При большом числе звеньев размерной цепи и малом допуске замыкающего звена (зазора или натяга) необходимая для полной взаимозаменяемости точность изготовления деталей может в значительной степени усложнить производство и далеко выйти за пределы экономически целесообразной точности. В таких случаях приходится либо отказаться от полной взаимозаменяемости, допуская пригонку деталей по месту, либо вводить в конструкцию механизма гот или другой вид компенсатора, позволяющего регулировать н определенных пределах один из размеров. Такую регулировку называют компенсацией, а деталь, подбираемую в размерной цепи пли специально вводимую в цепь для уменьшения допуска замыкающего звена, называют компенсатором. Характерная особенность всех компенсаторов состоит в том, что сборка с их применением позволяет выдерживать установленные пределы точности в размерной цепи путем изменения величины одного из ранее намеченных звеньев. Обработка же всех остальных звеньев цепи осуществляется по допускам, наиболее приемлемым для данных производственных условий. Величину компенсирующего звена можно регулировать двумя способами: 1) введением в размерную цепь специальной детали — прокладки, шайбы, промежуточного кольца и т. п. (неподвижные компенсаторы) и 2) изменением положения одной из деталей, например, клина, втулки, эластичной или пружинной муфты, эксцентрика и т. п. (подвижные компенсаторы). Величину компенсации, т. е. изменение компенсационного размера, который должен перекрывать разницу между суммой принятых допусков для составляющих размеров и допуском исходного звена, можно определить из уравнения
Данное уравнение определяет границы наименьшего поля, в пределах которого должна быть обеспечена возможность изменения компенсационного размера. Если компенсатор позволяет изменять размер не непрерывно, а ступенями (например, сменные шайбы, прокладки, кольца и т. п.), то к наименьшему размеру компенсации нужно прибавить еще и допуск на компенсатор. В качестве примера рассмотрим узел передачи (фиг. 12). Во втулках 1 подшипника 2 вращается валик 3, на котором на шпонках 4 посажены зубчатое колесо 5 и шкив 6. Между торцами шкива и втулки помещено регулировочное кольцо 7 (компенсатор). Требуется определить количество размеров компенсатора, необходимых для обеспечения долевого зазора, величина которого должна быть в установленных пределах
Д = 0,1 -г- 0,3 мм (8д = 0,2 мм).
Выделим цепь размеров, представленную в виде геометрической схемы размерной цепи, и обозначим числовые значения этих размеров с допусками:
При известном характере распределения ошибок замыкающего звена количество неподвижных компенсаторов в каждой из групп принимают пропорциональным к участкам площади под кривой распределения между соответствующими ступенями размеров (при распределении, близком к нормальному, можно пользоваться табл. 2). Если же характер распределения ошибок замыкающего звена неизвестен, то в этом случае количество неподвижных компенсаторов в каждой из групп принимают одинаковым. При строгом допуске замыкающего звена и невозможности обеспечить его прокладкой соответствующей толщины применяют прокладки разных близких между собой толщин, используя разницу их толщин. Примером может служить регулирование бокового зазора в конической передаче при помощи колец-компенсаторов разной толщины (фиг. 13). В качестве компенсатора очень часто используют набор нескольких одинаковых по толщине прокладок, одновременно вводимых в размерную цепь. Наименьшее количество прокладок определяется по формуле
где а — толщина прокладок.
Характерным примером подвижного компенсатора может служить компенсатор износа шпинделя ножа машины для срезания краев обувных деталей (фиг. 14). Компенсатором износа шпинделя служит разрезная втулка-подшипник 1 с конусом на одном конце и резьбой на другом. Втулка-подшипник помещается во втулке 2. При навинчивании на резьбу втулки 1 гайки 3, втулка перемещается вправо и стягивается конусом втулки 2, вследствие чего радиальный зазор между шпинделем 4 и втулкой-подшипником 1 устанавливается до заданного зазора. Метод сборки при помощи ком: пенсатора обеспечивает получение высокой степени точности. Наибольший эффект получается в много-звенных размерных цепях. Кроме того, применение компенсатора позволяет восстанавливать точность сборки после того, как детали несколько износились при эксплуатации. При наличии в размерной цепи звеньев, меняющихся по величине вследствие износа деталей, к величине компенсации необходимо прибавить величину ожидаемого износа, подлежащую компенсации после определенного срока работы машины путем периодического или непрерывного регулирования. Примерами периодически регулируемых компенсаторов могут служить конусные, клиновые, эксцентриковые, пружинные, резьбовые или шлицевые, зубчатые и т. п. компенсаторы.
На фиг. 15 показан винтовой компенсатор распределительного механизма двигателя внутреннего сгорания, который позволяет поддерживать требуемый зазор Д между штоком клапана 1 и роликом толкателя 2 при помощи винта 3. Если бы в этом механизме не был применен компенсатор, то допуски на детали, составляющие размерную цепь, должны были бы быть установлены в очень жестких пределах,и в процессе эксплуатации, вследствие износа деталей, зазор непрерывно увеличивался бы, что привело бы к ненормальностям в работе механизма. Регулирование зазоров при помощи компенсаторов повышает точность сборки, улучшает качество выпускаемой продукции, способствует снижению эксплуатационных расходов — улучшению условий эксплуатации и повышению долговечности машин. Поэтому компенсаторы в современных машинах используются во все более широких масштабах. Однако применение способа компенсации зависит от особенностей конструкции машины или отдельных ее узлов, и поэтому этот способ можно применять только в тех случаях, когда введение дополнительных деталей не исключается особенностями конструкции. Износ трущихся поверхностей деталей происходит неравномерно, прямолинейные направляющие в результате неравномерного износа по длине становятся криволинейными, цилиндрические отверстия и пальцы —овальными и т. д. Поэтому возможность полного восстановления первоначальных зазоров и формы трущихся поверхностей при неравномерном их износе с помощью компенсатора в отдельных механизмах и узлах ограничена. Это является одним из недостатков компенсаторов.
Фиг. 15. Винтовой компенсатор распределительного механизма двигателя внутреннего сгорания: 1 — шток клапана; 2 - толкатель: 3 — винт.
