Расчет посадок гладких цилиндрических и типовых соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет посадок гладких цилиндрических и типовых соединений

1. Описание конструкции узла

Заданный узел представляет собой опору вала редуктора с червячным колесом. Опорами являются радиальные однорядные шарикоподшипники /10/ которые наружным кольцом зафиксированы между ступенью стакана /2/ и распорной втулкой /1/, которую поджимает крышка стакана /15/. Стакан /2/ установлен в корпус редуктора /5/. Подшипник /10/ относительно вала зафиксирован с помощью двух болтов которые прижимают пакет деталей относительно оси. В пакет деталей входят: червячное колесо /6/, маслоотбойное кольцо /3/, подшипник /10/.

2. Расчет и выбор посадок для гладких цилиндрических соединений

2.1 Определение допуска зазора TS, мкм

TS = Sp (max) - Sp (min);

где - максимальное расчетное значение зазора, мкм;

- минимальное расчетное значение зазора, мкм.

2.2 Определение квалитета точности

Сначала определим число единиц допуска, мкм.

aср = TS/2•i (2)

где i - единица допуска, мкм (таблица 2 МУ к КР 07-08 МСС).

Округлим аср до ближайшего меньшего табличного (таблица 3 /8/).

Такому числу единиц допуска соответствует 7 квалитет точности.

2.3 Округление шероховатости поверхности деталей соединения

Для IT5 … IT10: RZD ? 0,125TD, RZd ? 0,125Td

где TD и Td - допуски отверстия и вала, мкм, по таблице допусков (таблица 3 /8/).

Допуск отверстия и вала по 7 квалитету для диаметра 15 мм равен

TD= Td=18 мкм

RZD=RZd ? 0,125TD ? 0,125·18 ? 2,25 мкм

Принимаем стандартное ближайшее значение шероховатости по таблице (таблица 1 /8/).

RZD =RZd=2,5 мкм

2.4 Определение предельных технологических зазоров

В результате приработки зазоры увеличиваются, а натяги уменьшаются, т.к. происходит слияние вершин шероховатости сопрягаемых деталей. При этом высота шероховатости уменьшается на 70% от первоначальной.

Поэтому технологические зазоры определяем по формулам:

Sт (max) = Sp (max) - 1,4·(RZD + RZd); Sт (min) = Sp (min) - 1,4•(RZD + RZd) (4)

 приравняем к нулю так как у нас в условии задачи .

2.5 Назначение стандартных посадок

Для посадок с зазором в системе вала

ch: отверстия EI по условию EI ? Sт (min)

Определение возможной суммы допусков по условиям

ch (TD + Td) ? Sт (max) - EI,

Квалитет точности отверстия может быть больше, чем у вала, но не более чем на два.

ITотв ? ITвала, (ITотв. - ITвала )? 2IT (7)

У нас квалитет точности отверстия IT7, а вала IT6 условие выполняется.

По условию задачи у нас система вала (ch) и посадка с зазором поэтому

EI ? Sт (min);

0? 0;

(TD + Td) ? Sт (max) - EI;

(18+18) ? 33-0;

36?33

Условие не выполняется поэтому уменьшим допуск вала Td = 11 (IT6)

(18+11) ? 33-0;

29? 33

2.6 Уточнение шероховатости поверхности деталей по принятым квалитетам точности

RZD ? 0,125TD; RZd ? 0,125Td4; (8)

RZD ? 0,125•18? 2,25; RZd ? 0,125•11? 1,375

Выберем стандартные шероховатости по таблице (таблица 1 /8/).

RZD =2,5; RZd =1,60;

2.7 Назначение завершающего технологического процесса операции механической обработки

По таблице (таблица 2 Размерная точность и шероховатость изготовления деталей из стали при различных методах обработки) в зависимости от квалитета точности, шероховатости, применения способа обработки и вида поверхности назначаем завершающий технологический процесс обработки поверхности деталей соединения:

Для вала выбираем метод обработки - Тонкое (алмазное).

Для отверстия выбираем метод обработки - Развертывание

Выбираем средства измерения для отверстия и вала (приложение VI /5/), соблюдая условие: ± ? lim ? ± д. Результаты выбора заносим в таблицу.

Таблица 2.1 Выбор средств измерения

Наименование	Средства измерения	Предельные погрешности средств измерения ? lim, мкм	Допускаемые погрешности при измерениях лин. размеров д, мкм	Выполнение условия ± ? lim ? ± д
Вал (IT6)	Индикатор с ценой деления 0,002 мм	3	3	3?3
Отверстие (IT7)	Индикатор с ценой деления 0,002 мм	3	5	3?5

2.8 Проверка условия правильности выбора полей допусков

Sс (max) ? Sт (max); Sс (min) ?Sт (min);

0,029? 0,033; 0 ?0;

где Sс (max), Sс (min) - максимальные и минимальные зазоры принятой посадки, мкм.

Sс (min) = EI - es; Sс (max) = ES - ei;

Sс (min) = 0 - 0=0; Sс (max) = 0,018 - ( - 0,011) = 0,029 ;

2.9 Схема полей допусков соединения

Рисунок 2.1 Схема полей допусков соединения

2.10 Эскизы соединения и его деталей с указанием размеров

Рисунок 2.2 Эскиз соединения

3. Расчет и выбор полей допусков для деталей, сопрягаемых с подшипниками качения

3.1 Обоснование характера работы и видов нагружения колец подшипника

цилиндрический соединение подшипник

При выборе посадок подшипников следует учитывать нагрузку, режим работы, класс точности, а также виды нагружения колец подшипника.

Внутренне кольцо подшипника вращается вместе с валом и имеет циркуляционное нагружение.

При таком виде нагружения кольцо воспринимает нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения и передает ёе всей посадочной поверхности вала и поэтому кольцо должно быть неподвижно соединено с валом.

Наружное кольцо подшипника неподвижно установлено в стакан и имеет местное нагружение. При таком виде нагружения кольцо воспринимает нагрузку ограниченным участком окружности дорожки качения и передает её соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности стакана. Наружное кольцо должно иметь посадку с небольшим зазором при котором возникают радиальные усилия вращающие кольцо т.е. износ идет по всей поверхности. А если мы посадим с натягом будет износ в одном месте.

3.2 Выбор стандартного подшипника

Определим номер подшипника. Сперва определим диаметр d внутреннего кольца подшипника. По условию задачи у нас d=35 мм.



то есть 07

Выпишем все стандартные серии подшипников с таким диаметром и соответствующие им значения с (динамическая грузоподъемность подшипника, H) (с. 434-438 /1/).

№ 207 с=25500

№ 307 с=33200

№ 407 с=55300

Теперь определим серию подшипника по критерию интенсивности нагружения. У нас спокойный вид нагружения т.е. нормальный режим работы.

0,07<? 0,15;

где P-радиальная нагрузка, kH,

c - динамическая грузоподъемность, kH.

Выразим и вычислим значение c.

0,07 < ? 0,15;

60 < с ? 128;

Выберем № 307 подшипник при условии двух подшипников. Проверим выбранный подшипник по критерию интенсивности нагружения.

С=с+с;

где С - сумма динамических грузоподъемностей № 307 подшипника

c - динамическая грузоподъемность № 307 подшипника, kH.

С=с+с=66,4 kH;

60 < 66,4 ? 128

Рисунок 3.1 Чёртёж роликового подшипника

Определим все размеры выбранного подшипника (с. 426-430 /1/).

Подшипник № 307

d = 35 мм;

D = 80 мм;

B = 21 мм;

r = 2.5 мм;

Масса, кг=0,447.

Центриируюшие диаметры, мм

da Da

наим. наиб. наим. наиб.

42,0 44,0 71

3.3 Расчет и выбор посадок колец подшипника

Определим предельные размеры вала и отверстия (с.276 /2/).

Предельные размеры вала d и корпуса (стакана).

;

;

;

.

Предельные размеры внутреннего и наружного кольца подшипника (с.273, с.280 /2/).

dmin = dm + Дm=35 - 0.012=34.988 мм; (17)

Dmin = Dm + ДDm=80 - 0.013=79.987 мм. (18)

Определим интенсивность нагрузки

где R - радиальная нагрузка, H. По условию 9000 H;

B - рабочая ширина кольца подшипника;

B=Bк-2r, мм

Bк - конструкторская ширина подшипника, мм;

B=21-2•2,5=21-5=16 мм

Kn - динамический коэффициент. При нагрузке с умеренными ударами и вибрацией, перегрузка 150%, Kn=1;

F - коэффициент учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале. Для сплошного вала F=1;

Fn - коэффициент неравномерности распределения интенсивности нагрузки между рядами роликов Fn=1.

Выберем по таблицам (таблицы 9.3; 9.6 с.238 /9/) поля допусков вала и отверстия в зависимости от рассчитанного значения интенсивности нагрузки PR. Для вала - k6; Для отверстия, стакана - H7.

3.4 Построение схемы расположения полей допусков

Рисунок 2.2 Схема полей допусков а б



Рисунок 2.3 Чертежи деталей контактирующих с подшипником

4. Выбор посадки по аналогии

4.1 Выбор посадки распорной втулки с диаметром d2=80мм

Посадка для распорной втулки d2 должна быть с гарантированным зазором для легко снятия и установки, то есть верхнее отклонение распорной втулки должно быть меньше нижнего отклонения стакана. Мы знаем поле допуска стакана H7 (2 задача), подберем под него поле допуска распорной втулки. Выше указанным требованиям соответствует поле допуска распорной втулки g6.

Таким образом получаем посадку в системе отверстия с зазором . Для выбранной посадки приведем схему полей допусков с указанием предельных размеров, отклонений, значений зазоров или натягов.

Рисунок 4.1 Схема полей допусков распорной втулки

4.2 Выбор посадки маслоотбойного кольца d5=35мм

Посадка для маслоотбойного кольца должна быть с гарантированным зазором для легкого снятия и установки, то есть нижнее отклонение маслоотбойного кольца должно быть больше верхнего отклонения вала. Мы знаем поле допуска вала k6 (2 задача), подберем под него поле допуска маслоотбойного кольца. Выше указанным требованиям соответствует поле допуска маслоотбойного кольца F8.

Таким образом получаем посадку в системе вала с зазором. Для выбранной посадки приведем схему полей допусков с указанием предельных размеров, отклонений, значений зазоров или натягов.

Рисунок 4.2 Схема полей допусков маслоотбойного кольца

4.3 Выбор посадки крышки стакана d1=80мм

Посадка для крышки стакана d1 должна быть такой чтоб сборка и разборка производились без значительных усилий, то есть верхнее отклонение крышки должно быть меньше нижнего отклонения стакана. Кроме того крышка стакана центрируется не за счёт посадки, а за счёт того что крышка прикручивается к стакану и корпусу. Мы знаем поле допуска стакана H7 (2 задача), подберем под него поле допуска крышки стакана. Выше указанным требованиям соответствует поле допуска крышки стакана f7. Таким образом получаем посадку в системе отверстия с зазором . Для выбранной посадки приведем схему полей допусков с указанием предельных размеров, отклонений, значений зазоров или натягов.



Рисунок 4.3 Схема полей допусков крышки стакана

5. Посадка шпоночного соединения

5.1 Определение размеров шпоночного соединения

Размеры шпонки предельные отклонения выбираем в зависимости от диаметра вала (таблица 4.64 /2/)

d=42 мм

Таблица 5.1 Основные размеры соединения с призматической шпонкой, мм (по ГОСТ 23360 - 78)

Диаметр вала d	Номинальные размеры шпонки	Номинальные размеры паза
	boh	Фаска s	Интервалы длин l	Глубина	Радиус закругления или фаска s1o45°
		max	min	от	до	на валу t1	во втулке t2	max	min
42	12o8	0,60	0,40	28	140	5,0	3,3	0,4	0,25

L=lчерт. М

М=

L=23·1.09=25 мм

5.2 Выбор полей допусков сопрягаемых размеров

Необходимые зазоры и натяги в шпоночном соединении получаются за счет допусков пазов, т.е. принимается система вала. Предельные отклонения находим аналогично заданию 1: ширина 12h9 (-0,043), высота 8h11(-0,090), на длину h14 . Длина шпонки 25h14(-0,520).

5.3 Расчёт размерных характеристик деталей шпоночного соединения

Выберем свободное соединение (таблица 4.65 /2/), для которого ширина паза вала , ширина паза втулки , длина паза вала . Глубина паза вала , паза втулки , радиусы закругления пазов не менее 0,25 не более 0,4. Отклонения на размеры принимаются по ГОСТ 25347 -89.

Таблица 5.1 Размерные характеристики деталей шпоночного соединения

5.4 Изображение схемы полей допусков по ширине шпонки

Рисунок 5.1 Схема полей допусков

5.5 Выбор средств контроля деталей размеров шпоночного соединения

Для дифференцированного контроля размеров деталей шпоночного соединения можно использовать универсальные средства измерения, однако это требует больших, затрат времени. Поэтому на предприятиях автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения детали, шпоночных соединений контролируют с помощью предельных калибров.

Ширину пазов валов проверяют пластинами, имеющими проходную и непроходную стороны. Размер от образующей цилиндрической поверхности втулки до дна паза контролируют пробкой со ступенчатым выступом. Глубину паза вала проверяют кольцевыми калибрами. При ремонте машин можно использовать как универсальные средства измерения, так и калибры.

6. Расчет размерной цепи

6.1 Составление размерной цепи

Для узла задано замыкающее звено:

В заданном примере замыкающее звено это зазор между корпусом и червячным колесо. Зазор образуется при затяжке болтов крепления стакана к корпусу, когда стягивается пакет деталей, включающих: стакан подшипников , маслоотбойное кольцо, зубчатое колесо . Суммарный размер этих звеньев по корпусу .

Рисунок 6.1 Схема полей допусков

Общее количество звеньев- 5

Звенья - уменьшающие ()

Звено -уменьшающее ().

6.2 Определение размеров звеньев

где - число увеличивающих звеньев;

- число уменьшающих звеньев.

8=61+38+46-145 8?0

Корректируем размер зубчатого колса до мм, то есть увеличим размер на 8 мм. 8=8

6.3 Расчет размерной цепи на максимум и минимум

Коэффициент точности размерной цепи (95) /7/:

где - средний коэффициент точности;

- допуск замыкающего звена;

- число звеньев с известными допусками;

- допуски известных звеньев ();

- число звеньев размерной цепи, для которых определяется средний коэффициент точности;

- единица допуска размера звена, выбирается по таблице (таблица 2 /8/)

Тогда



По таблице (таблица 3 Формулы допусков квалитетов от 5 до 17) соответствует 8 квалитету (25i).

Допуски звеньев по 8 квалитету, кроме корректирующего:

- ступенчатый

- охватываемый

- ступенчатый

Оставляем для корректировки более сложную деталь Д3 так как мы округлили в меньшую сторону.

Определяем допуск для 3 звена

Проводим проверку

Назначение отклонений звеньев:

Размер Д1=61±0,023

Размер Д2=46

Размер Д3=54

Размер Д4=145±0,031

6.4 Расчет размерной цепи вероятностным методом

Коэффициент точности размерной цепи (236) /5/:

По таблице (таблица 3 Формулы допусков квалитетов от 5 до 17) соответствует IT10 квалитету (64i).

Проверка и корректировка допусков:

220?244.9

Необходима корректировка допусков в сторону уменьшения допусков для звена Д2 как наиболее простого в изготовлении, принимаем допуск по 9 квалитету. При дальнейшем уменьшении допуска равенство не выполняется. Попробуем решить задачу с IT10 на максимум и минимум.

;

;

;

;

;

;

;

.

такое невозможно так как >.

Вероятностным методом эту задачу решить невозможно так как у нас на маленький размер дан большой допуск

Результаты расчета размерной цепи сведены в таблицу 6.1

Таблица 6.1 Результаты расчёта размерной цепи

Параметры размерной цепи	Звенья размерной цепи
Обозначение звена	Д	Д1	Д2	Д3	Д4
Вид звена	замык	уменш	уменш	уменш	увелич
Размер, мм		61	38	54	145
Единица допуска, мкм	-	1.856	1.561	1.856	2.522
Расчёт на максимум-минимум
Значение допусков,мкм	табличн.	-	0,046	0,039	0,046	0,062
	принятые	220	0,023	0,039	0,073	0,062
Отклонение, мкм	верхнее	0	0.023	0	0,166	0,031
	нижнее	-220	-0,023	-0,039	0.093	-0,031
Размеры звеньев с отклонен.

6.5 Сравнение результатов расчетов размерной цепи

В результате проделанной работы можно сделать вывод по расчету размерных цепей. Расчет размерных цепей, у которых замыкающее звено имеет большой допуск на размер замыкающего звена, лучше производить методом максимумов и минимумов. А вероятностным метод лучше применять при небольших допусках на размер замыкающего звена.

Библиографический список

1. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. - Ч. 1. 543 с., ил.

2. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. - Ч. 2.448 с., ил.

3. Подшипники качения. Сборник государственных стандартов. Ч.1 -М.: Издательство стандартов, 1989. -439 с.

4. Подшипники качения. Сборник государственных стандартов. Ч.2 -М.: Издательство стандартов, 1989. -432 с.

5. Серый И.С, Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - 2-е изд. , перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 367 с.: ил. - (Учебник и учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений)

6. Рекомендации по внедрению СТ СЭВ 144-75 и СТСЭВ 146-75 на допуски и посадки гладких соединений с размерами до 3150 мм. Издательство стандартов.-М.:1977.-52 с.

7. Методические указания. Выбор универсальных средств измерений линейных, размеров до 500 (по применению ГОСТ 8.051-81) РД50-98-86.-М.:Издательство стандартов, 1987. -83 с.

8. МУ к КР 07-08 МСС

9. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов/ А.И.Якушев, Л.Н. Воронцов, Н.М. Федотов. - 6-е изд., перераб. и дополн. - М.: Машиностроение, 1987. - 352 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru