Нормирование показателей качества деталей машин

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Точность большинства изделий машиностроения является важнейшей характеристикой их качества. Современные мощные и высокоскоростные машины не могут функционировать при недостаточной точности деталей и их сборки. Вследствие неточности технического оборудования, погрешностей и износа инструмента и приспособлений силовой, температурной деформации технологической системы, а так же из-за ошибок рабочего и других причин действующего значения геометрических, механических и других параметров деталей и изделий. Могут отличаться от расчетных (заданных), то есть могут иметь погрешность. Обеспечение качества деталей необходимо для создания работоспособных и конкурентно-способных машин. Точность сборки призвана обеспечивать соответствие действительных значений, параметров изделия значениям, заданных в технической документации. В связи с чем возникает необходимость нормирования показателей точности деталей машин.

1. Расчет параметров посадок с зазорами

Исходные данные:

D=d=50

ES=0.046

EI=0

es=0.1

ei=0.146

Посадка с зазором - посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала. К посадкам с зазором относятся также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала.

Посадки с зазором предназначены для подвижных и неподвижных соединений. В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения деталей относительно друг друга, размещения слоя смазки, компенсации температурных деформаций, компенсации отклонений формы и расположения поверхностей и т.д. В неподвижных соединениях зазор обеспечивает сборку деталей, а неподвижность достигается дополнительным креплением шпонками, болтами, штифтами и т.д. Выбор посадки для неподвижного соединения производится таким образом, чтобы наименьший зазор обеспечивал компенсацию отклонений формы и расположения сопрягаемых поверхностей, если они не ограничиваются полями допусков размеров этих поверхностей.



Рисунок 1.1 - Схема полей и допусков посадки с зазоров

Определяем параметры отверстия

Наибольший предельный размер отверстия Dmax

Dmax = D + ES=50+0.046=50.046

Наименьший предельный размер отверстия Dmin:

Dmin= D + EI=50+0=50

Определяем допуск отверстия TD:

TD = Dmax - Dmin=0.046-0=0.046

Определяем координату середины поля допуска отверстия Ec:

Ec= , =0.023

Определяем средний диаметр отверстия Dm:

Dm = D + Ec,= 50+0.023=50.023

Определяем параметры вала.

Наибольший предельный размер вала dmax:

dmax = d + es= 50-0.1=49.9

Наименьший предельный размер вала dmin:

dmin= d + ei=50-0.146=49.854

Определяем допуск вала Td:

Td = dmax - dmin=-0.1+0.146=0.046

Определяем координату середины поля допуска вала еc:

еc = ,=-0.123

Определяем средний диаметр вала dm:

dm = d + ec=50-0.123=49.877

Определяем основные характеристики посадки

Наибольший зазор Smax:

Smax= Dmax - dmin=50.046-49.854=0.192

Наименьший зазор Smin:

Smin= Dmin - dmax=49.9-50=-0.1

Средний зазор Sm:

Sm = (Smax + Smin)/2=(0.192-0.1)/2=0.046

Допуск посадки TS:

TS = Smax - Smin=0.192+0.1=0.292

TS = TD + Td=0.046+0.046=0.092

2. Расчет параметров переходных посадок.

Исходные данные:

D=d=60

ES=0.015

EI=0.015

es=0

ei=0.019

Переходная посадка - посадка, при которой возможно получение, как зазора, так и натяга. В этом случае поле допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью. В переходных посадках при наибольшем предельном размере вала и наименьшем предельном размере отверстия получается наибольший натяг, при наибольшем предельном размере отверстия и наименьшем предельном размере вала - наибольший зазор. Переходные посадки предназначены для неподвижных, но разъемных соединений и обеспечивают хорошее центрирование соединяемых деталей. Натяги, получающиеся в переходных посадках, имеют относительно малую величину и обычно не требуют проверки деталей на прочность, за исключением некоторых тонкостенных деталей. Данные натяги не достаточны для передачи соединениям значительных крутящих моментов или усилий. Получение натяга без предварительной сортировки не гарантированно, поэтому посадки применяют с дополнительным креплением соединяемых деталей. Получаемые зазоры относительно малы, что предотвращает значительное смещение соединяемых деталей.

Поля допусков для переходных посадок образуют довольно плотный ряд и значительно перекрывают друг друга, что облегчает выбор посадок для соединений, чувствительных к изменению натягов и зазоров.

Рисунок 2.1 - Схема полей и допусков переходных посадок.

Определяем параметры отверстия

Наибольший предельный размер отверстия Dmax

Dmax = D + ES=60+0.015=60.015

Наименьший предельный размер отверстия Dmin:

Dmin= D + EI=60-0.015=59.985

Определяем допуск отверстия TD:

TD = Dmax - Dmin=60.015-59.985=0.03

Определяем координату середины поля допуска отверстия Ec:

Ec= , =0

Определяем средний диаметр отверстия Dm:

Dm = D + Ec,= 60

Определяем параметры вала

Наибольший предельный размер вала dmax:

dmax = d + es= 60+0=60

Наименьший предельный размер вала dmin:

dmin= d + ei=60-0.019=59.981

Определяем допуск вала Td:

Td = dmax - dmin=60-59.981=0.019

Определяем координату середины поля допуска вала еc:

еc = ,=-0.0095

Определяем средний диаметр вала dm:

dm = d + ec=60-0.0095=59.9905

Определяем основные характеристики посадки

Nmin= dmin - Dmax=59.981-60.015=-0.034

Nmax= dmax - Dmin=60-59.985=0.015

Средний зазор Sm:

Nm = (Nmax + Nmin)/2=(0.015-0.034)/2=0.0095

Допуск посадки TS:

TS = TD + Td=0.03+0.019=0.049

Расчет параметров посадки вероятностным методом:

Предположим что размеры отверстия и вала распределены по нормальному закону со средним квадратическим отклонением, равным:

- для отверстия уD = TD/6

- для вала уd = Td/6

==0.006

=-0,0095

==-1,58

Ф(Z)=0,4452

PN=0,5-0,4452=0,0548

PS=0,5+0,4452=0,9452

3. Рассчитать и выбрать посадки с натягом

Исходные данные:

материалы деталей: Сталь 40, Бр. АЖН-11-6-6

крутящий момент:

диаметр соединения

внутренний диаметр вала

наружный диаметр втулки

длина соединения

шероховатость вала

шероховатость отверстия втулки

Посадка с натягом - посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала. Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных или разбираемых при ремонте в отдельных случаях соединений деталей, в основном без дополнительного крепления винтами, штифтами и т.д. Неподвижность достигается за счет напряжений, возникающих в материале сопрягаемых деталей вследствие действия деформаций их контактных поверхностей. В большинстве случаев посадки с натягом вызывают упругие деформации контактных поверхностей, но в ряде посадок при больших натягах или в соединениях деталей, изготовленных из легких сплавов и пластмасс, возникают упруго-пластические деформации.

В отличии от других способов обеспечения неподвижности деталей посадки с натягом при передаче нагрузок позволяют упростить конструкцию и сборку деталей и обеспечивают высокую степень их центрирования.

Предельные значения наименьшего и наибольшего натягов должны удовлетворять следующим условиям:

- при наименьшем натяге должна обеспечиваться прочность соединения. Это условие выполняется, если Мкр=Мтр, где Мкр - наибольший крутящий момент, прикладываемый к одной детали, Мтр - момент трения, зависящий от натяга, размеров соединяемых деталей, шероховатости поверхностей и других факторов;

- при наибольшем натяге наибольшее напряжение, возникающее в материалах деталей, не должно превышать допускаемого значения.

1) Определяем величину удельного эксплуатационного давления на поверхности контакта

где - крутящий момент,

- номинальная площадь контакта соединяемых деталей

- коэффициент трения (сцепления) при продольном смещении деталей (сталь-бронза)

- длина соединения, м

2) Определяем значение минимального расчетного натяга

где и - модули упругости материалов вала и отверстия

и - коэффициенты, определяемые по формулам:

где и - коэффициенты Пуассона

3) Определяем предельные допустимые удельные контактные давления на поверхностях втулки и вала:

где и - предел текучести материалов сопрягаемых отверстия и вала

При максимальном расчетном натяге не должна разрушаться ни одна из деталей соединения и на поверхностях контакта не должно быть пластической деформации.

4) Определяем максимальный предельный натяг

5) Поправка на смятие микронеровностей

В процессе запрессовки, микронеровности на контактных поверхностях деталей сминаются, и в соединении получается меньший натяг, что уменьшает прочность соединения.Величина смятия микронеровностей зависит от их высоты, метода и условий сборки соединения (без смазки или со смазкой) механических свойств материала деталей и определяется по формулам:

- для материалов с различными механическими свойствами

где , - коэффициенты, учитывающие величину смятия неровностей отверстия втулки и вала; и - высота неровностей поверхностей вала и отверстия.

6) Значения натягов при выборе посадок

7) Выбор посадки.

По ГОСТ 25347 - 82 выбираем посадку 55H8/z8

Рисунок 3.1 - Схема полей и допусков посадки с натягом

Определяем параметры отверстия

Наибольший предельный размер отверстия Dmax

подшипник вал шпоночный

Dmax = D + ES = 55 + 0,046 = 55,046мм

Наименьший предельный размер отверстия Dmin:

Dmin= D + EI = 55 + 0 = 55 мм

Определяем допуск отверстия TD:

TD = Dmax - Dmin = 55,046 - 55 = 0,046мм

Определяем координату середины поля допуска отверстияEc:

Определяем средний диаметр отверстия Dm:

Определяем параметры вала

Наибольший предельный размер вала dmax:

dmax = d + es = 55 + 0,218 = 55,218мм

Наименьший предельный размер вала dmin:

dmin= d + ei = 55 + 0,172 = 55,172 мм

Определяем допуск вала Td:

Td = dmax - dmin = 55,218-55,172 = 0,046 мм

Определяем координату середины поля допуска вала еc:

Определяем средний диаметр вала dm:

dm = d + ec = 55 + 0,195 = 55,195 мм

Наибольший натяг Nmax:

Nmax= dmax - Dmin = 55,218 - 55 = 0,218мм

Наименьший натяг Nmin:

Nmin= dmin - Dmax = 55,172-55,046 = 0,126мм

Средний натяг Nm:

Nm = (Nmax + Nmin)/2 = (0,218+0,126)/2 = 0,172мм

Допуск посадки TN:

TN = Nmax - Nmin = 0,218-0,126 = 0,092мм

условия выполняются

4. Рассчитать и выбрать посадки для подшипника качения №211

Исходные данные:

Подшипник 211

Перегрузка до 300%

Радиальная нагрузка

Подшипник качения-опора вращающейся части механизма или машины, работающая в условиях преобладающего трения качения. По форме тел качения подшипники качения могут быть шариковыми и роликовыми с различной формой роликов. Подшипники качения обладают полной внешней взаимозаменяемостью по присоединительным размерам внутреннегоd и наружногоD диаметра, что позволяет быстро монтировать и заменять изношенные подшипники качения при сохранении их хорошего качества; и неполной внутренней между телами качения и кольцами. Класс точности подшипника выбирают исходя из требований, предъявляемых к точности вращения и условиям работы механизма. Для большинства механизмов общего назначения применяют подшипники класса точности 0. Подшипник качения воспринимает радиальную нагрузку R. Поскольку внутреннее кольцо вращается относительно нагрузки, то оно воспринимает циркуляционное нагружение. Наружное кольцо не вращается относительно нагрузки, поэтому оно воспринимает местное нагружение.

Для подшипника 211 находим посадочные размеры по ГОСТ 8338-75

- диаметр наружного кольца D=100 мм

- диаметр внутреннего кольца d=55 мм

- ширина колец подшипника B=21 мм

- ширина монтажной фаски внутреннего или наружного колец подшипника r=2,5 мм

1) Определяем параметры посадки внутреннего кольца подшипника на вал.

Определяем интенсивность нагрузки:

где - радиальная нагрузка на опору

- динамический коэффициент, зависящий от характера нагрузки.

для перегрузок до 300% K1=1,8

- коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических ролико-подшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору

- рабочая ширина посадочного места

Выбираем посадку подшипника с учетом его внутреннего диаметра (55 мм), класса точности подшипника (0 класс) и интенсивности нагружения (337,5 Н/мм) - k6 55L0/k6.

Определяем параметры отверстия

Наибольший предельный размер отверстия Dmax

Dmax = D + ES = 55 + 0 = 55 мм

Наименьший предельный размер отверстия Dmin:

Dmin= D + EI = 55 - 0,015 = 54,985 мм

Определяем допуск отверстия TD:

TD = Dmax - Dmin = 55 - 54,985 = 0,015мм

Определяем координату середины поля допуска отверстияEc:

Определяем средний диаметр отверстия Dm:

Определяем параметры вала

Наибольший предельный размер вала dmax:

dmax = d + es = 55 + 0,021 = 55,021 мм

Наименьший предельный размер вала dmin:

dmin= d + ei = 55 + 0,002 = 55,002 мм

Определяем допуск вала Td:

Td = dmax - dmin = 55,021 - 55,002 = 0,019 мм

Определяем координату середины поля допуска вала еc:

Определяем средний диаметр вала dm:

dm = d + ec = 55 + 0,0115 = 55,0115 мм

Наибольший натяг Nmax:

Nmax= dmax - Dmin = 55,021 - 54,985 = 0,036мм

Наименьший натяг Nmin:

Nmin= dmin - Dmax = 55,002 - 55 = 0,002 мм

Средний натяг Nm:

Nm = (Nmax + Nmin)/2 = (0,036+0,002)/2 = 0,019 мм

Допуск посадки TS:

TS = Nmax - Nmin = 0,036-0,002 = 0,034 мм

2) Посадка наружного кольца подшипника с корпусом (по D)

Нагружение - местное. Для D=100 мм наружного кольца неразъемного корпуса, принимая во внимание перегрузку до 300% находим поле допускаH7. Выбранная посадка100H7/l0.



Рисунок 4.1 - Схема полей и допусков посадки подшипников качения

Определяем параметры отверстия

Наибольший предельный размер отверстия Dmax

Dmax = D + ES = 100 + 0,035 = 100,035мм

Наименьший предельный размер отверстия Dmin:

Dmin= D + EI = 100+ 0 = 100 мм

Определяем допуск отверстия TD:

TD = Dmax - Dmin = 100,035 - 100 = 0,035мм

Определяем координату середины поля допуска отверстияEc:

Определяем средний диаметр отверстия Dm:



Определяем параметры вала.

Наибольший предельный размер вала dmax:

dmax = d + es = 100 + 0 = 100мм

Наименьший предельный размер вала dmin:

dmin= d + ei = 100 - 0,015 = 99,985 мм

Определяем допуск вала Td:

Td = dmax - dmin = 100 - 99,985 = 0,015 мм

пределяем координату середины поля допуска вала еc:

Определяем средний диаметр вала dm:

dm = d + ec = 100- 0,0075 = 99,9925 мм

Наибольший зазор Smax:

Smax= Dmax - dmin = 100,035 - 99,985 = 0,05мм

Наименьший зазор Smin:

Smin= Dmin - dmax = 100 - 100 = 0мм

Средний зазорSm:

Sm = (Smax + Smin)/2 = (0,05+0)/2 = 0,025мм

Допуск посадки TS:

TS = Smax - Smin = 0,05-0= 0,05мм

5. Выбрать посадки шпоночного соединения и рассчитать их параметры

Исходные данные:

диаметр вала

тип шпонки - призматическая

условия работы - большие нагрузки

вид соединения - свободное

Шпоночные соединения чаще всего применяют для передачи крутящего момента в разъёмных неподвижных цилиндрических соединениях для закрепления на валах и осях различных тел вращения: втулок, зубчатых колёс, муфт, дисков, шкивов, рукояток, маховиков, эксцентриков и других деталей машин. Стандартизованы шпоночные соединения с призматическими, сегментными и клиновыми шпонками. Использование призматических шпонок даёт возможность более точно центрировать сопрягаемые элементы и получать как неподвижные (в случае применения обыкновенных призматических шпонок), так и скользящие соединения (при использовании направляющих шпонок с креплением на валу). Данный тип шпонок походит для выбранных условий работы - больших нагрузок.

1) Выбираем номинальные размеры шпонки и паза под нее по ГОСТ 23360-78

Рисунок 5.1 - Схема шпоночного соединения.

2) Выбираем поля допусков в сопряжениях шпонка-паз вала и шпонка - паз втулки:

поле допуска паза на валу H9 (согласно ГОСТ 23360-78, соответствующая свободному виду соединения).

поле допуска паза во втулке D10 (согласно ГОСТ 23360-78).

3) Определяем параметры посадки в соединении вал-втулка.

сопряжение шпонка-паз втулки 10D10/h9

4) Выбираем поля допусков и рассчитываем параметры посадки шпонки на вал

Определяем параметры паза вала

Наибольший предельный размер паза вала Dmax

Dmax = D + ES = 10 + 0,036 = 10,036мм

Наименьший предельный размер паза вала Dmin:

Dmin= D + EI = 10 + 0 = 10 мм

Определяем допуск паза валаTD:

TD = Dmax - Dmin = 10,036 - 10 = 0,036мм

Определяем координату середины поля допуска паза валаEc:

Определяем средний размер паз вала Dm:

Определяем параметры шпонки.

Наибольший предельный размер шпонки dmax:

dmax = d + es = 10 + 0 = 10мм

Наименьший предельный размер шпонки dmin:

dmin= d + ei = 10 - 0,036 = 9,964 мм

Определяем допуск шпонкиTd:

Td = dmax - dmin = 10 - 9,964 = 0,036 мм

Определяем координату середины поля допуска шпонки еc:



Определяем средний размер шпонки dm:

dm = d + ec = 10- 0,018 = 9,982 мм

Наибольший зазор Smax:

Smax= Dmax - dmin = 10,036 - 9,964 = 0,072мм

Наименьший зазор Smin:

Smin= Dmin - dmax = 10 - 10 = 0мм

Средний зазор Sm:

Sm = (Smax + Smin)/2 = (0,072+0)/2 = 0,036мм

Допуск посадки TS:

TS = Smax - Smin = 0,072-0= 0,072мм

5) Выбираем поля допусков и определяем параметры посадки шпонки во втулке.

Определяем параметры паза втулки

Наибольший предельный размер паза втулки Вmax

Dmax = D + ES = 10 + 0,098 = 10,098мм

Наименьший предельный размер паза втулки Bmin:

Dmin= D + EI = 10 + 0,04 = 10,04 мм

Определяем допуск паза втулки TD:

TD = Dmax - Dmin = 10,098 - 10,04 = 0,058мм

Определяем координату середины поля допуска паза втулки Ec:

Определяем средний размер паза втулки Dm:

Определяем параметры шпонки.

Наибольший предельный размер шпонки bmax:

dmax = d + es = 10 + 0 = 10мм

Наименьший предельный размер шпонки bmin:

dmin= d + ei = 10 - 0,036 = 9,964 мм

Определяем допуск шпонкиTd:

Td = dmax - dmin = 10 - 9,964 = 0,036 мм

Определяем координату середины поля допуска шпонки еc:

Определяем средний размер шпонки dm:

dm = d + ec = 10- 0,018 = 9,982 мм

Наибольший зазор Smax:

Smax= Dmax - dmin = 10,098 - 9,964 = 0,134мм

Наименьший зазор Smin:

Smin= Dmin - dmax = 10,04 - 10 = 0,04мм

Средний зазор Sm:

Sm = (Smax + Smin)/2 = (0,134+0,04)/2 = 0,087мм

Допуск посадки TS:

TS = Smax - Smin = 0,134-0,04= 0,094мм

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы была проанализирована справочная, нормативно-техническая документация, определяющая порядок и устанавливающая требования к нормированию показателей качества деталей машин, как основы качественной работы всего механизма в целом.

Были рассчитаны параметры посадок с зазором и переходной, выбрана и рассчитана посадка с натягом. Выполнен выбор и расчет посадок колец подшипников качения, шпоночного, шлицевого и резьбового соединений.

Размещено на http://www.allbest.ru

Литература

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. Ленинградское отделение, 2012. - Ч. 1. 543с.

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. Ленинградское отделение, 2012. - Ч. 2. 448 с.

3. Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки: Справ. в 2 т. 7-е изд. Л.: Политехника, 2011. - 1184с.

4. Якушев А.И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для втузов / А.И. Якушев, Л.Н. Воронцов, Н.М. Федотов. - 6-е изд., перераб. и дополн. - М.: Машиностроение, 2009.

5. Грищенко Н.В. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебно-методическое пособие / Н.В. Грищенко, И.А Пучкова: 3-е изд. - Курск, 2010.

Размещено на Allbest.ru