Метрологическое обеспечение производства редуктора

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВО

Брянский государственный инженерно-технологический университет

Кафедра материаловедения и машиноведения

Специальность 23.03.03 Эксплуатация транспортных и транспортно-технологических машин и комплексов

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

Тема:

Метрологическое обеспечение производства редуктора

Автор: И.Н. Цибренок

Студент группы САТ-203

Руководитель работы к.т.н.,

доцент Камынин В.В.

Брянск 2017

Задание на курсовую работу

по дисциплине: «Метрология, стандартизация и сертификация»

Автор работы: Цибренок Игорь Николаевич

Группа САТ-203 № зачётной книжки: 14-3.015 Вариант №4

1. Тема: Метрологическое обеспечение производства редуктора

2. Исходные данные для проектирования: редуктор Ц2-400, ступень промежуточная, n = 1500 об/мин, im = 41,34, M = 1180 (Н/м)

3. Содержание пояснительной записки:

Согласно методических указаний.

4. Перечень графического материала:

4.1 Общий вид промежуточной ступени

4.2 Четыре рабочих чертежа деталей

5. Срок предоставления к защите 25.05.2017 г.

Задание выдал к.т.н., доцент В.В. Камынин

Задание принял И.Н. Цибренок

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Описание особенностей конструкции проектируемого узла

2. Подшипниковый узел

3. Гладкое цилиндрическое соединение

4. Резьбовое соединение

5. Шпоночное соединение

6. Выбор точности зубчатых колес

7. Шероховатость поверхности

8. Выбор измерительных средств и форм контроля

Список использованной литературы

Введение

Целью данной курсовой работы является приобретение навыков в обеспечении геометрической точности наиболее часто встречающихся соединений и узлов в механизмах общего машиностроения.

Работая над проектом необходимо анализировать назначение и условия, в которых находится каждая проектируемая деталь, и находить наиболее рациональное конструктивное решение с учётом технологических, монтажных, эксплуатационных и экономических требований; провести кинематические расчёты, определить силы, действующие на звенья узла, произвести расчёты на прочность, решить вопросы, связанные с выбором материала и наиболее технологичной формы деталей, продумать процесс сборки и разборки отдельных узлов и машин в целом. При этом необходимо работать с действующими стандартами, справочной литературой.

1. Описание особенностей конструкции проектируемого узла

Редуктор Ц2 400 является цилиндрическим, двухступенчатым. Имеет три вала: входной, промежуточный, выходной, вращающихся на фрикционных опорах. Промежуточный вал установлен на двух конических роликовых подшипниках №7514. Вал имеет три зубчатых колеса, одно из которых (центральное) расположено симметрично опор, а два других симметрично относительно друг друга. Передача крутящего момента осуществляется через шпонку. Уплотнение корпуса редуктора и регулирование зазора между телами качения в подшипниках осуществляется глухой и упорной крышками.

Регулирование осевого положения вала осуществляет регулирующий винт, вкручиваемый в крышку расположенную над упорной крышкой промежуточного вала. Регулирующий винт оказывает непосредственной давление на упорную крышку, тем самым регулируя осевой зазор между торцами крышки и наружным кольцом подшипника.

2. Подшипниковый узел

Рисунок 1. Эскиз подшипника №7514

Таблица 1

Обозн.	Размеры мм	Грузопод-ть	Факторы нагр.
	d	D	Tнаиб	b	c	r	r1	Cr0	Cor	e	y	yв
7514	70	125	33,25	31	27	2,5	0,8	125000	101000	0,39	1,55	0,85

Радиально-упорные конические подшипники предназначены для восприятия радиальных и односторонних осевых нагрузок.

Допускаемые окружные скорости у этих подшипников значительно меньше, чем у подшипников с короткими цилиндрическими роликами. Способность к восприятию осевой нагрузки определяется углом конусности б нагруженного кольца.

С увеличением угла конусности осевая грузоподъемность возрастает за счёт уменьшения радиальной. перекос вала относительно оси корпуса недопустим. Допускают раздельный монтаж колец, а так же регулирование осевой игры и радиального зазора как при установке, так и в процессе эксплуатации.

Подшипник можно устанавливать с предварительным натягом, который создаётся при монтаже пары подшипников в одной опоре.

Требуемая осевая игра достигается путём осевого перемещения колец подшипника при монтаже или в процессе эксплуатации.

Определим нагрузки, действующие на вал

n = 1500 об/мин об/мин

im = 41,34 Н/м

M = 1180 (Н/м)



Рисунок 2 - Кинематическая схема редуктора

Определим реакции в опорах подшипников

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Рисунок 3 - Расчётная схема

Горизонтальная плоскость:

Вертикальная плоскость:

Определим эквивалентную динамическую нагрузку для подшипника

- коэффициент вращения

X и Y- коэффициенты приведенной, радиальной и осевой силы

Для расчётов выбираем наиболее нагруженную опору (B)

Ресурс подшипника найдём по формуле:

n - число оборотов одного из колец подшипника

с - грузоподъёмность

q- коэффициент зависящий от геометрии тел вращения

часов > 100000 часов

(следовательно, режим работы подшипника лёгкий)

Определим характер нагружения колец.

Существует три типа нагружения колец подшипника:

· Местное

· Циркуляционное

· Колебательное

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Рисунок 4 - Характер нагружения колец подшипника

Назначим посадку вала и отверстия.

Диаметр 70 мм.



Рисунок 5. Посадка внутреннего кольца

Nmax = es-Ei = 21+15 = 36 мкм

Nmin = ei-ES = 2 мкм

Nm = (Nmax+Nmin)/2 = (36+2)/2 = 19 мкм

Диаметр 70 мм

Рисунок 6. Посадка внешнего кольца

Smax = ES-ei = 63+15 = 78 мкм

Smin = 0 мкм

Sm = (Smax+Smin)/2 = 39 мкм

3. Гладкое цилиндрическое соединение

Посадка колеса на вал

Определяем необходимое контактное давление из условия не раскрытия стыка.



Определим необходимую деформацию деталей

p - давление в (Па)

D - диаметр вала

E_1,2 - модуль упругости

(E для стали = 2,1 Па)

С₁ = 1-М = 0,7

С₂ = 2,601

мкм

Определим поправку на обмятие микронеровностей

мкм

Так как посадка идёт при обычной температуре, то температуру деформации принимаем равной нулю.

Определим максимальное давление допускаемое прочностью детали.

для стали 45 Па

Па

мкм

мкм

измерительный контроль подшипниковый резьбовый

Выбираем посадку по полученным значениям и , при условии:

Вероятностные натяги определяем по таблице 5.4 (допуски и посадки «Обоснование выбора» П.Ф. Дунаев): Н7/s6

Максимальный натяг, N_max = 78 мкм.

Минимальный натяг,N_min = 30 мкм.

N_m = (30+78)/2 = 54 мкм

4. Резьбовое соединение

В этом разделе производится расчет любого заданного резьбового соединения.

Болт крепления крышки М20х180 Ст.3 ГОСТ 7798-62

Рисунок 7. Резьбовое соединение

Поле допуска резьбы болта 6g, поле допуска гайки 6Н.

Максимальный зазор, S_max = 33 мкм

Минимальный зазор, S_min = 7 мкм

S_m = (33+7)/2 = 20 мкм

Номинальные значения диаметров и шаг резьбы:

по таблице 4.22 («Допуски и посадки» М.А. Палей, Том 2):

d(D) = 20; P = 2,5;

по таблице 4.24 («Допуски и посадки» М.А. Палей, Том 2):

d₂ = D₂ = 20-2+0,376 = 18,376 мм; d₁ = D₁ = 20-3+0,294 = 17,294 мм.

Предельные диаметры болта определяем по таблице 4.29 («Допуски и посадки» М.А. Палей, Том 2):

d_2max = 18,376-0,042 = 18,334 мм;

d_2min = 18,376-0,212 = 18,164 мм;

d_max = 20-0,042 = 19,958 мм;

d_min = 20-0,377 = 19,623 мм;

d_1max = 17,294-0,042 = 17,252 мм;

d_1min не нормируется.

Предельные отклонения гайки определяем по таблице 4.29 («Допуски и посадки» М.А. Палей, Том 2):

D_2max = 18,376+0,224 = 18,6;

D_2min = D2 = 18,376;

D_1max = 17,294+0,45 = 17,744 мм;

D_1min = D1 = 17,294;

D_max не нормируется;

D_min = D = 20

5. Шпоночное соединение

Шпоночный паз является концентратором напряжений, снижающим усталостную прочность вала. При передаче через шпоночное соединение вращающего момента возникают значительные местные деформации вала и ступицы около шпоночного паза, а также деформации самой шпонки.

Наличие шпоночного паза приводит к ассиметричной деформации вала и ступицы, в результате чего давление по рабочим граням шпонки и шпоночным пазам вала и ступицы распределяется неравномерно.

Поле допуска паза вала h9.

Поле допуска паза колеса Js9.

Поле допуска шпонки P9.

Ширина шпонки - 20 мм

Посадка шпонки в паз колеса.

Максимальный зазор, S_max = ES-ei = 26+52 = 78 мкм

Максимальный натяг, N_max = es - EI = 0+26 = 26 мкм

S_m = (Smax-Nmax)/2 = 26 мкм

Посадка шпонки в паз вала

Максимальный зазор, S_max = ES-ei = -22+52 = 30 мкм.

Максимальный натяг, N_max = es - EI = 0+74 = 74 мкм.

S_m = (Smax-Nmax)/2 = 52 мкм.

6. Выбор точности зубьев колес

Для данного колеса выбираем 8-ую степень точности (средняя точность). Относится к колесам общего машиностроения, не требующих особой точности; окружная скорость до 10 м/с; КПД не ниже 0,97; зубья нарезаются обкаткой или копированием инструментом профилированным в соответствии с действительным числом зубьев колеса; зубья не шлифуются, при надобности отделываются или притираются.

Допуск на биение зубчатого венца (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

F_r = 100 мкм

Допуск на накопленную погрешность k шагов F_pk и накопленную погрешность шага F_p (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

F_pk = F_p = 90 мкм;

k = 24

Предельные осевые смещения зубчатого венца (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

±f_AM = 60 мкм

Предельные отклонения шага, допуск на погрешность обката зубцовой частоты, допуск на профиль (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

f_pt = ±36 мкм;

f_c = 24 мкм

Допуск на кинематическую погрешность зубчатого колеса (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

F` = F_p + 1,15* f_c = 90 + 27,6 = 117,6 мкм.

Предельные отклонения межосевого расстояния (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

f_a = ±45 мкм

Суммарное пятно контакта, допуски на направление зуба, предельные отклонения относительных размеров суммарного пятна контакта по длине и по высоте зубьев (по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

F_sl = 50%;

F_sh = 55%;

Номинальные относительные размеры зоны касания по длине и высоте зубьев и их предельные отклонения (по справочному приложению к ГОСТ 1758-81):

F`_sl: номинальный размер от 50 до 70, предельное отклонение ±15;

F`_sh: номинальный размер от 70 до 85, предельное отклонение ±15;

Определим нормы бокового зазора.

Выбираем вид сопряжения - В; вид допуска бокового зазора - b; Степень точности - 8.

Определяем гарантированный боковой зазор и предельные отклонения межосевого угла в передачах по ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81 (E_У по справочным приложениям к ГОСТам):

J_{n min} = 120 мкм;

±E_У = 60 мкм.

Определяем наименьшие отклонения средней постоянной хорды зуба (по справочному приложению к ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

E_scs = 210 мкм;

Определяем допуски на среднюю постоянную хорду зуба (по справочному приложению к ГОСТ 1758-81 и ГОСТ 9368-81):

T_sc = 170 мкм;

7. Шероховатость поверхности

Шероховатостью поверхности согласно ГОСТ 25142--82 называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины. Базовая длина l -- длина базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Базовая линия (поверхность) -- линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) и служащая для оценки геометрических параметров поверхности. Шероховатость является следствием пластической деформации поверхностного слоя детали, возникающей вследствие образования стружки, копирования неровностей режущих кромок инструмента и трения его о деталь, вырывания с поверхности частиц материала и других причин. Числовые значения шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля т, т.е. базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально. Систему отсчета шероховатости от средней линии профиля называют системой средней линии.

Если для определения шероховатости выбран участок поверхности длиной l, другие неровности (например, волнистость), имеющие шаг больше l, не учитывают. Для надежной оценки шероховатости с учетом рассеяния показаний прибора и возможной неоднородности строения неровностей измерения следует повторять несколько раз в разных местах поверхности и за результат изменения принимать среднее арифметическое результатов измерения на нескольких длинах оценки. Длина оценки L -- длина, на которой оценивают шероховатость. Она может содержать одну или несколько базовых длин l. Числовые значения базовой длины выбирают из ряда: 0,01;-0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; В; 25 мм.

Согласно ГОСТ 2789--73, который полностью соответствует международной рекомендации по стандартизации ИСО Р 468, шероховатость поверхности изделий независимо от материала и способа изготовления (получения поверхности) можно оценивать количественно одним или несколькими параметрами: средним арифметическим отклонением профиля Ra, высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz, наибольшей высотой неровностей профиля R_max, средним шагом неровностей S_m, средним шагом местных выступов профиля S, относительной опорной длиной профиля t_p (p -- значение уровня сечения профиля). Параметр Ra является предпочтительным.

Рисунок 8 - Основные параметры шероховатости поверхности

Требования ГОСТ 2789--73 распространяются на все виды материалов, кроме древесины, войлока, фетра и других материалов с ворсистой поверхностью.

Параметр Ra характеризует среднюю высоту всех неровностей профиля, Rz -- среднюю высоту наибольших неровностей, R_max -наибольшую высоту профиля. Шаговые параметры S_m, S и t_p введены для учета различной формы и взаимного расположения характерных точек неровностей. Эти параметры позволяют также нормировать спектральные характеристики профиля.

Выбор параметров шероховатости и их числовых значений.

Требования к шероховатости поверхности деталей следует устанавливать, исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, требования к шероховатости поверхности не устанавливают и шероховатость этой поверхности не контролируют. Рассмотренный комплекс параметров способствует обоснованному назначению показателей шероховатости для поверхностей различного эксплуатационного назначения. Например, для трущихся поверхностей ответственных деталей устанавливают допускаемые значения Ra (или Rz), Rmax и t_p, a также направление неровностей; для поверхностей циклически нагруженных ответственных деталей -- R_max, S_m и S и т.д. При выборе параметров Ra или Rz следует иметь в виду, что параметр Ra дает более полную оценку шероховатости, так как для его определения измеряют и суммируют расстояния большого числа точек действительного профиля до его средней линии, тогда как при определении параметра Rz измеряют только расстояния между пятью вершинами и пятью впадинами неровностей. Влияние формы неровностей на эксплуатационные показатели качества детали параметром Ra оценить нельзя, так как при различных формах неровностей значения Ra могут быть одинаковыми. Например, профили неровностей, изображенные на рисунке 8, имеют разную форму, но одинаковые значения параметра Ra. Для лучшей оценки свойств шероховатости необходимо знать ее высотные, шаговые параметры и параметр формы t_p.

8. Выбор измерительных средств и форм контроля

Калибры представляют собой измерительные инструменты для контроля действительных размеров цилиндрических, конических, резьбовых и шлицевых деталей; размеров, уступов, впадин расположения поверхности и других параметров, относительно предельно допустимых величин этих размеров или параметров. При этом определяется, чаще всего, не числовое значение размера или отклонения, а производится сравнение действительных размеров с допустимыми минимальными и максимальными размерами или параметрами. Такие калибры называются предельными.

Калибры применяются для определения деталей, выполненных по квалитетам IT6 - IT12. Контроль деталей с допусками по 5-му квалитету осуществляется универсальными измерительными средствами, соответствующей точности. Это вызвано как экономической негодностью, так и большими искажениями, вносимыми этими калибрами в процесс работы. По этим же причинам не предусматриваются контрольные калибры для калибров - пробок.

В комплект приборов для контроля гладких цилиндрических поверхностей входят рабочий проходной калибр (Р-ПР) и непроходной (Р-НЕ). Деталь считается годной, если проходной калибр под действием собственного веса или силой, равной ей, проходит, а непроходной не проходит до контролируемой поверхности.

Для контроля валов применяются калибры скобы, которые могут выполняться односторонними, двухсторонними, жесткими или регулируемыми. Регулируемые скобы можно настраивать на различные размеры и контролировать износ рабочих поверхностей калибров, однако регулируемые скобы имеют меньшую точность, по сравнению с жесткими и применяются для контроля деталей, изготовленных по 8-му и более грубому квалитету точности.

Контрольные калибры применяются для настройки регулируемых скоб и контроля нерегулируемых скоб. Контрольный калибр (К-ПР) проходной и (К-НЕ) непроходной предназначены соответственно для контроля рабочего проходного и непроходного калибров. Эти калибры являются проходными, должны плавно, под действием собственного веса (100 г) входить в проверяемую скобу.

Калибр К-И (контрольный изношенный) является непроходным, а его прохождение в калибр К-ПР указывает на поверхностный износ и непригодность калибра к ПР.

Исполнительные размеры калибров определяются по формулам:

Исполнительный размер рабочего проходного калибра-скобы:

;

Исполнительный размер рабочего непроходного калибра-скобы:

;

Исполнительный размер контрольного калибра К-ПР:

;

Исполнительный размер контрольного калибра К-НЕ:

;

Исполнительный размер контрольного калибра К-И:

;



Применяя таблицу стандартов ГОСТ 25112-85 для заданного размера вала (d = 70 мм) определим величины: Н₁, z₁, б₁, Н_р, у₁, es и ei, значения которых сведены в таблицах №3, №4.

Таблица 3

Размер и допуск вала	Контролируемые размеры вала
	Dmax	Dmin
	70,021	70,002
Допуски на расположение полей и изготовление калибров
H1	z1	Hp	б1	y1
0,005	0,004	0,002	0	0,003

Таблица 4

Наименование калибра	Исполнительные размеры калибра	Действительные размеры калибра	Блок концевых мер
ПР	70,01450,005	70,010+0,005	1,01+4+5+10+50
НЕ	69,99950,005	69,995+0,005	1,07+1,02+2+5+10+50
К-ПР	70,018-0,002	70,015-0,002	1,01+4+5+10+50-
К-НЕ	70,003-0,002	70-0,002	-
К-И	70,025-0,002	70,025-0,002	-

Список используемой литературы

1. Анухин В.И. Допуски и посадки. Учебное пособие. 3-е изд. - СПб: «Питер», 2004. - 207 с., ил.

2. Воронцов А.Н. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Учебник, 6-е издание, прераб. и доп. - М.: «Машиностроение», 1978. - 352 с.

3. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: «Высшая школа», 1984. - 532 с.

4. Дунаев П.Ф. Допуски и посадки, обоснование выбора. - М.: «Высшая школа», 1984. - 112 с., ил.

5. Метрология, стандартизация и сертификация: Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов второго курса направлений 23.03.03 и 15.03.02/ Брянск. гос. технол. универ. Сост. Камынин В.В., Рыжиков В.А. - Брянск: БГИТУ, 2015. - 51 с.

6. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. - М.: «Высшая школа», 1981. - 432 с., ил.

7. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - М.: «Машиностроение», 1986. - 352 с.

Размещено на Allbest.ru