky, je velmi vysoká cca 96%. To je možné vidět na Obr. 14 kde je tento výskyt vyobrazen v grafu.

Obr. 38 Graf pravděpodobnosti směrodatné odchylky

Vztah pro výpočet směrodatné odchylky:

sx 

 x

i

x



2

n1

5. Výpočet modulu m Vypočtěte dle dále uvedeného vzorce moduly ozubení všech pěti ozubených kol. Číselná řada modulů pro ozubená kola s přímými zuby je 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6. Z vypočítané hodnoty proto určete modul odpovídající uvedené číselné řadě a zapište do Tab. 6. Zvolený modul musí být nejbližší vyšší od vypočítané hodnoty. Potřebné hodnoty pro výpočet jsou uvedeny v Tab. 6. Modul je poměr průměru roztečné kružnice a počtu zubů. Vztah pro výpočet modulu: 46 VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily CZ.1.07/3.2.07/02.0077

m

M  mm cos     z  0,5  z  tg  arc 

Kde: M… z… z … …

rozměr přes zuby (mm) počet zubů kola (-) počet zubů přez které je měřeno (-) úhel záběru (°)

6. Vyhodnocení Pomocí dat uvedených v Tab. 6 odvoďte:  Která ozubená kola spolu tvoří soukolí.  Vypočítejte převodový poměr tohoto soukolí složeného od nejmenšího po největší ozubené kolo. Pomůcka: Ozubená kola, která spolu tvoří soukolí, stejnou hodnotu modulu. Kdyby tuto neměla, ozubení by se po sobě neodvalovalo.

mají shodu

Převodový poměr:

z2 z 3 i     z1 z 2 Obr. 39 Schéma uložení převodových kol


Kontrola tolerance ložiskových průměrů V této úloze si předvedeme, jak určit toleranci uložení ložisek. Cílem této úlohy je ukázat jak správně provádět měření dutinovým mikrometrem a vyhodnotit naměřené data.

Použitá měřidla a pomůcky: Dutinový mikrometr 5-30mm Jedná se principiálně o stejný mikrometr jako v předchozích úlohách, pouze jsou zde dotyky uzpůsobeny pro měření vnitřních průměrů. Bubínkem s řehtačkou tedy otáčíme mikrometrickým šroubem, který oddaluje nebo přibližuje doteky. Řehtačka zajišťuje konstantní přítlak doteků k měřené součásti. Kalibrace tohoto měřidla se provádí přiloženým kalibrem a klíčem. Kalibr je nasazen na doteky a klíčem je natočena pevná stupnice k otočné tak aby k sobě lícovaly nulová čára a nula na pohyblivé stupnici. Mikrometr měří s přesností na 0,01mm.

Pevný a pohyblivý dotyk

Kalibr 5mm Klíč pro kalibraci

Obr. 40 Dutinový mikrometr 5-30mm

Bubínek s řehtačkou 48


Ložiska určená pro měření vnitřních průměrů Ložiska viz. Obr. 41 jsou určena pro měření vnitřních průměrů v tomto cvičení. Jmenovité rozměry vnitřních průměrů jsou (zleva dle velikosti) 25;20;17;15;12;9mm.

Obr. 41 Ložiska určené pro měření

Teorie k měření Jak už z názvu této kapitoly vyplývá, podstatou cvičení bude seznámení s tolerančními poli. Ty jsou důležité pro každou strojní součást, kde je potřeba dodržet některé ze tří typů uložení. Obecně můžeme říci, že se v praxi používají uložení s vůlí, s přesahem a uložení přechodné viz. Obr. 42.

Obr. 42 Uložení s vůlí, přesahem, přechodné

Pokud tedy navrhneme strojní zařízení, kde bude potřeba uložit hřídel pomocí ložisek, bude také potřeba navrhnout rozměr hřídele i ložiska. Protože žádná součást nelze vyrobit a změřit zcela přesně, jsou normou určeny toleranční pole a výrobce nebo konstruktér u svých výrobků navrhne dle normy toleranční pole a stupeň přesnosti.


Stupeň přesnosti vyjadřuje výšku tolerančního pole (součet absolutních hodnot úchylek), ale nikterak neurčuje jeho polohu vzhledem k nulové čáře. Tuto polohu určuje tzv. „Toleranční poloha“. Toleranční pole je na Obr. 43 znázorněno červeným obdélníkem, jehož vodorovné strany znázorňují horní a dolní mezní úchylku a výška obdélníků udává stupeň přesnosti viz. Obr. 43.

Obr. 43 Popis rozměrů tolerančního pole výška červeného obdélníku T je rovna toleranci

Toleranční poloha je umístění tolerančního pole od nulové čáry (NČ). Soustava tolerancí a uložení ISO stanovuje 28 tolerančních polí, jejichž polohy vzhledem k nulové čáře jsou označovány písmeny latinské abecedy. Písmena I, i, L, l, O, o, Q, q, W, w se nepoužívají, z důvodu možnosti záměny. Pro rozměr charakteru díry používáme velká písmena, pro rozměr charakteru hřídele pak písmena malá viz. Obr. 44, Obr. 47 a Obr. 48.


Obr. 44 Soustava tolerancí a uložení

Na (Obr. 44) je poloha tolerančního pole vůči nulové čáře zakótována pomocí níže uvedených úchylek: Díra: Horní mezní úchylka (ES) je rozdíl mezi horním mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem:

ES = HMR – JR Dolní mezní úchylka (EI) je rozdíl mezi dolním mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem:

EI = DMR – JR Toleranci (T) pak lze také stanovit jako rozdíl mezi horním a dolním mezním rozměrem (nebo úchylkami):

T = HMR – DMR = ES – EI


Obr. 45 Popis rozměrů EI, ES, T

Hřídel: Horní mezní úchylka (es) je rozdíl mezi horním mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem:

es = hmr – JR Dolní mezní úchylka (ei) je rozdíl mezi dolním mezním rozměrem a jmenovitým rozměrem:

ei = dmr – JR Tolerance (T) pak lze stanovit jako rozdíl mezi horním a dolním mezním rozměrem (nebo úchylkami):

T = hmr – dmr = es – ei

Obr. 46 Popis rozměrů ei, es, t


Obr. 47 Grafické znázornění soustavy jednotné díry

Obr. 48 Gafické znázornění soustavy jednotné hřídele


Toleranční jednotka:

i  0,453 D  0,001D kde i ... Toleranční jednotka [μm], D ……je geometrický průměr maximálního a minimálního jmenovitého rozměru příslušného rozsahu [mm]. Geometrický průměr krajních hodnot rozsahu:

D  D1  D2 kde D1 ... Minimální hodnota příslušného rozsahu jmenovitých rozměrů [mm]. D2 ... Maximální hodnota příslušného rozsahu jmenovitých rozměrů [mm]. D ……je geometrický průměr maximálního a minimální-ho jmenovitého rozměru příslušného rozsahu [mm]. Vzájemná vazba mezi tolerancí a stupni přesnosti: Tab. 8 Vzájemná vazba mezi tolerancí a stupni přesnosti

Měřící přístroje a kalibry Běžná výroba Výroba polotovarů

Stupně přesnosti

IT01

Tolerance

IT0

IT1

IT2

IT3

IT4

Definováno zvlášť pro každý stupeň

Stupně přesnosti

IT5

IT6

IT7

IT8

IT9

IT10

IT11

Tolerance

7i

10i

16i

25i

40i

64i

100i

Stupně přesnosti

IT12

IT13

IT14

IT15

IT16

IT17

IT18

Tolerance

160i

250i

400i

640i

1000i

1600i

2500i

Toleranční třída je kombinace písmene a čísla. Písmeno udává polohu tolerančního pole vůči nulové čáře (NČ). Číslo udává stupeň přesnosti a tedy i velikost tolerance. Pro lepší názornost je to zakresleno i na Obr. 49.


Obr. 49 Základní úchylka je mezní úchylka, která je blíže nulové čáře. Přidružená úchylka je určena velikostí základní úchylky a tolerance T (výška červeného obdelníku)


Postup měření K měření bude potřeba připravit měřidla a jejich příslušenství (dutinový mikrometr a ložiska). Je nutné provádět měření v dobře osvětleném, bezprašném prostředí se stálou teplotou a vlhkostí. Teplotu a vlhkost opíšeme před měřením do protokolu.

1. Očištění měřených součástí Před měřením je velice důležité precizní odstranění všech nečistot, které by mohli ovlivnit samotné měření. K očištění využijte lihový čistič a čistý hadřík. 2. Očíslování jednotlivých ložisek Popisovačem označte (číselnou řadou 1 až 6) ozubená kola pro snadnou identifikaci od největšího po nejmenší.

Obr. 50 Označování ložisek


3. Kalibrace mikrometru Před měřením je nutno zkontrolovat správnost nastavení mikrometru. To provedeme pomocí kalibru od výrobce mikrometru. Ukázka kalibrace mikrometru je na Obr. 51. Vložíme do otvoru kalibru pohyblivý a pevný dotyk, dotlačíme dotyky pomocí bubínku s řehtačkou. Pokud nedoléhá nulová čára na pevné stupnici s nulovou ryskou na stupnici pohyblivé, použijte přiložený klíč a pevnou stupnici pootočte tak aby lícovala s nulovou ryskou pohyblivé stupnice. Po této operaci je měřidlo připraveno k měření.

Obr. 51 Kalibrace dutinového mikrometru 5-30mm


4. Měření ložiskových průměrů Přiložíme pevný a pohyblivý dotyk mikrometru na protilehlé vnitřní strany průměru ložiska. Dotyky přitlačíme pomocí bubínku s řehtačkou. Odečteme hodnotu vnitřního průměru ložiska a zapíšeme ji do Tab. 9. Měření proveďte pětkrát pro různá natočení ložiska kolem své osy viz Obr. 52 a výsledek měření vždy zapište do Tab. 9. Stejný postup opakujte i pro ostatní ložiska.

Obr. 52 Měření ložiskového průměru

Tab. 9 Tabulka naměřených a vypočítaných hodnot vnitřních průměrů ložisek

Průměr ložiska č.1






Měření č.

D (mm)

D (mm)

1

25,02

20,01

D (mm) 17,01

D (mm) 14,98

D (mm) 12,01

D (mm) 8,98

2 3 4 5

25,01 25,02 25 25,01

20,01 20 20 20

17

14,99

12,01

8,96

17,01 17,02 17,01

15 15,01 15,01

12,01 12 12,01

8,98 8,98 8,97

x̄

25,012

20,004

17,01

14,998

12,008

8,974 58


Výpočet tolerance Z naměřených dat uvedených v Tab. 9 vypočítejte střední hodnotu jmenovitého průměru. Potřebný vzorec je uveden níže. Výsledek výpočtu zaznamenejte do Tab. 9.

Postup výpočtu Střední hodnota nazývaný také jako aritmetický průměr využíváme pro konkretizaci souboru hodnot do jedné. Tato hodnota je suma všech měření dělená počtem všech měření. Tato hodnota může být zkreslená extrémními měřenými hodnotami. To jsou příliš velké či příliš malé pozorované hodnoty od ostatních. Vztah pro výpočet střední hodnoty: x i x n 5. Zakreslení tolerančních polí Do grafu na Obr. 53, do prvého sloupce, zakreslete toleranční pole ložiska č.1, pro předpokládané uložení (K6), které je uvedeno v horní části prvního sloupce grafu na Obr. 53. Hodnoty pro zakreslení rozsahu tolerančního pole použijte z Tab. 10. Postup opakujte pro další ložiska. Ložisko č.1

Ložisko č.2

Ložisko č.3

Ložisko č.4

Ložisko č.5

Ložisko č.6

ověřte uložení K6

ověřte uložení H7

ověřte uložení N7


ověřte uložení P7


17mm

15mm

12mm

9mm

0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 NČ

25mm

20mm

-0,005 -0,01 -0,015 -0,02 -0,025

Obr. 53 Graf pro zakreslení tolerančních polí a změřených rozměrů (NČ označuje nulovou čáru grafu)


6. Zakreslení změřených rozměrů Do grafu na Obr. 53, do prvého sloupce zakreslete vynesením vodorovné čáry střední hodnotu změřeného vnitřního průměru ložiska č.1. Postup opakujte i pro další ložiska. Tab. 10Tabulka tolerančních polí děr, výběr z ČSN 01 4202 Rozměry (mm) Od 1 do 3 Přes 3 do 6 Přes 6 do 10 Přes 10 do 18 Přes 18 do 30

H5

Js5

G6

H6

Js6

K6

N6

+4 0 +5 0 +6 0 +8 0 +9 0

+2 -2 +2,5 -2,5 +3 -3 +4 -4 +4,5 -4,5

+8 +2 +12 +4 +14 +5 +17 +6 +20 +7

+6 0 8 0 +9 0 +11 0 +13 0

+3 -3 +4 -4 +4,5 -4,5 +5,5 -5,5 +6,5 -6,5

0 -6 +2 -6 +2 -7 +2 -9 +2 -11

-4 -10 -5 -13 -7 -16 -9 -20 -11 -24

Toleranční pole F7 H7 Js7 Mezní úchylka (µm) -6 +16 +10 +5 -12 +6 0 -5 -9 +22 +12 +6 -17 +10 0 -6 -12 +28 +15 +7 -21 +13 0 -7 -15 +34 +18 +9 -26 +16 0 -9 -18 +41 +21 +10 -31 +20 0 -10 P6

K7

N7

P7

F8

H8

E9

H9

0 -10 +3 -9 +5 -10 +6 -12 +6 -15

-4 -14 -4 -16 -4 -19 -5 -23 -7 -28

-6 -16 -8 -20 -9 -27 -11 -29 -14 -35

+20 +6 +28 +10 +35 +13 +43 +16 +53 +20

+14 0 +18 0 +22 0 +27 0 +33 0

+39 +14 +50 +20 +61 +25 +75 +32 +92 +40

+25 0 +30 0 +36 0 +43 0 +52 0

7. Vyhodnocení Ze zakreslených rozsahů tolerančních polí pro předpokládaná uložení, a z vynesených středních rozměrů odvoďte:  Která z ložisek odpovídají přiřazeným tolerančním polím.  Navrhněte alternativní toleranční pole pro ložiska, které neodpovídala přiřazeným tolerančním polím. Pomůcka: Skutečný rozměr ložiska zjištěný měřením, musí ležet mezi dvěma mezními rozměry, předepsanými mezními úchylkami neboli v tolerančním poli. Pokud zakreslená střední hodnota vnitřního průměru ložiska (červená vodorovná čára) protne toleranční pole (červený obdélník), můžeme tvrdit, že ložisko odpovídá této toleranci a že mohlo být vyrobeno s touto tolerancí viz. Obr. 54. Naopak pokud se střední hodnota neprotne s tolerančním polem, můžeme s jistotou tvrdit, že toto ložisko nebylo vyrobeno v této toleranci, nebo jde o zmetek z výroby.


Obr. 54 Poloha tolerančního pole a střední hodnoty rozměru ložiska


Protokoly k měření Protokol k měření č.1 Kontrola odchylek tvaru vrtání válce

Použitá měřidla a pomůcky:

Podmínky v laboratoři: Teplota v laboratoři: Vlhkost v laboratoři: 62 VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily CZ.1.07/3.2.07/02.0077

Tab. 2 Tabulka naměřených a vypočtených hodnot pro opotřebený a nový válec Úroveň č. 1 (v=20mm) Úroveň č. 2 (v=40mm) Úroveň č. 3 (v=60mm) Číslo měření

Opotřebovaná Nová vložka vložka [mm] [mm]

Opotřebovaná vložka [mm]

Nová vložka [mm]

Opotřebovaná vložka [mm]

Nová vložka [mm]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∑xi x̄ S (x) UA Δk 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Obr. 15 Graf odchylky vrtání válce pro prvou úroveň pro opotřebovaný válec

9

10


0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 1

2 3 4 5 6 7 8 Obr. 15 Graf odchylky vrtání válce pro prvou úroveň pro nový válec

9

10


Protokol k měření č.2 Kontrola tvaru vačkového hřídele



Tab. 3 Tabulka naměřených úchylek a vypočítaných rozměrů Úhel natočení ( °)

Prvá vačka Úchylka xi (mm)

Vzdálenost ri (mm)

Druhá vačka Úchylka xi (mm)

Vzdálenost ri (mm)

0° (360°) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170° 180° 190° 200° 210° 220° 230° 240° 250° 260° 270° 280° 290° 300° 310° 320° 330° 340° 350°


Prvá vačka (VV) Maximální průměr rMAX (mm)

Druhá vačka (SV) Maximální průměr rMAX (mm)



Tab. 4 Tabulka hodnot přírůstku zdvihu na úhlu natočení vaček Prvá vačka Úhel natočení ( °)

Úchylka xi (mm)

Druhá vačka Přírůstek zdvihu (mm)

Úchylka xi (mm)

Přírůstek zdvihu (mm)

0° (360°) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170° 180° 190° 200° 210° 220° 230° 240° 250° 260° 270° 280°


290° 300° 310° 320° 330° 340° 350° Prvá vačka (VV) Maximální úchylka (mm)

Druhá vačka (SV) Maximální úchylka (mm)


Obr. 27 Paprskový graf závislosti vzdálenosti středu na úhlu natočení vačky


Obr. 29 Spojnicový graf vzdálenosti středu na úhlu natočení vačky


Protokol k měření č.3 Kontrola rozměrů ozubeného kola


Podmíny v laboratoři: Teplota v laboratoři: kVlhkost v laboratoři: 71 VŠB-TU Ostrava, FMMI, Katedra materiálů a technologií pro automobily CZ.1.07/3.2.07/02.0077

Tab. 6 Tabulka naměřených a vypočítaných hodnot ozubeného kola Měření přez Střední Označení Počet zubů Z´ zubů Modul zubu hodnota roz. ozubeného přes zuby kola Z (-) Z´ (-) M (mm) m (mm)

Úhel záběru

Α(°)

1 2 3 4 5

Tab. 7 Tabulka naměřených a vypočtených hodnot přes zuby M Ozub. kolo Ozub. kolo Ozub. kolo Ozub. kolo Číslo měření č.1 č.2 č.3 č.4

Ozub. kolo č.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∑xi


x̄ S (x)


Protokol k měření č.4 Kontrola tolerance ložiskových průměrů



Tab. 8 Tabulka naměřených a vypočítaných hodnot vnitřních průměrů ložisek Průměr ložiska č.1






Tolerance

K6

K8

K7

H7

P7

N7

Měření č.

D (mm)

D (mm)

D (mm)

D (mm)

D (mm)

D (mm)

1 2 3 4 5 x̄ Tab. 9 tabulka pro zakreslení tolerančních polí a změřených rozměrů Ložisko č.1

Ložisko č.2

Ložisko č.3

Ložisko č.4

Ložisko č.5

Ložisko č.6


ověřte uložení H7

ověřte uložení N7




17mm

15mm

12mm

9mm

0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 NČ

25mm

20mm

-0,005 -0,01 -0,015 -0,02 -0,025


Modul č. 1-Technologie montáže a metrologie

Recommend Documents