Міністерство освіти і науки України

Криворізький технічний університет

Кафедра технології машинобудування

Методичні вказівки

до виконання розрахунково-графічної роботи з дисципліни

"Взаємозамінність, стандартизація та технічні вимірювання"

для студентів напряму підготовки «Інженерна механіка» денної та заочної форми навчання.

м. Кривий Ріг

2009 Р.

Укладач: А.Г.Дербас, канд. техн. наук, доц.

Відповідальний за випуск: М.В.Кіяновський, докт. техн. наук., професор

Рецензент:Д. А. Артемонова, канд. техн. наук, доц.

У методичних вказівках приведені зразки розрахунків посадок із зазором та натягом, розрахунок граничних калібрів, розрахунок та вибір посадок підшипників коченя, розрахунок розмірних ланцюгів. Наведено перелік та зміст графічної частини, а також рекомендовану літературу.

Розглянуто на засіданні кафедри технології машинобудування Протокол № 4 від 16.02.2009 р.

Схвалено на вченій раді механіко-машинобудівного факультету Протокол № 4 від 19.02. 2009 р

1 Загальні положення

1.1. 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.

1.2. Вихідними даними для виконання домашнього завдання є виданий студенту бланк завдання з вказаними у ньому чисельними значеннями, необхідними 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-пояснювальної записки обсягом до 40 сторінок на форматі А4. Першою сторінкою пояснювальної записки є завдання на домашнє завдання.

1.3. 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 зубчатого колеса редуктора з вкладишем підшипника ковзання розрахувати найбільший і найменший функціональні зазори. Підібрати 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 і граничних відхилень.

Приклад розрахунку.

Вихідні дані: 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=70С, а при найбільшому зазорі t₂=45С. 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 товщу масляного шару з умов забезпечення жидкісного тертя 1:

, (2.1)

де К_ж.т. - коефіцієнт запасу надійності по товщі масляного шару;

R_ZD та R_Zd - висота нерівностей поверхні, відповідно до отвору та вала, величину якої приймаємо по табл1, мкм;

h_q0 =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 R_ZD = R_Zd =10 мкм (табл. 1)

.

2. Визначаємо найменший функціональний зазор:

, м . (2.2)

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

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

Приклад: k=0.972; m=0.972.

2.2. Питоме навантаження в з'єднані:

,Н/м², (2.3)

де R в Н, та d в м.

Н/м²

2.3. Швидкість вала по колу:

, м ; (2.4)

м/хв.

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

При Р=2.18·10⁶ Н/м та v = 282 м/хв по табл. 3 приймаємо мастило індустріальне 20.

2.5. Для вибраної марки мастила по табл. 4 визначаємо динамічну в’язкість мастила  в Па·с при температурі 50ºС.

Приклад:  = (15-21)·10^-3 Па·с. Приймаємо середнє значення  = 18·10^-3 Па·с.

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

, (2.5)

де t - робоча температура підшипника, С

2.7. Визначаємо кутову швидкість вала

(2.6)

2.8 Підставимо значення всіх складових у формулу (2.2):

Значення 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 за рахунок зменшення шорсткості поверхней і, або змінити одночасно обидва параметриі.

2.9 Змінюємо марку мастила на індустріальне 30, у якого , тоді:

2.10 Водночас змінюємо шорсткость поверхні підшипника і вала. Приймаємо шорсткість по 8 класу ( ==2,5 мкм).

Тоді: мкм.

2.11Визначаємо найменший функціональний зазор з новими значеннями μі і hнм.

Необхідно, щоб . У випадку не виконування нерівності або отримування під коренем знов негативного значення необхідно ще збільшити в’язкість масла або зменшити шорсткість поверхні.

3.Визначаємо найбільший функціональний зазор, при якому використаний підшипник буде сприймати задане навантаження без розрушення масляного шару:

; (2.7)

4.Вибираємо посадку для з′єднаня за розрахованими значеннями та. Для цього користуємось таблицею 1.47[4], в якій задані табличні значеннятадля різних посадок та різних інтервалів діаметрів від 1 мм до 500 мм. При виборі посадок необхідно додержуватися умови:

. (2.8)

Значення повинно бути не набагато більше, а значенняповинно бути набагато менше, 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: 150 мкм,мкм.

5. Знаходимо граничні відхилення:

для отвору 150Н7 по табл. 1.27 4 ЕS=+40 мкм; ЕI=0;

для вала 150 e7 по табл. 1.28 es = -85 мкм, eі= -125 мкм.

Тоді табличні зазори мають значення:

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

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

6. Перевіряємо одержані зазори ,, іпо коефіцієнту навантаження підшипника:

, (2.9)

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

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

При підставляємо в’язкість масла₁, а при і .

Приклад:

7. Визначаємо величину відносного ексцентриситету для різних величин зазорів ,,. Для цього, користуючись табл. 5, будуємо три графіки залежності між С_Rтабл та _табл..

Для кожного розрахованого значення С_{R SminT}, С_{R SmaxT}, С_{R SmaxF} будуємо окремо графік з тим розрахунком, щоб розраховане значення С_R знаходилося між двома близько розташованими табличними значеннями C_Rтаб.

Приклад: При, розраховане значення С_{R SminT} =1.298 знаходиться між табличними значеннями С_Rтабл =1,033 та 1,489, які відповідають _табл =0,5 та 0,6. Для точності побудови кривої беремо ще одне значення C_Rтабл = 0,723 при _табл = 0,4 та по трьох значеннях будуємо криву. Користуючись кривою, визначимо, що величині С_{R SminT} = 1,298 відповідає значення  _SminT =0,57. Аналогічно визначаємо  _SmaxT = 0,54 для С_{R SmaxT} = 1,166.

Для С_{R SmaxF} =15,919 будуємо новий графік по значеннях С_Rтабл = 8,533; 12,35 та 18,48 при відповідних значеннях _табл =0,9; 0,925; 0,95.

По кривій знаходимо, що при С_{R SmaxF} =15,919 значення  _SmaxF =0,94.

Таким чином:

при С_{R SminT} = 1,298 значення  _SminT = 0,57;

при С_{R SmaxT} = 1,166 значення  _SmaxT = 0,54;

при С_{R SmaxF} = 15,919 значення  _SmaxF = 0,94.

У випадку, коли одне з значень  _розр  0,3, необхідно прийняти іншу посадку з більшим значенням табличного зазору.

8. Визначаємо дійсну товщину масляного шару при S_minT, S_maxT та S_maxF :

; (2.10)

9. Визначаємо коефіцієнт запасу надійності по товщі масляного шару:

; (2.11)

;

10. Визначаємо величину запасу зазору на спрацьованість:

; (2.12)

.

11. Визначаємо коефіцієнт запасу точності вибраної посадки:

; (2.13)

12. Висновок про остаточно вибрану посадку, шорсткість поверхні та

марку масла.