Міністерство освіти і науки України
ЖИТОМИРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра ТМ і КТС
Група МС-112
Курсова робота з курсу
ВЗАЄМОЗАМІННІСТЬ,СТАНДАРТИЗАЦІЯ ТА ТЕХНІЧНІ ВИМІРЮВАННЯ
ТЕМА: Розрахунок допусків і посадок гладкихциліндричних з’єднань, підшипників кочення та ковзання, шліцьових та різьбовихз’єднань, калібрів. Розрахунок розмірних ланцюгів
Житомир
Зміст
1. Теоретична частина: Опис складальної одиниці та технічні вимоги до неї
2. Практична частина
2.1 Розрахунок та вибір посадки з зазором дляпідшипника ковзання
2.2 Розрахунок допусків, посадок та параметрів посадокгладких циліндричних з’єднань
2.3 Визначення розмірів калібрів для контролю вала таотвору
2.4 Розрахунок посадок для кілець підшипників кочення
2.5 Вибір допусків, посадок та відхилень для різьбовихта шліцьових з’єднань
2.6 Розрахунок розмірного ланцюга
Список літератури
1. ТЕОРЕТИЧНАЧАСТИНА: Опис складальної одиниці татехнічні вимоги до неї
Вузолкулісного механізму комбінованого верстата.
В отвір чавунногокорпусу встановлено стакан 1, в якому містяться роликові підшипники 2, а злівої сторони корпуса — шариковий підшипник 6. На правому кінці вала 5встановлена конічна шестерня 4, за допомогою якої передається обертання відвала 5 на вертикальний вал 7. Відстань між роликовими підшипниками витримуєтьсяза рахунок дистанційного кільця 3. При призначенні посадки для з’єднання стакан- корпус ( D5 ), необхідно враховувати, що точність положення осівалу 5 залежить від точності співпадіння осей отвору корпуса під підшипник 6 істакану 1. При призначенні посадок для кілець підшипників слід враховуватиумови їхньої роботи: на вал діє постійне навантаження R = 3 кН, з ударами тавібрацією, перевантаження 300%, клас точності підшипників 6. Шліцьове з’єднаннянерухоме, при ремонті може розбиратися. Різьба М… кріпильна, клас точностісередній. (див. складальне креслення).
2. ПРАКТИЧНАЧАСТИНА
2.1 Розрахунок тавибір посадки з зазором для підшипників ковзання
Умова:Визначитивеличини зазорів і підібрати посадку для підшипника ковзання, для наступнихумов::
Розміри з’єднання: dн.с. = 95 мм; l = 105 мм; число оборотів вала: n = 1300 об/хв; в’язкістьмасла: m = 25×10 -3 Н×с/м 2; навантаження напідшипник: R = 6,2 кН; шорсткість вала та втулки: Ra D = Rad =1,25 мкм.
Розв’язок.
1. Визначаємосередній тиск у підшипнику:
/> = />(Н/ м 2)
2. Визначаємокутову швидкість:
w = p×n/30 = 3,14×1300/30 = 136,07 рад/с
3. Визначимодопустиму товщину масляного шару:
/>= 2×(4×1,25 + 4×1,25 + 2) = 24 мкм = 24×10 -6 м,
Де kpt = 2 — коефіцієнтзапасу надійності по товщині шару мастила
Dд = 2 мкм — додаток, що враховуєвідхилення навантаження, швидкості, температури від розрахункових значень.
4. Задаємосяробочою температурою підшипників tп = 50°, при якій m = mтабл. = 25×10-3 Н×с/м 2. За таблицею[4, табл..1.99] визначаємо, що в даному випадку використовується середнєіндустріальне мастило марки И-30.
5. Розраховуємозначення величини Аh, що залежить від відносного ексцентриситета c і відношення l/dн.с.= 105/95 =1,1
/> = 0,216
6. За [4,рис.1.27 а] визначаємо, використовуючи знайдене значення Аh,= 0,216та l/dн.с. =1,1, мінімальний відносний ексцентриситет cmin, при якому товщинамасляного шару дорівнює [h min]. cmin менше 0,3 (виходячи з графіка), а якщо cmin менше 0,3, то при малихзазорах можуть виникнути самозбуджувальні коливання вала в підшипнику.
За [4, рис.1.27 а]знаходимо значення Аc = 0,465 при c = 0,3 і l/dн.с. =1,1, і затим по наступнійформулі визначаємо мінімальний допустимий зазор [S min] (товщина масляноїплівки при цьому зазорі більша [h min]):
/> м = 147,6 мкм
7. За знайденимраніше значенням Аh,= 0,216 з малюнка [4, рис.1.27 б] знаходимомаксимальний відносний ексцентриситет cmax = 0,948, при якому h = [h min].
Максимальнийдопустимий зазор визначаємо за формулою
/> = 923 мкм
Визначаємооптимальний зазор Sопт. по формулі:
/>м = 201 мкм
де з малюнка [4,рис.1.27 а] cопт = 0,47, Аопт,= 0,48
8. Максимальнутовщину масляного шару h¢ при оптимальному зазорі визначимо заформулою :
/> = 53 мкм
9. За таблицеюграничних зазорів і натягів в посадках від 1 до 500 мм [4, табл. 1.47]визначаємо. що умовам підбору посадки найближче відповідає переважна посадка Æ95 />, з Smax= 294мкм, Smin = 120 мкм, Sm = 207 мкм,
а також посадка Æ95 /> з Smax= 259мкм, Smin = 170 мкм, Sm = 214,5 мкм,
Значеннясереднього зазору Sm = 207 мкм посадки Æ95 /> ближче до розрахованогооптимального значення Sопт. = 201 мкм, проте розрахункове значення c для неї менше 0,3 (що можеспричинити самозбуджувальні коливання вала в підшипнику), а також Smin,для якої Smax= 259 мкм, Smin = 170 мкм, Sm =214,5 мкм,
Параметрипосадки:
Найбільший розміротвору
Dmax =d + ES = 95 + 0,035 = 95,035 мм.
Найменший розміротвору:
Dmin =d + EI = 95 + 0 = 95 мм.
Найбільший розмірвала:
dmax =d + es = 95 + ( — 0,170 ) = 94,83 мм.
Найменший розмірвала:
dmin =dH + ei = 95 + ( — 0,224 ) = 94,776 мм
Допуски розмірівотвору і вала:
TD = Dmax — Dmin = ES — EI = 95,035 — 95 = 0, 035 мм.
Td = dmax-dmin = es — ei = 94,83 — 94,776 = 0,054 мм.
Допуск посадки:
TS = Smax — Smin = TD + Td = 0, 259 — 0, 170 = 0,089 мм.
Умова Smin³ [S min] виконується, адже Smin= 170 мкм > [S min] = 147,6 мкм
Практично при складаннізазорів, менших, ніж ймовірнісний мінімальний зазор /> небуде
/> = 184,3 мкм
Для даної посадкимінімальний запас на зношування
/> = 923 — 2 ( 5 + 5 ) — 259 = 644мкм
10. Визначаємокоефіцієнт тертя при мінімальному зазорі />.Перед цим визначимо коефіцієнт навантаженості CR
/> = 0,688
По таблиці [4,табл.1.97] при l/dн.с. =1,1, знаходимо, що значенню CR = 0,688відповідає c = 0,41. По таблиці [4, табл.1.100] при c = 0,41 і l/dн.с.=1,1 знаходимо CМ = 3,6 (коефіцієнт опору обертанню), тоді
/> = 0,01015
11. Визначимопотужність теплоутворення:
/> = 226 Вт
12. Визначаємотепловідвід через корпус і вал підшипника по формулі:
/> = 138,4 Вт, де
kT — коефіцієнттепловіддачі, мінімальне значення якого = 18,5 Вт/(м 2 ×С°)
tп — температурапідшипника = 50 °С
tо — температуранавколишнього середовища = 20 °С
В зв’язку з тим,що теплоутворення суттєво перевищує тепловідвід через корпус і вал, надлишковатеплота буде видалятись примусовою прокачкою масла.
13. Визначаємооб’єм масла, що прокачується через підшипник:
/> = 0,2 л/хв
2.2 Розрахунокдопусків, посадок та параметрів посадок гладких циліндричних з’єднань
Умова:
Для трьохциліндричних з’єднань ( D1, D4, D5 )підрахувати граничні розміри, допуски, величини найбільших, найменших ісередніх зазорів (натягів), допуск посадки. Отримані результати (в мікрометрах)заносяться до табл. 2.2.1.
D1, =16 мм;
D4 =62 мм;
D5 =82 мм.
Розв’язок.
1. Посадку подіаметру D5 = 82 мм «корпус — стакан» виберемо за методоманалогів. Оскільки присутнє додаткове кріплення за допомогою гвинтів іконструкція може розбиратись, то посадку можна було б призначити з зазором,проте за технічними вимогами до конструкції при призначенні посадки для з’єднаннястакан — корпус ( D5 ), необхідно враховувати, що точність положенняосі валу 5 залежить від точності співпадіння осей отвору корпуса під підшипник6 і стакану 1 (див. складальне креслення). Тому найдоцільніше обрати перехіднупосадку з достатньою ймовірністю зазору Отож, за методом аналогів, [4., с. 322-323] даному випадку найкраще відповідатиме перехідна посадка в системі отвору />. Вона відноситься до«напружених» — найбільш характерного і застосованого типу перехіднихпосадок. Ймовірності отримання зазорів і натягів приблизно однакові. Складаннята розбирання виконується без значних зусиль, наприклад, за допомогою ручнихмолотків. Невеликий натяг, що отримується в більшості з’єднань, достатній дляцентрування деталей та запобігання їх вібрацій в рухомих вузлах при обертанні зсередніми швидкостями.
Граничнівідхилення:
- верхнєвідхилення отвору – ES = +0,035 мм
— нижнєвідхилення отвору – EI = 0
— верхнє відхиленнявала – es = +0,025 мм
- нижнєвідхилення вала — ei = +0,003 мм
Номінальнийрозмір – D = d = 82 мм.
Граничні розміри:
— найбільшийрозмір отвору:
Dmax =D + ES = 82 + 0,035 = 82,035 (мм)
— найменшийрозмір отвору:
Dmin =D + EI = 82 + 0 = 82 (мм)
— найбільшийрозмір вала:
dmax =d + es = 82 + 0,025 = 82,025 (мм)
— найменшийрозмір вала:
dmin =d + ei = 82 + 0,003 = 82,003 (мм)
Допуски розміруотвору і вала:
а) Допуск отвору:
TD = ES – EI = Dmax– Dmin = 0,035 – 0 = 0,035 (мм)
б) Допуск вала:
Td = es – ei = dmax– dmin = 0,025 – 0,003 = 0,022 (мм)
Граничні зазорита натяги.
— найбільшийнатяг:
Nmax =- Smin = es – EI = dmax – Dmin = 0,025 – 0 =0,025 (мм)
— найбільшийзазор:
Smax =– Nmin = ES — ei = Dmax – dmin = = 0,035 –0,003 = 0,032 (мм)
Допуск посадки:
ТП = TD + Td = Nmax — Nmin = Smax — Smin = 0,035 + 0,022 =0,057 (мм)
Середні зазори танатяги:
а) середній зазор
Sm =0,5 (Smin + Smax) = 0,5 (- 0,025 + 0,032) = 0,0035 (мм)
б) середній натяг
Nm =0,5 (Nmin + Nmax) = 0,5 (-0,032 + 0,025) = — 0,0035 (мм)
Очевидно, що вцій посадці трохи більша ймовірність зазору.
2. Посадку подіаметру D4 = 62 мм «кільце — стакан» виберемо з великимзазором, оскільки необхідно, щоб кільце легко увійшло в корпус. Необхідностівиконувати цю посадку з високою точністю немає, оскільки кільце забезпечуєнеобхідну точність відстані між підшипниками за рахунок точності розміру своєїширини. Тому цілком влаштує переважна посадка «низької точності» />.
!!! В ходірозрахунків посадки для підшипників в стакані [пункт 2.4] було виявлено, щополе допуску отвору — Js7. Оскільки отвір у корпусі обробляється з однієїустановки, то обробити одну невелику ділянку з меншою точністю неможливо інедоцільно. Отже, насправді посадка «кільце — стакан» буденесистемною />. (проте в цьому пунктібудемо вести розрахунок посадки />)
Граничнівідхилення:
- верхнєвідхилення отвору – ES = + 0,190 мм
— нижнєвідхилення отвору – EI = 0
— верхнєвідхилення вала – es = — 0,140 мм
- нижнєвідхилення вала — ei = — 0,330 мм
Номінальнийрозмір – D = d = 62 мм.
Граничні розміри:
— найбільшийрозмір отвору:
Dmax =D + ES = 62 + 0,190 = 62,19 (мм)
— найменшийрозмір отвору:
Dmin =D + EI = 62 + 0 = 62 (мм)
— найбільшийрозмір вала:
dmax =d + es = 62 — 0,140 = 61,86 (мм)
— найменшийрозмір вала:
dmin =d + ei = 62 — 0,330 = 61,67 (мм)
Допуски розміруотвору і вала:
а) Допуск отвору:
TD = ES – EI = Dmax– Dmin = 0,19 – 0 = 0,19 (мм)
б) Допуск вала:
Td = es – ei = dmax– dmin = -0,14 – ( — 0,33 ) = 0,19 (мм)
Граничні зазорита натяги.
— найменшийзазор:
Smin =EI — es = Dmin – dmax = 0 – ( -0,14 ) = 0,14 (мм)
— найбільшийзазор:
Smax =ES — ei = Dmax – dmin = = 0,19 – ( — 0,33 ) = 0,52 (мм)
Допуск посадки:
ТS = TD + Td = Smax — Smin = 0,19 + 0,19 = 0,38 (мм)
Середній зазор:
Sm =0,5 (Smin + Smax) = 0,5 (0,14 + 0,52) = 0,33 (мм)
3. З трьохпосадок шліцьового з’єднання «вал — шестерня», вибраних в [пункті2.5] розрахуємо найбільш точну посадку по діаметру D1 = 16 мм — /> (центрування позовнішньому діаметру).
Граничнівідхилення:
- верхнєвідхилення отвору – ES = + 0,018 мм
— нижнє відхиленняотвору – EI = 0
— верхнєвідхилення вала – es = + 0,0055 мм
- нижнєвідхилення вала – ei = — 0,0055 мм
Номінальнийрозмір – D = d = 16 мм.
Граничні розміри:
— найбільшийрозмір отвору:
Dmax =D + ES = 16 + 0,018 = 16,018 (мм)
— найменшийрозмір отвору:
Dmin =D + EI = 16 + 0 = 16 (мм)
— найбільшийрозмір вала:
dmax =d + es = 16 + 0,0055 = 16,0055 (мм)
— найменшийрозмір вала:
dmin =d + ei = 16 — 0,0055 = 15,9945 (мм)
Допуски розміруотвору і вала:
а) Допуск отвору:
TD = ES – EI = Dmax– Dmin = 0,018 – 0 = 0,018 (мм)
б) Допуск вала:
Td = es – ei = dmax– dmin = 0,0055 – ( — 0,0055 ) = 0,011 (мм)
Граничні зазорита натяги.
— найбільшийнатяг:
Nmax =- Smin = es – EI = dmax – Dmin = 0,0055 – 0 =0,0055 (мм)
— найбільшийзазор:
Smax =– Nmin = ES — ei = Dmax – dmin = = 0,018 – (-0,0055 ) = 0,0235 (мм)
Допуск посадки:
ТП = TD + Td = Nmax — Nmin = Smax — Smin = 0,018 + 0,011 =0,029 (мм)
Середні зазори танатяги:
а) середній зазор
Sm =0,5 (Smin + Smax) = 0,5 (- 0,0055 + 0,0235) = 0,009 (мм)
б) середній натяг
Nm =0,5 (Nmin + Nmax) = 0,5 (-0,0235 + 0,0055) = — 0,009 (мм)
Очевидно, що вцій посадці трохи більша ймовірність зазору.