Расчет, выбор и обоснование посадок соединений

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

 

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

 

«Белорусский государственный аграрный технический университет»

 

 

 

 

 

 

Кафедра стандартизации

и метрологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: “ Метрология, стандартизация и сертификация”

 

«Расчет, выбор и обоснование посадок соединений»

03.16.046.00.000ПЗ

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

 

 

 

Вариант: 6

Выполнил: студент 3-го курса

Шварц В.Н

Группа: 6-ЗМО

Шифр:___________________

Руководитель:____________

 

 

Минск

2011

 

ВЕДОМОСТЬ ПРОЕКТА

 

№ строки

Формат

Обозначение

Наименование

Кол-во листов

Приме-чание

1

А4

Задание на проектирование

1

2

А4

03.16.046.00.000ПЗ

Пояснительная записка

25

ИТОГО:

26

4

А3

03.16.046.00.000СБ

Чертеж узла

1

5

А3

03.16.046.00.001

Чертеж вала

1

ИТОГО:

2

03.16.046.00.000

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Шварц

Ведомость объема проекта

Лит.

Лист

Листов

Пров.

2

28

Гр.6ЗМО

 

 

РЕФЕРАТ

 

Курсовая работа по метрологии и стандартизации студента 3-го курса

группы 6ЗМО

                                                         Климов М.Ю

Состоит из 25 страниц пояснительной записки, в том числе 3 рисунка, 9 библиографов и графической части, включающей фрагмент общего вида редуктора и рабочего чертежа вала, выполненных на ватмане формата А3.

Перечень ключевых слов:

Стандартизация, метрология, взаимозаменяемость, допуск, размер, посадка, квалитет, зазор, натяг, контроль, измерение, подшипник качения, размерная цепь, составляющие звенья.

В задании 1 методом подобия (аналогии) произведен выбор посадок для гладких цилиндрических соединений, выбор посадок для шпоночных соединений, вместо шпоночного соединения зубчатое колесо – вал назначено шлицевое соединение.

В задании 2 вместо шпоночного соединения зубчатое колесо – вал рассчитана и выбрана посадка с натягом.

В задании 3 произведен расчет и выбраны посадки подшипников качения.

В задании 4 рассчитана размерная цепь методом максимума – минимума и вероятностным методом.

 

CОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В данной курсовой работе производится точностной расчет тихоходного узла редуктора, а также расчет линейной механизма привода дискового  ножа  .

Для оценки годности и исследования показателей качества изделия проводят контроль его размеров, а также шероховатости и допусков формы и расположения поверхностей. По результатам контроля делают общий вывод о годности изделия.

В данной работе производится выбор посадок деталей на тихоходный вал редуктора методом подобия, расчетным методом, а также производится выбор посадок подшипников качения.

Для привода дискового ножа производят размерный анализ при помощи расчета размерной цепи методами полной взаимозаменяемости и вероятностным методом.

 

1 ВЫБОР ПОСАДОК МЕТОДОМ  ПОДОБИЯ

 

1. Выбор посадок для гладких цилиндрических соединений

 

1. Определение конструктивных, геометрических и силовых факторов

 

Частота вращения тихоходного вала и необходимая мощность на этом валу:

,

.

Крутящий момент на тихоходном валу

,

Определяем усилия в зацеплении.

Окружная сила

.

Радиальная сила

.

Нагрузка от муфты

При проектном расчете определяется диаметр выходного конца вала или диаметр под шестерней для промежуточных валов. Расчет ведется на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям:

      [1]

где Т – крутящий момент на валу, Н∙мм;

- допускаемое напряжение на  кручение.

Для определения диаметра выходных концов валов принимаем  ,

 

 

Диаметр выходного конца тихоходного вала:

  .

Принимаем .

 

 

 

Диаметры вала под подшипники:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опорные реакции:

Реакции опор в вертикальной плоскости

 

В горизонтальной плоскости

Суммарные реакции опор

 

1.1.2. Обоснование выбора посадок.

 

Т.к. подшипники установлены в редукторе, где требования к точности невысокие, то применяем класс точности подшипников нормальный.

Посадка подшипников на вал: Ø50L0/k6, т.к. нагружение наружного кольца циркуляционное, а внутреннего – местное.

Колесо на вал посажено с натягом, выбираем посадку Ø52H7/p6.

 

1.1.3. Расчет соединений элементов  привода с тихоходным валом.

 

1.1.3.1 Сопряжение вала с подшипником Ø50L0/k6.

Определяем предельные отклонения диаметра отверстия внутреннего кольца подшипника:

 

Верхнее отклонение ES = 0,

 

Нижнее отклонение EI = -12 мкм;

 

Наибольший предельный диаметр отверстия  L0max = L0 + ES = 50+0 = =50,000 мм,

Наименьший предельный диаметр отверстия L0min = L0 + EI = 50+           +(-0,012) = 49,988 мм.

 

Определяем предельные отклонения и размеры вала Ø50k6:

Допуск на вал IT = 16 мкм,

Нижнее отклонение ei =  +2 мкм,

Верхнее отклонение es = IT + ei = 16+2 = 18 мкм;

Наибольший предельный диаметр вала dmax = d + es = 50+0,018 = 50,018 мм,

Наименьший предельный диаметр вала dmin = d + ei = 50+0,002 = 50,002 мм.

 

Определяем предельные натяги в посадке:

 

Nmax = dmax – L0min = 50,018-49,988 = 0,030 мм,

Nmin = dmin – L0max = 50,002-50,000 = 0,002 мм,

Nср. = (Nmax – Nmin)/2 = (0,030+0,002)/2 = 0,016 мм.

Шероховатость вала в месте посадки Ra1,25 мкм, допуски круглости и профиля продольного сечения 0,004 мм, допуск торцового биения бурта 0,025 мм.

 

1.1.3.2. Сопряжение вала с колесом Ø52H7/p6.

 

Для отверстия Ø52H7 определяем предельные отклонения и размеры:

 

Общий допуск  IT = 25 мкм                                                               

Верхнее отклонение ES = 25 мкм                                   

Нижнее отклонение EI = 0;                

 

Максимальный диаметр отверстия Dmax = D + ES = 52+0,025 = 52.025 мм

Минимальный диаметр отверстия  Dmin = D + EI = 52+0 = 52.000 мм

 

Для вала Ø52p6 определяем предельные отклонения и размеры:

Общий допуск  IT = 16 мкм                                                               

Нижнее отклонение ei= 26 мкм                                                      

Верхнее отклонение es = IT + ei = 26+16=42 мкм

Максимальный диаметр вала dmax = d + es = 52+0,042 = 52,042 мм

Минимальный диаметр вала dmin = d + ei = 52,026 = 52,026 мм

Определяем предельные натяги:

Nmax = dmax – Dmin = 52.042-52.000 = 0,042 мм

Nmin = dmin – Dmax = 52.026-52.025 = 0,001 мм

 

 

 

Определяем средний натяг:

Определяем допуск посадки:

TN = ITD+ITd = 25+16 = 41 мкм.

Шероховатость вала в месте посадки Ra1.25 мкм, допуск торцового биения бурта 0,03 мм, допуск радиального биения 0,02 мм.

Выбор средств измерения.

Для Ø52p6 выбираем средства измерения:

5/19                                                                                   [2]

  4б, 5г, 6б                       

[Δ] = 5 мкм – допускаемая погрешность

IT = 19 мкм – допуск IT

4б - микрометры гладкие с величиной  отсчета 0,01мм при настройке на  нуль по установочной мере (МК), при работе микрометр находится в стойке.

Предельная погрешность Δси=5 мкм.

Т.к. Δси=5 мкм= Δ=5 мкм, то данное средство измерения подходит.

 

5г – Скобы индикаторные (СИ) с ценой деления 0.01мм

Предельная погрешность измерения Δси = 5 мкм                             [2]

Т.к. Δси=5 мкм= Δ=5 мкм, то данное средство измерения подходит.

6б - Микрометры рычажные (МР и МРИ) с ценой деленя 0,002 мм и 0,01 мм при установке на нуль по установочной мере и скобы рычажные (СР) с ценой деления 0,002 мм при настройке на нуль по концевым мерам длины при использовании на всем пределе измерения. 

Предельная погрешность измерения Δси = 5 мкм                            [2]

∆си≤∆

5=5 - подходит

 

2. Выбор посадок для шпоночных соединений

 

1.2.1. Обоснование выбора типа и вида шпоночного соединения, назначение.

 

Наиболее распространенный тип шпоночного соединения призматическими шпонками. Данный тип шпонок наиболее технологичный в изготовлении и сборки, способен передавать большие крутящие моменты.

Шпонка предназначена передавать крутящий момент от вала зубчатому колесу.

Характер шпоночного соединения – нормальный.

 

1.2.2. Определение основных размеров

 

В зависимости от диаметра вала определяем основные параметры шпоночного соединения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 –  Схема шпоночного соединения

 

 

Ширина шпонки b =16 мм

Высота шпонки h = 10 мм

Глубина впадины вала t1 = 6 мм

EI = 0, ES = +0,2 мм                                                                            [4]

Глубина впадины детали t2 = 4,3 мм  

EI = 0, ES = +0,2 мм                                                                            [4]                

Диаметр вала d = 52 мм

 

 

1.2.3. Расчет посадок шпоночного  соединения.

 

Исходя из выбранных параметров, рассчитываем шпонку:

Шпонка 16×10×50 ГОСТ 23360-78

Расчёт шпоночного соединения по ширине шпонки:

Ширина шпонки b = 16h9

IT = 43 мкм, es = 0, ei = -43 мкм                                                     [1]

bmax = b + es = 16+0 = 16,000 мм

bmin = b + ei = 16+(-0,043) = 15,957 мм

Ширина паза вала B1 = 16N9

ES = 0, EI = -43 мкм, IT = 43 мкм                                           [1]

B1 max = B1 + ES = 16+0 = 16 мм

B1 min = B1 + EI = 16+(-0,043) = 15.957 мм

Ширина паза втулки B2 = 16Js9

ES = +21 мкм, EI = -21 мкм, IT = 43 мкм                                          [1]

B2 max = B2 + EI = 16+0,021 = 16.021 мм

B2 min = B2 + ES = 16 + (-0,021) = 15.979 мм

Определяем предельные зазоры и натяги в посадке 16 N9/h9:

S1 max = B1 max – bmin = 16 -15.957 = 0,043 мм

N1 max = bmax – B1 min = 16.000-15.957 = 0,043 мм

S2 max = B2max – bmin =16.021-15.957= 0,064 мм

N2 max = bmax – B2min=16.000 – 15.979= 0,021 мм

Расчёт шпоночного соединения по высоте шпонки:

Высота шпонки h = 10h11

es = 0, ei = -90 мкм, IT = 90 мкм                                                   [1]

hmax = h + es = 10,000+0 = 10,000 мм

hmin = h + ei = 10+(-0,090) = 9.910 мм

Глубина паза вала t1 = 6,0 мм

EI = 0, ES = +0,2 мм                                                                              [4]

t1 max = t1 + ES = 6,0+0,2 = 6,2 мм

t1 min = t1 + EI = 6,0+0 = 6,0 мм

Глубина паза втулки t2 = 4,3 мм

EI = 0, ES = +0.2 мм                                                                               [4]

t2 max = t2 + ES = 4,3+0,2 = 4,5 мм

t2 min = t2 + EI = 4,3+0 = 4,3 мм

Определяем предельные зазоры в соединении: