Сопрягательные соединения

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Назначение посадок для всех сопрягаемых соединений

натяг посадка подшипник допуск

Сопряжение 1-3

- посадка с натягом. Посадка для внутреннего кольца подшипника (по расчетам).

Сопряжение 1-2

- посадка с зазором. Посадка для наружного кольца подшипника (по расчетам).

Сопряжение 4-2

- посадка с зазором («скользящая»), применяется для подвижных соединений.

Сопряжение 2-5

- посадка с зазором («движения»), применяется для подвижных соединений.

Сопряжение 5-6

Ш60 - посадка с натягом («прессовая тяжелая»), предназначены для соединений, на которые воздействуют тяжелые.

- посадка с зазором. Предпочтительная посадка для среднего класса точности.

Сопряжение 8-10

- посадка с зазором («скользящая»), применяется для подвижных соединений.

Сопряжение 8-11

- посадка с зазором («скользящая»), применяется для подвижных соединений.

Сопряжение 9-10

Ш45 - посадка с натягом («прессовая средняя»), предназначены для передач в которых применение посадок с большим натягом недопустимо по условиям прочности деталей.

2. Расчет посадки с натягом для соединения 5-6

Расчетная схема посадки с натягом приведена на рис. 1.

Рисунок 1 - схема посадки с натягом

Исходные данные для расчета: внутренний диаметр охватываемой детали 6 d₁ = 30 мм, наружный диаметр охватываемой и внутренний диаметр охватывающей деталей d = 60 мм, наружный диаметр охватывающей детали d₂ = 120 мм, длина сопрягаемых поверхностей деталей 5-6 L = 60 мм, осевая сила Р_О = 8000 Н.

Материал детали 5 Сталь 20 с пределом текучести Н/мІ, модуль упругости Е₁ = 2,1·10¹¹ Н/мІ, коэффициент Пуассона . Материал детали 6 Сталь 45 с пределом текучести Н/мІ, модуль упругости Е₁ = 2,1·10¹¹ Н/мІ, коэффициент Пуассона , коэффициент трения f = 0,08.

По известным значениям внешних нагрузок и размерам соединения определяем требуемое минимальное давление на контактных поверхностях соединения:

; (2.1)

где R_ос - продольная осевая сила, R_ос=8 кН;

М_k - крутящий момент, М_k =0 Нм;

l - длина контакта, l=0,06 м;

d_н.с. - диаметр сопряжения, d_н.с.=0,06 м;

f - коэффициент трения, f=0,08.

.

По полученным значениям p определяем необходимое значение наименьшего расчетного натяга N_min:

; (2.2)

где Е₁ и Е₂ - модули упругости материалов охватываемой и охватывающей деталей, Па;

с₁ и с₂ - коэффициент Ляме, определяемые по формулам:

; (2.3) ; (2.4)

где и - коэффициенты Пуассона;

d₁=30 мм, d₂=120 мм.

;

Тогда .

Величина минимального допустимого натяга определяем с учетом поправок:

; (2.5)

где - поправка, учитывающая смятие поверхностей деталей;

- поправка, учитывающая различие рабочей температуры деталей и температуры сборки;

- поправка, учитывающая ослабление натяга под действием центробежных сил;

- поправка, компенсирующая уменьшение натяга при повторных запрессовках.

=5 (R_a1+R_a2)=5 (1,25+0,63)=9,4 мкм.

=0, так как температура сборки и деталей одинакова.

=0, так как детали не вращаются относительно друг друга.

Принимаем с учетом возможных разборок =5 мкм.

Тогда .

На основе теории наибольших касательных напряжений определяем максимальное допустимое удельное давление [p_max]. В качестве [p_max] берется наименьшее из двух значений:

; (2.6)

. (2.7)

где и - пределы текучести материалов.

,

Следовательно .

Определяем наибольший расчетный натяг:

. (2.8)

104 мкм.

Определяем величину максимального допустимого натяга с поправками:

;

где - коэффициент увеличения давления с торцов, =0,75.

.

По справочнику допусков и посадок выбираем посадку Ш60, для которой N_max=85 мкм<[N_max], N_min=23 мкм>[N_min].

3. Назначение и расчет посадки подшипника качения

Минимальный натяг определяем через интенсивность радиальной нагрузки.

1. Определяем интенсивность радиальной нагрузки по формуле:

, (3.1)

где b - ширина подшипника (за вычетом фасок), b=23 мм;

F_R - радиальная реакция опоры на подшипник, F_R = 3,65 кН;

k₁ - динамический коэффициент посадки, k₁=1;

k₂ - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга, k₂=1;

k₃ - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки, k₃=1.

кН/м.

В соответствии с [2, т1] заданным условиям соответствует поле допуска k6. N_min=0,002 мкм, N_max=0,021 мкм. Таким образом посадка подшипника на вал будет . Посадку для наружного кольца подшипника с корпусом при местном нагружении принимаем по рекомендациям посадку ([4] с. 239 табл. 9.6). Схема расположения полей допусков показана на рисунке 2.



Рисунок 2 - Схема расположения полей допусков

4. Расчет исполнительных размеров калибров гладкого цилиндрического соединения

При расчете будут использованы следующие обозначения размеров и допусков (в соответствии с ГОСТ 24853-81):

D - номинальный размер изделия, D=60 мм;

D_min - минимальный предельный размер изделия (вал - 60,053 мм, отверстие - 60 мм);

D_max - максимальный предельный размер изделия (вал - 60,083 мм, отверстие - 60,030 мм);

Т - допуск изделия (вал - 30 мкм, отверстие - 30 мкм);

Н - допуск на изготовление калибров, Н= 5 мкм;

Н₁ - допуск на изготовление калибров для вала, Н₁= 5 мкм;

Н_Р - допуск на изготовление контрольного калибра для скобы, Н_Р=2 мкм;

Z - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия, Z=4 мкм;

Z₁ - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера изделия, Z₁= 4 мкм;

Y - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия, Y= 3 мкм;

Y₁ - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия, Y₁= 3 мкм.

Определяем рабочий калибр для отверстия

Проходная сторона новая: размер мм,

допуск мкм.

Проходная сторона изношенная: размер мм,

Непроходная сторона: размер мм, допуск мкм.

Определяем рабочий калибр для вала

Проходная сторона новая: размер мм,

допуск мкм.

Проходная сторона изношенная: размер мм,

Непроходная сторона: размер мм, допуск мкм.

Определяем контрольный калибр для вала

Проходная сторона новая: размер мм,

допуск мкм.

Проходная сторона изношенная: размер мм,

допуск мкм,

Непроходная сторона: размер , допуск мкм.

5. Расчет рабочих калибров для резьбовой детали 2 соединения 2-7

Для резьбового соединения схема расположения полей допусков показана на рисунке 3.

Определяем основные размеры резьбы по ГОСТ 24705-81:

- наружный диаметр d (D) = 140 мм;

- средний диаметр d₂(D₂) = 137,402 мм;

- внутренний диаметр d₁(D₁) = 135,670 мм;

- шаг резьбы Р=4 мм.

Рисунок 3 - Схема расположения полей допусков резьбового соединения

Расчет рабочего калибра-кольца для наружной резьбы детали 7

Определяем предельные отклонения диаметров резьбы по ГОСТ 16093-81 ([2] с. 153 табл. 4.29):

- верхнее отклонение d, d₁, d₂, es = -60 мкм;

- нижнее отклонение d, ei_d = -535 мкм;

- нижнее отклонение d₂, ei_d2 = -310 мкм.

Расчет проходного калибра-кольца по наружному, внутреннему и среднему диаметрам ведется соответственно от наибольших наружного, внутреннего и среднего диаметров болта. Расчет непроходного калибра-кольца ведется: по внутреннему диаметру - от размера, равного разности наименьшего среднего диаметра болта и удвоенной высоты головки профиля F₁; по среднему диаметру - от наименьшего среднего диаметра болта; по наружному диаметру - аналогично проходному калибру от наибольшего наружного диаметра болта.

Для ПР резьбового калибра-кольца.

Определяем наименьший предельный наружный диаметр

(5.1)

где D_{min ПР} - наименьший предельный наружный диаметр, мм;

T_R - допуск внутреннего и среднего диаметров резьбового проходного калибра-кольца, T_R = 0,05 мм;

Н - высота исходного треугольника, Н/12 = 0,288 мм.

мм.

Определяем наименьший предельный средний диаметр

(5.2)

где D_{2min ПР} - наименьший предельный средний диаметр, мм;

Z_R - расстояние от середины поля T_R резьбового проходного калибра-кольца до проходного (верхнего) предела среднего диаметра наружной резьбы, Z_R = 0,02 мм.

мм.

Определяем наименьший предельный внутренний диаметр

мм. (5.3)

Допуск среднего диаметра ПР резьбового калибра-кольца равен мм, допуск внутреннего диаметра ПР резьбового калибра-кольца мм.

Исполнительные размеры ПР резьбового калибра-кольца:

- наружный диаметр 140,278 мм min по канавке;

- средний диаметр 137,297^+0,05 мм;

- внутренний диаметр 135,635^+0,05 мм.

Определяем размер изношенного ПР резьбового калибра-кольца по среднему диаметру

(5.4)

где D_2ПРизн - размер изношенного ПР резьбового калибра-кольца по среднему диаметру, мм;

W_GO - величина среднедопустимого износа резьбового проходного калибра-кольца,

W_GO = 0,05 мм.

мм.

Для НЕ резьбового калибра-кольца.

Определяем наименьший предельный наружный диаметр

мм. (5.5)

Определяем наименьший предельный средний диаметр

мм. (5.6)

Определяем наименьший предельный внутренний диаметр

(5.7)

где D_1minНЕ - наименьший предельный внутренний диаметр, мм;

F₁ - расстояние между линией среднего диаметра и вершиной укороченного профиля резьбы, F₁ = 0,3 мм.

мм.

Допуск среднего диаметра НЕ резьбового калибра-кольца равен мм, допуск внутреннего диаметра НЕ резьбового калибра-кольца мм.

Исполнительные размеры НЕ резьбового калибра-кольца:

- наружный диаметр 140,278 мм min по канавке;

- средний диаметр 137,042^+0,05 мм;

- внутренний диаметр 136,417^+0,1 мм.

Определяем размер изношенного НЕ резьбового калибра-кольца по среднему диаметру

(5.8)

где D_2НЕизн - размер изношенного НЕ резьбового калибра-кольца по среднему диаметру, мм;

W_NG - величина среднедопустимого износа резьбового непроходного калибра-кольца,

W_NG = 0,03 мм.

мм.

Расчет рабочего резьбового калибра-пробки для внутренней резьбы детали 2

Определяем предельные отклонения диаметров резьбы по ГОСТ 16093-81 ([2] с. 153 табл. 4.29):

- нижнее отклонение D, D₂, D₁ EI = 0 мкм;

- верхнее отклонение D₂ ES_D2 = +425 мкм;

- верхнее отклонение D₁ ES_D1 = +750 мкм.

Расчет проходного калибра-пробки по наружному, внутреннему и среднему диаметрам ведется соответственно от наименьших наружного, внутреннего и среднего диаметров гаек. Расчет непроходного калибра-пробки ведется: по наружному диаметру - от размера, равного сумме наибольшего среднего диаметра гайки и удвоенной высоты головки профиля F₁; по среднему диаметру - от наибольшего среднего диаметра гайки; по внутреннему - аналогично проходному калибру от наименьшего внутреннего диаметра гайки.

Для ПР резьбового калибра-пробки.

Определяем наибольший предельный наружный диаметр

(5.9)

где d_{max ПР} - наибольший предельный наружный диаметр, мм;

Z_PL - расстояние от середины поля допуска_- T_PL резьбового проходного калибра-пробки до проходного (нижнего) предела диаметра внутренней резьбы, Z_PL = 0,07 мм;

T_PL - допуск наружного и среднего диаметров резьбового проходного и непроходного калибров-пробок, T_PL = 0,03 мм.

мм.

Определяем наибольший предельный средний диаметр

мм. (5.10)

Определяем наибольший предельный внутренний диаметр

мм (5.11)

Допуск среднего диаметра ПР резьбового калибра-пробки равен мм, допуск наружного диаметра ПР резьбового калибра-пробки мм.

Исполнительные размеры ПР резьбового калибра-пробки:

наружный диаметр 140,1_-0,06 мм;

средний диаметр 137,457_-0,03 мм;

внутренний диаметр 135,094 мм max по канавке.

Определяем размер изношенного ПР резьбового калибра-пробки по среднему диаметру

(5.12)

где d_2ПРизн - размер изношенного ПР резьбового калибра-пробки по среднему диаметру, мм;

W_GO - величина среднедопустимого износа резьбового проходного калибра-пробки,

W_GO = 0,03 мм.

мм.

Для НЕ резьбового калибра-пробки.

Определяем наибольший предельный наружный диаметр

 (5.13)

Определяем наибольший предельный средний диаметр

мм (5.14)

Определяем наибольший предельный внутренний диаметр

мм (5.15)

Допуск среднего диаметра НЕ резьбового калибра-пробки равен мм, допуск наружного диаметра НЕ резьбового калибра-пробки мм.

Исполнительные размеры НЕ резьбового калибра-пробки:

- наружный диаметр 141,07_{-0,06 ММ}

- средний диаметр 137,857_-0,03 мм;

- внутренний диаметр 136,246 мм max по канавке.

Определяем размер изношенного НЕ резьбового калибра-пробки по среднему диаметру

(5.16)

где d_2НЕизн - размер изношенного НЕ резьбового калибра-пробки по среднему диаметру, мм;

W_NG - величина среднедопустимого износа резьбового непроходного калибра-пробки,

W_NG = 0,019 мм.

мм.

6. Расчет размерной цепи А

На рисунке 4 показана размерная цепь. Для размерной цепи даны номинальные значения составляющих звеньев А₁ =26_-0,15 мм, А₂ = 80 мм, А₃ = 26_-0,15 мм, А₄ = 12 мм, А₅ = 44_-0,25 мм, А₆ = 194 мм, А₇ = 6 мм замыкающее звено по служебному назначению устройства требуется, чтобы он был выдержан в пределах мм.

Размерную цепь решаем методом одного квалитета ([2] с. 22) по ГОСТ 16320-80.

Рисунок 4 - Схема размерной цепи А

В данной задаче исходным звеном является зазор . Предельные размеры замыкающего звена мм и мм. В схеме размерной цепи увеличивающим звеном является звено А₆ остальные звенья цепи - уменьшающие.

Составляем уравнение размерной цепи (линейная размерная цепь):

.

Производим вычисления размера

мм

Рассчитываем допуски составляющих звеньев по способу одной степени точности. Определяем среднее число единиц составляющих размеров

, (6.1)

где среднее число единиц составляющих размеров;

допуск замыкающего звена, мкм;

i - значение единицы допуска([4] c. 20), мкм.

Находим, что такому числу единиц допуска соответствует примерно 12 квалитету в ЕСПД ([1] с. 45 табл. 1.8). Принимаем допуски составляющих звеньев с учетом степени сложности изготовления: Т₂ =0,3 мм, Т₄ = 0,18 мм, Т₆ = 0,46 мм, Т₇ = 0,12 мм.

Проведем проверку правильности выбора квалитета

Подставляя ранее найденные значения получим

Для обеспечения равенства допусков корректируем допуск звена А_6, который экономически выгоднее выполнить более точным. Т₆ = 0,35 мм.

Назначаем отклонения на размеры:

А₂= 80Н12 (^+0,300) мм, А₄ = 12Н12 (^+0,180) мм, А₆ = 194 () мм, А₇ = 6Н12 (^+0,120) мм.

Произведем проверку:

 (6.2)

(6.3)

где n - число увеличивающих звеньев;

р - число уменьшающих звеньев.

мм

мм.

7. Схема контроля технических требований к детали 8

Контроль радиального биения осуществляется при помощи измерительных головок при базировании вала в центрах и повороте его на 360⁰. На результаты измерения влияет отклонение от круглости проверяемого сечения. Контроль торцевого биения производят на заданном диаметре торцевой поверхности

На рисунке 6 изображена схема контроля торцевого биения и отклонение формы цилиндрических поверхностей, в которую входит: 1 - проверяемая деталь, 2 - измерительная головка для измерения торцевого биения, 3 - измерительная головка для измерения отклонение формы цилиндрических поверхностей.

В таблице 7.1 приведены приборы для контроля размеров и параметров контролируемой детали.



Рисунок 6 - Схема контроля радиального и торцевого биений

Таблица 7.1. Приборы для контроля размеров и параметров

Контролируемый размер и параметры	Вид	Средство измерения
о	отклонение	Измерительная головка рычажно-зубчатая (однооборотная) МИГ2 (цена деления 0,002 мм)
	ПР, НЕ	Калибр-кольцо резьбовой ПР, калибр-кольцо резьбовой НЕ
	ПР, НЕ	Калибр-пробка резьбовой ПР, калибр-пробка резьбовой НЕ
	диаметр	Микрометр МК25
52	диаметр	Микрометр МК50
20	диаметр	Микрометр МК25
Ra	шероховатость	Профилометр мод. 283
h7 и js6	диаметр	Калибр-скоба

Список литературы

1) Допуски и посадки: Справочник/ М.А. Полей, В.Д. Мягков, А.Б. Романов, В.А. Брагинский; Л.: Машиностроение, 1982. 573 с. Ч. 1.

2) Допуски и посадки: Справочник/ М.А. Полей, В.Д. Мягков, А.Б. Романов, В.А. Брагинский; Л.: Машиностроение, 1982. 573 с. Ч. 2.ГОСТ 24853-81 «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски».

3) Якушев А.И., Воронцов Л.И., Федотов И.Н. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1987. 352 с.

4) ГОСТ 24853-81 «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски».

5) Бойков Ф.И., Серадская И.В. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учеб. пособие для выполнения курсовой работы./ Ф.И. Бойков, И.В. Серадская - ЧПИ, 1987. 93 с.

Размещено на Allbest.ru