Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный

университет им. Н. И. Вавилова

Кафедра «Технический сервис и технология конструкционных материалов»

Расчётно-графическая РАБОТА №1

«Выбор посадок гладких цилиндрических соединений»

Выполнил:

студент 2-го курса

группы Б-ТБ-ПБ-201

Иванов И. И.

____________________

Проверил:

Абрамов С. В.

_________________

Саратов 2015

1 ВЫБОР ПОСАДОК ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТОДОМ АНАЛОГИИ

Выберем посадки, рассчитаем их параметры и вычертим схемы полей допусков для некоторых со­пряжений деталей, изображенных на бланке-задании. Рассмотрим конструкцию узла, изображенного на бланке – задании. В корпусе 1 на двух подшипниках 9 и 11 установлен ступенчатый вал 17. Левый подшипник установлен непосредственно в корпусе и фиксируется от осевого перемещения через втулку 2 стаканом подшипника 3, закрепленном при помощи шести болтов 4 с шайбами 5. Правый же подшипник установлен в стакане подшипника 3 и имеет возможность осевого перемещения в нем. На левой цапфе вала 17 установлено коническое зубчатое колесо 18, которое закреплено на призматической шпонке 13 и от осевого перемещения фиксируется шайбой 16, закрепленной при помощи двух болтов 14 с шайбами 15. Между левым подшипником и ступицей конического зубчатого колеса установлена распорная втулка 12. На правом конце вала установлена полумуфта 8, которая передает крутящий момент на вал 17, для чего предусмотрена призматическая шпонка 19. от осевого перемещения полумуфта фиксируется гайкой 6, которая от самоотворачивания закреплена стопорной шайбой 7.

Произведем выбор посадок для некоторых сопряжений узла. Рассмотрим сопряжение «распорная втулка 10 – вал 17». В данном сопряжении относительного перемещения деталей не происходит. При монтаже втулка зажимается между торцом шейки вала и подшипником. Требования к центрированию деталей невысокие. С учетом того, что на данной шейке вала установлен также еще и подшипник, посадку назначаем в системе вала. Учитывая вышесказанное, а также принимая во внимание рекомендации [1], назначаем для данного сопряжения переходную посадку из группы посадок «плотные». Для таких посадок более вероятно получение зазоров, но возможны и небольшие натяги. Условное обозначение посадки Ø20 .

Рассмотрим сопряжение «стакан подшипника 3 – корпус 1». В данном сопряжении относительного перемещения деталей не происходит. Стакан воспринимает осевые нагрузки и закреплен при помощи болтов. В процессе эксплуатации требуется периодическая разборка узла с целью контроля состояния подшипника и замены смазки. С учетом вышесказанного и рекомендаций [1] назначаем для данного сопряжения посадку с зазором из группы посадок «скользящие», которые характеризуются нулевым минимальным зазором. Условное обозначение посадки Ø62 .

Выберем посадку для сопряжения «ступица конического зубчатого колеса 18 – вал 17». В данном сопряжении относительного перемещения деталей не происходит. Осуществляется передача крутящего момента от вала к зубчатому колесу, для чего предусмотрена призматическая шпонка 13. Требования к центрированию деталей высокие. Имеет место осевая нагрузка. Учитывая вышесказанное и рекомендации, приведенные в [1], назначаем для данного сопряжения переходную посадку из группы посадок «тугие», которые обеспечивают преимущественно натяг. вероятность же получения зазоров в таких посадках относительно мала. Условное обозначение посадки Ø18 .

Определим основные геометрические параметры выбранных посадок.

Посадка Ø20 .

Предельные размеры деталей посадки:

D_max = 20 + 0,010 = 20,010 мм;

D_min = 20 + (- 0,010) = 19,990 мм;

d_max = 20 + 0 = 20,000 мм;

d_min = 20 + (- 0,013) = 19,987 мм.

Допуски деталей и посадки:

T_D = 20,010 – 19,990 = 0,020 мм;

T_d = 20,000 – 19,987 = 0,013 мм;

Т_Δ = 0,020 + 0,013 = 0,033 мм.

Предельные зазоры и натяги посадки:

S_max = 10 – (- 13) = 23 мкм;

N_max = 0 – (- 10) = 10 мм.

Посадка Ø62 .

Предельные размеры деталей посадки:

D_max = 62 + 0,046 = 62,046 мм;

D_min = 62 + 0 = 62,000 мм;

d_max = 62 + 0 = 62,000 мм;

d_min = 62 + (- 0,046) = 61,954 мм.

Допуски деталей и посадки:

T_D = 46 – 0 = 46 мкм;

T_d = 0 – (- 46) = 46 мкм;

Т_Δ = 46 + 46 = 92 мкм.

Предельные зазоры посадки:

S_max = 62,046 – 62,000 = 0,046 мм;

S_max = 62,000 – 61,954 = 0,046 мм.

Посадка Ø18 .

Предельные размеры деталей посадки:

D_max = 18 + 0,018= 18,018 мм;

D_min = 18 + 0 = 18,000 мм;

d_max = 18 + 0,018 = 18,018 мм;

d_min = 18 + 0,007 = 18,007 мм.

Допуски деталей и посадки:

T_D = 18 – 0 = 18 мкм;

T_d = 18 – 7 = 11 мкм;

Т_Δ = 18 + 11 = 29 мкм.

Предельные зазоры и натяги посадки:

S_max = 0 – (- 13) = 13 мкм;

N_max = 0 – (- 21) = 21 мм.

Схемы полей допусков выбранных посадок приведены на рис. 1 - 3.

Рис. 1 Схема полей допусков посадки Ø62

Рис. 2 Схема полей допусков посадки Ø20

Рис. 3 Схема полей допусков посадки Ø18

2 Расчет и выбор посадки для соединения с зазором

Исходные данные:

– номинальный диаметр сопряжения d_n = 25 мм;

– угловая скорость ω = 180 с^-1;

– динамическая вязкость масла при рабочей температуре η =0,009 Па·с;

– длина сопряжения l = 27 мм;

– нагрузка на цапфу R = 800 Н;

– высота шероховатостей вала R_Zd =0,32 мкм;

– высота шероховатостей отверстияR_ZD = 0,40 мкм;

Из гидродинамической теории смазки известно, что соотношение между величинами h и s в подшипниках конечной длины выражается зависимостью:

;

где h – толщина масляного слоя в месте наибольшего сближения поверхности вала и подшипника в рабочем состоянии, м; s – зазор между валом и подшипником в состоя­нии покоя, м; d_n –номинальный диаметр соединения, м; ω – угловая скорость, с^-1; η – динамическая вязкость масла при рабочей температуре, Па·с; l – длина подшип­ника , м; q – среднее удельное давление в подшипнике, Па, которое определяется по формуле:

,

где R – нагрузка на цапфу, Н,

Па.

hs = м² = 231 мкм².

Определим наивыгоднейший зазор по формуле:

,

29,4 мкм.

Для увеличения технического ресурса соединения расчетный зазор, по которому выбирается посадка, определяем с учетом смятия и срезания шероховатости по формуле:

,

где R_ZD, R_Zd – высота шероховатостей соответственно отверстия и вала.

мкм.

По таблице рекомендуемых посадок [1, прил.4, табл.1] назначаем посадку предпочтительного применения, у которой s_cp.cm. ≤ s_расч. Для назначаемой посадки определяем по таблицам приложения 4 предельные отклонения и рассчитываем максимальный и средний зазоры по формулам:

, , .

Полученный средний зазор сравниваем с . Такой посадкой является посадка Ø25 , для которой s_{max ст} = 41 мкм, s_{min ст} = 7 мкм, s_ср.ст = 24 мкм, т.е. 24 мкм < 29,4 мкм. Следовательно посадка выбрана правильно.

Выбранную посадку проверяем по наименьшей толщине масляного слоя:

мкм.

Так как h_min> R_ZD + R_Zd (5,5 мкм > 0,72 мкм), то посадка выбрана верно.

Строим схему полей допусков с указанием параметров деталей посадки Ø Ø25 (рис. 4)

Рис. 4 Схема полей допусков посадки Ø25

Вычертим эскиз соединения в сборе с указанием посадки (рис. 5).

Рис. 5 Эскизы соединения с зазором Ø25 , втулки и вала.

Поскольку вероятность появления на сборке валов и отверстий с предельными размерами очень мала, определим вероятность появления максимальных и минимальных зазоров в соединении. Для этого вычислим среднее квадратическое отклонение зазора σ_s:

мкм;

Затем определяем средний зазор посадки по формуле:

мкм.

После этого рассчитываем максимальный и минимальный вероятные зазоры посадки:

24 + 3 · 4,12 = 36,36 мкм,

24 – 3 · 4,12= 11,64 мкм.

Учитывая, что распределение зазоров подчиняется нормальному закону, характер которого изображен на рис. 6.

Рис. 6 Распределение вероятных зазоров в посадке Ø25 .

Для обеспечения заданной точности деталей назначаем завершающую технологическую опе­рацию для вала и отверстия по табл. 18 прил. 3 с указанием шероховатости поверхностей. Для обработки отверстия назначаем доводку с шероховатостью по­верхности Ra 0,125 мкм, а для обработки вала – доводку с шероховато­стью Ra 0,1 мкм. Для назначения допуска формы определим степень точности. По табл. 19 выбираем для втулки четвертую степень точности, для вала четвертую степень точности. По табл.20 определяем допуск цилиндричности для втулки 2,5 мкм, для вала 2,5 мкм. На рис. 5 показаны эскизы втулки и вала с указанием шероховатости поверхностей и допусков формы.