Расчет посадки с натягом, переходной посадки и посадки подшипника качения

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет»

(Национальный исследовательский университет)

Кафедра «Технология машиностроения»

Пояснительная записка на курсовую работу по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

Расчет посадки с натягом, переходной посадки и посадки подшипника качения

Руководитель

Столярова Т.В.

Автор проекта - ХХ-111

студент группы

Иванов И.И.

Челябинск 2014 г.



ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

1.Назначить посадки для всех сопрягаемых размеров и обозначить их на выданном узле;

2.Рассчитать посадки для гладких цилиндрических соединений с натягом для соединения 8 - 9 переходную для соединения 2 - 3;

3.Назначить и рассчитать посадки для подшипника качения 1 и построить схемы расположения полей допусков.

посадка отверстие цилиндрическое соединение подшипник



Аннотация

Иванов И.И., Расчёт точностных параметров изделий и их контроль. - Челябинск: ЮУрГУ, 2014. - 21 с., 15 илл. 2 табл.

В данной курсовой работе приведен расчет и выбор посадки с натягом, переходной посадки и рассчитана посадка подшипника качения. Изображены схемы полей допусков и эскизы корпуса и вала, а так же приведены методы контроля качества поверхностей.



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. РАСЧЁТ ПОСАДОК

1.1 Расчёт посадки с натягом для гладкого цилиндрического соединения

1.2 Расчёт переходной посадки

1.3 Расчёт посадок подшипников качения

2. КОНТРОЛЬ ВАЛА И ОТВЕРСТИЯ

2.1 Отклонения и допуски посадочных размеров вала контролируются гладкими ПР и НЕ калибрами - скобами

2.2 Отклонения и допуски форм поверхностей можно произвести установкой вала в призму

2.3 Контрольно-измерительные инструменты

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

1.1 Расчёт посадки с натягом для гладкого цилиндрического соединения

Исходные данные для расчета посадки взяты из задания и сведены в табл. 1.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета посадок с натягом

№	Наименование величины	Обозначение	Численная величина
1	Крутящий момент, Нм		0
2	Осевая сила, Н		10000
3	Номинальный диаметр соединения, мм		58
4	Внутренний диаметр вала, мм		48
5	Наружный диаметр втулки, мм		100
6	Длина соединения, мм		65
7	Коэффициент трения		0,16
8	Модуль упругости материала втулки, Па		1•
9	Модуль упругости материала вала, Па		0,9•
10	Коэффициент Пуассона материала втулки		0,25
11	Коэффициент Пуассона материала вала		0,33
12	Предел текучести материала втулки, Па		18•
13	Предел текучести материала вала, Па		20•

Минимальный функциональный натяг определяем из условия прочности соединения:

= • = • =мкм.



где f - коэффициент трения при запрессовке;

и - модули упругости материала;

и - коэффициенты жёсткости конструкции.

Здесь и - коэффициенты Пуассона.

Максимальный функциональный натяг, определяемый из условия обеспечения прочности сопрягаемых деталей:

= • = 166,16977мкм.

где - наибольшее допускаемое давление на контактной поверхности, при котором отсутствуют пластические деформации, определяется по формулам:

а) для отверстия:

б) для вала:



- предел текучести материалов деталей при растяжении.

рассчитывается по наименьшему значению . В данном случае расчёт производится по .

Из функционального допуска посадки определяем конструкторский допуск

посадки, по которому устанавливаем квалитеты вала и отверстия:

,

ункциональный допуск посадки:

= - = 166,16977 - 24 = 142,16977 мкм,

Конструкторский допуск посадки:

где табличный допуск отверстия, табличный допуск вала.

Эксплуатационный допуск посадки:

,

здесь - запас на эксплуатацию, - запас на сборку.

Эксплуатационный допуск посадки должен быть не менее 20% .

Определим квалитеты отверстия вала.

Из ГОСТ 25346 - 82 «Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений» найдем допуски IT6... IT8 для = 58 мм: 6 = 19 мкм, 7 = 30 мкм, 8 = 46 мкм.

Возможно несколько вариантов значений и :

при = + = 7 + 6 = 30 + 19 = 49 мкм,

142,17 49 = 93,17 мкм, это 65,5 % от .

при = + = 7 + 7 = 30 + 30 = 60 мкм,

142,17 60 = 82,17 мкм, это 57,8 % от .

при = + = 8 + 7 = 46 + 30 = 76 мкм,

142,17 76 = 66,17 мкм, это 46,5 % от .

Все три варианта дают удовлетворительный результат.

Учитывая предпочтительность посадок по ГОСТ 25347 - 82, примем для отверстия допуск IT7, для вала - IT6 или IT7, или IT8.

Для учёта конкретных условий эксплуатации в расчетные предельные натяги необходимо ввести поправку, учитывающая смятие неровностей контактных поверхностей соединяемых деталей:

U = 5 • () = 5 • (1,6 + 2,3) = 16 мкм,

где , - среднее арифметическое отклонение профиля отверстия и вала. RaD = 0,05·IT7 = 0,05·30 = 1,6 мкм,

Rad = 0,05·IT7 = 0,05·30 = 1,6 мкм.

Определяем функциональные натяги с учетом поправок:

= + U = 24 + 16 = 40 мкм,

= + U = 166,16977 + 16 = 182,16977 ? 182 мкм.

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

а) ? ; - = ;

б) ? ; - = ;

в) > .

Проверим посадки с натягом из числа рекомендуемых ГОСТ 25346 - 82 «Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений» в системе отверстия. Анализ посадок приведен в табл. 2.



Таблица 2 - Анализ посадок

Посадки
58	60	41	182-60=122	41-40=1
58	72	53	182-72=110	53-40=13
58	85	66	182-85=97	66-40=26
58	117	87	182-117=65	87-40=47
58	133	87	182-133=49	87-40=47

Из таблицы видим, что рекомендуемая посадка удовлетворяет поставленным условиям. Поля допусков представлены на рис. 1. Выберем посадку 58 .

Рисунок 1 - Схема рекомендуемых посадок в системе отверстия

Проставляем выбранную посадку на чертеже (рис.2).



Рисунок 2 - Схема полей допусков посадки с натягом 58

1.2 Расчёт переходной посадки

Для соединения 2 - 3 применена переходная посадка, которая обеспечивает лёгкость сборки и высокую точность центрирования.

Точность центрирования определяется величиной , которая в процессе эксплуатации увеличивается:

= = = 30...12 мкм,

где - радиальное биение, определяемое по ГОСТ 24643 - 81 «Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения» таблица 5., по степени точности 8:

= 60 мкм, - коэффициент запаса точности ( 2...5).

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

Такими посадкам по ГОСТ 25347 - 82 «Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений» будут:

1) 100 ; = 0,046 мм; 2) 100 ; = 0,032 мм.

3) 100 ; = 0,022 мм; 4) 100 ; = 0,012 мм.

Для данного соединения наиболее подходит посадка 100 (рис. 3). Посадка 100 обеспечивает лучшее центрирование, но трудоёмкость сборки увеличится по сравнению с посадкой 100 , так как относительный зазор .

Выбираем посадку 100 ; = 0,032 мм; = 0,01 мм.

Средний размер отверстия:

= = = 100,0175 мм.

Средний размер вала:

= = = 100,0014 мм.



Рисунок 3 - Схема полей допусков переходной посадки 100

Лёгкость сборки определяется вероятностью получения натягов в посадке. Принимаем, что рассеяния размеров отверстия и вала, а так же зазора и натяга подчиняется закону нормального распределения и допуск равен величине поля рассеяния:

,

тогда, = = = 5,83 мкм, = = = 2,17 мкм.

Среднеквадратическое отклонение для распределения зазоров и натягов в соединении:

= = = 6,22 мкм.

При средних размерах вала и отверстия получается:

= - = 100,0175 - 100,0014 = 16,1 мкм.

Определяем вероятность зазоров от 0 до 16,1 мкм, т.е. x = 16,1:

2,59.

Находим значение вероятности зазора в пределах от 0 до 2 мкм:

Ф(Z) = Ф(2,59) = 0,4953.

Диапазон рассеяния зазоров и натягов: • 6,22= 37,32.

Вероятность получения зазора в соединении: 0,5 + 0,4953 = 0,9953 = 99 %.

Вероятность получения натяга в соединении: 1 - 0,99 = 0,01 = 1%.

Предельные значения натягов и зазоров:

= 3 - 2 = 3 • 6,22 - 16,1 = 2,56 мкм;

3 + 2 = 3 • 6,22 + 16,1 = 34,76 мкм.

Кривая вероятностей натягов и зазоров посадки 100 приведена на рис. 4.

Рисунок 4 - Кривая вероятности натягов и зазоров посадки 100



1.3 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 = 35 мм, D = 72 мм определяем ширину кольца B = 17 мм и r = 2,0 мм (ГОСТ 8338 - 85). Для циркуляционного нагруженного кольца подшипника посадку выбирают по интенсивности радиальной нагрузки на посадочной поверхности:

= = 38,46 ,

где R = 500 Н - приведенная радиальная реакция опоры на подшипник,

b - рабочая ширина посадочной поверхности кольца подшипника за вычетом фасок: b = B - 2r = 17 - 2 2 = 13 мм,

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

- коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при

полом вале или тонкостенном корпусе (при сплошном вале = 1),

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

Найденным значениям и d соответствует основное отклонение k.

Номер квалитета зависит от класса точности подшипника.

При посадке на вал, если подшипник 0 класса, то квалитет вала IT6, в соединении 1 - 10 будет js6 ), поле допуска подшипника L0 ).



Рисунок 5 - Схема расположения полей допусков подшипника качения

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 - 2 будет K7 , поле допуска вала будет l0 ).

Схема расположения полей допусков подшипников представлена на рисунке 5, технические требования к посадочным поверхностям - на рисунке 6.

а)



б)

Рисунок 6 - Технические требования к посадочным поверхностям подшипников качения: а) вала; б) корпуса



2. КОНТРОЛЬ ВАЛА И ОТВЕРСТИЯ

2.1 Отклонения и допуски посадочных размеров вала контролируются гладкими ПР и НЕ калибрами - скобами

Рисунок 7 - Контроль отклонений размеров вала калибром-скобой 1 - калибр-скоба; 2 - контролируемая деталь.

Контроль шпоночного паза осуществляется специальными предельными калибрами:

§ ширина паза проверяется пластинами с ПР и НЕ сторонами

§ глубина паза - кольцевыми калибрами, имеющими стержень с ПР и НЕ ступенями

Рисунок 8 - Контроль ширины шпоночного паза пластиной



Рисунок 9 - Контроль глубины шпоночного паза кольцевым калибром

2.2 Отклонения и допуски форм поверхностей можно произвести установкой вала в призму

Рисунок 10 - Контроль формы посадочной поверхности вала в призме 1 - индикатор часового типа; 2 - призма; 3 - контролируемая деталь; 4 - контрольная плита.

Отклонение от круглости можно определить, измерив сечение в 2-х (или более) направлениях, вращая деталь в призме.

Рисунок 11 - Направления для измерения отклонений от круглости сечения



Отклонение профиля продольного сечения можно определить, измерив три - в начале, в середине, в конце (или более) сечения, передвигая деталь в призме в осевом направлении.

Рисунок 12 - Сечения для измерения отклонений профиля продольного сечения

По совокупности отклонений круглости и профиля продольного сечения оценивается отклонение от цилиндричности .

2.3 Контрольно-измерительные инструменты

Измеряют и проверяют размеры отверстий различными контрольно-измерительными инструментами, которые выбирают в зависимости от требуемой точности измеряемого размера и характера производства.

Измерительными инструментами: измерительной линейкой, нутромером, угольниками, штангенциркулем, калибрами гладкими и резьбовыми.

Измерительная линейка представляет собой жесткую стальную ленту длиной от 150 до 1000 мм и более с нанесенными на нее делениями через 1 мм и используется для приближенных измерений габаритных размеров обрабатываемых заготовок, расстояний между центрами отверстий, диаметров отверстий и т. д. Возможная точность измерения линейкой до 0,5 мм.

Индикаторный нутромер (рис.13а) применяют для измерения точных отверстий диаметром от 6 мм и более. Погрешность показаний нутромера от ±0,15 до 0,025 мм. Цена деления 0,01 мм. В комплект нутромеров входит набор сменных вставок, с помощью которых устанавливают нужные пределы измерения. Установка индикатора на нуль производится по аттестованному кольцу или блоку концевых мер. При измерении диаметра отверстия нутромер, предварительно наклонив, осторожно, без ударов наконечниками о стенки заготовки вводят в отверстие.

Нутромер перпендикулярно оси отверстия устанавливают легким покачиванием его, после чего отмечают отклонение стрелки от нуля. Если при измерении стрелка индикатора отклоняется вправо, измеряемый размер меньше настроенного, если влево -- больше настроенного.

Для проверки точных отверстий применяют микрометрические нутромеры (рис. 13б), которые имеют цену деления 0,01 мм и погрешность показаний не менее чем ±0,006 мм. Нутромеры выпускают в виде микрометрической головки и нескольких удлинителей, свинчивая которые можно получить различные пределы измерения.

Штангенциркули (Рис.14) имеют особую шкалу -- нониус, позволяющий снимать показания с точностью до 0,1 и 0,05 мм.

Штангенциркуль с точностью отсчета по нониусу 0,05 мм. Предназначается для наружных и внутренних измерений, а также для разметочных работ. Штангенциркуль состоит из штанги с миллиметровыми делениями, на одном конце которой имеются две губки. По штанге перемещается рамка с губками. На рамке укреплена нониусная линейка.

Для облегчения точных измерений в отдельных конструкциях штангенциркулей имеется микрометрическое устройство для подачи рамки, состоящее из винта, гайки и зажимного винта. Стопорный винт служит для закрепления рамки на штанге. Нониус служит для отсчета дробных частей деления шкалы штанги. Длина его 39 мм и разделен он на 20 частей. Цифрами отмечается число сотых долей миллиметра через каждые пять делений. Поэтому против пятого штриха нониуса стоит цифра 25, против десятого -- 50 и т. д. Длина каждого деления нониуса равна 39:20= 1,95 мм, т.е. отсчет может быть произведен с точностью до 0,05 мм.

При измерении штангенциркулем к количеству целых миллиметров, которое пройдено нулевыми штрихами нониуса, надо прибавить столько сотых долей миллиметра, сколько покажет штрих нониуса, совпадающий со штрихами измерительной штанги.

Штангенциркули изготовляют с пределами измерения от 0 до 125, 160, 250, 400, 630, 1000 мм и более.

При измерении диаметра отверстия губки и штангенциркуля вводят в отверстие и фиксируют винтом их положение. Затем по показаниям нониуса определяют размер диаметра. При этом к отсчитанному размеру прибавляется действительная толщина губок и для внутренних измерений.

Штангенциркуль с отсчетом по индикатору применяют для наружных и внутренних измерений, а также для разметочных работ. На подвижной рамке штангенциркуля укреплен индикатор с ценой деления на циферблате 0,02 мм. Один оборот стрелки равен 2 мм. Максимальная погрешность при измерении с большими измерительными губками ±30 мкм. При измерении штангенциркулем происходит комбинированный отсчет измеряемых величин: грубая индикация положения движка на линейной шкале, а также точная индикация эффективного измеряемого значения по положению стрелки на циферблате. Диапазон измерения 0--150 мм.

Рисунок 14 - Штангенциркуль



Микрометр (Рис.15) -- универсальный инструмент (прибор), предназначенный для измерений линейных размеров абсолютным или относительным контактным методом в области малых размеров с низкой погрешностью (от 2 мкм до 50 мкм в зависимости от измеряемых диапазонов и класса точности), преобразовательным механизмом которого является микропара винт --гайка.

Рисунок 15 - Микрометр



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе мы показали умение пользоваться стандартами, выбирать оптимальные расчетные посадки, а так же оптимальные точности размеров при расчете размерных цепей, выбирать методы и средства контроля заданных точностей.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Метрология, взаимозаменяемость и стандартизация: Учебное пособие по выполнению курсовой работы. Компьютерная версия. -- 2-е изд., пе-рер. / 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.

2. ГОСТ 2.307-68. Единая система конструкторской документации. Нанесение размеров и предельных отклонений. Межгосударственный стандарт. -- М.:2001.

3. ГОСТ 25346-89 Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений. - М.:1990.

4. ГОСТ 25347-82 Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки. - М.:1990.

5. ГОСТ 1643-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски. - М.:1981.

Размещено на Allbest.ru