4 Выбор универсальных измерительных средств

В единичном и мелкосерийном производстве для контроля точности размеров используют универсальные измерительные средства.

Исходные данные:

Контролируемое отверстия -  H .

Контролируемый вал -  .

Для обеспечения точности измерения при выборе измерительных средств, для проверяемых деталей необходимо, чтобы допускаемая погрешность измерения , которая регламентируется ГОСТ 8.04-81 и зависит от допуска контролируемого размера, была больше или равна предельной погрешности измерительного средства , которая указывается в технической характеристике на него.

Результаты выбора измерительных средств для проверяемых деталей сводим в таблицу 2.

Таблица 2 - Выбранные средства измерения

Диаметр и поле допуска, мм	Допуск	Допуска- емая погреш-ность измерения , мкм	Наименование средства измерения, модель, ГОСТ	Цена деления отсчетного устройства, мм	Предельная погреш-ность измеритель-ного средства , мкм
 H			Нутромер	0,01	
			Микрометр	0,01	

5 Расчет и выбор посадок подшипников качения

Исходные данные:

радиальная нагрузка R = Н;

класс точности подшипника – ;

вал вращается, вал сплошной, корпус массивный;

нагрузка умеренная, перегрузки не превышают 150%.

Исходя из диаметра посадочного отверстия зубчатого колеса (d = мм) принимаем подшипник легкой серии № . Из таблицы стандарта по номеру подшипника выписываем его параметры D = мм, d = мм, В = мм, r = мм.

5.1 Расчет и выбор посадок подшипников качения на вал и корпус

Посадка внутреннего кольца с валом всегда осуществляется в системе основного отверстия, а наружного кольца в корпус в системе основного вала.

Выбор посадок для подшипников качения зависит от характера нагружения колец. В подшипниковых узлах редукторов кольца испытывают циркуляционное и местное нагружение. Внутреннее кольцо подшипника является циркуляционно нагруженным, при котором результирующая радиальная нагрузка воспринимается последовательно всей окружностью его дорожки качения и передает ее всей посадочной поверхности вала.

Наружное кольцо подшипника испытывает местное нагружение, при котором, постоянная по направлению результирующая радиальная нагрузка воспринимается лишь ограниченным участком окружности дорожки качения и передает ее соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности корпуса.

Так как в изделии вращается вал, внутреннее кольцо подшипника является циркуляционно нагруженным, наружное кольцо соединятся с неподвижным корпусом, испытывает местное нагружение, следовательно, внутреннее кольцо должно соединяться с валом по посадке с натягом, наружное с отверстием в корпусе с небольшим зазором.

Посадку внутреннего кольца подшипника на вал определяем по минимальному расчетному натягу между внутренним кольцом и посадочной поверхностью вала, который рассчитывается по формуле

,

где коэффициент (для подшипников легкой серии N =2,8);

радиальная нагрузка;

r - радиус скругления фаски кольца подшипника.

.

Квалитет точности для отверстия и вала устанавливается в зависимости от класса точности подшипника при 0 и 6-ом классе точности вал обрабатывается по 6, а отверстие по 7-му квалитету точности. По ГОСТ 3325-85 выбираем поле допуска для посадочной поверхности вала, соблюдая условие:

,

где табличное значение минимального натяга.

Вал Ø .

Посадка внутреннего кольца на вал - Ø .

Предельные отклонения для колец подшипника выбираем по ГОСТ 520-89.

Прочность внутреннего кольца проверяем по допустимому натягу

.

где [σ] - допускаемое напряжение материала кольца при растяжении (для подшипниковой стали σ = 400 МПа = 400 · 10⁶ Па);

d - номинальный диаметр кольца подшипника (d= мм).

Прочность кольца гарантируется так как , > мкм.

Наружное кольцо подшипника испытывает местное нагружение. По таблице 3.9[2] выбираем для посадочной поверхности отверстия корпуса поле допуска H .

Посадка по наружному кольцу - Ø .

5.3 Определение требований к посадочным поверхностям вала и отверстия в корпусе

Требование к посадочным поверхностям вала и отверстия определяется по ГОСТ 3325-85.

Шероховатость поверхности выбирается по таблице 3. Для вала ; отверстия в корпусе , торца вала

Допуски круглости и профиля продольного сечения по таблице 4. Для вала , для отверстия Допуск торцового биения опорного торца вала по таблице 5

6 Расчет размерной цепи методом регулирования

Для обеспечения зазора между подшипником и крышкой, устанавливаемых на вал в пределах S = 0…0, мм, который является замыкающим (исходным) звеном, в сборочном узле предусмотрен компенсатор. Роль такого звена (детали) обычно выполняют втулки, кольца, планки, плиты, прокладки и т.п. специально предусмотренные в конструкции машины детали.

Задачу целесообразно решать методом регулирования. Точность замыкающего звена (В_Δ) достигается изменением компенсирующего звена, которым является кольцо(втулка, прокладка) – неподвижный компенсатор.

Собираемые детали в этом случае изготавливаются с расширенными, экономически целесообразными производственными допусками.

По сборочному чертежу ведомого вала выявляем все звенья размерной цепи В (В₁…В₆), участвующие в решении поставленной задачи. Вычерчиваем отдельно размерную цепь (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема размерной цепи В

Расчет ведем согласно рекомендациям [1].

Записываем параметры замыкающего звена в удобном для дальнейшего расчета виде:

номинальный размер ,

предельные отклонения ESВ_Δ = + 0, мм; EIВ_Δ = + 0,25 мм,

допуск замыкающего звена

ТВ_ = ЕSВ_ - EIВ_,

ТВ_ = + 0,45 – 0,25 = 0,2 мм,

координата середины поля допуска исходного звена

,

.

Выявляем увеличивающие и уменьшающие звенья:

увеличивающие - В₈

уменьшающие - В_1, В_2, В_3, В_4, В_5, В_6, В₇

Конструктивно по сборочному чертежу определяем номинальные значения составляющих звеньев:

В₁ =3мм; В₂ =20 мм; В₃ = 5 мм; В₄ = 54 мм; В₅ =86; В₆ = 20 мм; В₇ =3 мм; В₈ =191 мм.

Размеры звеньев В₂ и В₆ (ширина кольца подшипника B) выбираем по номеру подшипника № 210.

Проверяем правильность определения номинальных значений составляющих звеньев:

,

В_Δ = В₈ – (В₁+ В₂ + В₃ + В₄ + В₅ + В₆ + В₇);

В_Δ = 191- (3 + 20 + 5 + 54 + 86 + 20 + 3) = 0.

По ГОСТ 25347–82 устанавливаем экономически целесообразные допуски (по 12 квалитету точности) и предельные отклонения составляющих звеньев за исключением компенсирующего В₁ и подшипников В_2, В₆:

ТВ₃^/ = 0,30 мм (14 квалитет); ТВ₄^/ = 0,25 мм (12 квалитет); ТВ₅^/ = 0,350 мм (12 квалитет); ТВ₇^/ = 0,25 мм (14 квалитет); ТВ₈^/ = 0,460 мм (12 квалитет).

Для звеньев В_2, В₆ допуски выбираем из таблицы стандарта для подшипников ГОСТ 520-71 на ширину колец подшипника в зависимости от внутреннего диаметра и класса точности ТВ₂^/ = ТВ₆^/ = 0,15 мм.

Задаем расположение допусков составляющих звеньев и записываем их предельные отклонения кроме компенсирующего звена. Для звеньев, определяющих размеры охватывающих поверхностей ESВ_i = + ТВ_i; EIВ_i = 0. Для звеньев, определяющих размеры охватываемых поверхностей ESВ_i = 0; EI В_i = - ТВ_i.

В₂ = 20_-0,15 мм; В₃ = 5_-0,3 мм; В₄ = 45_-0,25 мм; В₅ = 86_-0,35 мм; В₆ = 20_-0,15 мм; В₇ = 3_-0,25 мм; В₈ = 182_-0,46 мм;

Определяем координаты середин полей допусков составляющих звеньев, кроме компенсирующего звена:

;

мм;

ЕсВ₂ = - 0,075 мм; ЕсВ₃ = - 0,150 мм; ЕсВ₄ = - 0,150 мм; ЕсВ₅ = - 0,175 мм; ЕсВ₆ = - 0,175 мм; ЕсВ₇ = - 0,125 мм;

ЕсВ₈ = - 0,230 мм;

Определяем производственный допуск замыкающего звена путем суммирования производственных допусков составляющих звеньев, кроме замыкающего и компенсирующего звена

;

где m – общее число звеньев в цепи, включая замыкающее звено, m = 9

0,15 + 0,3 + 0,30 + 0,35 + 0,15 + 0,25 + 0,46 = 1,960 мм

Определяем величину компенсации:

;

где Т_мк – допуск на изготовление компенсатора (звено В₁), принимаем по 10-му квалитету точности 0,04 мм.

Т_к = 1,960 - 0,2 + 0,04 =1,80 мм.

Определяем координату середины производственного допуска замыкающего звена:

ЕсВ_Δ^/ = Σ ξ_i Ес_i^/,

Е_сВ_Δ^/ = + (- 0,23) - (- 0,075- 0,15 - 0,15 - 0,175 - 0,075 - 0,125) = + 0,520 мм.

Определяем величину компенсации координаты седины поля производственного допуска замыкающего звена:

,

Знак «плюс» ставится в том случае, если компенсатор является увеличивающим звеном, а знак «минус» - уменьшающим звеном.

мм

Определяем предельные значения величины необходимой компенсации

,

,

мм

мм.

Так как EI_k < 0, то изменяем координату середины поля допуска одного из составляющих звеньев (ЕсВ₈^/) на величину ЕсВ₈^// = ЕсВ₈^/ - EI_k (для увеличивающих звеньев);

ЕсВ₈^// = - 0,23 - (- 0,73) = + 0,50 мм.

Определяем новые предельные отклонения для измененного звена

;

мм;

мм.

.

Устанавливаем толщину одной прокладки

S ≤ TВ_∆, S = 0,2 мм

Определяем число прокладок

,

мм.

Принимаем 9 прокладок.