З М І С Т

Загальні вимоги

1.Розрахунок і вибір посадок з зазором

2.Розрахунок і вибір посадок з натягом

3.Вибір посадок кілець підшипників кочення

4.Розрахунок гладких конічних калібрів

5.Розрахунок розмірних ланцюгів

6.Рекомендації до проставлення допусків форми і розташування на кресленнях деталей Література

Курсова робота з дисципліни “Взаємозамінність, стандартизація і технічні вимірювання ” зміцнює теоретичні знання, одержані студентами під час вивчення лекційного курсу, надає практичних навичок з їх використання, які в подальшому застосовуються при вивченні дисциплін та курсовому проектуванні з дисциплін “Деталі машин ”, “Технологічні основи машинобудування ”, “Обладнання харчових виробництв ”, дипломному проектуванні тощо.

Пояснювальна записка до курсової роботи з ВСіТВ складається з розрахункової та підсумкової графічної частин, в якій подаються результати отриманих розрахунків і креслення. До неї входять такі розділи.

1.Завдання для розрахунку посадки з зазором і натягом, складальне креслення вузла і його стисла характеристика (опис роботи), яке видається консультантом індивідуально кожному студенту.

2.Розрахунок і вибір посадки з зазором. Ескіз схеми полів допусків.

3.Розрахунок і вибір посадки з натягом. Ескіз схеми полів допусків.

4.Розрахунок гладких граничних калібрів для контролю заданого з’єднання. Ескіз схеми полів допусків калібру-пробки і калібру-скоби.

5.Вибір посадок кілець підшипників кочення.

6.Креслення вузла з проставленими на ньому вибраними посадками.

7.Креслення трьох різнотипних деталей з різноманітних матеріалів: вал, кришка, стакан, втулка тощо з проставленими на них розмірами з допусками, параметрами шорсткості, відхиленнями форми та розташування, технологічними вимогами, матеріалом. Креслення оформлюються відповідно до вимог стандартів.

8.Схема розмірного ланцюга з проставленими на ньому розмірами і його розрахунок одним з методів: “максимуму – мінімуму ”, імовірнісному та ін.

1. РОЗРАХУНОК І ВИБІР ПОСАДКИ З ЗАЗОРОМ

Розрахунок посадки з зазором здійснюється для підшипників ковзання, які працюють в умовах рідинного тертя, коли поверхні вала і втулки повністю відокремлені шаром мастила, внаслідок чого граничне тертя між ними замінюється внутрішнім тертям в рідкому середовищі.

Вихідні дані для розрахунку посадки з зазором: d – діаметр з’єднання, м;

L – довжина підшипника, м; R – радіальне навантаження, Н; n – частота обертання, об/хв; t – робоча температура, ºС.

Розрахунок здійснюється в такій послідовності.

1.Розраховуємо кутову швидкість вала, рад/с:

ϖ= π30n ,

2.Визначаємо середній тиск, Н/м2:

p = LRd

3. З табл. 1.1 вибираємо висоту мікронерівностей поверхонь тертя. Шорсткість отвору RaD i валу Rad може бути різною, якщо враховувати, що втулка оброблюється з меншою точністю.

де hpt – товщина масляного шару, за якого забезпечується рідинне тертя, мкм; Kpt – коефіцієнт запасу надійності за товщиною масляного шару (Kpt≥2); γD – добавка на нерозривність масляного шару (γD = 2…3 мкм).

5. З табл. 1.2 вибираємо мастило для підшипника ковзання. З табл. 1.3 визначаємо його динамічну в’язкість при робочій температурі підшипника μ2. Для проектних розрахунків приймаємо в’язкість вибраного мастила при температурі на 10…20 ºС вище робочої – μ1.

6. Визначаємо мінімальний допустимий зазор в підшипнику ковзання, мкм:

де K i m – коефіцієнти, які визначають з табл.1.4 за співвідношенням L/d.

7. Враховуючи, що посадку з зазором здійснюють в системі основного отвору з табл. 1.5 верхнє граничне відхилення вала es визначаємо за величиною основного відхилення, значення якого для всіх квалітетів постійне і відповідає мінімальному зазору посадки, або більше за нього, тобто еs ≥ Smin F.

8. Перевіряємо можливість забезпечення рідинного тертя за умови

Smin = es ≈Smin F.

9. Визначаємо коефіцієнт навантаженності підшипника

CR = p ψ2 ,

µ1 ϖ

де ψ = S/d – відносний зазор.

10.З табл. 1.5 залежно від L/d та розрахованого в п.9 коефіцієнта навантаженості підшипника СR визначаємо відносний зазор χ. Якщо розраховане значення СR не збігається з табличним,

вибираємо найближче.

11.За рисунком залежно від L/d та χ

визначаємо умови роботи підшипника. Якщо вона нестабільна, змінюємо зазор заміною поля допуску валу. Наприклад, “g” на “f” або “f” на “e” (без зміни

підшипника розраховуємо мінімальну товщину масляного шару мкм, за формулою:

hmin = S2 (1−χ),

13. Перевіряємо запас надійності за товщиною масляного шару:

Якщо Крт ≥ 2, поле допуску вибрано правильно. Якщо рідинне тертя не забезпечується, вибираємо інше поле допуску валу і розрахунок з п.9 повторюємо.

14. Розраховуємо найбільший функціональний зазор підшипника, мкм:

де K i m – коефіцієнти, які визначають з табл.1.4 за співвідношенням L/d.

15. Приймаємо, що підшипник зношується до 50 мкм за рік. На основі цього визначаємо максимальний зазор посадки підшипника, мкм:

Smax = Smax F – 50.

16.На підставі виконаних розрахунків з табл. 1.6 визначаємо типову посадку з’єднання таким чином, щоб значення Smin відповідало табличному, вибраному в п.7, а Smax наближалося до Smax, розрахованому в п.15.

Звибраних посадок (ДСТУ 2500 – 94), остаточно вибираємо переважну.

17.Для вибраної посадки будуємо схему розташування полів допусків для отвору і валу, вказуємо мінімальний та максимальний зазори з’єднання.

Примітка: у разі , коли під знаком квадратного кореня в п.6 одержується від’ємна

величина, слід збільшити кількість обертів вала, довжину підшипника, замінити мастило

або зменшити навантаження. Всі зміни обов’язково треба узгодити з керівником курсової роботи.

Приклад розрахунку посадки наведено в Додатку 1.

2. РОЗРАХУНОК ПОСАДКИ З НАТЯГОМ

З'єднання з натягом використовують для утворення нерухомих нерозбірних з’єднань, які передають крутний момент.

Посадки цієї групи розраховують на максимальний натяг – з позиції міцності деталей, які утворюють з’єднання, а мінімальний натяг з позиції працездатності з’єднання з умовою передачі необхідного крутного моменту і осьових сил за рахунок сил тертя, які виникають на деформованих контактуючих поверхнях. Фактичний натяг визначають за номінальними розмірами валу і втулки без урахування шорсткості поверхонь,

мікронерівності якої зминаються під дією тиску і зменшують величину натягу.

Таблиця 1.6

Переважні посадки, передбачені стандартом, виділено жирним шрифтом.

Вихідні дані для розрахунку посадки з натягом: діаметр валу – dном, м; внутрішній діаметр валу – d1, м; довжина з’єднання – L, м; зовнішній діаметр втулки – d2, м; крутний момент, який передає з’єднання – Мкр, Н∙м; діюча осьова сила – Rос, кН; матеріал охоплюваної (вал) і охоплюючої (втулка) деталей; робоча температура з’єднання – 20 ºС.

Розрахунок міцності посадок з натягом здійснюється в такій послідовності.

1. Знаходимо рівнодіючу осьової сили Roc і крутного моменту Mкр, Н:

T= Roc2 +(2Mкр / dном)2 .

2.Визначаємо мінімальний тиск на контактуючій поверхні, Н/м2:

матеріалу деталей (табл. 2.1), шорсткості поверхонь спряжених деталей, питомого тиску на контактній поверхні.

3. Визначаємо найменший розрахунковий натяг Nмін, за якого з’єднання зберігає нерухомість:

де d1 i d2 — відповідно внутрішній діаметр охоплюваної і зовнішній діаметр охоплюючої деталей.

де γш – коефіцієнт, що враховує зминання нерівностей контактуючих поверхонь, під час утворення натягу, мкм, γш = 4,8(Rad + RaD); γт – коефіцієнт, що враховує різницю коефіцієнтів лінійного розширення матеріалів деталей з’єднання. Розраховуємо γт по формулі γт = (αа – αв)(tp – t0)d; γц – коефіцієнт, що враховує послаблення натягу під дією відцентрових сил. Приймаємо γц = 0; γп – коефіцієнт, який враховує зменшення натягу під час повторних запресувань. Він визначається по формуліγп = 2 (kaRza+ kbRb ). Де k визначається по табл. , а Rz по табл. 1.5.

5. Обчислюємо максимально допустимий тиск [pмax], за якого відсутня пластична деформація на контактуючих поверхнях з’єднання.

У разі запресування втулок (найзагальніший випадок) величина натягу, складається з деформацій стиску внутрішньої труби і розтягу зовнішньої труби (рис. 2.1).

Найбільший допустимий тиск визначаємо за умови, що найбільші напруги, які виникають в поверхневих шарах спряжених деталей, не перевищують границі текучості матеріалів σт.

Небезпечними можуть стати нормальні концентричні напруги на внутрішній поверхні порожнистого вала σdмax або внутрішній поверхні втулки σDмах .

Визначаємо тиск відповідно для валу р1 і втулки р2:

З двох розрахованих значень вибираємо найменше, яке множимо на коефіцієнт 0,6 з метою створення коефіцієнта запасу міцності:

[pмax]=0,6 pмaxрозр.

6. Знаходимо найбільший розрахунковий натяг, мкм:

7. Визначаємо максимально допустимий натяг

[Nмax] = Nмax p γ + γш

де γ – коефіцієнт, що враховує збільшення тиску біля торця охоплюючої деталі d залежності від співвідношення L/dном i dном/d2 (див. рис. 2.1)

8. З урахуванням розрахованих Nмax i Nмiн з таблиці 2.3 визначаємо посадку з натягом. Необхідну несучу здатність посадки забезпечуємо збільшенням довжини з'єднання, діаметра d2 або зменшенням d1.

9. Для вибраної посадки будуємо схему розташування полів допусків для отвору і валу, вказуємо мінімальний і максимальний натяги з’єднання.

Таблиця 2.3

Переважні посадки виділено жирним шрифтом У разі відсутності стандартної посадки, яка задовольняє розрахованим

величинам граничних натягів передбачаємо додаткове кріплення деталей з’єднання.

4. РОЗРАХУНОК ГЛАДКИХ ГРАНИЧНИХ КАЛІБРІВ

Приклад. Виконати повний розрахунок калібрів для посадки ǿ75 Н7/е8

(ES = 30 мкм, EI = 0 мкм, es = – 60 мкм, ei = – 106 мкм).

Умовні позначення, які використовуються у розрахунку полів допусків для калібрів:

ІТ – допуск виробу;

Н1 – поле допуску на виготовлення робочих калiбрiв (скоб) для валу;

Y1 – поле допуску на вихiд pозміpу зношеного пpохiдного калiбpу для валу за межу поля допуску виpобу;

Z1 – вiдхил сеpедини поля допуску на виготовлення пpохiдного калібру для валу вiдносно найменшого граничного pозмipу виpобу;

Hs – поле допуску тих самих калiбрiв, але зі сферичною вимiрювальною поверхнею;

Нр – поле допуску на виготовлення контрольних калiбрiв для скоб; D – номiнальний pозмip виpобу;

Н – поле допуску на виготовленння калiбpiв (пробок) для отвоpу;

Y– поле допуску на вихiд pозмipу зношеного пpохiдного калiбpу за межу поля допуску виpобу;

Z– вiдхил сеpедини поля допуску на виготовлення пpохiдного калiбpу для отвоpiв вiдносно найменшого гpаничного pозмipу виpобу;

d, d1 - величина для компенсації похибки контролю калiбpами отвоpiв з pозмipами бiльше 180 мм.

1. На основі побудованої схеми полів допусків для посадки обчислюємо найбільший та найменший граничні розміри отвору і валу, мм:

Dmax = D + ES = 75,000 + 0,030 = 75,030; Dmin = D + EI = 750,000 + 0 = 75,000; dmax = d + es = 75,000 + ( -0,060 ) = 74,940; dmin = d + ei = 75,000 + ( -0,106 ) = 74,894.

2. За табл. 4.1 знаходимо допуски і граничні відхилення робочих калібрів і контркалібрів:

для отвору: ǿ75Н7: Z = 4 мкм, Y = 3 мкм, Н = 5 мкм;

для валу: ǿ75е8: Z1 = 7 мкм, Y = 5 мкм, Н = 8 мкм, Нр = 3 мкм.

3. Визначаємо розміри калібрів і контркалібрів за такими формулами: калібри-пробки:

ПРmax = Dmin + Z + H/2 = 75,000 + 0,004 + 0,0025 = 75,0065; ПРmin = Dmin + Z – H/2 = 75,000 + 0,004 – 0,0025 = 75,0015; ПРзн = Dmin – Y = 75,000 – 0,003 = 74,997;

НЕmax = Dmax + H/2 = 75,030 + 0,0025 = 75,0325; НЕmin = Dmax – H/2 = 75,030 – 0,0025 = 75,0275;

виконавчі розміри робочих калібрів-пробок:

ПР = ПРmax-Н = 75,0065 -0,005; ПРзн = 74,997;

НЕ = НЕmax-Н = 75,0325 -0,005;

калібри-скоби:

ПРmax = dmax – Z1 + H1/2 = 74,940 – 0,007 + 0,004 = 74,937; ПРmin = dmax – Z1 – H1/2 = 74,940 – 0,007 – 0,004 = 74,929; ПРзн = dmax + Y1 = 74,940 + 0,005 = 74,945;

НЕmax = dmin + H1/2 = 74,894 + 0,004 = 74,898; НЕmin = dmin – H1/2 = 74,894 – 0,004 = 74,890;

виконавчі розміри робочих калібрів–скоб, мм:

ПР = ПРmax+Н1 = 74,929 +0,008; ПРзн = 74,945;

НЕ = НЕ min+Н1 =74,890 + 0,008.

4. Контркалібри для контролю скоб розраховуємо за формулами:

К-ПРmax = dmax – Z1 + Hp/2 = 74,940 – 0,007 + 0,0015 = 74,9345; К-ПРmin = dmax – Z1 – Hp/2 = 74,940 – 0,007 – 0,0015 = 74,9315; К-Иmax = dmax + Y1 + Hp/2 = 74,940 +0,005 + 0,0015 = 74,9465; К-Иmin = dmax + Y1 – Hp/2 = 74,940 +0,005 – 0,0015 = 74,9435; К-НЕmax = dmin + Hp/2 = 74,894 + 0,0015 = 74,8955;

К-НЕmin = dmin – Hp/2 = 74,894 – 0,0015 = 74,8925;

виконавчі розміри контркалібрів, мм:

К-ПР = К-ПРmax-Нр = 79,9345 - 0,003; К-И = К-Иmax-Нр = 79,9465 - 0,003; К-НЕ = К-НЕmax-Нр = 79,8955 - 0,003.

5. Після розрахунку виконавчих розмірів калібрів для контролю отвору і валу визначаємо розташування полів допусків калібрів для контролю отвору та валу з необхідними числовими значеннями (табл. 4.1).

рекомендацій і розмірів, наведених у табл. 4.2 – 4.5.

Таблиця 4.1

Закінчення табл. 4.1