2. Объём расчетно-графической работы

Расчетно-графическая работа состоит из пояснительной записки и чертежей, которые охватывают основные разделы курса. Расчетно-графическая работа включает в себя решение 5 задач, из которых задачи 2,3,4, относятся к одному узлу редуктора (рис.1).Объем пояснительной записки составляет 20-25 листов формата А4. Чертежи подшиваются после каждой задачи. В конце пояснительной записки приводится перечень литературы, используемой во время выполнения курсовой работы.

3. Методика и рекомендации по выполнению расчетно-графической работы

3.1 Задача №1. Расчёт и выбор посадок с зазором.

1. Для заданных условий работы соединения рассчитать и выбрать посадку с зазором из Единой системы допусков и посадок СЭВ.

2. Выполнить сборочный чертёж соединения с обозначением посадки и чертежей с обозначением полей допусков, шероховатостей и предельных отклонений форм сопрягаемых поверхностей. Построить схему полей допусков сопряжения.

3 Исходные данные: соединением с зазором является подшипник скольжения местного нагружения, в котором сопрягаются цапфа вала и втулка. Варианты исходных данных приведены в таблице 1. Условия работы подшипника, которые являются одинаковыми для всех вариантов:

Материал вала – закалённая сталь 45;

втулки – бронза БрАЖН10-4-4;

рабочая температура подшипника - 50ºС.

Рисунок 1 - Узел редуктора

1 - вал-шестерня;

2- корпус реактора;

3 - крышка редуктора

4 - ступица червячного колеса;

5 - венец червячного колеса

6 - дистанционное кольцо;

7 - подшипник качения;

8 - шпильки крышки редуктора

Таблица 1 - Исходные данные к задаче № 1

№ варианта	Диаметр цапфы вала в мм	Длина опорной поверхности в мм	Частота вращения вала мин-1	Радиальная нагрузка R, kH	№ варианта	Диаметр цапфы вала в мм	Длина опорной поверхности в мм	Частота вращения вала мин-1	Радиальная нагрузка R, kH
1	60	65	500	3	16	70	70	1300	7
2	60	70	900	5	17	60	70	1500	8
3	70	75	1000	6	18	70	60	1000	9
4	85	75	1200	7	19	85	90	2200	10
5	100	110	1400	8	20	100	90	2500	11
6	75	70	1500	9	21	60	65	800	3,9
7	65	70	1800	10	22	60	65	2000	6
8	75	70	2000	11	23	75	80	1000	14
9	90	100	2200	12	24	90	80	1200	15
10	100	110	2500	13	25	120	140	1400	14
11	60	70	800	5	26	70	75	1500	9
12	60	70	1000	6	27	60	70	1800	8
13	65	65	1000	4	28	60	60	2000	7
14	80	90	1200	5	29	80	85	2200	8
15	110	120	1400	10	30	110	130	2000	15

3.1.1 Рекомендации по решению задачи №1.

Расчет, выполняется по методике, приведенной в [2] на с. 233-297. Подшипники скольжения являются наиболее ответственными соединениями с зазорами, в которых зазор служит для размещения слоя смазки при обеспечении жидкостного трения (рис. 2).

А) Б)

Рисунок 2 - Схема подшипника жидкостного трения

А) в покое

Б) при работе

Установлено, что жидкостное трение создается лишь при зазоре, лежащем в определенном диапазоне значений, ограниченном функциональными предельными зазорами [S_max] и [S_min], которым соответствует минимальная толщина масляного слоя [h_min]. При оптимальном зазоре S_opt толщина масляного слоя достигает мак­симального значения. В процессе эксплуатации толщина масляного слоя h сначала будет возрастать с увеличением зазора от [S_min] до [S_max], а затем уменьшаться вплоть до разрыва масляного слоя, когда зазор будет близок к [S_max] (рис. 3).

Рисунок 3 - График зависимости толщины масляного слоя от величины зазора:

l – длина подшипника, м;

d – номинальный диаметр подшипника, м.

3.1.2 Последовательность выполнения расчёта.

1. Определяется величина среднего удельного давления (Па):

(1.1)

где R – радиальная нагрузка на цапфу, Н;

l – длина подшипника, м;

d – номинальный диаметр подшипника, м.

2. Определяется допускаемая минимальная толщина масляного слоя, при котором ещё обеспечение жидкостного трения (рис. 4):

, (1.2)

где k≥2 – коэффициент запаса надёжности по толщине масляного слоя;

R_ZD, R_Zd, R_aD, R_ad – параметры шероховатостей поверхностей вкладыша и вала (приложение 2,68 [2]);

- добавка на неразрывность масляного слоя, принимается 2-3 мкм.

Рисунок 4 - Схема определения допустимой минимальной толщины масляного слоя

3. Рассчитывается величина A_h:

, (1.3)

μ – динамическая вязкость масла, Па·с, для различных температур работы подшипника определяем по формуле:

, (1.4)

Марка масла выбирается исходя из условий работы подшипника скольжения по рекомендациям табл. 1.99 [2].

- динамическая вязкость масла при t=50°C, определяется по приложению 1,99 [2].

=(15,3…20,7)∙10^-3 Н∙сек/м²

ω – угловая скорость вала, рад/сек: , n – частота вращения вала, мин^-1.

4. По графику на рисунке 5.а, используя найденное значение A_h при заданном l/d, определяется минимальный относительный эксцентриситет X_min, при котором толщина минимального слоя равна [h_min].

Если X_min>0,3, то по найденному значению X_min рассчитывается минимальный допускаемый зазор [S_min]:

(1.5)

Если X_min<0,3, то принимается X_min=0,3 и по рис. 5, а определяется A_x, равная значению А на пересечении кривой заданного отношения l/d с ординатой Х=0,3. Затем рассчитывается минимальный допускаемый зазор:

(1.6)

5. По значению A_h и отношению l/d из рис. 5 (а или б) определяется максимальный относительный эксцентриситет X_max, при котором толщина масляного слоя минимальна [h_min]. Зная X_max, можно определить максимальный допустимый зазор [S_max]:

(1.7)

6. Если для выбора посадки использовать дополнительное условие, что средний зазор S_m в посадке должен быть примерно равен оптимальному S_opt, то по рисунку 5, а определяется оптимальный относительный эксцентриситет X_opt и величину A_opt, соответствующие высшей точке кривой отношения l/d. По найденному X_opt рассчитывается S_opt:

(1.8)

7. По найденному значению [S_min] и [S_max] с учётом примерного равенства S_opt величине среднего зазора S_m из ГОСТ 25347-82 выбирается посадка (таблица 1.47 [2] или приложение 3). При выборе необходимо учитывать условия, что минимальный табличный зазор должен быть больше допустимого минимального расчетного , а максимальный табличный зазор - меньше допустимого максимального расчётного зазора , т.е.:

Если из рекомендуемых посадок никакая не удовлетворяет условиям (1.9) и (1.10), то следует расчёт повторить, изменив шероховатость поверхностей или марку смазки.

8. Определяется допуск на износ Т_изн подшипника, из условия:

(1.11)

9. Назначается допуск цилиндричности Т_ сопрягаемых поверхностей деталей соединения.

1,5

A

1,3

1,5

1,3

B

0,60

A_h

0,30

1,2

1,2

0,56

0,28

1,1

0,52

x_max

x_min

0,26

1,1

1,0

0,48

1,0

0,24

0,9

0,9

0,44

0,22

0,8

0,8

0,40

0,7

0,20

0,36

0,18

0,6

0,32

0,5

0,16

0,7

0,28

0,4

0,14

0,6

0,24

0,12

0,20

0,10

0,5

0,4

0,3

0,98

0,4

0,94

0,9

0,96

0,8

0,9

0,7

0,92

0,6

X

0,5

X

Рис.5- Графики для определения относительных эксцентриситетов в зависимости от величины и отношения l/d

В соответствии с ГОСТ 24643-81 (табл. 2.20 [2]) по квалитету допуска диаметра и принимаемой относительной геометрической точности формы поверхности (табл. 2.19 [2]) определяем степень точности формы сопрягаемых цилиндрических поверхностей. Затем, по ГОСТ 24643-81 (табл. 2.18 [2]) назначается допуск цилиндричности сопрягаемых поверхностей.При необходимости производится тепловой расчёт подшипника скольжения по методике, предлагаемой на с. 289 [2].