Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Важнейшим достижением и показателем уровня машиностроения и приборостроения является организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости, создание и применение надежных средств технических измерений и контроля.

Основной задачей конструктора является создание новых и модернизация существующих изделий, подготовка чертежей и документации, способствующей обеспечению необходимой технологичности и высокого качества изделий. Решение этой задачи связано с выбором необходимой точности изготовления изделий, расчетом размерных цепей, выбором шероховатостей поверхностей, а также выбором допусков отклонений от геометрической формы и расположения поверхностей.

Существует ряд проблем, из-за которых указанные на чертеже размеры абсолютно точно получить невозможно. Это объясняется различными причинами: изнашиванием частей механизмов металлообрабатывающих станков, износом режущих частей инструментов, деформацией самой детали при обработке, погрешностью измерительных инструментов, изменением температуры воздуха и т.д.

В крупносерийном производстве необходимо, чтобы действительные размеры деталей находились в определенных пределах. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском, а зона или поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями между этими размерами, называется полем допуска.

Целью данной работы является научиться выбирать посадки для различных видов соединения, посадки подшипников, калибров и шпоночных соединений.

деталь посадка зазор подшипник

1. Служебное назначение изделия, детали

Редуктор. Служебное назначение.

Привод машины занимает особое положение в технике, потому что без него механическое движение любого устройства невозможно. От рационального выбора кинематической схемы привода и правильного кинематического силового расчета во многом зависят такие важные требования, предъявляемые к проектируемым машинам, как увеличение мощности при тех же габаритах, повышение скорости и производительности, повышение КПД, а также минимальная масса и низкая себестоимость изготовления.

Наибольшее распространение в машинах получили механические приводы. При этом их конструктивные решения могут быть самые разные, поэтому дело конструктора - найти оптимальный вариант, в наибольшей степени соответствующий поставленной задаче. Механические приводы общего назначения из всех передаточных механизмов получили наибольшее распространение в приводах технологических и легких транспортных машин. Обобщенная схема механического привода рабочей машины включает в себя двигатель, передаточный механизм, рабочую машину и соединительные муфты. И поскольку угловые скорости вала двигателя и ведущего вала рабочей машины, как правило, не равны между собой, для согласования в механическом приводе применяется передаточный механизм, состоящий из набора механических передач.

Редуктор - самостоятельная сборочная единица, соединяемая с электродвигателем и рабочей машиной муфтами или открытыми передачами. Редуктор предназначен для снижения угловой скорости вращения и увеличения вращающего момента. От работоспособности и ресурса редукторов и мотор-редукторов во многом зависит обеспечение требуемых функциональных параметров и надежности машины в целом. Неправильный выбор редуктора может привести к значительным экономическим потерям из-за внеплановых простоев, увеличения ремонтных затрат и т.д.

Современный редуктор - это законченный механизм, который соединяется с двигателем и рабочей машиной муфтами или открытыми механическими передачами. В корпусе редуктора размещены зубчатые или червячные передачи, неподвижно закрепленные на валах.

Валы опираются на подшипники, размещенные в гнездах корпуса.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам:

Тип передачи: зубчатые, червячные, зубчато-червячные;

Число ступеней: одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.

Тип зубчатых колес: цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические.

Относительное расположение валов редуктора в пространстве: горизонтальные, вертикальные;

Особенности кинематической схемы: развернутая соосная, с раздвоенной ступенью и др.

Чаще всего сегодня применяются цилиндрические редукторы, имеющие высокие нагрузочную способность и КПД: одноступенчатые, двухступенчатые развернутой, раздвоеной и соосной схем, трехступенчатые развернутой и раздвоенной схем. Если компоновка машины и двигателя требует ортогонального расположения быстроходного и тихоходного валов (т.е. оси валов пересекаются под углом 90°), то применяются конические или коническо-цилиндрические двухступенчатые и трехступенчатые редукторы.

При соосном расположении рабочей машины и двигателя оптимальны планетарные редукторы - наиболее легкие и компактные при больших передаточных отношениях. Но их нельзя использовать для точных механизмов из-за сложностей с выборкой зазоров. К тому же, инерционность планетарных редукторов выше, чем у цилиндрических, из-за большого момента инерции водила.

Редукторы, в которых использованы червячные передачи могут обеспечить высокое передаточное отношение при низком уровне шума, но имеют низкие КПД и ресурс. Редуктор и электродвигатель часто объединяют в один компоновочный блок, который называют мотор-редуктором. Как универсальные элементы привода, эти блоки находят свое применение практически во всех областях промышленности. Использование мотор-редукторов позволяет значительно упростить и удешевить конструкцию привода, снизить его габариты, а также затраты на обслуживание. Редукторы стандартизованы и серийно выпускаются специализированными машиностроительными заводами. А поскольку потребности отраслей промышленности весьма многообразны, разновидностей редукторов тоже немало.

Вал-шестерня. Служебное назначение.

Редуктор цилиндрический служит для изменения скорости вращения при передаче вращательного движения от одного вала к другому. От работоспособности и ресурса цилиндрического редуктора во многом зависит обеспечение требуемых функциональных параметров и надежности машины в целом.

Объектом технического контроля является деталь «вал-шестерня». Деталь «вал-шестерня» входит в состав редуктора цилиндрического трёхступенчатого в качества первого промежуточного вала. Назначение детали «вал-шестерня» - служит для поддержания вращающихся деталей и передачи момента вращения с одного вала на другой. Надетая на вал шестерня зацепляет зубцами другую такую же шестерню или зубчатое колесо, установленное на другом валу. Благодаря сцеплению колес зубцами между собой и происходит передача вращающего момента с одного вала на другой. Каждая передача, которая состоит из двух шестерен, называется ступенью.

Основную нагрузку в такой конструкции несет вал. Поэтому на работоспособность устройства, надежность и долговечность редуктора во многом влияет изготовление валов шестерен. При наличии погрешностей в производстве шестерни редуктора начинают стучать, валы вибрировать, появляется несогласованность движения различных деталей механизма, что приводит к быстрой поломке устройства.

Поэтому при производстве редукторов изготовление зубчатых колес и валов требует большого внимания передача крутящего момента с быстроходного вала на второй промежуточный вал. Изготавливают вал-шестерню из поковки. Качество вала-шестерни выше, а стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни. Именно поэтому все шестерни редукторов выполняют вместе с валом. При изготовлении вала-шестерни на валу нарезают зубья цилиндрической зубчатой передачи. Конструкция вала в месте нарезания зубьев зависит от передаточного числа и межосевого расстояния передачи.

2. Размерный анализ

Для сборки и нормальной работы машины необходимо, чтобы каждая отдельная деталь занимала заданное ей положение относительно других деталей. Это обеспечивается расчетом размерных цепей, проводимых на стадии конструирования машин и проектирования технологических процессов и выборе средств и методов измерений на основе стандартов.

Расчет размерных цепей позволяет определить оптимальные допуски размеров, под которыми понимают наибольшие по величине допуски, обеспечивающие заданную точность изделия, наивысшую надежность и меньшую стоимость изготовления изделий.

Размерной цепью называется совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур.

Звеном называется, размер, входящий в размерную цепь.

Звено размерной цепи - один из размеров, образующих размерную цепь.

Замыкающее звено - звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате её решения.

Увеличивающее звено - составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено увеличивается.

Уменьшающее звено - составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено уменьшается.

Вал - шестерня смонтирован на опорах из двух конических роликовых подшипниках. (рис. 1) Для нормальной работы подшипников необходимо на сборке обеспечить у них требуемый осевой зазор. Необходимая величина осевого зазора регулируется шайбой, которая будет являться замыкающим звеном для данного сборочного соединения. Требуемая точность замыкающего звена в данном случае обеспечивается методом пригонки. По условиям нормальной работы подшипников должен быть осевой зазор

Рисунок 1

Производится расчет размерной цепи по методу регулирования:

Определяется поле допуска на размеры:

Определяется погрешность осевого зазора:

Определяется погрешность замыкающего звена:



Определяется предельные значения величины необходимой компенсации размера замыкающего звена:

Т.к.>, то это означает, что на сборке необходимо увеличить размер компенсатора на эту величину:

Необходимое число прокладок:

Т.к. количество прокладок необходимо большое количество, то применяется набор прокладок разной толщины.

Суммарная толщина набора прокладок должна удовлетворять условию:

Т.к. >, то данное условие соблюдается

3. Расчет и выбор посадок с зазором, с натягом и переходных посадок

3.1 Посадка с натягом

или

Предельные отклонения:

ES = +0.040 мм;

EI = 0;

es = +0.068 мм;

ei = +0.043 мм.

ТD = 0.040 мм;

Тd = 0.025 мм.

Предельные размеры отверстий и вала:

Строим схему расположения полей допусков и посадок:

Определяем максимальный и минимальный натяги:



Допуск посадки с натягом:

3.2 Посадка с зазором.

или

Предельные отклонения:

ES = +0.046 мм;

EI = 0;

es = -0,015 мм;

ei = -0,044 мм.

ТD = 0,046 мм;

Тd = 0,029 мм.

Предельные размеры отверстий и вала:

Строим схему расположения полей допусков и посадок:

Определяем максимальный и минимальный зазоры:

Допуск посадки с зазором:

3.3 Переходная посадка.

или

Предельные отклонения:

ES = +0.035 мм;

EI = 0;

es = +0,045 мм;

ei = +0,023 мм.

ТD = 0,035 мм;

Тd = 0,022 мм.

Предельные размеры отверстий и вала:

Определяем максимальные зазор и натяг:

Допуск посадки:

4. Посадки подшипников

На вал садится подшипник 2097730 ГОСТ 6364-78, это радиально-упорный роликовый конический двухрядный подшипник с диаметром внутреннего кольца d = 150 мм, наружного D = 250 мм.

Требований при выборе посадок подшипника:

1. Кольцо подшипника, которое соединяется с вращающимся элементов конструкции (в нашем случае это вал) должно устанавливаться с гарантированным натягом.

То есть внутреннее кольцо подшипника необходимо установить с натягом. Внутреннее кольцо подшипника будет испытывать циркуляционные нагружения.

или

Строим поле допуска для внутреннего кольца:

2. Нельзя устанавливать оба кольца подшипника с натягом, так как в результате сборки может произойти заклинивание тел вращения.

То есть внешнее кольцо подшипника нельзя устанавливать с натягом, значит установим его с зазором. Внешнее кольцо подшипника носит местный характер нагружения.

или

Строим поле допуска для внешнего кольца:

5. Расчет калибров и контрольных калибров

Калибры применяют для определения того, выходит ли величина контролируемого параметра за его нижнее или верхнее допустимое значение или находится между двумя допустимыми пределами.

Для контроля валов пользуются главным образом калибрами-скобами, для контроля отверстий - калибрами-пробками.

Расчет калибра-скобы для контроля размера участка вала (150k6):

Верхнее отклонение ,

Нижнее отклонение .

,

.

Для данного размера и поля допуска есть следующие данные: Z=4 мкм, Y=3 мкм, =₁=0 мкм, z₁=6 мкм, Y₁=4 мкм, H=H_S=5 мкм, H₁=8 мкм, H_Р=3,5 мкм.

Рабочие:

Наименьший размер калибра для проходного рабочего нового калибра:

К-ПР_max = D_max - z₁ - H₁/2 = 150,028 - 0,006 - 0,008/2 = 150,018 мм;

Проходной размер износа калибра:

ПР_изн= D_max+Y₁=150,028+0,004=150,032 мм

Непроходной размер калибра:

НЕ_min=D_min-H₁/2=150,003-0,008/2=149,999 мм

Исполнительный размер калибра-скобы ПР 150,018^+0,008

Исполнительный размер калибра-скобы НЕ 149,999^+0,008

Контрольные:

К-ПР_max=D_max-z₁+H_p/2=150,028-0,006+0,0035/2=150,024 мм

К-ПР_изн=D_max+Y₁+ H_p/2=150,028+0,004+0,0035/2=150,034 мм

К-НЕ=D_min+ H_p/2=150,003+0,0035/2=150,005 мм

Исполнительный размер контркалибра К-ПР 150,024_-0,0035

Исполнительный размер контркалибра К-НЕ 150,005_-0,0035

Исполнительный размер контркалибра К-ПР_изн 150,034_-0,0035

Расчет калибра-пробки для контроля отверстия (250 Н7). Находим предельные отклонения: ES = +0,046 мм, EI = 0 мм. Следовательно, предельные размеры вала D_max = 250,046 мм, а D_min = 250.000 мм.

Для данного размера и поля допуска есть следующие данные: Z, Z₁=7 мкм; Y, Y₁=6 мкм; б, б₁=3 мкм; Н, Н₁=10 мкм; Н_S=7 мкм; Н_P=4.5 мкм.

ПР_max=D_min+Z+H/2=250+0,007+0,010/2=250,012 мм

ПР_изн= D_min-Y+ б=250-0,006+0,003=249,997 мм

НЕ_max=D_max - б+H/2=250,046-0,003+0,010/2=250,048 мм

Исполнительный размер пробки НЕ 250,048_-0,010

Исполнительный размер пробки ПР 250,012_-0,010

Исполнительный размер пробки ПР_изн 249,997_-0,010

6. Выбор и расчет шпоночного соединения

Шпонки следует изготавливать только с допуском h9. Это даёт возможность изготовить их центрировано вне зависимости от посадок. Для нормального типа шпоночного соединения устанавливают поля допусков для паза на валу N9 и для паза во втулке I_S9.

Шпонка 32х18х160 ГОСТ 23360-78

Посадка на ширину шпонки 32 h9 ()

Посадка на ширину паза на валу 32 N9

Посадка на ширину паза во втулке 32 I_S9

Значения допуска расположения для шпонки выбраны в соответствии с 13 квалитетом. Вид обработки: любая мех. обработка.

Заключение

В данной работе мы научились подбирать допуски для различных видов посадок (с натягом, с зазором, переходные посадки), строить для них поля допусков и по схемам определять предельные размеры и отклонения, максимальные и минимальные зазоры, натяги. Выбирали посадки подшипников (для их внутреннего и внешнего колец), рассчитывали калибры и контркалибры (калибр-пробка, калибр-скоба), выбирали по стандартам шпонку и рассчитывали ее соединение на валу.

Литература

1. Мягков В.Д. Допуски и посадки. Том 1-й. Справочник. - С. Пб.: Машиностроение, 1982.

2. Мягков В.Д. Допуски и посадки. Том 2-й. Справочник. - С. Пб.: Машиностроение, 1983.

3. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Учебник для ВУЗов. - М.: Машиностроение, 1986.

4. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчёт. [Альбом]. Изд.3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1972.

5. Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и сертификация: Учебник. - 5-е изд., перераб. и доп. - М: Юрайт - Издат, 2005. - 351 с.

6. Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и облуживание опор: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 543 с., ил.

7. Солонин И.С. Расчёт сборочных и технологических размерных цепей. - М.: Машиностроение, 1980. - 110 с.

Размещено на Allbest.ru