Оценка технического уровня типовых соединений деталей машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Целью курсовой работы является в соответствии с программой курса «Метрология, стандартизация и управление качеством» закрепить основные положения изучаемого курса, привить навыки в пользовании стандартами и справочными материалами.

Основное внимание в курсовой работе уделено оценке технического уровня типовых соединений деталей машин (гладкие, резьбовые, шпоночные и зубчатые соединения). Рассмотрены вопросы установления требований к отклонениям формы, расположения, шероховатости поверхностей, выбора измерительных приборов, а также назначения отклонений линейных размеров путем решения размерных цепей.

1. Расчет и выбор посадки с натягом зубчатого колеса на вал

1.1 Расчет функциональных натягов

Рассчитать и выбрать посадку с натягом для соединения зубчатого колеса с валом (рис.1.1) при воздействии на него крутящего момента М_кр= 850Нм. Основные данные для расчета приведены в таблице 1.1.

Рис.1.1. Общий вид вала в сборе

Таблица 1.1

Название и размерность параметра вала и колеса	Вал	Зубчатое колесо
Длина соединения L, мм	L = 140
Диаметр соединения (вала и отверстия ступицы), мм	d = D =100
Диаметр впадин зубчатого колеса, мм		d2 =180
Модуль упругости, Па (Н/м2)	Ed = 2,06 • 1011	ED = 2,06 • 1011
Предел текучести, Па (Н/м2)	ут = 34 • 107	ут = 34 • 107
Коэффициент Пуассона µ	µd = 0,3	µD = 0,3
Шероховатость поверхности, мкм	Rzd = 5	RzD = 6,3

Величина удельного контактного эксплуатационного давления определяется при крутящем моменте:

Па, где

М_кр - крутящий момент, Н•м;

n = 1,7 - коэффициент запаса прочности;

f = 0,15 - коэффициент трения.

Рассчитываем коэффициенты в уравнении:

;

, где

d₁ , d₂ - диаметры , мм

µ_d , µ_D - коэффициенты Пуассона для материалов вала и втулки соответственно.

Величину наименьшего натяга рассчитываем по формуле:

мкм,

Р_э - удельное эксплуатационное давление по поверхности контакта, Па;

D - номинальный диаметр соединения, мм;

Е_D, E_d - модули упругости материалов соответственно вала и втулки.

Для обеспечения прочности соединяемых деталей выполняется расчет по наибольшему допускаемому давлению, которое определяется на основе теории наибольших касательных напряжений:

- для поверхности втулки

,

Па;

- для поверхности вала

,

Па,

мкм.

Находим поправку к расчетному натягу на смятие неровностей поверхности детали U_Rz , остальные поправки можно принять равными нулю.

мкм,

где К = 0,6 - значение поправочного коэффициента.

С учетом поправки фактические величины граничных допустимых значений натягов для выбора посадки будут равны:

мкм,

мкм.

1.2 Выбор стандартной посадки по наибольшему натягу

Исходя из условия, что натяг, обеспечиваемый стандартной посадкой

( ГОСТ 25347 - 82), должен быть меньше функционального:

 ,

определяем наибольшее допустимое значение верхнего отклонения вала:

мкм.

Из табл. 3 ГОСТ 25347 - 82 прил. 1 рекомендуемых посадок в системе отверстия определяем поле допуска вала. Выбрав отклонения, соответствующие этим полям допусков по табл. 7 ГОСТ 25347 - 82 и проверив выполнение неравенства, принимаем поле допуска 100s7

(es = +176 мкм, ei = +130 мкм).

Исходя из условия:

мкм

определяем верхние отклонения полей допусков основных отверстий по табл. 8 ГОСТ 25347-82, обеспечивающих выполнение неравенства. Принимаем поле допуска 100Н8 (ЕS =+ 54мкм, EI = 0) и посадку 100H8/s7

1.3 Анализ выбранной посадки с натягом

Таблица 1.2 Выполним анализ выбранной посадки Ш100H8/s7(табл. 1.2.).

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	100H8	100s7
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES = +54 EI = 0	es = +176 ei = +130
Наибольший предельный размер, мм Наименьший предельный размер, мм	Dmax = D + ES = 100+0.054 = =100.054 Dmin = D + EI = 100+0= 100.000	dmax = d + es = 100+0.176 = =100.176 dmin = d + ei = 100+0.130 = =100.130
Допуск размера, мм	TD = Dmax - Dmin = ES - EI = 0.054	Td = dmax - dmin = es - ei =0.046
Наибольший натяг, мм Наименьший натяг, мм	Nmax = dmax - Dmin = es - EI = 0,176 Nmin = dmin - Dmax = ei - ES = 0,076
Допуск посадки, мм	TN = TD + Td = Nmax - Nmin = 0,1

Рис. 1.2 Схема расположения полей допусков посадки 100H8/s7

2. Расчет и выбор посадок подшипников качения

Выбрать посадку внутреннего и наружного колец радиального однорядного подшипника 212(22 Ч 60 Ч 110)6- го класса точности. Вал вращается, корпус редуктора неподвижен. Вид наружного кольца - местный, внутреннего - циркуляционный. Расчетная радиальная реакция опоры R₁ = R₂ = R = 24 кН, перегрузка 150%, осевой нагрузки на опору нет.

Определим интенсивность нагрузки на посадочные поверхности:

кН/м,

R - радиальная реакция опоры;

В - ширина подшипника;

r = 3.5мм - скругление колес подшипника;

к_р = 1,0 - коэффициент динамичности.

Рис. 2.1. Обозначение посадок подшипника качения и полей допусков сопрягаемых деталей

По найденному значению P_R и условиям задачи выбираем поле допуска посадочной поверхности вала, соединяемой с циркуляционно нагруженным кольцом: P_R = 750кН,

D = 80 мм. Поле допуска вала - к6.

Поле допуска отверстия в корпусе под наружное, местно нагруженное кольцо выбираем в зависимости от перегрузки и типа подшипника. Поле допуска отверстия в корпусе -Н7

Определяем числовые значения отклонений для этих полей допусков вала и отверстия в корпусе по ГОСТ 25347-82:

- отклонения вала Ш80к6: es = +21 мкм;

ei = +2 мкм;

-отклонения отверстия в корпусе Ш170H7: ES = +30 мкм;

EI = 0 мкм;

Числовые значения отклонений для полей допусков подшипника L5 и l5 (класс точности P6) определяем по ГОСТ 520-89(СЭВ774):

-отклонения отверстия внутреннего кольца Ш80L5 ES = 0 мкм;

EI = -9 мкм;

-отклонения наружного кольца подшипника Ш170 l5 es = 0 мкм;

ei = -9 мкм.

Посадка внутреннего кольца подшипника на вал - Ш80L5/к6.

Посадка наружного кольца в отверстие в корпусе - Ш180H7/l5

Таблица 2.1.

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	80L5	80k6
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES = 0 EI = -9	es = +21 ei = +2
Наибольший предельный размер, мм Наименьший предельный размер, мм	Dmax = D + ES = 80+0 = 80.000 Dmin = D + EI = 80-0.009 = =79,991	dmax = d + es = 80+0.021 = =80.021 dmin = d + ei = 80+0.002 = =80.002
Допуск размера, мм	TD = Dmax - Dmin = ES - EI = 0.009	Td = dmax - dmin = es - ei =0.019
Наибольший натяг, мм Наименьший натяг, мм	Nmax = dmax - Dmin = es - EI = 0,03 Nmin = dmin - Dmax = ei - ES = 0,002
Допуск посадки, мм	TN = Nmax - Nmin = 0.03-0.002 = 0.028 TD + Td = 0.009+0.019 = 0,028

Рис. 2.2. Схема расположения полей допусков посадки 80L5/k6

Таблица 2.2.

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	170H7	170l5
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES = +30 EI = 0	es = 0 ei = -9
Наибольший предельный размер, мм Наименьший предельный размер, мм	Dmax = D + ES = 170.03 Dmin = D + EI = 170.000	dmax = d + es = 170.000 dmin = d + ei = 169.991
Допуск размера, мм	TD = Dmax - Dmin = ES - EI = 0.03	Td = dmax - dmin = es - ei =0.009
Наибольший зазор, мм Наименьший зазор, мм	Smax = Dmax - dmin = 0.039 Smin = Dmin - dmax = 0.000
Допуск посадки, мм	TS = Smax -Smin= 0.039-0.000 =0,039 TS = TD + Td = 0.03+0.009 = 0.039

Рис. 2.3. Схема расположения полей допусков посадки 170H7/l5

3. Выбор основных параметров шпоночного соединения

Подобрать шпонку для соединения шкива с валом Ш70 мм. Соединение свободное. Длина шпонки l = 125 мм. Назначить посадку шкива на вал.

Рис. 3.1. Обозначение посадок шпоночного соединения на чертеже

По данным ГОСТ 23360-78 для вала Ш70 находим сечение шпонки b Ч h = 20 Ч 12 мм. Допуски на глубину пазов вала t₁ и втулки t₂:

t₁ = 7.5^+0,2 или d - t₁ = 70 - 7.5 = 62.5_-0,2

t₂ = 4,9⁰ или d + t₂ = 70 + 4,9 = 74,9^+0,2

Предельные отклонения размеров по ширине паза вала и паза втулки должны соответствовать полям допусков ГОСТ 25347-82 при нормальном соединении: на валу H9, во втулке D10.

Предельные отклонения на ширину шпонки устанавливают по h9.

Сопряжение шпонки с пазом вала (при свободном соединении) будет осуществляться по посадке 20H9/h9, а с пазом втулки - 20D10/h9.

Отклонения на несопрягаемые размеры, которые рекомендует ГОСТ 23360, находим по ГОСТ 25347-82:

на высоту шпонки 12h11_-0,090

на длину шпонки 125h14_-1.000

на длину паза вала 125H15 ^+1.600

Принимаем посадку шкива на вал 70H9/h9.

По ГОСТ 25347-82 находим отклонения, соответствующие принятым полям допусков:

для ширины шпонки b_шп = 20h9 es = 0; ei = -52 мкм;

для ширины паза вала В_в = 20H9 ES =+52 мкм; EI =0;

для ширины паза втулки В_вт = 20D10; ES = +149 мкм; EI = +65мкм.

По найденным значениям отклонений чертим схему расположения полей допусков и проводим анализ этих посадок.

Рис. 3.2. Схема расположения полей допусков посадок шпонки с пазом вала и с пазом втулки

Таблица 3.1.

Наименование	Вал	Шпонка	Втулка
Обозначение поля допуска	20h9	20H9	20D10
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES = 0 EI =-52	es = +52 ei = 0	ES = +149 EI =+65
Наибольший предельный размер, мм Наименьший предельный размер, мм	Bmax = B + ES = 20 Bmin = B + EI = 19.948	вmax = в + es = 20.052 вmin = в + ei = 20	B'max = B' + ES = 20.149 B'min = B' + EI = 20.065
Допуск размера, мм	TВ = Вmax - Вmin = ES - EI = 0,052	Tв = вmax - вmin = es - ei = 0,052	TВ' = В'max - В'min = ES -EI = 0,084
Наибольший зазор, мм Наименьший зазор, мм	Smax = вmin - Вmax = 0,104 Smin= вmax- Вmin = 0,000	Smax= Es-ei=0,201 Smin = EI- es =0.065

4. Назначение размеров вала

Используя заданные по варианту размеры, назначаем недостающие осевые и диаметральные размеры ступеней вала, исходя из особенностей конструкции. Данные сведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

Диаметр ступени, мм	Заданные размеры сопрягаемых деталей, мм	Конструктивно назначенные размеры ступеней вала, мм
Ш80	Ширина подшипника В = 39	Ширина ступени 39
Ш100	Ширина зубчатого колеса L = 140	Ширина ступени 180
-	Буртик - упор для зубчатого колеса	Назначаем: Ш110; ширина 10
-	Ступень для съемника перед правым подшипником	Назначаем: Ш100; ширина 40
Ш80	Ширина подшипника В = 39	Ширина ступени 39
-	Ступень для сальникового уплотнения	Назначаем: Ш75; ширина 75
70	Ступень под шкив,ширина 76	155

Общая длина вала 513 мм

Рис. 4.1. Эскиз вала с назначенными размерами

5. Анализ линейных технологических размерных цепей

Для нормальной работы редуктора необходимо выдержать размер между подшипниками

А₄ = 230 h12_-0,460

Рис. 5.1. Эскиз вала с размерами вдоль оси

Для соблюдения этого размера требуется правильно задать допуски размеров А₁ = 513 мм, А₂ = 244 мм, А₃ =39 мм, образующих вместе с размером А₄ = 230 мм замкнутую размерную цепь.

Схема размерной цепи представлена на рис. 5.2.

Звено А₁- составляющее увеличивающее;

Звенья А₂, А₃ - составляющие уменьшающие; звено А₄ - замыкающее.

Рис. 5.2. Схема размерной цепи

5.1 Расчет допусков составляющих звеньев

Принимаем для расчета допусков составляющих звеньев метод равной точности (допуски составляющих звеньев имеют одинаковую точность, то есть один коэффициент точности к_ср:

)

,

где i_j - единица допуска j-го составляющего звена,

е_j - передаточные отношения составляющих звеньев.

,

,

где D - среднее геометрическое граничных значений интервала.

;

Значения единицы допуска для составляющих звеньев:

А₁ = 513 мм; ;

А₂ = 244мм; ;

А₃ = 39 мм; .

По данным табл. 5 прил.1 ГОСТ 25346-89 меньшее ближайшее значение коэффициента точности к полученному к_ср = 52,69 будет для 9-го квалитета. Он равен 40 (IT9 = 40i).

Назначаем по ГОСТ 25346-89 допуски составляющих звеньев А₁ = 513 и А₂ = 244 по 9-му квалитету: ТА₁ =175 мкм; ТА₂ = 115 мкм. Звено А₃ выбираем увязывающим.

Сумма допусков составляющих звеньев без увязывающего:

мкм

что меньше допуска замыкающего звена. Их разница равна допуску увязывающего звена:

мкм.

5.1.2 Расчет отклонений составляющих звеньев

Отклонения составляющих звеньев (EsAj - верхнее, EiAj - нижнее, EcAj - среднее) назначаем как отклонения основного отверстия или вала - в тело детали:

для звена А₁ - в минус:

EsAj = 0; EiAj = -175; EcAj = EsAj + EiAj / 2 = -87,5мкм;

для звена А₂ - в плюс:

EsAj = 115; EiAj = 0; EcAj = EsAj + EiAj / 2 = +57,5 мкм.

Поле допуска увязывающего звена должно располагаться так, чтобы выполнялись равенства:

;

;.

Рассчитаем положение середины поля допуска увязывающего звена:

мкм.

Предельные отклонения увязывающего звена:

;

.

Таблица 5.1. Результаты расчетов представлены в таблице 5.1.

Номинальный размер звена Аj, мм	Допуск размера ТАj, мкм	Верхнее отклонение ЕsАj, мкм	Нижнее отклонение ЕiАj, мкм	Середина поля допуска ЕсАj, мкм	Передаточное отношение звена еАj	Произведение еАj ?ЕсАj, мкм
230h12	460	0	-460	-230	_	-230
А1 = 513 А2 = 244	175 115	0 +115	-175 0	-87,5 +57,5	+1 -1	-87,5 -57,5
А3увяз = 39	170	+170	0	+85	-1	-85

Проверка расчетов:

; ; мкм.

; мкм

5.2 Расчет размерной цепи вероятностным методом

При расчете размерной цепи вероятностным методом учитывается рассеяние размеров и вероятностный характер сочетания размеров деталей при сборке. В этом случае допуск замыкающего звена определяется по формуле:

.

5.2.1 Расчет допусков составляющих звеньев

Принимаем процент риска Р = 0,27% ( 3 бракованных узла на партию 1000 штук), коэффициент риска t = 3. При нормальном законе распределения имеем коэффициент относительного рассеяния л = 1/3.

Принимаем для расчета допусков составляющих звеньев метод равной точности. Коэффициент точности К_ср - средний для составляющих звеньев - определяется формулой:

По даны таблицы 5 прил. 1 ГОСТ 25346-89 ближайшее меньшее значение коэффициента точности к полученному К_ср = 85,2989 будет 10-го квалитета. Он равен 64 ( IT10 = 64i ).

Назначаем по табл. 1 ГОСТ 25346-89 допуски составляющих звеньев

А₁ = 513и А₂ = 244 по 10-му квалитету: ТА₁ = 280 мкм; ТА₂ = 185 мкм. Звено А₃ выбираем увязывающим.

Сумма квадратов допусков составляющих звеньев без увязывающего:

мм²

меньше квадрата допуска замыкающего звена: ТАД = 0,460² = 0,2116мм².

Определяем остаток - допуск увязывающего звена:

;

мм.

5.2.2 Расчет отклонений составляющих звеньев

Отклонения составляющих звеньев назначаем так же, как и в методе полной взаимозаменяемости - как отклонения основного отверстия или вала - в тело детали:

для звена А₁ - в минус:

EsAj = 0; EiAj = -280; EcAj = EsAj + EiAj / 2 = -140 мкм;

для звена А₂ - в плюс:

EsAj = +185; EiAj = 0; EcAj = EsAj + EiAj / 2 = +92,5 мкм.

Рассчитываем положение середины поля допуска увязывающего звена:

мкм.

Предельные отклонения увязывающего звена будут равны:

мкм;

мкм.

Результаты расчета размерной цепи вероятностным методом представим в виде таблицы 5.2.

Таблица 5.2.

Номинальный размер звена Аj, мм	Допуск размера ТАj, мкм	Квадрат допуска размера ТАj2, мкм	Верхнее отклонение ЕsАj, мкм	Нижнее отклонение ЕiАj, мкм	Середина поля допуска ЕсАj, мкм	Передаточное отношение звена еАj	Произведение еАj ?ЕсАj, мкм
230h12	0,460	0,2116	0	-460	-230	_	-230
А1 = 513 А2 = 244	0,280 0,185	0,0784 0,0342	0 +185	-280 0	-140 +92,5	+1 -1	-140 -92,5
А3увяз = 39	0,314	0,0985	154,5	-159,5	-2,5	-1	+2,5

Проверка правильности решения:

мкм

Сравнивая полученные результаты, видим, что вероятностный метод расчета дает увеличение полей допусков составляющих звеньев на 1 квалитет.

6. Назначение полей допусков осевых и диаметральных размеров вала

Размеры вала (исходя из конструктивных особенностей рассматриваемого узла) получены в разд. 4. При оформлении рабочего чертежа вала (простановка размеров, отклонений и т.д.) следует учитывать особенности технологии изготовления рассматриваемой детали, сборки и измерения. Осевые размеры валов подобной конструкции формируются за два установа или за две операции (закрепление за левую часть при обработке правой и наоборот). Требуемая точность отдельных диаметральных размеров обеспечивается на последующих операциях.

При выборе метода простановки, получения (технология) и измерения размеров (цепной, координатный, комбинированный) следует учитывать их особенности.

Цепной метод - каждый последующий размер измеряется вслед за ранее полученным; связывающая их общая поверхность используется как база (технологическая и измерительная). Погрешности одного размера зависят от погрешностей других размеров, его образующих.

Координатный метод - все размеры получаются и измеряются от одной базы (в данном случае от торца вала); при этом погрешность одного размера не влияет на погрешность других размеров.

Комбинированный метод использует особенности первого и второго методов.

На рис. 6.1. приведена простановка размеров на рабочем чертеже вала с использованием комбинированного метода.

Обеспечение отклонений расположения (соосность и т.д.) обрабатываемых поверхностей осуществляется с использованием координатного метода, так как в качестве технологических баз используется сочетание центровых (в торцах вала) отверстий. Координатный метод применен также для получения диаметральных и осевых размеров поверхностей правой части вала, так как в качестве технологических баз используются поверхности зацентрованных отверстий и торцовая поверхность справе.

Соосность поверхностей левой части (Ш80 и Ш100) поверхностям технологических баз и линейные (осевые) размеры левой части зала получаются с использованием цепного и координатного методов.

Рис. 6.1. Эскиз вала с указанием полей допусков осевых и диаметральных размеров

Для обработки левой части вал поворачивают на 180°,т.е. происходит смена технологических баз для формирования размеров, как вдоль оси, так и диаметральных.

Обеспечение точности размеров 39^+0,17, 244H9 и 513h9 обеспечит точность размера 230h12, определяющего качество сборки. Они приняты на основе расчета размерной цепи. Так как для обработки левой части вала размер 230h12 не нужен, на чертеже приводим необходимый для обработки свободный размер 180 мм. Для всех свободных размеров отклонения принимаем по "среднему" классу точности ГОСТ 25570-83 (СТ СЭВ 302-76), что соответствует 14-му квалитету по ГОСТ 25347-82.

Отклонения диаметральных размеров назначаем исходя из результатов расчетов, полученных в разделах 1-3. Так как предельные отклонения следует назначать и для всех диаметральных размеров, проставляемых на чертеже, включая не влияющие на качество сборки и несопрягаемые, их также принимаем по "среднему" классу точности ГОСТ 25570-83.

7. Выбор измерительных средств для контроля сопрягаемых размеров под посадку с натягом

Допускаемые погрешности измерений назначаются в зависимости от допусков и номинальных размеров измеряемых изделий.

В ГОСТ 8.051-81 (СТ СЭВ 303-76), [5, табл. 1.13] приведены установленные значения погрешностей измерения для квалитетов IT2-IT17 по ГОСТ 25346-89(СТ СЭВ 145-88). Допускаемые погрешности измерения, установленные стандартом, включают не только погрешности измерительных средств, но и погрешности от других источников (таких, как погрешность от базирования, температурных деформаций и т.д.).

Допускаемые погрешности измерения нормированы вне зависимости от способа измерения размеров при приемочном контроле.

Для учета влияния погрешностей измерения ГОСТ 8.051-81 (СТ СЭВ 303-76) предусмотрены значения приемочных границ, которые можно устанавливать совпадающими с нормируемыми предельными размерами проверяемого изделия.

На втором этапе выбора измерительных средств необходимо установить виды измерительных средств, которые обеспечивали бы техническую возможность самого измерения [8]. Так измерение внутреннего диаметра ступиц зубчатого колеса можно произвести штангенциркулем, нутромером и т.д., но нельзя измерить рычажной скобой.

На третьем этапе выбора измерительного средства устанавливает значения погрешностей предполагаемых к применению измерительных средств и сопоставляют их величины с допускаемой погрешностью измерения, установленной первоначально. Такие сведения о погрешностях измерения средствами, серийно выпускаемыми специализированными заводами, приведены в РД50-98-86, СТ СЭВ 3292-81, [5].

Выбрать конкретное измерительное средство, в зависимости от измеряемого размера, можно по табл. 1.16 и 1.17 [5], допуска на изготовление и допускаемой погрешности измерения по ГОСТ 8.051-81 (СТ СЭВ 303-76). При этом погрешность измерения средства должна быть меньше допускаемой погрешности измерения.

Для вала 100s7: допуск 35 мкм, допустимая погрешность измерения 10 мкм [5, табл. 1.19 и 1.20].

Вписываем измерительные средства в таблицу 7.1.

Таблица7.1.

№ по табл.	Наименование измерительного средства	Цена деления, мм	Закрепление (установочные узлы)	Предельная погрешность измерения, мкм
Ручные средства
4б	Микрометр гладкий	0,01	На стойке	5
5в	Скоба индикаторная	0,01	На стойке	7
6б	Микрометр рычажный	0,01	На штативе	5

Выбираем: индикатор многооборотный гладкий; цена деления 0,01 мм; погрешность измерения 5 мкм; закрепление на стойке, предел измерения 100-125мм.

Для отверстия 100Н8: допуск 54 мкм, допустимая погрешность измерения 12 мкм [5, табл. 1.21].

Таблица 7.2.

№ по табл.	Наименование измерительного средства	Цена деления, мм	Закрепление (установочные узлы)	Предельная погрешность измерения, мкм
Ручные средства
4б	Нутромер микрометрический	0,01	На стойке	10
6а	Нутромер индикаторный	0,01	В руках	6,5
Станковые средства
11	Микроскоп инструментальный	0,002	На штативе	10
32а	Микроскоп измерительный универсальный	0,001	На столе	7

Выбираем: Нутромер индикаторный, цена деления 0,001 мм; погрешность измерения 6,5 мкм; закрепление в руках, предел измерения 50-100

8. Назначение отклонений формы и расположения посадочных поверхностей вала под подшипники и зубчатое колесо

Основные определения и указания допуска формы расположения, указываемые на чертежах установлены стандартами ГОСТ 10356-63 (или СТ СЭВ 301-76 и СТ СЭВ 368-76).

Числовые значения допусков формы и расположения определены стандартами ГОСТ 24643-81 (СТ СЭВ 636-77).

Рекомендуемые соотношения между допусками формы или расположения поверхностей и допусками их размеров по ГОСТ 24643 разделяются на три уровня относительной геометрической точности:

нормальный А, который соответствует 60% от допуска размера;

повышенный В, который соответствует 40% от допуска размера;

высокий С, который соответствует 25% от допуска размера.

Назначим отклонения формы и расположения для поверхностей вала диаметром Ш85u8; Ш60k6; Ш45h9.

Задаем нормальный уровень точности А. По ГОСТ 24643-81, принимая степень точности А, определяем соответствующую степень точности формы:

для Ш100s7 - 6 степень точности;

для Ш80k6 - 5 степень точности;

для Ш70h9 - 8 степень точности.

Допуски круглости и цилиндричности находим по ГОСТ 24643-81 - для Ш80k6 и 5 степени точности - 6 мкм.

Допуски радиального биения находим по табл.5 ГОСТ 24643-81 - для Ш100s7 и 6 степени точности - 25 мкм, а для Ш70h9 и 8 степени точности - 60 мкм. зубчатый колесо вал шпоночный

Допуск сносности поверхностей под подшипники равен половине указанного в табл.5 ГОСТ 24643-81 допуска радиального биения. Измерение радиального биения осуществляется двумя способами: либо при вращении вала в центрах, либо при вращении на поверхностях Ш80k6 на призмах или в подшипниках.

Рис. 8.1. Обозначение отклонений формы и расположения поверхностей

9. Назначение параметров шероховатости поверхностей вала

Основные параметры и числовые значения шероховатости регламентированы стандартами ГОСТ 2789-73 (СТ СЭВ 638-77).

В соответствии с рекомендациями минимальные требования к шероховатости поверхности в виде наиболее грубого предела допустимых значений R_a или R_z устанавливаются в зависимости от допуска размера и формы.

При допуске формы 60% от допуска размера Т (относительная геометрическая точность А)R_a ? 0,05Т; R_z ? 0,2Т.

В том случае, когда отклонения формы и расположения на поверхности вала не заданы, шероховатость назначается исходя из относительной геометрической точности А.

По ГОСТ 2789-73 полученные значения R_a или R_z округяются до ближайшего стандортного числа.

Для нормальной степени точности А принимаем R_z ? 0,2Т в пределах от 320 до 10 мкм и от 0,10 до 0,025 мкм. R_а ? 0,05T в пределах от 2,5 до 0,002 мкм. Величина допусков рассматриваемых размеров принимается по ГОСТ 25346-89 или ГОСТ 25347-82.

Для Ш80k6 T = 19 мкм R_a ? 0,95мкм, выбираем R_a = 0.80 мкм.

Для Ш100s7 T = 46 мкм R_a ? 2.3мкм, выбираем R_a =2 мкм.

Для Ш70h9 T = 74 мкм R_z ? 14.8 мкм, выбираем R_z = 12.5 мкм.

Для 20H9 T = 52 мкм R_z ? 10.4 мкм, выбираем R_z = 10 мкм.

Для прочих назначаем R_z = 20 мкм.



Рис. 9.1. Обозначение параметров шероховатости поверхностей

10. Анализ точности резьбового соединения

Проанализируем точность резьбового соединения М24Ч2-6G/6h-20. На рис. 10.1. приведены эскизы резьбового соединения и отдельно деталей соединения с обозначением посадки резьбового соединения и полей допусков деталей соединения.

Рис. 10.1. Обозначение посадки резьбового соединения

Условное обозначение указывает, что резьба метрическая, с шагом 1.5, диаметром 22 мм, длиной свинчивания 40 мм.

6H/6e - обозначение посадки резьбового соединения;

6H- поле допуска среднего и внутреннего диаметров резьбы гайки;

6e - поле допуска среднего и наружного диаметров резьбы болта;

6 и 6 - степени точности, определяющие соответственно допуски диаметров резьбы гайки и болта;

Из ГОСТ 24705-81, ГОСТ 8724-81 (СТ СЭВ 180-75, 181-75, 182-75) вписываем номинальные размеры наружного D(d), внутреннего D₁(d₁), и среднего D₂(d₂) диаметров резьбы, шага резьбы Р, исходной высоты профиля Н, а также угла профиля б:

D=d= 22,000; D₁ = d₁ = 20.376; D₂ = d₂ = 21,026; Р = 1.5; Н =0,8667P=1.3;б=60?.



Рис. 10.2. Профиль и основные параметры метрической резьбы

Для резьб, сопрягаемых на переходных посадках, устанавливаются ГОСТ 24834-81 (СТ СЭВ 305-76), а на посадках с натягом - ГОСТ 4608-91 (СТ СЭВ 306-76). По ГОСТ 16093-81 или СТ СЭВ 640-77. устанавливаем предельные отклонения диаметров резьбы, сопрягаемых на посадках с зазором, мкм:

Для гайки:

ES_D ? +H/10 = +130; EI_D = 0;

ES_D2 = +190; EI_D2 = 0;

ES_D1 = +300; EI_D1 = 0;

Для болта:

es_d = -67; ei_d = -303;

es_d2 = -67; ei_d2 = -207;

es_d1 = -67; ei_d1 ? H/8 = -0.163;

Предельные размеры и допуски диаметров резьбы болта и гайки, мм

- для наружного диаметра гайки:

D_max = D + ES_D = 22,000 + 0,130 = 22,130;

D_min = D + EI_D = 22,000 + 0 = 22,000;

T_D = D_max - D_min = 0,130;

- для наружного диаметра болта:

d_max = d + es_d = 22,000 - 0,067 = 21,933;

d_min = d + ei_d = 22,000 - 0,303 = 21,697;

T_d = d_max - d_min = 0,236;

- для внутреннего диаметра гайки:

D_1max = D₁ + ES_D1 = 20,376 + 0,300 = 20,676;

D_1min = D₁ + EI_D1 = 20,376 + 0 = 20,376;

T_D1 = D_1max - D_1min = 0,300;

- для внутреннего диаметра болта:

d_1max = d + es_d1 = 20,376 - 0,067 = 20,309;

d_1min = d + ei_d1 = 20,376 - 0,163 = 20,213;

T_d1 = d_1max - d_1min = 0,096;

- для среднего диаметра гайки:

D_2max = D₂ + ES_D2 = 21,026 + 0,190 = 21,216;

D_2min = D₂ + EI_D2 = 21,026 + 0 = 21,026;

T_D2 = D_2max - D_2min = 0,190;

- для среднего диаметра болта:

d_2max = d + es_d2 = 21,026 - 0,067 = 20,959;

d_2min = d + ei_d2 = 21,026 - 0,207 = 20,819;

T_d2 = d_2max - d_2min = 0,140.

Зазоры в соединении по наружному диаметру, мм:

S_max = D_max - d_min = 22,130 - 21,697= 0,433;

S_min = D_min - d_max = 22,000 - 21,933= 0,067;

Зазоры в соединении по внутреннему диаметру, мм:

S_max1 = D_1max - d_1min = 20,676 - 20,213= 0,463;

S_min1 = D_1min - d_1max = 20,376 - 20,309=0,067;

Зазоры в соединении по среднему диаметру, мм:

S_max2 = D_2max - d_2min = 21,216 - 20,819= 0,397;

S_min2 = D_2min - d_2max = 21,026 - 20,959= 0,067.

На рис. 10.3. показано расположение полей допусков диаметров резьбы, предельные размер и зазоры.

Рис. 10.3. Схема расположения полей допусков диаметров резьбы

В отличие от схем полей допусков гладких соединений для схемы полей допусков резьбового соединения условно принимается соосное расположение резьбы болта и гайки, поэтому на схеме откладываются половины значений допусков (отклонений).

Учитывая особенности работы резьбового соединения М24Ч2-6G/6h-20 и его точность, контроль параметров резьбы рекомендуется осуществлять резьбовыми калибрами.

11. Анализ точности зубчатого колеса

Назначить показатели для контроля точности изготовления зубчатого колеса числом зубьев

z=60, модулем m=5,5 мм, шириной венца В=140мм и точностью изготовления 8-7-7-С.

Рассматриваемое зубчатое колесо должно быть изготовлено:

со степенью точности 8 по нормам кинематической точности;

со степенью точности 7 по нормам плавности работы;

со степенью точности 7 по нормам по нормам контакта;

вид сопряжения зубьев зубчатых колес в передаче, характеризующий боковой зазор jn, установлен “С”;

вид допуска на боковой зазор соответствует виду сопряжения “с”;

вид сопряжения соответствует классу отклонений межосевого расстояния.

Произведем выбор комплекса контроля зубчатого колеса.

Комплекс контроля - это список показателей, которые нужно измерить для полного поэлементного контроля точности зубчатого колеса.

Для контроля точных зубчатых колес 3-8-й степени точности воспользуемся 3-м комплексом контроля, для которого в каждой группе норм следует измерить по два показателя.

Названия измеряемых показателей и допусков на измеряемые показатели приведены в справочном приложении ГОСТ 1643-81.

Числовые значения допусков контролируемых показателей принимаются по ГОСТ 1643-81табл. 6-21.

Допуски показателей кинематической точности находим по стандарту ГОСТ 1643-81 в табл.6: для 8-й степени точности

Значение F_VW = 50 мкм

Значение F_r = 71 мкм.

Допуски показателей плавности работы находим в табл.8: для 7-й степени точности

Значение f'_i=36 мкм

Допуски показателя норм контакта находим в табл.11: для 7-й степени точности

По высоте 45%

По длине 60%

Допуски показателей норм бокового зазора находим в табл. 14: для вида сопряжения “С” E_HS = -160мкм; в табл.15 для вида допуска на боковой зазор “c” для ранее определенного нами Fr=71 мкм в столбце Fr св. 60 до 80 мкм находим Т_Н = 180 мкм. E_Hi определяем по фрмуле:

-160 - 180 = -340 мкм.

Таблица11.1.

Численное обозначение по ГОСТ 1643-81	Численное значение допуска, мкм	Название и тип измерительных приборов
Показатели кинематической точности
Frr - радиальное биение зубчатого венца Fvwr - колебание длины общей нормали	Fr - допуск на радиальное биение зубчатого венца Fvw - допуск на колебание длины общей нормали	71 мкм 50 мкм	Прибор для измерения радиального биения
Показатели плавности работы
F'ir-местная кинематическая погрешность	F'i-допуск на местную кинематическую погрешность	36	Шагомер шага зацепления
Показатели норм контакта
По высоте По длине		45% 60%	Прибор для измерения норм контакта
Показатели, обеспечивающие боковой зазор подачи
EHr - дополнительное смещение исходного контура	EHs - наименьшее дополнительное смещение исходного контура ТН - допуск на дополнительное смещение исходного контура EHi - наибольшее дополнительное смещение исходного контура	-160мкм 180мкм 340мкм	Тангенциальный зубомер

Список литературы

1. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения:

Учебник для втузов /А.И.Якушев, Л.Н.Воронцов, Н.М.Федотов

-6-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986.- 352 с.

Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч./Под ред. В.Д.Мягкова.- 6-е изд., перераб. и доп. -Л.:, Машиностроение, 1983.

Стандартизация и взаимозаменяемость на железнодородном транс- порте: Учебное пособие /И.А.Иванов, С.В.Урушев, А.И.Рябов, А.А.Эстлинг. - Л.: ЛИИЖТ, 1988. - 44 с.

Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и при- боростроении: Справочник. Т. 1. - 2-е изд., перераб..и доп. - М.: Издательство стандартов, 1989.- 263 с.

Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и при- боростроении: Справочник. 1.2. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство стандартов, 1989.- 280 с.

Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и при- боростроении: Справочник. Т.1. - М.: Издательство стандартов, 1979. - 21S с.

Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и при- боростроении: Справочник. Т. 2. - М.: Издательство стандартов, 1982. - 292 с.

Берков В.И. Технические измерения (альбом): Учеб. пособие.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш.шк., 1983.- 144 с.

Размещено на Allbest.ru