Расчет и выбор посадки с зазором для подшипника скольжения

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В условиях перехода экономики Российской Федерации на финансово-рыночные отношения определяющими темпами будут развиваться отрасли промышленности, определяющие научно-технический прогресс страны.

К таким отраслям, прежде всего, относится машиностроительный комплекс, производящий современные автотранспортные средства, подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование.

«Метрология, стандартизация и сертификация» определяется рабочими программами, составленными на основании государственных образовательных стандартов высшего образования, государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки инженеров по специальностям технология машиностроения, автомобили и автомобильное хозяйство, машины и оборудование лесного комплекса и учебных планов по указанным специальностям.

Целью выполнения курсовой работы является закрепление теоретических знаний, полученных при изучении курса, и развитие практических навыков работы с нормативно-справочной литературой при выборе оптимальных посадок соединений деталей машины различного функционального назначения.

1. Расчет и выбор посадки с зазором для подшипника скольжения

Для ведущего вала планетарного редуктора рассчитать двумя методами величину минимального зазора и выбрать посадки предпочтительного применения с зазором для подшипника скольжения.

Исходные данные для расчета

№ варианта	, мм	, мм	,	R, Н
01	30	25	5000	2500

1.1 Существующий метод расчета

1. Из [6,с.101…202] выбрать материалы вала и втулки. Вал можно выточить, например, из легированной конструкционной стали 30 ХГС с твердостью в отожженном или отпущенном состоянии НВ 210…230 и закаленной цапфой до HRC 35…45 [6, с.108…109]. Обозначение заготовки для изготовления вала:

Круг

Втулку подшипника скольжения можно отлить, например, из антифрикционного цинкового сплава ЦАМ 10-5 твердостью НВ 90 [6, с.188].

Обозначение заготовки для изготовления втулки:

Отливка ЦАМ 10-5 ГОСТ 21437-75.

2. Из [3,с. 535] выбрать значение параметров шероховатости поверхности втулки и цапфы вала(в пределах 7-9 классов):

= 0,0032 мм; = 0,0016 мм

3. Определить окружную и угловую скорости цапфы вала

 м/с

4. Зная и область применения планетарного редуктора, из [3, c. 290…293] выбрать смазочное масло.

Для смазки ПС выбираем индустриальное масло И-20, имеющее при = 50С динамическую вязкость = 0,017 .

5. Определить относительный зазор в подшипнике скольжения

=

6.

7. В качестве оптимального принимаем диаметральный зазор

8.

9. Вычислить коэффициент нагруженности подшипника

10. Из [3, с.284] найти относительный эксцентриситет .

При и = 0,63, = 0,5

11. Определить наименьшую толщину масляного слоя при вычисленном оптимальном диаметральном зазоре .



12. Вычислить коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя

Так как <2, то запаса надежности недостаточно. В этом случае допускается изменить классы шероховатости, длину ПС, тип и вязкость масла.

13. Вновь выбираем для смазки индустриальное масло И-25А с и увеличиваем длину ПС до . Тогда

При и = 0,2 , = 0,17

Приведенный расчет показал, что запас надежности достаточный и подшипник скольжения будет работать в условиях жидкостной смазки.

14. Из [3, с. 145…150] выбрать посадку предпочтительного применения из условия, чтобы ее средний зазор наиболее близко соответствовал оптимальному , т.е. .

Данному условию лучше других удовлетворяет посадка предпочтительного применения Ш 90Н7/f7, у которой

, ,

15. Вычислить наибольший функциональный зазор в конце срока службы ПС, при котором эксплуатация подшипника скольжения должна быть прекращена

16.

17. Из [3, c. 79 и 84] найти предельные отклонения от номинального диаметра втулки и вала и построить схему полей допусков посадки Ш30 H8/f7

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис. 1.1 Схема полей допусков посадки

Ш 30

18. Рассчитать запас на износ втулки и вала ПС

19. Сделать заключение по выбранной посадке Ш 30 Н8/f7:

1) Посадка является предпочтительной;

2) Коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя равен ;

3) Запас деталей ПС на износ равен .

1.2 Новый метод расчета

Для повышения долговечности подшипника скольжения необходимо создать дополнительный запас на износ , больший, чем у первой посадки, т.е. > .

1. Рассчитать среднее удельное давление на единицу площади проекции опорной поверхности ПС

2. Определить величину наименьшего функционального зазора , при котором обеспечивается жидкостная смазка ПС. Значения коэффициентов k = 0,88 и m = 0,88 выбрать из прил. 3.

3. Из [3, c. 145…150] выбрать ближайшую посадку предпочтительного применения из условия, чтобы ее наименьший зазор . Данному условию удовлетворяет посадка предпочтительного применения, например Ш 30 H8/e9, у которой , ,

4. Вычислить коэффициент нагруженности подшипника

При

5. Из [3, c. 284] найти относительный эксцентриситет

При и = 0,19, = 0,1.

При < 0,3 в подшипнике скольжения возможен неустойчивый режим работы и вибрация вала.

6. Для избежания этих явлений необходимо выбрать другую посадку, например из основного отбора Ш 30 Н7/c8, у которой

, ,

7. Проверить, обеспечивается ли при наименьшем зазоре этой посадки жидкостная смазка.

Для этого необходимо еще раз вычислить и найти .

При

При и = 1,5, = 0,55.

8. Определить наименьшую толщину масляного слоя при

9. Вычислить коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя

Из расчета видно, что при запас надежности по толщине масляного слоя обеспечивается и подшипник будет работать в условиях жидкостной смазки.

Посадка Ш 30 H7/c8 выбрана правильно и можно принять за .

Значение не уменьшилось и осталось равным

10. Из [3, c. 79 и 83] найти предельные отклонения от номинального

диаметра втулки и вала и построить схему полей допусков посадки Ш 30 H7/c8 (рис. 1.2).

11. Рассчитать запас на износ втулки и вала ПС

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис. 1.2 Схема полей допусков посадки

Ш30

12. Сделать заключение по второй посадке Ш 30 H7/c8:

1) посадка не является предпочтительной, выбрана из основного отбора;

2) коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя равен ;

3) запас деталей ПС на износ равен .

13. Сделать заключение по заданию 1.

Из сравнения найденных посадок с зазором для подшипника Скольжения выбираем лучшую посадку Ш 30 H7/c8, полученную вторым методом:

1) посадка выбрана из основного отбора (но не является

предпочтительного применения);

2) у нее больше чем у посадки Ш 30Н7/е8, коэффициент запаса

надежности по толщине масляного слоя

;

3) меньше запас деталей ПС на износ

<

14. Произвольно, без расчета выбрать переходную посадку предпочтительного применения для установки втулки ПС в корпусе редуктора, например Ш 40Н7/n6, у которой , [3, c. 152].

15. Из [3, с. 79 и 91] определить предельные отклонения от номинального диаметра втулки и вала Ш40.

16. Показать выбранную посадку с зазором Ш 30 H7/с8 и переходную посадку Ш 40Н7/n6 на сборочном и рабочих чертежах деталей.

2. Расчет и выбор посадки с натягом для неразъемного прессового соединения

Для ведущего вала планетарного редуктора рассчитать двумя методами величины минимального и максимального функциональных натягов для передачи заданного крутящего момента и выбрать посадки предпочтительного применения для неразъемного прессового соединения.

Исходные данные для расчета

№ Варианта	, мм	,мм	, мм	l,мм	,
01	165	145	185	33	600

2.1 Существующий метод расчета

1. Из [6, c. 101…202] выбрать материалы вала и втулки. Для нечетных вариантов задания валом является неподвижное зубчатое колесо (венец) 3 на рис. 2.1, которое можно отлить, например, из высокопрочного чугуна ВЧ 45-5 с твердостью в отожженном состоянии НВ 160…230 [6, c. 169…170].

Маркировка заготовки для изготовления вала:

отливка ВЧ 45-5 ГОСТ 7293-70.

Прессовая втулка (в данном случае - корпус редуктора 15) может быть также отлита, например, из высокопрочного чугуна ВЧ 45-5 с твердостью в отожженном состоянии НВ 160…230 [6, c. 169…170].

Маркировка заготовки для корпуса редуктора:

отливка ВЧ 45-5 ГОСТ 7293-70.

2. Из [3, c. 335] выбрать модули упругости материалов втулки и вала и коэффициенты Пуассона и для этих деталей:

; .

3. Из [6, c. 170при растяжении: .

4. Из [3, c. 535] выбрать значения параметров шероховатости поверхности втулки и вала (в пределах 6-7 классов):

= 10мкм, = 6,3 мкм.

5. Значение коэффициента трения f между поверхностями втулки и вала при запрессовке под прессом можно принять равным f = 0,08 или выбрать из [3, c. 334].

6. Из [3, c. 335] определить конструктивные коэффициенты Лямэ для втулки и вала .

При и ; = 4,30; = 4,80

7. Вычислить величину наименьшего расчетного натяга при нагружении деталей заданным крутящим моментом

8. Найти поправки к расчетному натягу. При механической запрессовке деталей из [1, c. 225] находим, что k = 0,4; тогда поправка на смятие шероховатости на контактных поверхностях равна

При механическом соединении деталей поправка .

При скорости вращения поправка на ослабление натяга в быстровращающихся деталях несущественна, поэтому принимаем

9. С учетом найденных поправок вычислить наименьший функциональный натяг , при котором обеспечивается прочность соединения

10. Из [3, c. 153…157] выбрать посадку предпочтительного применения из условия, чтобы ее наименьший натяг был больше (или равен) , т.е.

Данному условию, например, удовлетворяет посадка предпочтительного применения Ш 60 Н6/s5, у которой = 0,093 мкм, = 0,142 мкм.

11. Из [3, c. 79 и 96] найти предельные отклонения от номинального диаметра втулки и вала и построить схему полей допусков посадки Ш 165 Н6/s5 (рис. 1.3).

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис 2.1 Схема полей допусков посадки

Ш 165

12. Проверить прочность деталей при наибольшем натяге выбранной посадки. Для этого рассчитать удельное давление Р на поверхности контакта втулки и вала, возникающее от действия натяга

13. Вычислить допускаемое давление на контактной поверхности втулки [P1] и вала [P2]

14. Вычислить значение наибольшего допускаемого натяга при наименьшем допускаемом удельном давлении .

15. Из [3, с.336] найти поправку на увеличение удельного давления у торцов втулки .

При и , = 0,5

16. С учетом найденной поправки = 0,5 определить наибольший функциональный натяг .

16. Рассчитать запас эксплуатационной прочности прессового соединения и запас технологической прочности деталей при сборке ; при этом должно выполняться условие <

=

=

Т.е. условие < не выполняется.

17. Сделать заключение по выбранной посадке Ш 165 Н6/s5:

1) посадка относится к основному отбору, но не является предпочтительной;

2) имеется запас прочности втулки, равный 84/1,944,2, и вала - 191/1,9100,5;

3) запас эксплуатационной прочности прессового соединения равен = 0,1мм;

4) запас технологической прочности детали при сборке равен = 0 ,149мм;

5) главный недостаток данного метода расчета в том, что запас прочности деталей является фиктивным, т.к. при перегрузках втулка и вал не разрушаются, но проворачиваются относительно друг друга и разъединяются, поэтому условия < не выполняется.

зазор посадка подшипник вал редуктор

2.2 Новый метод расчета

По новому методу расчета посадки выбираются не по натягу, обеспечивающему передачу крутящего момента и запас прочности деталей, а по наибольшему допускаемому натягу, найденному из условия прочности деталей прессового соединения при сборке.

1. Зная, что из [3, c. 153…157], выбрать посадку предпочтительного применения из условия, чтобы Это может быть, например, посадка из основного отбора Ш165 Н8/z8, у которой = 0,126 мм и = 0,218 мм.

2. Рассчитать запас эксплуатационной прочности прессового соединения и запас технологической прочности деталей при сборке ; при этом должно выполнятся условие <:

=

=

Т.е условие < выполняется.

3. Из [3, c. 79 и 100] найти предельные отклонения от номинального диаметра втулки и вала и построить схему полей допусков посадки Ш60 Н8/z8 (рис. 2.2).

4. Cделать заключение по выбранной посадке Ш165 Н8/z8:

1) посадка относится к основному отбору, но не является предпочтительной;

2) запас эксплуатационной прочности прессового соединения равен мм;

3) запас технологической прочности деталей при сборке равен мм;

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис. 2.2 Схема полей допусков посадки

Ш 165

4) главным достоинством нового метода расчета является то, что выполняется условие мм <мм, т.е. детали, входящие в прессовое соединение, не разрушаются при сборке и не проворачиваются относительно друг друга при эксплуатации.

5. Сделать заключение по заданию 2

Из сравнения найденных посадок с натягом для неразъемного прессового соединения выбираем лучшую посадку Ш165 Н8/z8, полученную вторым методом:

1) посадка выбрана из основного отбора (но не предпочтительного применения);

2) у нее больше, чем у посадки Ш 165 Н6/s5, запас эксплуатационной прочности прессового соединения

мм > = 0,002мм;

3) выполняется условие

мм < мм.

6. Показать выбранную посадку с натягом Ш165 H8/z8 на сборочном и рабочих чертежах деталей.

3. Расчет и выбор посадок c зазором и переходной для установки колец подшипника качения

Для ведущего вала планетарного редуктора рассчитать двумя методами интенсивность радиальной нагрузки на посадочную поверхность вращающейся детали - вала и минимальный натяг между циркуляционно-нагруженным внутренним кольцом радиального шарикового ПК и вала. Выбрать переходные посадки предпочтительного применения для установки внутреннего кольца подшипника качения.

Исходные данные для расчета

№ варианта	, мм	Класс точности ПК	Серия диаметров	R, H	Вид нагружения
01	10	0	1	2500	1

3.1 Первый метод расчета

1. По исходным данным определить номер подшипника качения 7 на рис. 2.1. По классу точности -0, серии диаметров -1, серии ширины конструктивной разновидности - 0, нормальной группе начальных радиальных зазоров определяем, что это радиальный шариковый подшипник качения №0-100.

2. По номеру ПК 0-100 из [8] найти его основные размеры:

a) Номинальный наружный диаметр D = 26мм;

b) Номинальный диаметр отверстия d = 15мм;

c) Номинальная ширина внутреннего и наружного кольца В = 8 мм;

d) Координата монтажной фаски внутреннего или наружного кольца r = 0,3мм.

3. Из [1,с.237…239] выбрать значение коэффициентов для расчета интенсивности нагрузки .

Динамический коэффициент зависит от характера нагрузки:

при перегрузке до 300%, сильных ударах и вибрации .

Коэффициент учитывает степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе: при сплошном вале .

Коэффициент учитывает неравномерность распределения радиальной нагрузки: для радиального подшипника с одним внутренним кольцом .

4. Рассчитать интенсивность нагрузки на посадочную поверхность для циркуляционно нагруженного вращающегося внутреннего кольца ПК

5. По значению и 0 классу точности из [1, с. 238] выбрать переходную посадку Ш10 k6 для соединения внутреннего кольца подшипника с валом.

6. Из [3, c. 91] найти предельные отклонения от номинального диаметра вала: Ш15 k6.

7. Из [1, c. 239] выбрать рекомендуемую посадку с зазором для соединения местно нагруженного наружного кольца ПК с корпусом: Ш26 Н7.

8. Из [3, c. 79] найти предельные отклонения от номинального диаметра отверстия в корпусе: Ш26 Н7(^{+ 0,027}).

9. Из [9] найти предельные отклонения от номинальных диаметров наружного Ш26 l0 и внутреннего Ш10 L0 колец подшипника качения:

Ш26 l0, Ш10 L0.

10.  Построить схемы полей допусков посадок наружного Ш26 Н7/l0 и внутреннего Ш15 L0/k6 колец подшипника качения (рис. 1.5).

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис. 3.1 Схема полей допусков посадок наружного Ш26 H7/l0 и внутреннего Ш10 L0/k6 колец ПК

11. Из [10] определить величину начального радиального зазора между кольцами и телами качения в подшипнике:

; ; .

12. Рассчитать приведенные диаметры колец ПК

13. Определить диаметральную деформацию циркуляционно нагруженного внутреннего кольца ПК при его запрессовке с

14. Сделать проверочный расчет выбранной переходной посадки на наличие посадочного радиального зазора между кольцами и телами качения при напрессовке подшипника на вал

Сделать заключение по выбранной переходной посадке для циркуляционно нагруженного кольца подшипника Ш10L0/k6:

1) При напрессовке внутреннего кольца на вал при наибольшем натяге посадки возможно заклинивание и разрушение подшипника;

2) На практике наибольший и наименьший натяги (и зазоры) в соединениях практически не встречаются - вероятность такого события равна менее 5%;

3) В 95% случаев в соединении будет натяг, близкий к среднему значению и , т.е. ПК будет надежно работать.

3.2 Второй метод расчета

Посадку для циркуляционно нагруженного кольца можно также выбрать по величине минимального натяга, необходимого для того, чтобы предохранить это кольцо от проворачивания на валу (или в корпусе редуктора) и интенсивного изнашивания.

1. Вычислить наименьший расчетный натяг , обеспечивающий необходимую прочность соединения циркуляционно нагруженного внутреннего кольца с валом. Значения коэффициента k = 2,3 для подшипника средней серии выбрать из [1, c. 240].

2. Из [3, c. 91] выбрать переходную посадку предпочтительного применения из условия, чтобы ее наименьший натяг наиболее близко соответствовал расчетному , т.е. . Данному условию удовлетворяет, например, посадка предпочтительного применения Ш10 n6, которая обеспечивает = 0,009мм, = 0,036мм.

3. Построить схемы полей допусков посадок наружного Ш26 H7/l0 и внутреннего Ш10 L0/n6 колец подшипника качения (рис. 1.6).

4. Во избежание разрыва колец ПК при запрессовке наибольший натяг посадки не должен превышать допускаемого натяга [N], величина которого вычисляется по формуле

,

где - допускаемое напряжение на растяжение (для подшипниковой стали ), МПа.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рис. 3.2 Схема полей допусков посадок наружного Ш26 H7/l0 и внутреннего Ш10 L0/n6 колец ПК

Т.е. условие выполняется.

5. Определить диаметральную деформацию циркуляционно нагруженного внутреннего кольца подшипника при его напрессовке на вал с

6. Сделать также проверочный расчет переходной посадки, выбранной вторым методом, на наличие посадочного радиального зазора

7. Сделать заключение по переходной посадке для установки циркуляционно нагруженного внутреннего кольца ПК на вал Ш10 L0/n6, выбранной вторым методом:

1) При напрессовке внутреннего кольца подшипника на вал возможно его заклинивание и разрушение как при наибольшем = 0,036мм, так и среднем натягах посадки;

2) Посадочный радиальный зазор между кольцами и телами качения в данном случае получается

8. Сделать заключение по заданию 3

Из сравнения переходных посадок для напрессовки внутреннего циркуляционно нагруженного кольца подшипника качения на вал выбираем лучшую посадку Ш15 L0/k6, полученную первым методом, т.к. у нее:

1) Положительный минимальный посадочный радиальный зазор между кольцами и телами качения ПК, равный , против зазора у посадки Ш10 L0/n6, найденной вторым методом;

2) Для установки в корпус местно нагруженного наружного кольца подшипника качения принимаем посадку с зазором Ш26 H7/l0.

9. Показать выбранные посадки Ш10 L0/k6 и Ш26 H7/l0 на сборочном и рабочих чертежах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью выполнения курсовой работы является закрепление теоретических навыков работы со справочной нормативной литературой и в выборе оптимальных посадок соединений деталей машин.

Курсовая работа состоит из пояснительной записки объемом 34 страницы и графической частью, включающей три листа формата А3 и пять формата А4.

В первом разделе показан расчет и выбор посадок с зазором для подшипника скольжения.

Второй раздел пояснительной записки посвящен расчету и выбору посадок с натягом для неразъемного прессового соединения.

В третьем разделе дан расчет и выбор посадок с зазором и переходной для установки колец подшипника качения.

Курсовая работа выполнена в полном объеме в соответствии с индивидуальным заданием.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Якушев А.И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для втузов / А.И. Якушев, Л.Н. Воронцов, М. Федотов.- 6-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1987.- 352с.

2. Болдин Л.А. Основы взаимозаменяемости в машиностроении: Учебное пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1984.-272 с.

3. Допуски и посадки: Справочник. В 2ч./ В.Д. Мягков, М.А.Палей, А.Б. Романов и др. - 6-е изд., перераб. и доп.- Л.: Машиностроение, 1982. - Ч.1. - 543с.

4. Допуски и посадки: Справочник. В 2 ч. / В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов и др. - 6-е изд., перераб. и доп.- Л.: Машиностроение, 1983. - Ч.1. - 448 с.

5. ГОСТ 24853-81. Калибры гладкие для размеров до 500 мм. - Введ. 01.01.83.- М.: Изд-во стандартов, 1986. - 11 с.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: в 3 т. Т.1 - 5-е издание, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980.-728 с.

7. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1974.- 472 с.

8. ГОСТ 3478-79. Подшипники качения. Основные размеры. Введ. 01.01.80. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 46с.

9. ГОСТ 520-89. Подшипники качения. Общие технические условия. Введ. 01.01.90.- М.: Изд-во стандартов, 1989. - 71с.

10. ГОСТ 24810-81. Подшипники качения. Зазоры. - Введ. 01.01.81. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 24 с.

11. Ясенков Е.П., Парфенова Л.А. Метрология, стандартизация, сертификация и взаимозаменяемость: учеб. пособие. - Братск: Изд-во БрГУ, 2014. - 195 с.

12. Ясенков Е.П., Парфенова Л.А. Взаимозаменяемость в машиностроении: учеб. пособие. - Братск: Изд-во БрГУ, 2016. - 114 с. Размещено на Allbest.ru

...