Сборка вала трехступенчатого цилиндрического редуктора

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ

Согласно заданию в качестве рассматриваемой сборочной единицы принимаем второй вал трехступенчатого цилиндрического редуктора

Крутящий момент от электродвигателя передается на входной вал, через зубчатую передачу на первый промежуточный вал, затем через прямозубую цилиндрическую передачу на второй промежуточный вал и через прямозубую цилиндрическую передачу на выходной вал.

В состав данной сборочной единицы (Приложение А) входят следующие детали: вал-шестерня 1, колесо 3, втулка распорная 2, два подшипника конические радиально-упорные роликовые 9.

Вал-шестерня 1 предназначен для передачи крутящего момента вдоль своей оси, т. е. от колеса 3 на шестерню.

Колесо 2 предназначено для передачи крутящего момента между осями (ступенями) редуктора.

Подшипники 9 предназначены для обеспечения вращательного движения вала, поддержания его на своей оси и предотвращения осевого и радиального перемещений.

Распорная втулка 2 предназначена для предотвращения осевого перемещения зубчатого колеса в результате случайных осевых перегрузок.

Сборка узла осуществляется в следующей последовательности:

Перед сборкой внутреннюю поверхность корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Монтаж сборочной единицы проводят по сборочному чертежу.

Начинают монтаж с установки с правой стороны колеса 3, на шлицы вала. Установка совершается с небольшим усилием руки.

Устанавливается втулка 2.

На следующем этапе на вал устанавливают с двух сторон шарикоподшипники 90 , перед этим нагретые в масле.

Собранный вал устанавливают в корпус 4. Закрывается крышками 5, которые крепиться к валу с помощью болтов 8.

Условие сборки соблюдение зазора между шарикоподшипником 10 и крышкой 5 мм.

Правильность монтажа проверяют проворотом вала и отсутствием заклинивания подшипников (вал должен проворачиваться от руки).

На последнем этапе сборки в корпус редуктора заливают масло с последующей проверкой смачивания маслом всех деталей подвергающихся трению, которые подвержены износу.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Технические требования к червячному колесу.

Шероховатость рабочих поверхностей зубьев:

по делительному диаметру Ra 1,6 мм;

по внутреннему диаметру Ra 3,2 мм;[с. 330, 4]

по внешнему диаметру Ra 3,2 мм.

Шероховатость отверстия ступицы принимаем равным Ra 1,6 мм, торцов ступицы - Ra 3,2 мм.

Шероховатость боковых поверхностей шлицевых пазов паза Ra 1,6 мм.

Шероховатость остальных поверхностей колеса на чертеже не указываются и равны Ra 6,3 мм.

Технические требования к сборочной единице.

1). Все поверхности, которые будут смазываться маслом, должны быть окрашены маслостойкой эмалью после грунтовки.

2). Собранный редуктор подвергнуть обкатке в течении 3-х часов при нагрузке 2500 Н.

3). Смазку узлов редуктора обеспечить применением масляного душа с маслом индустриальное И - 40А.

4). Осевая игра вала 0,1 - 0,3 мм.

3. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ПОСАДОК

Выбор посадок подшипников качения.

В данном подшипниковом узле циркуляционно нагружено внутреннее кольцо подшипника, местно - наружное.

Для нулевого класса точности подшипника поля допусков внутреннего и наружного кольца соответственно равны L5 и l5.

Предельное отклонение внутреннего кольца подшипника 60: ES = 0;

EI = - 15 мкм [с. 273, 4].

Предельное отклонение наружного кольца подшипника 110: es = 0;

ei = - 18 мкм [с. 276, 4].

Для циркуляционно нагруженного внутреннего кольца определяем интенсивность радиальной нагрузки на посадочной поверхности:

,

где R - расчетная радиальная нагрузка на опору, Н;

B - ширина подшипника;

k1 - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки; k1 = 1,0 (при нагрузке с умеренными толчками и вибрацией при перегрузках до 150%) [с. 111, 6];

k2 - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале; k2 = 1 (т.к. вал массивный);

k3 - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки; k3 = 1 [с. 112, 6].

Принимаем поле допуска вала js6 [с. 112, 6].

Поле допуска отверстия корпуса выбираем по рекомендациям справочников. При спокойной и умеренной нагрузке и вибрации, при перегрузках до 150% для разъемного соединения принимаем поле допуска отверстия корпуса Н7 [с. 110, 6].

Предельные отклонения размеров вала 60 и отверстия корпуса 110:

ES = + 40 мкк;EI = 0[с. 117, 4];

еs = + 8 мкм;ei = - 8[с. 91, 4].

Посадка наружного кольца подшипника в корпусе является посадкой в системе вала, а посадка внутреннего кольца на вал является посадкой в системе отверстия.

Рисунок 1 - Схема расположения полей допусков соединения наружного кольца подшипника с корпусом

Наибольший зазор в соединении:

Smax = ES - ei = 40 - (-18) = 58 мкм

Наименьший зазор в соединении:

Smin = EI - es = 0 - 0 = 0 мкм

Допуск посадки:

TS = Smax - Smin = 58 - 0 = 58 мкм



Рисунок 2 - Схема расположения полей допусков соединения внутреннего кольца подшипника с валом

Наибольший натяг в соединении:

Nmax = es - EI = 8 - (-15) = 23 мкм;

Наибольший зазор в соединении:

Smax = ES - ei = 0 - (-8) = 8 мм;

Допуск посадки:

TN = TS = (ES - EI) + (es - ei) = [(8- (-8] + [0 - (-15] = 31мкм

Выбор посадок шлицевых соединений.

При передаче вращающего момента при помощи шлицев от зубчатого колеса к валу и наоборот для реверсивных передач применение посадки с зазором шлицевых соединений не рекомендуется, а в некоторых случаях - недопустимо, поэтому необходимо применение переходных посадок.

Выбор посадок соединения распорной втулки с валом.

Основное назначение распорной втулки 2 - предотвращение осевых перемещений зубчатого колеса, возникающее в результате действия случайных осевых нагрузок. В тоже время монтаж втулки на вал должен осуществляться с незначительными усилиями без применения специальных устройств (прессов и др. механизмов).

Поэтому, в данном соединении необходима посадка, одновременно обеспечивающая зазоры.

Принимаем посадку D10/h7, где D10 - поле допуска отверстия втулки; h7 - поле допуска вала.

Предельные отклонения размеров соединения при диаметре 68 мм:

ES = + 260 мкм; EI = +120;[с. 121, 4];

es = 0 мкм;ei = -35 мкм;[с. 91, 4].

Рисунок 3 - Схема расположения полей допусков соединения втулки с валом

Наибольший зазор соединения:

Smax = ES - ei = 260 -35 = 295 мкм;

Наименьший зазор соединения:

Smin = EI -es = 120 +0 = 120м;

Допуск посадки:

TS = Smax- Smin=295-120=175 мкм

Выбор посади крышки подшипника в корпусе.

Для уменьшения затрат на обработку отверстия корпуса принимаем его поле допуска такое же как и для соединения с подшипником - Н7.

Поле допуска крышки при диаметре d = 110 принимаем в11 к. это соединение должно собираться вручную).

Данная посадка является посадкой в системе отверстия.

Предельные отклонения размеров соединения:

ES = + 40 мкм;EI = 0; [с. 117, 2];

es = - 145 мкм; ei = - 355 мкм; [с. 86, 2]

Рисунок 4 - Схема расположения полей допусков соединения крышки подшипника с корпусом

Наибольший зазор в соединении:

Smax = ES - ei = 40 - (- 355) = 395 мкм

Наименьший зазор в соединении:

Smin = EI - es = 0 - (- 145) = 145 мкм

Допуск посадки:

TS = Smax - Smin = 395 - 145 =250 мкм

Выбор посадок резьбовых соединений.

Для крепления крышек подшипников к корпусу служат болты М14 х 60.5.8,

Средний диаметр болта и гайки:

d2 = D2 = d - 1 + 0,188 = 11- 1 + 0,513 = 10513 мм

Внутренний диаметр резьбы болта и гайки:

d1 = D1 = d - 1 + 0,188 = 11- 1 + 0,188 = 10188 мм

Наружный диаметр болта и гайки:

d = D = 11 мм

Принимаем класс точности резьбового соединения - грубый (т.к. нет особых требований к точности).

Предельные отклонения диаметров болта:

верхнее отклонение для всех диаметров: es (d, d2, d1) = - 60 мкм [с. 691, 5];

нижнее отклонение для диаметра d2: ei(d2) = - 356 мкм; для диаметра d: ei(d) = - 480 мкм;

нижнее отклонение наружного диаметра d1 не нормируется.

Предельные отклонения диаметров резьбы гайки (корпуса):

верхнее отклонение диаметра D2: ES(D2) = + 200 мм; диаметра D1: ES(D1) = + 300 мкм; диаметра D - не нормируется;

нижнее отклонение всех диаметров равны нулю: EI(D1, D2, D) = 0 [с. 162, 5].

Рисунок 5 - Схемы расположения полей допусков резьбового соединения

4. ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАДАННОГО СОЕДИНЕНИЯ

Годность деталей с допуском от IT6 IT17, особенно при массовом и крупносерийном производствах, наиболее часто проверяют предельными калибрами. Комплект рабочих предельных калибров для контроля размеров шлицевых деталей состоит из проходного калибра ПР (им контролируют предельный размер, соответствующий максимуму материала проверяемого объекта) и непроходного калибра НЕ (им контролируют предельный размер, соответствующий минимуму материала проверяемого объекта).С помощью предельных калибров определяют не числовое значение контролируемых параметров, а годность детали.

Для контроля отверстий используют калибры-пробки. А для контроля валов кольца.

В соответствии с заданием для соединения вала и шестерни применяем посадки

Расчет калибра-пробки:

Центрирующий диаметр D:

Dmax=D+ES=68+0.035=68,035 мм

Dmin=D+EI=68+0=68 мм,

Для расчета калибра - пробки, зная квалитет допуска принимаем:

z=95, H=8. y=24



Рисунок 6 - Схема расположения полей допусков калибра для размера 68

Нецентрирующий диаметр d:

dmax=d+ES=62+0.35=62.35мм ,

dmin=d+EI=62+0=62 мм,

Для расчета калибра - пробки, зная квалитет допуска принимаем:

z=10, y=22 H=54

По ширине b:

bmax=b+ES=12-0,013=11,987 мм ,

bmin=b+EI=12-0,035=11,965мм,

Для расчета калибра - пробки, зная квалитет допуска принимаем:

z=12, y=18 H=5

Рисунок 7 - Схема расположения полей допусков калибра для размера 12

центрирующий диаметр D:

Dmax=D+es=68-0=68мм ,

Dmin=D+ei=68-0.035=67.965 мм,

Для расчета калибра - кольца , зная квалитет допуска принимаем:

z=95, H=8.



Рисунок 8 - Схема расположения полей допусков калибра для размера Ш 68

Ширина шлица b:

bmax=b+es=12-0.013=11,987 мм ,

bmin=b+ei=12-0.035=11,965 мм,

Для расчета калибра - кольца , зная квалитет допуска принимаем:

z=12, y=18 H=4.

Рисунок 9 - Схема расположения полей допусков калибра для размера 8.

Чертежи калибров приведены в приложениях В (пробка) и Г (кольцо)

5. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ

При конструировании механизмов, машин, приборов и других изделий, проектировании технологических процессов, выборе средств и методов измерений возникает необходимость проведении размерного анализа, с помощью которого достигается правильное соотношение взаимосвязанных размеров и определяются допустимые ошибки. Подобные геометрические расчеты выполняются с использованием теории размерных цепей.

Данную размерную цепь рассчитываем при помощи прямой задачи, которая состоит в том, что по заданным номинальному размеру и допуску исходного звена необходимо определить номинальные размеры, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи.

Исходным звеном является зазор между подшипником и стопорным пружинным кольцом.

А1=20 мм, - ширина подшипника;

А2=122 мм, - ширина шестерни;

А3=71 мм, - ширина ступицы;

А4=24 мм, - ширина втулки

А5=20 мм, - ширина подшипника;

А6=15 мм, - ширина крышки;

А7=2 мм, - прокладка;

А8=285,5 мм, - ширина корпуса

А9=2 мм, - прокладка;

А10=15 мм, - ширина крышки;

Составляем схему размерной цепи. Увеличивающими звеньями являются А7 ,А8 ,А9 остальные звенья цепи - уменьшающие.

Составляем уравнение размерной цепи:

АУ=А7 +А8 + А9-А1-А2-А3-А4-А5- А6- =285,5+2+2-20-122-71-24-20-15-15=2,5

Принимаем, что рассеяние размеров звеньев близко к нормальному закону, т.е. , и, следовательно, .

Рассчитываем допуски составляющих размеров по способу одной степени точности, принимая Р=0,27%. Из табл.3.8 [3, стр.580, табл 3,8] при Р=0,27% находим коэффициент t=3.

t - коэффициент зависящий от процента риска Р.

Определяем среднее число единиц допуска составляющих звеньев

,

где [Т] - допуск исходного звена;

i - единицы допуска.

По табл. 1.8 [3, стр.43] определяем, что полученное число допуска единиц соответствует 14-му квалитету.

По табл. 1.8 [3, стр.43] определяем, что полученное число допуска единиц соответствует 14-му квалитету.

Т2=740 мкм, Т3=740 мкм, Т4=360 мкм, Т6=250 мкм. Т7=740 мкм. Т8=520 мкм.

Проверяем правильность назначения допусков составляющих звеньев по уравнению:

Оценим процент риска Р.

,

Полученное значение t соответствует Р=0,1%, что полностью удовлетворяет.

Принимаем отклонения: А2 es=0 мкм, ei=-740 мкм; A3 es=0 мкм, ei=-740 мкм; A4 es=0 мкм, ei=180 мкм; A6 es=+125 мкм, ei=-125 мкм; A7 es=0 мкм, ei=-740 мкм; A6 es=+260 мкм, ei=-260 мкм.

6. ВЫБОР УНИВЕРСАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВАЛА

подшипник вал измерение погрешность

Определение допускаемых погрешностей измерения.

Линейные размеры вала, кроме ширины буртика, выполнены по 14-му квалитету при отклонениях ,

Диаметральные размеры вала, выполнены по 6-му квалитету, а диаметр буртика- по 14-му квалитету.

Для длин вала, выполненных по 14-му квалитету, допустимые погрешности измерения следующие:

При выборе универсальных измерительных средств должно выполняться условие:

изм. пр, где

пр - погрешность измерения прибора.

Для контроля диаметров вала, выполненных по 6-му квалитету принимаем микрометр типа МК, с пределами измерения 0 - 200 мм; с максимальной погрешностью измерения пр = 0,004 мм.

Для контроля линейных размеров вала 14-го и 11-го квалитетов и диаметров буртика и свободного принимаем штангенциркуль ШЦ - 1 с пределами измерения 0 - 250 мм и максимальной погрешностью измерения пр = 0,1 мм.

Устройство и схема измерения микрометром.

Для измерения детали необходимо установить ее между рабочими поверхностями микрометра и вращением трещотки передвинуть микрометрический винт вплотную к измеряемой поверхности до тех пор, пока он не остановится и трещотка не начнет трещать. Для фиксации микрометрического винта служит фиксатор. После фиксации винта необходимо отсчитать по шкале число целых миллиметров, затем по шкале число дополнительных оборотов винта (1 дополнительный оборот винта соответствует 0,5 мм), после этого по шкале отсчитывают ее сотые доли миллиметра и складываются с предыдущими данными.

Устройство и принцип работы штангенциркуль.

Между измерительными губками зажимается деталь при перемещении каретки либо линейки. При помощи фиксатора производится фиксация положения рабочих губок для предотвращения возможности отвода их от измеряемой поверхности.

По взаимному расположению шкалы и линейки определяют целое число миллиметров, затем считывают номер риски на шкале совпадающий с любой из рисок на шкале , этот номер будет соответствовать числу десятых долей миллиметра измеряемого размера. После сложения целых и десятых долей миллиметра получаем определяемый размер детали.

Таблица 1 - Универсальные измерительные средства

№	Объект измерений	Средство для измерения	Цена деления
1	Линейные и неответственные диаметральные размеры	ШЦ-ІІ-800-0,1 ГОСТ 162-82	0,1
2	Ответственные диаметральные размеры	МК-25-50-0,01 ГОСТ 6507,82	0,01
3	Отклонения форм и взаимного расположения поверхности	1ИГ ГОСТ 1883-73 измерения проводится на специальном стенде в центрах	0,001
4	Шероховатость поверхности	Профилограф - профилометр мод. 252 (с цифровым отсчётом)
5	Смещение исходного контура и толщина зуба	Тангенциальный зубомер ЗТ №2-8-36 ГОСТ 446-73	0,01

Контроль бокового зазора

Боковой зазор в зубчатой передаче определяется как зазор, обеспечивающий свободный поворот зубчатого колеса при неподвижном сопрягаемом зубчатом колесе. С целью обеспечения гарантированного бокового зазора осуществляется дополнительное смещение исходного контура зубонарезного инструмента. Боковой зазор в передаче необходим для устранения возможности заклинивания при нагреве передачи, обеспечения условий протекания смазки и монтажа.

Боковой зазор можно контролировать хордовым зубомером путем измерения толщины зуба по постоянной хорде.

Определяю номинальную толщину зуба по постоянной хорде [8,с.358, табл. 5.29]:

SC =mn =2,5 = 2,774 мм.

Высота до постоянной хорды [8,с.358, табл. 5.29]:

hC = (1-(П/8)sin2б)mn =(1-(3,14/8)sin 2200)·5=0,7476·mn =0,7476·2,5=1,495 мм.

Наименьшее отклонение толщины зуба по постоянной хорде [8,с.346]:

ECS = - 0,4 мм.

Допуск на толщину зуба по постоянной хорде при Fr=0,15мм : ТС= 0,150 мм, [8,с.347, табл.5.23].

Наибольшее отклонение толщины зуба по постоянной хорде:

ЕСi = - ([ECs]+TC)= - (0,4 +0,150)= -0,35 мм.

Таким образом, толщина зуба по постоянной хорде, проставляемая в таблице параметров на рабочем чертеже зубчатого колеса равна:

SC =.

Отклонение толщины зуба можно контролировать хордовым зубомером ЗИМ-16.

Номинальный размер длины общей нормали зависит от числа зубьев колеса z и числа зубьев, охватываемых при измерении zn. Длина общей нормали:

,

где W1=4,73631,[7,c.11, табл. 5.10];

Наименьшее отклонение средней длины общей нормали:

,

где E1Wms и E2Wms для зубчатых колес определяется по [7, табл. 5.11, 5.12]:

E1Wms=0,3 мм, E2Wms=0,025 мм.

EWms=0,3+0,025=0,325.

TWm=0,14 мм.

Отклонение средней длины общей нормали EWms можно контролировать микрометром зубомерным (нормалемер) М3.

Боковой зазор можно контролировать хордовым зубомером путем измерения толщины зуба по постоянной хорде.

Контроль кинематической точности

В условиях массового производства и при степени точности 9-С в контрольный комплекс входят:

контроль радиального биения зубчатого венца Frr;

контроль колебания измерительного межосевого расстояния за один оборот колеса ;

Определяю допуск на колебание измерительного межосевого расстояния за один оборот колеса [5, с.181, табл.2]:

= 0,140 мм.

Для контроля колебания измерительного межосевого расстояния применяется межосемер МЦМ-630 [5, с.402, табл.5].

Определяю допуск на радиальное биение зубчатого венца Frr [5,с.181, табл..2]:

Fr =0,100 мм.

Для контроля радиального биения применяется биениемер Б -10 [5,с.402, табл..2].

Допуск на колебание длины общей нормали и на накопленную погрешность для колес 9 степени точности не нормируется.

Контроль плавности работы

В контрольный комплекс входят:

контроль колебания измерительного межосевого расстояния на одном зубе ;

контроль отклонения шага зацепления fpbr;

контроль отклонения шага fptr;

Определяем допуски на эти величины [5,с.187, табл..4]:

= 0,045 мм;

= ± 0,034 мм;

= ± 0,036 мм.

Для контроля параметров и применяется прибор для контроля межосевого расстояния :межосемер МЦ-400-Б (БВ-5029).

Для контроля параметров fpbr используют шагомер БВ-5001 [5,с.403, табл. 5].

Контроль полноты контакта

Долговечность и износостойкость зубчатых передач зависят от полноты контакта сопряженных боковых поверхностей зубьев колес. Основным показателем полноты контакта зубьев является суммарное пятно контакта.

Относительные размеры суммарного пятна контакта по отклонениям относительных размеров суммарного пятна контакта: [5, с. 199, табл.8]:

- по высоте зубьев %;

- по длине зубьев %.

В контрольный комплекс входят:

- контроль отклонения осевых шагов по нормали ;

- контроль погрешности формы и расположения контактной линии ;

- контроль погрешности направления зуба ;

Определяем допуски на эти величины [5,с.187, табл.7]:

=;

мм;

мм.

Осевой шаг контролируем контактомером универсальным БВ-5028. Контроль показателей полноты контакта осуществляют на контрольно-обкатном станке при зацеплении с образцовым колесом.

ВЫВОДЫ

Результатом данной работы является полученный комплекс технических требований к изготовлению отдельных элементов сборочного узла, разработаны требования к сборочному узлу в целом, последовательность его сборки и регулировки.

В ходе проведения размерного анализа было установлено, что регулировка технологического зазора между подшипником и крышкой должна осуществляться набором прокладок, что позволило перейти к большим допускам размеров составляющих звеньев, следовательно, получена возможность уменьшить стоимость изготовления узла.

В работе также были подобраны и рассчитаны универсальные и специальные измерительные средства для контроля размеров деталей узла.

Были выбраны и рассчитаны посадки гладких цилиндрических соединений, посадки колец подшипников, подшипниковых крышек, шпоночных и резьбовых соединений в зависимости от условий работы, назначены и типы соединений.

Разработаны рабочие чертежи двух деталей соединения: вала и зубчатого колеса; рабочего калибра - скобы и калибра - призмы.

Таким образом, результатом выполненной работы является полученный комплекс характеристик узла, позволяющий при соблюдении соответствующих требований заменить вышедшую из строя деталь на равноценный ей экземпляр без потерь качества работы механизма.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения, М.: Машиностроение. 1987. - 350 с.

2. Мягков В.Д. Допуски и посадки. Справочник в 2-х ч. - Л.: машиностроение. 1983. - 41 - 543 с., 42 - 477 с.

3. Перель Л.Я. Подшипники качения. Справочник. М.: машиностроение. 1983. - 543 с.

4. Якушев А.И. Справочник контролера машиностроительного завода. Допуски, посадки, линейные измерения. - М.: Машиностроение. 1980. - 528 с.

5. Методические указания к курсовой работе по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения». Донецк: ДонНТУ. 1986. - 24 с.

6. Дунаев П.Ф. Допуски и посадки. Обоснование выбора. - М.: Высшая школа, 1984. - 113 с.

7. Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборостроении. Контроль деталей: Справочник. - М.: Издательство стандартов, 1987. - с. 200.

Размещено на Allbest.ru