Взаимозаменяемость гладких цилиндрических, шпоночных, шлицевых и резьбовых соединений. Расчёт размерных цепей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическое  задание

по дисциплине: “Метрология, стандартизация и сертификация”

 

на тему: “Взаимозаменяемость гладких цилиндрических, шпоночных,

шлицевых и резьбовых соединений. Расчёт размерных цепей”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           «РАСЧЁТ  И ВЫБОР пОСАДОК»                                                                                                СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные для выполнения расчётно-графического задания даны в таблице 1.

 

№ черт.	№ вар.	№ подш	R kH	A kH	перегрузка	форма вала	dотв./ dвала	Материал		L длина соединен
								втулки	корп.
1	5	0-228	9,2	0	150%	сплошн	-	сталь	чугун	В + 8

         Число оборотов вала в минуту: n=1000 об/мин

Масло	Номинальные размеры, мм
	d1	d2	d3	d4	d5	d6
И - 50	d1=d	D+30	d+8	-	d5=D	d6=D

 

Задание 1.

«расчёт и выбор посадок  для колец подшипника качения»

 

Рассчитать  и  выбрать  посадки  для  колец  подшипника  качения  по  d  и D.

Радиальная  нагрузка R =9,2 кН.

Осевая  нагрузка А = 0.

Нагрузка 100 %.

Вал - сплошной.

1. Определяем характеристику подшипника. По справочнику ([4], стр.350)- подшипник № 0 - 228: шариковый радиальный однорядный, 0 класс точности, ГОСТ 8338-75.

D=250 мм; d=140 мм; B=42 мм; r=4 мм; С=165 кН.

2. Определим режим работы подшипника по отношению динамической эквивалентной нагрузки к динамической грузоподъёмности.

P=F_r·V=9,2·1=9,2кН,

где F_r=R=9,2 кН; V=1, т.к. вращается внутреннее кольцо подшипника качения.

лёгкий режим работы.

3. Определить интенсивность нагрузки соединения ([2], стр.283, формула 4.25):

,

где R – радиальная реакция опоры на подшипник, кН;

 b – рабочая ширина посадочного места(b = B - 2r=42 – 8 = 34 мм = =34·10^-3 м;

 k_П – динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки (при перегрузке до 300% k_П = 1,8);

 F – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при сплошном вале F=1;

 F_A – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки R между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки А на опору (для радиальных и радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом F_A=1).

 кН/м.

4. Выбираем поля допусков для установки подшипника качения на вал по d.

Т.к. по заданию вращается вал, то подшипник качения имеет циркуляционное нагружение, т.е. радиальная нагрузка передаётся всей посадочной поверхности дорожки качения. Выбор посадки на валы и отверстия корпуса производят по интенсивности нагружения ([2], стр.287, табл.4.92). Для  Æ 140мм рекомендуется поле допуска для вала j_s6, j_s5. По [2], стр.292, табл.4.94 для циркуляционного нагружения и легкого режима работы для подшипника d =140 мм, класса точности Р0 выбираем поле допуска вала j_s6, тогда посадка внутреннего кольца подшипника с валом будет . Это переходная посадка.

∅140(±0,0125) – посадка с натягом, [1], стр.126

Подберём предельные отклонения для полей допусков вала и внутреннего кольца подшипника качения по [2], стр.273.

  , посадка с натягом

5. Изобразим схему расположения посадки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шероховатость посадочных поверхностей принимаем ([2], стр.296, табл.4.95) R_a=1,25 мкм. Эта шероховатость достигается шлифованием круглым чистовым.

Допуски формы и расположения поверхностей вала под подшипник подбираем по [4],стр.245:

6. Выбираем посадку для соединения наружного кольца подшипника качения с отверстием корпуса по D=250 мм.

 Т.к. вращается внутреннее кольцо подшипника, то корпус имеет местное нагружение. При лёгком режиме работы подшипника при 0 классе точности принимаем посадку ([2], стр.289, табл.4.93)

 

– посадка переходная.

Подбираем предельные отклонения для  наружного кольца подшипника качения и отверстия корпуса:

Æ250 G7(+ 0,061; + 0,015) 

Æ250 l5( _{- 0,013}) 

7. Изобразим схему расположения посадки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шероховатость посадочных поверхностей принимаем ([2], стр.296, табл.4.95) R_a=2,5 мкм. Эта шероховатость достигается ([1], стр.517, табл.2.66) шлифованием круглым чистовым.

Допуски формы и расположения поверхностей отверстия под подшипник подбираем по [4],стр.245:

 

 

 

 

Задание 2.

«шпоночные соединения»

 

Для заданного неподвижного разъёмного соединения назначить переходную посадку по d₃.

Подшипник 0-228.

d=140 мм, d₃= 140+8 = 148 мм.

1. Назначение посадки.

Для соединения зубчатого колеса с  валом в редукторе назначаем  посадку: .

2. Определим следующие значения:

Максимальный натяг: N_max=d_max –D_min =es –EI =52–0 =52 мкм.

Максимальный зазор: S_max =D_max–d_min =ES–ei =63–27 =36 мкм.

Задачу будем считать через  натяги.

Средний натяг: N_cp = (N_max – S_max )/2 = (52 - 36)/2 =8 мкм.

Допуски вала и отверстия:

T_D = ES – EI = 63 – 0 =63 мкм;

T_d = es – ei = 52 – 27 =25 мкм.

3. Определим среднее квадратичное отклонение натяга

4. Определим предел интегрирования z = N_cp/σ_N = 8/11,3 =0,71.

По табл. 1.1([1], стр.12) находим интегральную функцию вероятности Ф(0,71)=0,2611.

 

5. Рассчитаем вероятность натягов и вероятность зазоров в посадке.

Для z>0

1. вероятность натяга:  .
2. Вероятность зазора .

Вывод: в данном соединении вероятность  натягов будет составлять ≈ 76 %, а  вероятность зазоров ≈ 24 %.

6. Изобразим графически схему расположения посадки: .

    D =D + ES=148,063 мм.

    D_min =D - EI=148 мм.

    d_max =d + es= 148,052 мм.

    d_min =d + ei = 148,027 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Для дополнительного крепления в соединении зубчатого колеса с валом  применяется шпонка. Назначим допуски и посадки на шпоночное соединение зубчатого колеса и вала по диаметру d₃=148 мм. Определим номинальные значения элементов шпоночного соединения. Выбираем призматическую шпонку исполнения 1 ([2], стр.235, табл. 4.64).

При d₃=148 мм:  b×h=36×20 мм; l=250 мм; t₁=12 мм; t₂=8,4 мм.

8. Определим допуски посадочных размеров.

Так как по заданию в редукторе  соединяется зубчатое колесо с валом, которое относится к серийному и массовому производству, выбираем нормальное соединение:

Ширина шпонки см. [2], стр.237, табл.4.65

Ширина паза на валу 36N9

Ширина паза во втулке

См. [2], стр.238, табл.4.66

Высота шпонки

Длина шпонки

Длина паза под шпонку

Глубина паза вала 12^+0,2

Глубина паза во втулке 8,4^+0,2

9. Выбираем посадки для шпоночного соединения:

1. Посадка шпонки в вал по ширине:

2. Посадка шпонки во втулку

10. Изобразим графически схемы расположения посадок:

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 3.

«Резьбовое соединение»

 

По обозначению наружной или внутренней резьбы найти сопряжение резьбовых деталей.

Задана внутренняя резьба М36 - 5Н6Н.

1. Определяем поля допусков резьбы болта и гайки.

По заданию поле допуска наружной резьбы 5Н6Н, т.е. поле допуска среднего диаметра d₂ – 5H, а поле допуска внутреннего диаметра d₁ – 6Н:

– переходная посадка.

2. Подбираем номинальные значения диаметров и шаг резьбы

Наружный диаметр d=D=36 мм.

Шаг резьбы P=3.

Определяем номинальный средний  диаметр болта и гайки ([2], стр.144)

При Р=3

d₂=D₂=d-2+0,051=36-2+0,051=34,051 мм.

Определяем внутренний диаметр  резьбы

d₁=D₁=d-4+0,752=36-4+0,752=32,752 мм.

3. Определяем предельные диаметры болта и наружной резьбы ([2], стр.176).

Определяем наибольший и наименьший средние диаметры болта:

d_2max= d₂+es = 34,051+0,012=34,063  мм;

d_2min= d₂+ei = 34,051-0,113= 33,938 мм.

Определяем максимальный и минимальный  наружные диаметры болта:

d_max = d+es = 36-0,048 = 35,952 мм;

d_min = d+ei = 36-0,423 = 35,577 мм;

d_1max и d_1min не нормируются.

4. Определяем предельные диаметры гайки

Определяем максимальный и минимальный  средние диаметры гайки:

D_2max = D₂+ES = 34,051+0,212 = 34,263  мм;

D_2min = D₂+EI = 34,051+0 = 34,051 мм.

Определяем максимальный и минимальный  внутренние диаметры гайки:

D_1max = D₁+ES = 32,752+0,500 = 33,252 мм;

D_1min = D₁+EI = 32,752+0 = 32,752 мм.

D_min и D_max не нормируются.

5. Изобразим графически поля допусков переходной посадки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./ В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. – 6-е изд., перераб и доп. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982. Ч. 1. 543 с., ил.
2. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./ В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. – 6-е изд., перераб и доп. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1983. Ч. 2. 448 с., ил
3. Нарышкин В.Н., Коросташевский Р.В.  Подшипники качения: Справочник-каталог.– М.: Машиностроение, 1984, 280 с., ил.