Сопряжение вала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Графическое изображение полей допусков и расчет параметров посадок гладких деталей. Исходные данные: d=150мм; квалитет-9

вал подвижной втулка цепь

Таблица 3.1-Основные характеристики сопряжений в системе отверстия 150IT9,мм

Характеристики	Условные обозначения	Посадки
Номинальный размер	Dн=dн	150,000	150,000	150,000	150,000	150,000
Предельные размеры отверстия	Dmax Dmin	150,100 150,000	150,100 150,000	150,100 150,000	150,100 150,000	150,100 150,000
Предельные размеры вала		149,855 149,755	149,915 149,852	149,915 149,815	149,957 149,857	150,100 149,900
Допуск отверстия		0,100	0,100	0,100	0,100	0,100
Допуск вала		0,100	0,063	0,100	0,100	0,100
Предельные зазоры		0,345 0,145	0,248 0,085	0,285 0,085	0,243 0,043	0,200 ___
Предельные натяги		___ ___	___ ___	___ ___	___ ___	___ ___
Средний зазор		0,245	0,1665	0,185	0,143	0,100
Средний натяг		___	___	___	___	___
Допуск посадки с зазором переходной с натягом	TПS ТПП ТПN	0,100 ___ ___	0,100 ___ ___	0,100 ___ ___	0,100 ___ ___	0,100 ___ ___

Таблица 3.2- Основные характеристики сопряжений в системе вала 150IT9,мм

Характеристики	Условные обозначения	Посадки
Номинальный размер	Dн=dн	150,000	150,000	150,000	150,000	150,000
Предельные размеры отверстия	Dmax Dmin	150,245 150,145	150,305 150,145	150,185 150,085	150,143 150,043	150,100 150,000
Предельные размеры вала		150,000 149,900	150,000 149,900	150,000 149,900	150,000 149,900	150,000 149,900
Допуск отверстия		0,100	0,160	0,100	0,100	0,100
Допуск вала		0,100	0,100	0,100	0,100	0,100
Предельные зазоры		0,345 0,145	0,405 0,145	0,285 0,085	0,243 0,043	0,200 ___
Предельные натяги		___ ___	___ ___	___ ___	___ ___	___ ___
Средний зазор		0,245	0,275	0,185	0,143	0,100
Средний натяг		___	___	___	___	___
Допуск посадки с зазором переходной с натягом	TПS ТПП ТПN	0,100 ___ ___	0,260 ___ ___	0,200 ___ ___	0,200 ___ ___	0,200 ___ ___

Расчет и выбор посадки с зазором

Рисунок 4.1- Схема подвижного сопряжения «вал-втулка»

Исходные данные:

d = 105мм = 0,105 м;

l = 150мм = 0, 15 м;

n = 1000об/мин;

F = 9 кН = 9000 Н;

µ = 50*10^-3 Па*с;

Масло: Индустриальное 50

Определяем среднее удельное давление в подшипнике скольжения, Па

p = F/(d*l)

где F-нагрузка на шейку вала, Н;

d- номинальный диаметр ПС, м;

l- длина ПС, м;

p= Па.

Определяем значение характеристического произведения hS, м:

hS=, (4.2)

где w=- угловая скорость, рад/с;

µ- динамическая вязкость масла, Па*с;

w= рад/с.

hS= м.

Определяем значение оптимального зазора, м:

Sопт=2 (4.3)

Рисунок 4.2-Сопряжение «вал-втулка» при установившемся рабочем режиме

Sопт=2м.

Расчетный зазор устанавливается по формуле:

Sрасч = Sопт-2, (4.4)

где RzD и Rzd- значения шероховатостей отверстия и вала соответственно;

Предварительно назначаем шероховатости для 7 квалитета:

RzD=6,3*м;

Rzd=3,2*м;

Sрасч=111*м.

Выбираем посадку с зазором:

105

Smin=0,072 м; Smax=0,116 м.

Выбор посадки с зазором производится при условии:

1. Sср.ст=Sрасч;

2. Sопт=.

1. Sср.= м

2. Sопт=

Проверка:

1. hmin=, (4.5)

где - шероховатость, которая меняется при изменении квалитета.

Квалитет 6 м;м.

м.

22,98*

Рисунок 4.3- Схема расположения полей допусков посадки 105.

Выбор средств измерения

Таблица 4.1- Выбор средств измерения

Размер, мм	Допуск размера, мкм	Допускаемая погрешность измерения, мкм	Средство измерения (СИ)	Предельная допускаемая погрешность СИ, мкм
105H6	22	6	Нутромер с микрометрической головкой ГОСТ 10-88	± 4
30е6	22	6	Микрометр МК-75-2 ГОСТ 6507-90	± 5

Таблица 4.2-Характеристики средств измерения

Прибор	Тип	Диапазон измерения	Цена деления	Пределы допускаемой погрешности, мкм	Пример обозначения
Нутромер с микрометрической головкой ГОСТ 10-88	НМ	75-125	0,01	±4	Нутромер НМ -125 ГОСТ 10-882
Гладкий микрометр (ГОСТ 6507-90)	МК	100-125	0,01	±5	Микрометр МК-125-2 ГОСТ 6507-90

Расчет и выбор неподвижной посадки

Исходные данные:

d - номинальный диаметр сопряжения, мм - 65

d - внутренний диаметр полого вала, мм - 0

d- наружный диаметр втулки, мм - 90

l - длина сопряжения, мм - 100

M - крутящий момент, кН*м - 0,7

Марка стали - 40



Рисунок 5.1. Схема неподвижного соединения

Порядок расчета и выбора посадки

Определим удельное давление в поверхности сопряжения деталей, необходимое для передачи крутящего момента [1]:

; ( 5.1)

где n - коэффициент запаса прочности соединения (n=1.1 [3]);

f - коэффициент трения (f=0.1 [3]);

d - номинальный диаметр сопряжения;

l - длина сопряжения;

M - крутящий момент.

.

Определим необходимый наименьший расчетный натяг соединения толстостенных цилиндрических изделий [1]:

, (5.2)

где - наименьший расчетный натяг, м;

[] - значение наименьшего функционального давления. Принимаем [] равным значению удельного давления, рассчитанному по формуле (5.1);

, - модули упругости материалов втулки и вала. Для стали .

, - коэффициенты для втулки и вала, определяются по формулам (5.3) и (5.4).

; (5.3)

; (5.4)

где d, d, d - геометрические данные неподвижного соединения.

, - коэффициенты Пуассона для материалов втулки и вала. Для стали



Подставляем и в формулу (5.2):

, м

Определим наименьший функциональный натяг[1]:

, (5.5)

где - наименьший расчетный натяг (см. ф. (5.2));

- поправка, учитывающая смятие неровностей поверхности деталей при сборке, м [1, табл. П. 5.3];

- поправка, учитывающая влияние изменения линейных размеров материалов деталей за счет разницы температур работы и сборки, м;

- поправка за счет ослабления натяга из-за центробежных сил;

- поправка, вносимая повторной запрессовкой, м.

При выполнении данного задания можно принять , т.к. первичная сборка деталей из стали осуществляется при температуре работы соединения , а влияние центробежных сил не существенно .

Поправка , учитывающая смятие неровностей при запрессовке, определяется по формуле:

(5.6)

Принимаем м,

м,

м,

м

Определим предельно допустимые давления в поверхностях отверстия и вала из [1]:

, (5.7)

, (5.8)

где , - допустимые давления в поверхности отверстия и вала, Па;

, - пределы текучести материалов втулки и вала, Па. .

,

.

Наибольшее функциональное давление выбирается равным меньшему из двух значений рассчитанных по формулам (5.7), (5.8).

.

Определим наибольший допустимый (функциональный) натяг неподвижной посадки

, (5.9)

где - наибольший расчетный натяг, м.

(5.10)

где - значение наибольшего функционального давления, Па;

- коэффициент, учитывающий увеличение натяга на торцах охватывающей поверхности;

- поправка, учитывающая изменение (увеличение) натяга при рабочей температуре;

- поправка, учитывающая смятие неровностей поверхностей отверстия и вала, м.

м.

При выполнении данного задания принять и , т. к. температура сборки и работы сборочной единицы одна, а увеличение натяга на торцах не существенно.

, (5.11)

где

Принять 2К=1,2

м.

м.

По функциональным предельным значениям натягов выбираем стандартную неподвижную посадку, удовлетворяющую условиям:

, (5.12)

, (5.13)

[TПN]?60% TПN_ст (5.13.1)

По ГОСТ 25347-82 выбираем предпочтительную посадку в системе отверстия

.

Основные характеристики неподвижной посадки с натягом



;

;

;

;

;

;

;

.

Запасы прочности:

эксплуатации , (5.14)

сборки , (5.15)

а - рассчитанной б - выбранной стандартной

Рисунок 5.2- Схемы полей допусков посадок с натягом.

Проверка

Проверим правильность выбора посадки с натягом на неразрушаемость деталей при сборке. Определим наибольшее удельное давление , возникающее в поверхности сопряжения при наибольшем натяге выбранной стандартной посадки [1]:

, (5.16)

где - коэффициент величины смятия шероховатости при запрессовке

,

Определим наибольшие значения напряжений в поверхностях отверстия и вала после сборки деталей [1]:

, (5.17)

, (5.18)

,

,

При сборке деталь не разрушается, если соблюдаются условия:

(5.19)

(5.20)

где - пределы текучести материалов втулки и вала, МПа.

Детали при сборке не разрушаются.

Расчет усилия запрессовки при сборке деталей

Определим усилие запрессовки деталей по формуле [1]:

, (5.21)

где - усилие запрессовки, кН;

- см. формулу (5.16);

d, l - размеры рассматриваемого соединения, м;

- коэффициент трения при повторной запрессовке,

,

где f - коэффициент трения,

,

Выбор средств измерения

Таблица 5.1 - Выбор средств измерений

Размер, мм	Допуск размера, мм	Допускаемая погрешность измерения, мкм	Средство измерения(СИ)	Предельная допускаемая погрешность СИ, мкм
	30	9	Нутромер с головкой 2ИГ ГОСТ 9244-75
	30	9	Скоба индикаторная ГОСТ 11098-75

Таблица 5.2 - Метрологические показатели средств измерений

Прибор	Тип (модель)	Диапазон измерения, мм	Цена деления (по нониусу), мм	Пределы допускаемой погрешности по классам точности	Пример обозначения
				0	1	2
Нутромер с головкой 2ИГ ГОСТ 9244-75	154	50-100	0,002	0,004	Нутромер мод. 154 ГОСТ 9244-75
Скоба индикаторная ГОСТ 11098-75	СИ	50-100	0,01	±0,008	Скоба СИ-100 ГОСТ 11098-75

Расчет и выбор подшипников качения

Исходные данные:

Номер подшипника: 217

Класс точности: 6

Радиальная нагрузка на опору: F=10 кН

Вид нагружения: местное, перегрузка до 300 %.

Порядок выполнения задания:

По номеру подшипника качения по ГОСТу 8338-75 определяется его основные характеристики.

Наружный диаметр ПК: D =150 мм

Внутренний диаметр ПК: d = 85 мм

Ширина ПК: B = 28 мм

Радиус закруглений r = 3 мм

Диаметр заплечика вала d 2min= 95 мм

Диаметр заплечика корпуса D 2max= 140 мм

Ширина проточки b¹ = 5 мм

Определим интенсивность радиальной нагрузки p,кН/м на посадочной поверхности циркуляционно нагруженного кольца.

(6.1)

где F - радиальная нагрузка на опору, кН ;

b - рабочая ширина посадочного места ПК, мм

(6.2)

где k1 - динамический коэффициент посадки подшипника (k1 = 1,8 [4,cтр.36]);

k2 - коэффициент учитывающий ослабление посадочного натяга за счёт тонкостенной втулки или полого вала, (k2= 1[4,cтр.111]);

k3 - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами тел катания, (k3 = 1[4,cтр.46]);

По величине p из формулы (1) с учётом класса точности подшипника качения и вида нагружения определить поле допуска вала.

Определить поле допуска отверстия корпуса с учётом режима работы, вида нагружения и класса точности ПК на вал и корпус.

Посадки ПК на вал и в корпус.

; ;

Таблица 6.1- Основные характеристики выбранных посадок

Харак-теристики	Условные обозначения	Посадки
		;	;
Номинальный размер	Dн=dн	85,000	150,000
Предельные разм. отверст.	Dmax Dmin	85,000 84,980	150,020 149,980
Предельные размеры вала	dmax dmin	85,000 84,978	150,000 149,975
Допуск отверстия	TD	0,020	0,040
Допуск вала	Td	0,022	0,025
Предельные зазоры	Smax Smin	0,022 --	0,045 --
Предельные натяги	Nmax Nmin	0,020 -	0,020 --
Средний зазор	Sср	0,001	0,0125
Средний натяг	Nср	-	-
Допуск посадки переходной	ТПП	0,042	0,065



а)на вал(в системе отверстия) б)в корпус(в системе вала).

Рисунок 6.1- Схема полей допусков посадок ПК на вал(в системе отверстия) и в корпус(в системе вала).

Определим среднее значение исходного зазора S1

(6.3)

где Smin - минимальный зазор между телами катания и дорожками колец;

Smax - максимальный зазор между телами катания и дорожками колец.

Для внутреннего кольца: Smin = 34·10^-6м; Smax = 62·10^-6м;

Для наружного кольца: Smin = 51·10^-6м; Smax = 96·10^-6м;

Для внутреннего кольца: ;

Для наружного кольца: ;

Величина диаметральной деформации беговой дорожки определяется:

При посадке внутреннего кольца:

При посадке наружного кольца: (6.5)

где dmax, Dmax - наибольшая величина диаметральной деформации беговой дорожки внутреннего и наружного внутреннего кольца:

 ;

наружного кольца:

где d0, D0- средний диаметр внутреннего кольца

где Nэф - эффективный натяг внутреннего и наружного колец ПК;

Nmax- наибольший натяг выбранной стандартной посадки соответствующего кольца.

;

;

(6.9)

Проверка

(6.10)

Расчет размерных цепей

Исходные данные.

Рисунок 7.1 - Размерная цепь

Порядок выполнения задания

Определяем размер звена А0

,

где А₀ - номинальный размер замыкающего звена (мм)

m - количество увеличивающих звеньев

n - количество уменьшающих звеньев

Установление квалитета точности РЦ

Принцип полной взаимозаменяемости при решении РЦ обеспечивается при условии:

,

где ТА0 - допуск замыкающего звена (мкм)

ТАi - сумма допусков увеличивающих звеньев (мкм )

ТАj - сумма допусков уменьшающих размеров (мкм)

Допуск любого звена равен:

,

где ai - количество единиц допуска,

ii - единица допуска, мкм.

По условию все размеры имеют одну степень точности, тогда:

По ГОСТу 253446-87 (СТ СЭВ 145-881) устанавливаем квалитет соответствующий .

Выбираем IT 11.

Для каждого размера назначаем допуск с учётом выбранного квалитета.

Одно звено оставляем компенсирующим. Звено отклонения этого звена должны обеспечить заданные отклонения (заданного) исходного звена.

Отклонения компенсирующего звена:

Проверка

Если выполнения условия обеспечивает принцип полной взаимозаменяемости, то задача решена верно.

Условие выполняется.



Рисунок 7.2 - Редуктор в сборе. Сборочная размерная цепь

Список литературы

1.Решедько В.В., Решедько П.В. Метрология, стандартизация, взаимозаменяемость и сертификация./ Учебное пособие. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 20002. 133 с.

2.Палей М.А., Романов А. Б., Брагинский В. А. Допуски и посадки: Справочник. В 2 ч. Л.: Политехника, 1991. Ч.1. 576 с., Ч.2.608 с.

3.Палей М.А., Романов А. Б., Брагинский В. А. Допуски и посадки: Справочник. В 2 ч. Л.: Политехника, 1991. Ч.2. 576 с., Ч.2.608 с.

4.Проектирование механических передач / С.А. Чернавский, Б.А. Снесарев и др. М., 1984. 560 с.

5.Стандарт СЭВ. СТ СЭВ 144 - 75. Единая система допусков и посадок СЭВ. Поля допусков и рекомендуемые посадки. 1977.

6.Стандарт СЭВ. СТ СЭВ 145 - 75. Единая система допусков и посадок СЭВ. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений. 1978.

7.Технические измерения: методические указания к выполнению лабораторных работ № 4 - 9. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 1996. 48 с.

8.Бейзельман Р. Д., Ципкин Б. В., Перель Л. Я. Подшипники качения. М, 1985. 574 с.

9.Якушев А. И., Воронцов Л. Н., Федотов Н. М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения 6 изд. М., 1986.

10.СТП СГУПС 01.01 - 2000. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению. Новосибирск 2000 - 40с.

Размещено на Allbest.ru