Расчёт посадок подшипников качения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет»

(национальный исследовательский университет)

Кафедра «Технология машиностроения»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

Автор проекта -

студент группы МТ - 371

Каримов Н.С.

Челябинск 2013

Оглавление

• Введение
• 1. Расчёт посадок подшипников качения
• 2. Расчёт калибров
• 2.1 Расчёт исполнительных размеров гладких калибров - скоб
• 2.2 Расчёт исполнительных размеров гладких калибров - пробок
• 3. Построение схемы расположения полей допусков резьбового соединения
• 4. Расчет исполнительных размеров ПР и НЕ резьбовых калибров-пробок для внутренней резьбы М4 - 5Н6H

5. Расчет параметров зубчатого колеса 12

• 6. Расчёт размерной цепи А
• 6.1 Расчёт размерной цени А методом полной взаимозаменяемости
• 6.2 Расчёт размерной цени А вероятностным методом
• 7. Схемы контроля технических требований для корпуса

Заключение

• Библиографический список
• Введение

Основной задачей конструирования является создание новых и модернизация существующих машин и приборов, подготовка чертежей и другой технической документации, обеспечивающей высокий технический уровень, качество, необходимую технологичность изделий, их конкурентоспособность. Решение этой задачи в значительной степени связано с выбором необходимой точности изготовления изделий, в том числе допусков их размеров, допусков формы и расположения, шероховатости поверхностей, назначением зазоров и натягов в соединении деталей (посадок), расчетом размерных цепей.

В решении задач совершенствования технологии машиностроения особое значение приобретает стандартизация и взаимозаменяемость. Созданы государственные стандарты, регламентирующие допуски и посадки типовых деталей и соединений. Без этой стандартизации всевозможных изделий промышленности взаимозаменяемость в машиностроении была бы невозможна, а, следовательно, сделалось бы невозможным и создание приборов и машин, разнообразных деталей и прочих изделий, обладающих желаемой технологичностью, качеством и совершенством конструкции. Кроме того, взаимозаменяемость - основной принцип конструирования, изготовления, контроля и эксплуатации машин, позволяющий значительно ускорить проектно-конструкторские работы, удешевить производство машин и их эксплуатацию.

Целью данной работы является ознакомление с основами стандартизации и взаимозаменяемости и обучение использованию разнообразных стандартов, выбору оптимальных расчетных посадок и оптимальной точности размеров при расчете размерных цепей.

1. Расчёт посадок подшипников качения

Выбор посадок зависит от вида нагружения колец подшипника. Определяем виды нагружения. По условиям работы узла внутреннее кольцо подшипника имеет циркуляционное нагружение, наружное - местное. Принимаем класс точности 0 и легкую серию, по которой в зависимости от диаметра d= 55 мм, D= 100 мм определяем ширину кольца B= 72 мм и r= 5,0 мм (ГОСТ 8338 -85). Для циркуляционного нагруженного кольца подшипника посадку выбирают по интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности:

= = 188 ,

где R = 3000 Н - приведенная радиальная реакция опоры на подшипник,

b - рабочая ширина посадочной поверхности кольца подшипника за вычетом фасок: b= B- 2r = 21- 2*2,5 = 16 мм,

K_n - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке до 150 % , умеренных толчках и вибрации K_n = 1),

F - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале F= 1),

F_A - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки (в обычных условиях F_A = 1).

Найденным значениям и d соответствует основное отклонение js.

Номер квалитета зависит от класса точности подшипника.

При посадке на вал, если подшипник 0 класса, то квалитет вала IT6, в соединении 4-2 будет js6 ), поле допуска подшипника L0 ().

Для местно нагруженного кольца выбираем основное отклонение H, а номер квалитета в зависимости от класса точности подшипника. Для 6 класса квалитет отверстия будет IT7. Поле допуска отверстия в соединении 1-5 будет Н7(+0,035), поле допуска вала будет l0 (-0,05).

Схема расположения полей допусков подшипников представлена на рисунке 1, технические требования к посадочным поверхностям - на рис. 2.

Рисунок 1 - Схема расположения полей допусков подшипника качения

а) б)

Рисунок 2 - Технические требования к посадочным поверхностям подшипников качения: а) вала; б) корпуса

2. Расчёт калибров

2.1 Расчёт исполнительных размеров гладких калибров - скоб

Контроль детали 3 по размеру 70 в массовом и серийном производствах осуществляется с помощью предельных калибров - скоб. Рассмотрим расчёт их исполнительных размеров.

По ГОСТ 25346 - 82 «Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений» определяем верхнее и нижнее отклонение вала 70:

верхнее отклонение вала es = + 28 мкм;

нижнее отклонение вала ei = + 2 мкм.

Определим наибольший и наименьший предельный диаметр вала:

= + es = 70 + 0,028 = 70,028 мм;

= + ei = 70 + 0,002 = 70,002 мм.

По табл. 2 ГОСТ 24853 - 81 «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски» определяем:

Z₁= 4 мкм - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера вала;

H₁= 3 мкм - допуск на изготовление калибров для вала;

Y₁= 3 мкм - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.

Строим схему расположения полей допусков вала, ПР и НЕ сторон предельного калибра-скобы (рис. 3).



Рисунок 3 - Схема расположения полей допусков вала, ПР и НЕ сторон предельного калибра - скобы

Считаем исполнительные размеры калибров - скоб.

В качестве исполнительного размера скобы берется наименьший предельный размер ее с положительным отклонением, равным допуску на изготовление калибра.

Наименьший предельный размер ПР - проходного калибра - скобы:

= - - = 70,028 - 0,004 - = 70,0215 мм.

Наименьший предельный размер НЕ - непроходного калибра - скобы:

= - = 70,002 - = 70,0025 мм.

Исполнительный размер ПР стороны калибра - скобы, который ставится на чертеже калибра, равен мм.

Исполнительный размер НЕ стороны калибра-скобы мм.

2.2 Расчёт исполнительных размеров гладких калибров - пробок

Контроль отверстия 70 осуществляется с помощью предельных калибров - пробок. Произведём расчёт их исполнительных размеров.

По ГОСТ 25346 - 82 «Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений» определяем верхнее и нижнее отклонение отверстия 70:

верхнее отклонение отверстия es = + 30 мкм,

нижнее отклонение отверстия ei = 0.

Находим наибольший размер отверстия:

= + es = 70 + 0,030 = 70,030 мм.

Наименьший предельный размер отверстия:

= + eI = 70 мм.

По табл. 2 ГОСТ 24853 - 81 «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски» определяем:

Z = 4 мкм - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера вала;

H = 5 мкм - допуск на изготовление калибров для вала;

Y = 3 мкм - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия.

Строим схему расположения полей допусков отверстия, ПР и НЕ сторон предельного калибра - пробок (рис. 4).



Рисунок 4 - Схема расположения полей допусков отверстия, ПР и НЕ сторон предельного калибра-пробки

Считаем исполнительные размеры калибров - пробок.

В качестве исполнительного размера калибра - пробки берется наибольший предельный размер его с отрицательным отклонением, равным допуску на изготовление калибра.

Наибольший предельный размер ПР - проходного калибра - пробки:

= + Z + = 70 + 0,004 + = 70,0065 мм.

Наибольший предельный размер НЕ - проходного калибра - скобы:

= + = 70,030 + = 70,0325 мм.

Исполнительный размер проходного калибра - пробки мм.

Исполнительный размер НЕ стороны калибра-скобы мм.

3. Построение схемы расположения полей допусков резьбового соединения

Для обеспечения требований взаимозаменяемости соединяемых изделий устанавливают предельные контуры резьбы болта и гайки. По ГОСТ 24507-81 определим основные размеры резьбового соединения М50x1,5- .

Наружный диаметр резьбы общий для болта и гайки d = D = 4 мм, средний диаметр болта и гайки d2 = D2 =3,545 мм, внутренний диаметр болта и гайки d1 = D1 = 3,242 мм, угол профиля метрической резьбы б = 60° .

Построим профиль резьбы, на рис. 5 он показан жирной линией.

Рисунок 5 - Профиль резьбы

Точность резьбового соединения задана М12 ?

М4-5H6H -- условное обозначение внутренней резьбы (гайки);

M4- 6h -- обозначение наружной резьбы (болта).

По ГОСТ 16093-81 находим предельные отклонения диаметров гайки:

* нижние отклонения D; D2; D1 > EI = 0 мкм;

* верхнее отклонение D2 > ESD2 = + 95 мкм;

* верхнее отклонение D1 > ESD1 = + 180 мкм.

По ГОСТ 16093-81 находим предельные отклонения диаметров болта:

* верхнее отклонение d, d2, d1 > es = 0 мкм;

* нижнее отклонение d > ei = - 140 мкм;

* нижнее отклонение d2 > ei = - 90 мкм.

калибр допуск зубчатый резьбовой

4. Расчет исполнительных размеров ПР и НЕ резьбовых калибров-пробок для внутренней резьбы М4 - 5Н6H

По ГОСТ 24507-81 определяем основные размеры резьбы

M4 - 5H6H : наружный диаметр D=4мм; средний диаметр D2=3,545мм;

внутренний диаметр D1 = 3,242 мм.

По ГОСТ 16093-81 находим предельные отклонения диаметров резьбы:

* нижнее отклонение D,D₂ ,D1,EI = +0мкм;

* верхнее отклонение D₂ ,ESD₂= +95мкм;

* верхнее отклонение D₁,ESD₁= +180мкм.

Строим схему расположения полей допусков резьбовых калибров-пробок.

По ГОСТ 24997-81 определяем отклонения и допуски калибров и наносим их на схему (рис. 6, 7).

На рис. 6 отклонения гайки даны на профиль (радиус), а отклонения калибров на диаметр.

Рисунок 6 - Отклонения и допуски калибров

Считаем исполнительные размеры резьбовых калибров-пробок. Определяем наименьшие предельные диаметры резьбы калибра.

Рисунок 7 - Схема расположения полей допусков ПР и НЕ сторон калибра - пробки

Для ПР резьбового калибра-пробки:

наибольший предельный наружный диаметр

d_maxПР= D+ EI_D+ Z_PL+ T_PL=4 + 0 + 0,006+ 0,009 =4,015;

наибольший предельный средний диаметр

d_2maxПР= D₂+ EI_D2+ Z_PL+ =3,545 + 0 + 0,006 + 0,0045=3,5555;

наибольший предельный внутренний диаметр

D_1maxПР= D₁+ EI_D1 ? Н/6=3,141 + 0 ? 0,140 = 3,001;

Допуски наружного диаметра ПР резьбового калибра-пробки (Td_ПР) и среднего диаметра (Td_2ПР):

Td_ПР= 2T_PL= 2*0,009 = 0,018мм;

Td_2ПР= T_PL= 0,009 мм.

Исполнительные размеры ПР резьбового калибра-пробки:

* наружный диаметр 4,015_?0,018 ;

* средний диаметр 3,5555_?0,009 ;

* внутренний диаметр 3,001 max по канавке или радиусу.

Размер изношенного резьбового калибра-пробки по среднему диаметру:

d_2ПРизн= D₂+ EI_D2+ Z_PL?W_GO= 3,545 + 0 + 0,006 ? 0,0125 = 3,5385.

5. Расчет параметров зубчатого колеса 12

Для шестерни детали 12 рассчитаем параметры по ГОСТ 1643 - 81 «Допуски цилиндрических зубчатых передач», характеризующие точность кинематики, плавность работы, контакт зубьев и боковой зазор.

Определив по исходному чертежу делительный диаметр d=120 мм, число зубьев принимаем z=20, находим модуль зубчатого колеса m=d/z=6 мм. Примем коэффициент смещения исходного контура х=0. Для данного зубчатого колеса назначим степень точности 8-A.

Для норм кинематической точности по восьмой степени точности определяем:

- допуск на колебание измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса F = 71 мкм;

- допуск на колебание длины общей нормали F = 28 мкм.

Для норм плавности работы колеса по восьмой степени точности определяем:

- допуск на колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе f =36 мкм.

Для норм контакта зубьев в передаче по восьмой степени точности определяем:

- суммарное пятно контакта по длине зуба не менее 50%, по высоте зуба не менее 40%.

Гарантированный боковой зазор обеспечивается при соблюдении VIII класса отклонений межосевого расстояния. Показателем, обеспечивающим гарантированный боковой зазор, является среднее значение длины общей нормали с предельными отклонениями. Номинальный размер длины общей нормали определяется по формуле:

Wm=[1,476*(2n-1)+0,01387z]*m=[1,476*(2*3-1)+0,01387*20]*6=45,7мм

где n - число зубьев, захватываемых губками нормоконтролера:

n = 0,11*z + 0,5 = 0,11*20+0,5=2,7?3

По ГОСТ 1643 - 81 «Допуски цилиндрических зубчатых передач» наименьшее отклонение средней длины общей нормали (слагаемое I) EWms =200 мкм.

Наименьшее отклонение средней длины общей нормали (слагаемое II) E_Wms=11мкм, так как для этого зубчатого колеса радиальное биение F_r=50 мкм.

Таким образом, E_Wms=200+11=211 мкм.

Допуск на среднюю длину общей нормали T_Wm = 100 мкм.

Наибольшее отклонение средней длины общей нормали:

E_Wms + T_Wm = 211 + 100 = 311 мкм.

Показатель бокового зазора:

Величина допустимого торцевого биения базового торца заготовки:

где b - ширина зубчатого венца;

- допуск на погрешность направления зуба.

6. Расчёт размерной цепи А

6.1 Расчёт размерной цени А методом полной взаимозаменяемости

Установим уравнение размерной цепи и метод обеспечения точности. Графическое изображение размерной цепи приведено на рисунке 12.

Рисунок 8 - Размерная цепь А

Из таблицы на чертеже возьмем размеры данной цепи:

А₁=75 А₂=? А₁=75 А₃=3 А₄=18 А₅=48 А₆=12 А₇=3

Исходя из условий видим, что задача прямая. Определим увеличивающие и уменьшающие звенья:

уменьшающиеA6, A7

увеличивающие А₁, А₂.

Примем , следовательно Т,

Где - допуск замыкающего звена;

Найдем неизвестное звено А₂:

1 = 75 + А₂- 3 -18 - 48 - 12 - 3;

А₂=10;

Решим задачу способом назначения допусков одного квалитета:

Число единиц допуска для самого большого звена:

ТА = мкм;

где а - число единиц допуска;

i - единица допуска;

;

Уi = 0,9+0,55+1,08+1,56+1,08+0,55=5,64;

лежит в пределах IT11 и IT12. Следовательно применим метод, обеспечивающий полную взаимозаменяемости.

Исходя из номинальных размеров звеньев цепи и выбранного квалитета, по таблице ГОСТ 25346-89 определим допуски составляющих звеньев (графа TA_i в таблице 1).

Таблица 1 - Допуски звеньев цепи А

	Ai	i	TAi	TAi (прин)	Ai(прин)
А1	75	1,86	190	190	750,095
А2	10	0,9	90	90	10±0,045
А3	3	0,55	60	60	3-0,06
А4	18	1,08	18	30	18xy
А5	48	1,56	160	160	48-0.16
А6	12	1,08	110	110	12±0,055
А7	3	0,55	60	60	3-0,06
		У=7,58

На все размеры назначаем отклонение в тело, за исключением звена А₈ для него примем неизвестные нестандартные отклонения.

Составляем уравнение размерной цепи:

= - (;

Решаем его по формулам:



0,2= 0,095+0,045 - (- 0,060 - у - 0,16 - 0,055 - 0,060)

у = - 0,275

- 0,5 = - 0,095 - 0,045 - (х + 0,055)

х = - 0,305.

Произведем проверку сумму допусков составляющих звеньев по формуле:

0,7 = 0,19 + 0,09 + 0,06 + 0,03 + 0,16 + 0,11 + 0,06;

0,7 = 0,7.

Равенство удовлетворяется, значит, все допуски, и отклонения составляющих звеньев определены правильно.

6.2 Расчёт размерной цени А вероятностным методом

Размеры данной цепи, увеличивающие и уменьшающие звенья определены в пункте 2.3.1.

Значит, число единиц допуска находится между IT12=160iи IT13=250i,

Поэтому часть допусков назначаю по 12, а часть по 13 квалитету.

Таблица 2

	Ai	i	TAi	IT
А1	75	1,86	300	12
А2	10	0,9	Х	?
А3	3	0,55	100	12
А4	18	1,08	270	13
А5	48	1,56	390	13
А6	12	1,08	270	13
А7	3	0,55	100	12
		У=7,58

ТА_? =

0,7² = 0,3²+Х²+2*0,1²+2*0,27²+0,39²

Откуда Х=0,287 (это между IT13и IT14, ближе к IT13).

Д_ОАД = УД_ОАi+ УД_ОАj

Д_ОА1 = -0,15

Д_ОА2 = К

Д_ОА3 = -0,05

Д_ОА4 = -0,135

Д_ОА5 = -0,195

Д_ОА6 = -0,135

Д_ОА7 = -0,05

-0,15 = -0,15+К+0,565

К = -0,565

-0,422

-0,709

7. Схемы контроля технических требований для корпуса

Точность детали задаётся следующими показателями:

1. допуски размеров (определены при выборе посадок);

2. шероховатость (принята );

3. допуски формы (наибольшее допустимое значение отклонения формы, т.е. наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей поверхности по нормали);

4. допуски расположения поверхностей.

Для контроля этих показателей используются различные методы. На представленном чертеже детали были проставлены следующие допуски форм:

а) отклонения профиля продольного сечения. Контроль осуществляется путём последовательных измерений в 3 сечениях данного профиля, в каждом из которых выполняется 2 взаимно-перпендикулярных измерения (рис. 9). Возможны 3 случая этого вида отклонения: седлообразность, бочкообразность, конусообразность.

Рисунок 9 - Контроль отклонений профиля

б) отклонение от круглости. Так же можно применять схемы, представленные на рис. 9. Частными случаями являются следующие виды отклонений: овальность; огранка. Схема контроля для них представлена на рис. 10. Профиль проворачивают в призме.

Рисунок 10 - Контроль круглости

в) позиционное отклонение. Схема контроля представлена на рис.11.

Рисунок 11 - Контроль отверстия

г) торцевое биение. Деталь ставится в призму. Измерительный индикатор подводится к торцу, подвергаемому измерению. Разность показаний стрелки индикатора за полный оборот детали соответствует величине торцевого биения. Схема на рисунке 12.

Рисунок 12 - Торцевое биение

Заключение

В данной работе был произведён расчёт посадок подшипников качения. Приобретены навыки расчёта калибров для гладких цилиндрических и резьбовых соединений. Выполнен чертёж одного из калибров.

В приложении к работе были сделаны чертежи зубчатого колеса и корпуса подшипника, взятых из узла; представлены схемы технического контроля требований, предоставляемых к данным деталям.

Библиографический список

1. Метрология, взаимозаменяемость и стандартизация: учебное пособие по выполнению курсовой работы/ сост. Т.В. Столярова, В.А. Кувшинова,О.В. Ковалерова, Т.А. Поляева - Челябинск: ЮУрГУ, 2005. - 112 с.

2. Метрология, стандартизация и сертификация / под редакцией Ю.В. Димова,- 3-е изд., - Москва, 2010. - 463 с.

3. СТО ЮУрГУ 17-2008. Учебные рефераты. Общие требования к построению, содержанию и оформлению. - Челябинск: ЮУрГУ, 2005. - 110с.

4. ГОСТ 24853-81. Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 10 с.

5. ГОСТ 18512-73. Крышки торцовые с отверстием для манжетного уплотнения. Конструкция и размеры. - М.: Изд-во стандартов, 1971. - 13 с.

6. ГОСТ 8820-69. Канавки для выхода шлифовального круга. Форма и размеры. - М.: Изд-во стандартов, 1969. - 7 с.

Размещено на Allbest.ru