Расчет и выбор посадок

Размещено на http://www.allbest.ru/

АННОТАЦИЯ

Чубарова Д.И. Курсовая работа по метрологии, стандартизации и сертификации - Челябинск: ФБГОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ) ТМ; 2016, 22с., 12 ил., библиограф. список - 5 наименований, 3 листа чертежей ф. А3.

В пояснительной записке данной курсовой работы приведен расчет и выбор посадки с натягом, переходной посадки, представлены схемы полей допусков для этих посадок, рассчитаны посадки подшипника качения и построены схемы полей допусков для этой посадки. Также назначены посадки для всех сопрягаемых размеров данного узла. Разработаны схемы контроля технических требований к поверхностям, сопряженным с подшипником качения.



ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК

2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК

2.1 Посадка с натягом

2.2 Переходная посадка для гладкого цилиндрического соединения

3. ВЫБОР И РАСЧЕТ ПОСАДКИ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ

4. ЭСКИЗ ПОСАДОЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВАЛА И ОТВЕРСТИЯ

5. СХЕМЫ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

5.1 Контроль шестерни 8

5.2 Схема контроля корпуса 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК



ВВЕДЕНИЕ

Повышение уровня качества продукции является важнейшей задачей машиностроения, в успешном решении которой большая роль принадлежит квалифицированным кадрам. Ежегодно на машиностроительные предприятия приходят молодые специалисты, которые должны выпускать высококачественную продукцию в строгом соответствии с требованиями технической документации. Она содержит требования по точности размеров, формы и расположения поверхностей и т.п. Технической документацией должен руководствоваться каждый работник машиностроительной специальности, работник ОТК.

Специалисты в повседневной работе сталкиваются с необходимостью чтения чертежей, на которых содержаться условные обозначения предельных отклонений и допусков, а также параметров шероховатости. Поэтому задачей современного образования в области машиностроения является обучение студентов правильности чтения чертежей и умению составления технической документации.

Одной из важнейших задач конструктора в процессе проектирования новых и усовершенствования устаревших изделий, является подготовка чертёжной документации, способствующей обеспечению необходимой технологичности и высокого качества изделий.

Решение этой задачи - повышение эффективности труда и качества выпускаемой продукции, - связано с выбором необходимой точности выпускаемых изделий, расчётом размерных цепей, выбором шероховатости поверхностей, а также выбором отклонения от геометрической формы и расположения поверхностей. Именно этому и посвящена данная курсовая работа.



1. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК

На выданном узле [1, Приложение 1] для всех сопрягаемых размеров проставляем посадки (таблица 1).

Таблица 1 - Посадки для сопрягаемых размеров

Сопряжение	Тип посадки	Диаметр, мм и посадка
2-5	С натягом
3-5	С зазором
1-3	Переходная
2-9	С зазором
8-9	С натягом
3-4	С зазором
2-10	С зазором
2-11	С натягом
11-14	С зазором
12-13	Переходная



Рисунок 1.1 - Эскиз выданного узла



2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОСАДОК

2.1 Посадка с натягом

Для гладкого неподвижного цилиндрического соединения 8-9 рассчитать и подобрать посадку с натягом (рисунок 2.1).

Таблица 2 - Исходные данные

Наименование величины	Обозначение	Значение
Крутящий момент, нм	Мкр	170
Осевая сила, Н	P0	0
Номинальный диаметр соединения, мм	dH	45
Диаметр отверстия втулки, мм	d1	35
Наружный диаметр шестерни, мм	d2	90
Длина соединения, мм	L	35
Коэффициент трения	f	0,20
Модуль упругости материала втулки, Па	Ed	0,9 · 1011
Модуль упругости материала шестерни, Па	ED	2,0 · 1011
Коэффициент Пуассона втулки	d	0,33
Коэффициент Пуассона шестерни	D	0,3
Предел текучести материала втулки, Па	Тd	20 · 107
Предел текучести материала шестерни, Па	ТD	80 · 107
Материал втулки	-	БрОф 10-1
Материал шестерни	-	Сталь40Х
Способ запрессовки	-	Охлаждение втулки



Рисунок 2.1 - Соединение 8-9

При расчете определяются предельные величины натягов в соединении.

Минимальный функциональный натяг, определяемый из условия обеспечения прочности соединения, определяется по формуле [1].

[1]

где - коэффициенты жесткости конструкции.

Подставим числовые значения в формулы [1] и [2]:



= 17,4 мкм.

Максимальный функциональный натяг, определяемый из условия обеспечения прочности сопрягаемых деталей, рассчитывается по формуле [4].

[4]

где - наибольшее допускаемое давление по конкретной поверхности, при котором отсутствуют пластические деформации:

а) для отверстия ;

б) для вала .

,

..

Наименьшее значение для отверстия используем при расчете

.

Из функционального допуска посадки определяется конструкторский допуск посадки, по которому устанавливаются квалитеты вала и отверстия:

где функциональный допуск посадки:

где - конструкторский допуск посадки,

- табличный допуск отверстия,

- табличный допуск вала.

- эксплуатационный допуск посадки,

- запас на эксплуатацию,

- запас на сборку.

Конструкторский допуск посадки определяется на основании экономически приемлемой точности изготовления деталей соединения и рекомендаций по точности посадок с натягом (не точнее и не грубее ). Эксплуатационный допуск посадки должен быть не менее 20% .

Определим квалитеты отверстия и вала.

Из ГОСТ 25346-89 найдем допуски для

= 16 мкм, = 25 мкм, = 39 мкм.

Возможно несколько вариантов значений

· при TN_K = ITD + ITd = IT6 + IT6 = 16 + 16 = 32 мкм

TN_э = TN_ф - TN_К = 82,6 - 32 = 50,6 мкм, это 61,3% TN_ф

· при TN_K = IT7 + IT6 = 25 + 16 = 41 мкм

TN_э = TN_ф - TN_К = 82,6 - 41 = 41,6 мкм, это 50% TN_ф

· при TN_K = IT7 + IT7 = 25 + 25 = 50 мкм;

TN_э = 82,6 - 50 = 32,6 мкм, т.е. 39,5% TN_ф

· при TN_K = IT8 + IT7 = 39 + 25 = 64 мкм;

TN_э = 82,6 - 64 = 18,6 мкм, т.е. 22,5% TN_ф

· при TN_K = IT8 + IT8 = 39 + 39 = 78 мкм;

TN_э = 82,6 - 78 = 4,6 мкм, т.е. 5,6% TN_ф - не удовлетворительный результат.

Учитывая предпочтительность посадок по ГОСТ 25347-82, примем для отверстия допуск , для вала допуск .

Для учета конкретных условий эксплуатации в расчетные натяги необходимо ввести поправки.

1) Поправка , учитывающая смятие неровностей контактных поверхностей соединяемых деталей:

[5]

где среднее арифметическое отклонение профиля соответственно отверстия и вала.

По заданию

2) Поправка , учитывающая различия рабочей температуры, температуры сборки и коэффициента линейного расширения:

[6]

где - коэффициенты линейного расширения [2] или табл. 11;

,

рабочие температуры деталей,

- температура сборки ()

.

Поправка принимается раной нулю, т.к. близки .

3) Поправка , учитывающая деформацию деталей от действия центробежных сил.

Поправка , т.к. скорость вращения деталей не велика.

Определяем функциональные натяги с учетом поправок:

Выбор посадки.

Для обеспечения работоспособности стандартной посадки необходимо выполнить условия (неравенства):

а) .

б) .

в)

Условия а) и б) являются обязательными. Условие в) необязательно, если при допусках деталей по остается .

Запас на эксплуатацию учитывает возможность повторной запрессовки при ремонте, наличие динамических нагрузок при работе и другие условия. Чем больше запас на эксплуатацию, тем выше надежность и долговечность прессового соединения.

Запас на сборку учитывает перекосы при запрессовке и другие не учтенные в формулах условия сборки. Чем больше , тем меньше усилие запрессовки, напряжения в материале деталей, приводящие к их разрушению.

При ручном подборе посадок проверяем:

1. Посадки с натягом из числа рекомендуемых ГОСТ 25347-82 в системе отверстия (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Схема расположения полей допусков для посадки с натягом соединения 8-9

Анализ посадок приведен в таблице 3.

посадка отверстие вал подшипник

Таблица 3 - Анализ посадок в системе отверстия

Посадки
	68	4	112,5 - 68=44,5	4 - 29,9 = -25,9

2. Посадка комбинированная (внесистемная) из предпочтительных полей допусков.



Рисунок 2.3 - Комбинированные посадки с натягом

Таблица 4 - Анализ комбинированных посадок

Посадки
	64	0	48,5	-29,9
	95	31	17,5	1,1
	102	38	10,5	8,1
	110	46	2,5	16,1

Работоспособна посадка , так как удовлетворяет условиям пп. а), б), в).



2.2 Переходная посадка для гладкого цилиндрического соединения

Для сопряжения 1 - 3 подобрать стандартную посадку. Втулка 1 имеет с валом 3 неподвижное разъёмное соединение Ш72мм с дополнительным креплением при помощи болта. Для такого типа соединений применяются переходные посадки, которые обеспечивают высокую точность центрирования и лёгкость сборки.

Точность центрирования определяется величиной S_max, которая в процессе эксплуатации увеличивается:

где Fr -- радиальное биение, которое определяем по ГОСТ 1643-81 по степени точности 8 - Fr = 56 мкм;

K_Т -- коэффициент запаса точности; берётся К_Т = 2...5, он компенсирует погрешности формы и расположения поверхностей втулки и вала, смятие неровностей, а также износ деталей при повторных сборках и разборках.

Определяем предельные значения зазора:

В системе основного отверстия из рекомендуемых стандартных полей допусков составляем посадки. Определяем , по которому и подбираем оптимальную посадку так, чтобы S_{max расч} был приблизительно равен или больше .

Такими посадками по ГОСТ 25347-82 будут:

,

,

,

,

Для данного соединения наиболее подходит посадка . Посадка обеспечит лучшее центрирование, но трудоёмкость сборки увеличится по сравнению с посадкой , так как относительный зазор
.

Выбираем посадку

Средний размер отверстия ,

Средний размер вала .

Так как S_{max расч}, то надо определить вероятное предельное значение . Оно должно быть меньше S_{max расч}.

Рисунок 2.4 - Схема посадок для переходного соединения.



Легкость сборки определяют вероятностью получения натягов в посадке. Принимаем, что рассеяния размеров отверстия и вала, а также зазора и натяга подчиняются закону нормального распределения и допуск равен величине поля рассеяния:

T = щ = 6у. [8]

Тогда

Среднее квадратичное отклонение для распределения зазоров и натягов в соединении:

При средних размерах отверстия и вала получается S_c = D_c ? d_c = 2 мкм. Определяем вероятность зазоров от 0 до 2 мкм, т.е. x = 2:

По приложению 5 [1] значений функции Ц(z) находим вероятность зазора в пределах от 0 до 2 мкм: Ф (0,34) = 0,1331.

Кривая вероятностей натягов и зазоров посадки приведена на рисунке 2.4.

щ = 6 у_N,S = 6·5,88 = 35,28 мкм - диапазон рассеяния зазоров и натягов.

Вероятность получения зазоров в соединении 0,34+0,1331=0,47 или 47%, вероятность получения натягов в соединении 1-0,47=0,53 или 53%. Предельные значения натягов и зазоров:

3 у_N,S - 2,0=17,64-2,0=15,64 мкм; 3 у_N,S +2,0=17,64+2,0=19,64 мкм.

Рисунок 2.5 - Кривая вероятностей натягов и зазоров



3. ВЫБОР И РАСЧЕТ ПОСАДКИ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ

Надежность и долговечность подшипников качения в значительной степени зависят от правильно выбранных посадок подшипника в корпус и на вал при соблюдении правильного взаимного расположения поверхностей.

Подшипник качения - стандартный узел. Поэтому для сокращения номенклатуры подшипника допуски на диаметры валов, сопрягаемых с внутренними кольцами подшипников качения, принимаются по системе отверстия, а допуски на диаметры отверстий, сопрягаемых с наружными кольцами подшипников качения, по системе вала ЕСДП ГОСТ 25347-82.

В приведенном примере назначим посадки подшипника качения 11 в соединениях 2-11 и 11-14. Присоединительные размеры подшипника заданы в задании. Принимаем класс точности подшипника 0 и тяжелую серию, по которой в зависимости от d=35 мм, D = 72мм определяем ширину кольца В=17мм, и r=2,0 мм. Определяем виды нагружения колец подшипника. Вращается вал, внутренняя обойма подшипника вращается вместе с валом и воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения. Следовательно, нагружение внутренней обоймы - циркуляционное.

Наружная обойма подшипника монтируется в неподвижный корпус, воспринимает постоянную по направлению радиальную нагрузку лишь ограниченным участком дорожки качения. Нагружение наружной обоймы местное. Возможное сочетание полей допусков отверстия корпуса, вала и подшипника показано на рисунке 3.1.

Для уточнения посадки циркуляционно нагруженного кольца подшипника определяем интенсивность радиальной нагрузки на посадочной поверхности по формуле [9].

[9]



где R - приведенная радиальная реакция опоры на подшипник, R=900 Н;

b - рабочая ширина посадочной поверхности кольца подшипника за вычетом фасок, b=В-2r=17-2•2,0=13 мм;

K_N - динамический коэффициент посадки (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 между рядами тел качения в двухрядных подшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии на опоре осевой нагрузки А. При этом F_A может иметь значения от 1,2 до 2. В обычных условиях F_A=1.

Тогда,

По величине P_R и диаметру кольца d=35 мм находим рекомендуемое основное отклонение - js.

Номер квалитета зависит от класса точности подшипника.

При посадке на вал, если подшипник 0,6 класса, то вал IT6, а корпус IT7. В нашем примере поле допуска вала в соединении 2-11 будет - js6, а поле допуска отверстия в соединении 11-14 - H7. Получились следующие посадки:

.



Рисунок 3.1 - Сочетание полей допусков.



4. ЭСКИЗ ПОСАДОЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВАЛА И ОТВЕРСТИЯ

Рисунок 4.1 - Эскиз посадочных поверхностей вала и отверстия,
сопряженных с подшипником качения.



5. СХЕМЫ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

5.1 Контроль шестерни 8

Отклонения формы:

· отклонение от круглости (овальность, огранка),

· отклонение от профиля продольного сечения (конусообразность, седлообразность, бочкообразность).

Отклонения расположения и формы:

· торцевое биение

Для того чтобы проконтролировать отклонения от круглости и от профиля продольного сечения необходимо произвести ряд замеров шестерни 8 на диаметре 90 мм, используя гладкий микрометр (рисунок 5.1) в соответствии со схемой на рисунке 5.2.

1 -- скоба; 2 -- пятка; 3 -- микрометрический винт; 4 -- стопор; 5 -- стебель; 6 -- барабан; 7 -- корпус трещотки; 8 -- трещотка

Рисунок 5.1 - Микрометр гладкий



Рисунок 5.2 - Схема контроля отклонения от круглости отклонения от профиля продольного сечения

Результаты измерений занести в таблицу и сделать вывод об отклонении формы: овальности или огранки; конусообразности, седлообразности или бочкообразности. Сделать заключение о годности.

	1	2	3
4
5

Чтобы проконтролировать торцевое биение необходимо зажать деталь в центрах и при помощи индикаторной головки, придавая детали вращательные движения измерить торцевое биение в соответствии со схемой на рисунке 5.3.



1 - контролируемая деталь; 2 - измерительная головка; 3 - рычаг; 4 - штатив (стойка); 5, 6 - центра

Рисунок 5.3 - Схема измерения торцового биения номинально плоской поверхности относительно оси центров

По результатам измерений сделать заключение о годности.

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

Z = 4 мкм - отклонение середины поля допуска на изготовления проходного калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера отверстия;

Н = 3 мкм - допуск на изготовление калибров для отверстия;

5.2 Схема контроля корпуса 9

Аналогично со случаем для вала осуществляется контроль отверстия корпуса 9. Производится ряд замеров с использованием индикаторного нутромера (рисунок 5.4).



Рисунок 5.4 - Индикаторный нутромер

Основным элементом индикаторного нутромера является направляющая втулка (на рисунке она обозначена цифрой 3). В её верхней части закреплён винтом (2) часовой индикатор (1) - на нём отображается результат измерения. Внутри втулки располагается длинный стержень, соприкасающийся со стержнем меньшего размера (10). Короткий стержень упирается в грибок (9) тройника головки прибора (6). В тройнике расположен закреплённый гайкой (7) сменный измерительный стержень (8) и движок (4). Для установки головки индикатора в соответствии с диаметром измеряемого отверстия на тройнике имеется центрирующий мостик (5).

По результатам измерений сделать вывод об отклонении формы: овальности или огранки; конусообразности, седлообразности или бочкообразности. Сделать заключение о годности.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе были назначены посадки для всех сопряжений и обозначены на выданном узле в соответствии с условиями сборки и критериями работоспособности данного узла. Также были произведены расчеты посадки с натягом, переходной посадки и выбраны лучшие из удовлетворяющих условиям работоспособности узла. Были рассчитаны и назначены посадки подшипника качения, построены поля допусков всех посадок и выполнены чертежи необходимых деталей.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-хт.-М.: Машиностроение, 2001.

2.Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки: Справочник: В 2-х ч.- СПб.: Политехника, 2001.

3. Белкин И.М. Допуски и посадки: Учебное пособие для студентов машиностроительных специальностей высших учебных заведений.- М.: Машиностроение. 1992.

4. ГОСТ 3325-85. Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки. - М.: Госстандарт, 1986.

5. Метрология, взаимозаменяемость и стандартизация: Учебное пособие по выполнению курсовой работы /Т.В. Столярова, В.А. Кувшинова, О.В. Ковалерова, Т.А. Поляева; Под ред. к.т.н. В.Н. Выбойщика. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005 - 110 с.

Размещено на Allbest.ru

...