1 Загальні положення

1. Метою домашнього завдання є закріплення та поглиблення вивченого матеріалу, набуття навиків проектування і розрахунку різних типів з’єднувань на принципі функціонального взаємозамінювання, а також робота з довідниковою і нормативно-технічною документацією.

2. Вихідними даними для виконання домашнього завдання є виданий студенту бланк завдання з вказаними у ньому чисельними значеннями, необхідних для наступних розрахунків, а також тип редуктора до якого вирішуються слідуючі завдання:

• розрахунок і вибір посадок із зазором;

• розрахунок і вибір посадок з натягом;

• розрахунок граничних калібрів для контролю гладких циліндричних з’єднань

• розрахунок та вибір посадок підшипників кочення;

• розрахунок параметрів метричної різьби;

• розрахунок складального розмірного ланцюга;-

Усі розрахунки надаються до захисту у вигляді розрахунково-паояснювальної записки обсягом 40 сторінок на форматі А4. Першою сторінкою пояснювальної записки є завдання на домашнє завдання.

3. Зміст графічної частини:

• загальний вид редуктора з позначенням розмірів, з розрахованими і позначеними полями допусків і посадок;

• схема розташування полів допусків, спряжені елементи деталей із зазором та натягом у складеному виді та окремо з вказівками граничних відхилень посадочних розмірів;

• схема розташування полів допусків калібрів;

• схема розташування полів допусків підшипників кочення і виконання креслення підшипникового вузла з позначенням вибраних посадок;

• схема розташування полів допусків різьбового з’єднання та окремо болта і гайки;

• схема розмірного ланцюга.

2 Розрахунок і вибір посадок з зазором

Для рухомого з’єднання вала зубчастого колеса редуктора з вкладишем підшипника ковзання розрахувати найбільший і найбільший функціональні зазори. Підібраті стандартну посадку, забезпечуючи рідинне тертя і найбільший строк дії з’єднання. Накреслити схему полів допусків вибраної посадки. Накреслити ескізи спряження деталей у вузлі та окремо з позначенням посадочних розмірів граничних відхилень.

Приклад розрахунку.

Вихідні данні: номінальний діаметр з’єднання d=150 мм, довжина з’єднання l=180 мм, радіальне навантаження R=58.8 кН; частота обертання П_об­­­=600 об/хв, робоча температура при найменшому зазорі t₁=ºC, а при найбільшому зазорі t₂=45ºC. Підшипник має половинну конструкцію.

Рішення. Підшипники ковзання повинні працювати в умовах рідинного тертя, коли мастило повністю відокремлює цапфу вала від вкладиша підшипника. Для забезпечення рідинного тертя необхідно, щоб мікронерівності цапфи і вкладиша, зв’язані з шорсткістю їх поверхонь, не зачипались одна за одну, щоб шар мастила не мав розривів.

1. Визначаємо мінімальну товщину масляного шару з умов забезпечення жидкісного тертя [1]:

(2.1)

де - коефіцієнт запасунадійності по товщі масляного шару;

та висота нерівностей поверхні, відповідно до отвору та вала, величину якої приймаємо по табл. 1, мкм;

= 2-6 мкм – добавка, яка враховує відхилення умов роботи підшипника від розрахованих.

При виборі величини нерівностей поверхні з економічних міркувань бажано призначати грубіші класи шорсткості. У нашому прикладі приймаємо 6 клас шорсткості, для якого мкм (табл.1)

2. Визначаємо найменший функціональний зазор:

,м (2.2)

Визначаємо значення величин, які входять до формули (2.2).

1. Значення коефіцієнтів k та m, які залежать від співвідношення 1/ та типу підшипника ковзання, вибираються з таблиці 2.

Приклад: k=0.972; m=0.972.

2. Питоме навантаження в з’єднанні:

(2.3)

Де R в H.l та d в м.

H/

3. Швидкість вала по колу:

м; (2.4)

м/хв.

4. За відомими p та v обираємо для змащення підшипників марку машинного мастила згідно з рекомендаціями табл.3.

При P=2.19*10⁶Н/м та v=282м/хв. По табл. 3 приймаємо мастило індустріальне 20.

5. Для вибраної марки мастила по табл.. 4 визначаємо динамічну в’язкість мастила µ в Па с при температурі 50ºС.

Приклад: µ=(15-21)*10^-3 Па с приймаємо середнє значення µ=18*10^-3 Па с.

6. Так як підшипник працює при температурі t₁ (мінімальний зазор) або t₂ (максимальний зазор), то необхідно табличне значення µ перерахувати [2]:

, Па*с; (2.5)

де t – робоча температура підшипника, ºС

Па*с;

Па*с;

7. Визначаємо кутову швидкість вала

рад/с. (2.6)

рад/с.

8. Підставимо значення всіх складових у формулу (2.2):

Значення S_minF необхідно вирахувати з точністю до шостого знаку після коми, щоб потім розрахований результат у метрах перевести у мікрони.

Під коренем отримуємо відмінне число, що свідчить про неможливість нормальної роботи підшипника при заданих умовах. Тому необхідно: збільшити динамічну в'язкість мастила або зменшити мінімальну товщину масляного шару h_H.М за рахунок зменшення шорсткості поверхнею R_ZD і R_Zd, або змінити одночасно обидва параметри µ₁ і h_H.М

9. Змінюємо марку мастила на індустріальне 30, у якого μ=27*10^-3 Па*с,тоді:

Па*с;

Па*с.

10. Водночас змінюємо шорсткість поверхні підшипника і вала. Приймаємо шорсткість по 8 класу (R_ZD ⁼ R_Zd =2,5 мкм).

^Тоді: h_{H М} ^{= 2*(2,5 + 2,5 + 4) = 18 мкм.}

2. Визначаємо найменший функціональний зазор з новими значеннями μ₁ і h_{Н М}

; (2.7)

2. 4.Вибираємо посадку для з'єднання по розрахованим значенням S_minF , та S_maxF. для цього користуємось таблицею 1.47[4], в якій задані табличні значення S_minF , та S_maxF для різних посадок та різних інтервалів діаметрів від 1 мм до 500 мм. При виборі посадок необхідно дотримуватися умови:

S_{minT ≥} S_minF

(2.8)

S_maxT S_maxF

Значення S_minT повинно бути не набагато більше S_minF, а значення S_maxT повинно бути набагато менше S_maxF, щоб забезпечити більшу величину зазору на спрацювання, що збільшить строк дії підшипника.

У першу чергу повинні вибиратися посадки у системі отвору, кращого застосування, а потім інші.

Приклад:По табл.. 1.47[4] знаходимо, що для інтервалів діаметрів 120-180 мм ( в який потрапляє розраховане з'єднання 150 мм) з умови (2.8) найкраще задовольняє посадка, в якій: S_minT=85 мкм., S_maxT = 165 мкм.

2. Знаходимо граничні відхилення:

Для отвору ∅150H7 по табл. 1.27[4] ES =+40 мкм; EI=0;

Для вала ∅150е7 по табл. 1.28 es= -85 мкм, ei=-125.

Тоді табличні зазорі мають значення:

S_minT =EI-es = 0-(-85)мкм = 85 мкм = 0,085мм;

S_maxT = ES-ei = 40-(-125)мкм = 165 мкм = 0,165мм

2. Перевіряємо одержані зазори S_minT, S_maxT, і S_maxF . по коефіцієнту навантаження підшипника:

; (2.9)

де Р - питоме навантаження в з'єднанні, яке визначається за формулою (2.3)

φ= S/d - відносний зазор, при визначенні якого в чисельник ставимо один з трьох перевіряємих зазорів, які перевіряються.

При S_minT підставляємо в'язкість масла μ₁ а при S_minF – μ₂

Приклад:

,

,

.

2. Визначаємо величину відносного ексцентриситету для різних величин зазорів S_minT, 5_maxT, 5_maxF, Для цього, користуючись табл. 5, будуємо графіки залежності між С_Rта6л та χ_табл

Для кожного розрахованого значення C_{R SminT}, C_R S_maxT, C_{R SmaxF} будуємо окремо графік з тим розрахунком, щоб розраховане значення C_R знаходилося між двома близько розташованими табличними значеннями C_табл.

Приклад: При ,розраховане значення C_{R SminT} = 1.298 знаходиться між табличними значеннями C_{R SminT} = 1.033 та 1.489 які відповідають χ_табл =0.5 та 0,6. Для точності побудови кривої беремо ще одне значення С_Rта6л=0.723 при χ_табл=0.4 та по трьох значеннях будуємо криву. Користуючись кривою, визначимо , що величині C_{R SminT} =1.298 відповідає значення χ_SminT=0.57. Аналогічно визначаємо χ_SmaxT=0.54 для C_{R SmaxT}=1.166.

Для C_{R SmaxF}=15.919 будуємо новий графік по значеннях С_Rта6л=8.533; 12.35 та 18.48 при відповідних значеннях χ_SmaxF=0.9;0.925;0.95

По кривій знаходимо , що при C_{R SmaxF}=15.919 значення χ_SmaxF=0.94.

Таким чином:

При C_{R SminT}=1.298 значення χ_SminT=0.57

При C_{R SmaxT}=1.166 значення χ_SmaxT=0.54

При C_{R SmaxT}=15.919 значення χ_SmaxT=0.94

У випадку, коли одне з значень χ_розр< 0.3, необхідно прийняти іншу посадку з більшим значенням табличного зазору.

2. Визначаємо дійсну товщину масляного шару при S_minT, S_maxT і S_maxF:

(2.10)

2. Визначаємо коефіцієнт запасу надійності по товщі масляного шару:

(2.11)

2. Визначаємо величину запасу зазору на спрацьованість

(2.12)

2. Визначаємо коефіцієнт запасу точності вибраної посадки

(2.13)

2. Висновок про остаточно вибрану посадку, шорсткість поверхні та марку мастила.