2.3.2 Пример решения задачи выбора посадки с зазором для подшипника скольжения

1 Исходные данные для рассматриваемого примера (согласно заданию на курсовое проектирование):

- номинальный размер посадки – D(d) = 100,00 мм;

- длина соединения – l = 100,00 мм;

- частота вращения – n = 1000 мин^-1;

- радиальная нагрузка – R = 20 кН;

- динамическая вязкость смазки – μ=20∙10^-3 Па∙с;

- шероховатость внутренней поверхности вкладыша – R_ZD = 3,2 мкм;

- шероховатость поверхности вала – R_Zd = 1,6 мкм.

2 Предварительная оценка минимального зазора h_{min .}

По формуле 2.2:

h_minh_жс(R_ZD+ R_zd+∆_доб.)∙ K_{C с}. При ∆_доб = 2,0 мкм, и K_C = 2,0.

h_min = (3,2 + 1,6 + 2,0)∙2,0 = 13,6 мкм.

3 Уточненные расчеты зазоров.

3.1 По формуле 2.6:

h∙S = ==

= 5443∙10^-12 м² = 5443 мкм².

3.2. По формуле 2.7 определяется оптимальный зазор S_опт

S_опт = = 148 мкм.

3.3 По формуле 2.8 определяется минимальный зазор h_min (минимальная толщина масляного слоя h_жсmin):

h_{min расч} = (мин).

Относительный зазор Ψ определяется по формуле 2.9.

= 0,0012.

Относительный эксцентриситет χ определяется по графику (рис. 2.10) f(χ).

- коэффициент нагруженности. Определяется по формуле 2.10.

; ;;

=1,4;

Отношение .

По графику при и,.

Найденное значение приобеспечивает устойчивую работу подшипника с низкой надёжностью (граница междуI и II режимами).

м;

м;

.

3.4 Расчетный зазор для выбора требуемой посадки:

.

3.5 Выбор посадки.

Согласно рекомендации ГОСТ 25747-82 посадки должны назначаться, как правило, в системе отверстия или системе вала. Применение системы отверстия предпочтительней.

Для всех посадок в системе отверстия названный стандарт (таблица 3 стр. 42) рекомендует использовать отверстие с полем допуска «H» у которого основное, нижнее отклонение, равно «0», а верхнее отклонение равно допуску на размер в заданном квалитете.

Для наглядности, при выборе посадки для подшипника скольжения с основным полем допуска H для вкладыша, целесообразно начертить схему полей допусков посадки (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Схема полей допусков посадки с основным

отверстием «Н»

При построении схемы полей от нулевой линии вверх чертится поле «H», а вниз откладывается .

Это будет верхнее (-es) отклонение (основное) поля допусков вала.

Если по технико-экономическим соображениям посадка назначается в системе вала, то согласно рекомендации названного стандарта (таблица 4, стр. 43), практически для всех посадок основной вал берется с полем допуска «h», основное отклонение у которого es = 0.

Последующие расчеты для системы отверстия могут быть правомерно использованы и для расчётов по системе вала с учетом зеркальной симметричности расположения полей допусков систем отверстия и вала (верхнее отклонение поля допуска в одной системе, с таким же полем допуска в другой системе будет нижним, а знак поля (+) изменится на знак (-) и наоборот).

Рекомендуется, чтобы был бы больше или равен, т.е.

или

Из этого неравенства определяется ;мкм.

Точность размеров сопрягаемых деталей подшипников скольжения обычно задается на уровне 7-8 квалитетов.

Квалитеты вкладыша и вала часто задают одинаковыми, однако при разнице квалитетов большая точность (меньший допуск) назначается для вала.

Так как , то

При равных квалитетах для вала и для вкладыша .

По таблице стандарта ГОСТ 25346-82, либо таблице 4 [4.2.1.], устанавливается квалитет для сопрягаемых деталей по D = d = 100 мм и IT(D(d)) = 76 мкм.

Ближайший квалитет №9.

Для размера 100 мм допуск по 9 квалитету равен IT₉(100) = 87 мкм.

Для валов (d = 100мм) основное отклонение (-es = -0,036) имеет поле «f» (смотри табл. 5 [4]).

Ближайшая посадка для подшипника скольжения Ø 100.

3.6 Проверочные расчеты посадки Ø 100.

а) определяется средний зазор посадки:

(мкм).

мкм.

мкм.

мкм..

Условие не выполняется

Разность 11 мкм.

Уточнение 1. Повышается точность размера вала с 9 квалитета до 8 IT₈(100) = 54 мкм.

Поле допуска размера вала «f» остаётся (основное отклонение (-es = -0,036) размера 100 мм по таблице [4]).

3.7 Новая посадка Ø 100.

Для этой посадки: S_max.табл = 0,087 – (-0,090) = 177 мкм.

.

Условие S_расч = 112 мкм больше S_{ср. табл} = 107 мкм выполняется.

Для посадки Ø 100определяется коэффициент запаса надёжности по толщине масляного слоя.

.

Условие (16) K_C[K_C] = 2 намного превышается (более чем в 2,5 раза).

Корректировка 1. Шероховатость поверхностей R_Z(D) = 3,2 мкм, как и R_Z(d) = 1,6 мкм на практике при условии 9 квалитета не реальны. Современное технологическое оборудование (токарное, расточное, шлифовальное и др.) обычно такую шероховатость обеспечивают при более точных квалитетах (6-7). При 9 квалитете шероховатость бывает большей. Поэтому шероховатости для данной посадки могут быть увеличены до R_Z(D) = 6,8 мкм и R_Z(d) = 3,2 мкм, тогда .

Снижение требований к шероховатости уменьшает затраты на обработку, что в конечном счете снижает стоимость подшипника.

в) Проверяется (по 2.15) толщина масляного слоя.

мкм.

мкм.

Условие неравенства ≥выполняется.

Предварительно рассчитанный зазор h_min = 24 мкм (с учётом корректировки 1) так же не противоречит расчетам:

h_{min факт} = 36 мкм > h_{min пред} = 24 мкм.

3.8 С учётом корректировки требований к шероховатости поверхностей отверстия и вала минимальный зазор должен быть (по формуле 2.2):

При расчётном =36 мкм, условие неравенства≥– выполняется.

3.9 Вывод: на основании расчетов и рекомендаций стандартов ЕСДП для подшипника скольжения с указанными выше исходными данными с натягом рекомендуется посадка Ø.

Данная посадка предусмотрена ГОСТ 25347-82, как рекомендуемая (не предпочтительная).

3.10 Для окончательно выбранной посадки Ø100 , чертиться схема полей допусков, и чертятся эскизы подшипника скольжения (соблюдая требования ЕСКД и рекомендации пункта 7).