Курсовая работа (т): Расчет посадок соединений и размерных цепей

Расчет посадок соединений и размерных цепей

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Альметьевский государственный нефтяной институт

Кафедра технологии нефтегазового машиностроения

Курсовая работа

по дисциплине «Взаимозаменяемость и технические измерения»

Выполнил: студент гр.23-32.

Хабибуллин А.

Проверил: зав. Кафедры

Матвеев В.Н.

Альметьевск 2015 г.

Содержание

1. Введение

. Расчет посадок для гладких цилиндрических соединений

.1 Расчет и выбор посадки с зазором для подшипников скольжения

.2 Расчет и выбор посадки с натягом

.3 Расчет и выбор переходной посадки

3. Расчет и выбор посадок для подшипников качения

4.      Расчет калибров для гладких цилиндрических деталей

.        Расчет размерных цепей

. Заключение

. Список литературы

Исходные данные для разработки курсовой работы.

Дано:

№ подшипника: 1000812

Класс точности подшипника: 6

R = 450 кгс

A = 220 кгс

Перегрузка 300%

l1= 65 мм

d1 = 65 мм

d2 = 55 мм

l2 = 65 мм

d3 = 60 мм

n = 1000 об/мин

R = 2,5 кН (для расчета подшипника скольжения)

R= 1,5 кН (для расчета неподвижности посадки)

Масло инд. 20

Мкр = 108 Нм

Б1 = B = 10 мм

Б2 = 30 мм

Б4 = 40 мм

Б5 = Б6 =16 мм

Б7 = 165 мм

Б3 = (Б7+Б0) -Б1 -Б2 -Б4-Б5-Б6= 169-10-30-40-16-16 = 57 мм

1. Введение

подшипник посадка цепь

Цель курсовой работы по взаимозаменяемости и техническим измерениям является обучение правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы.

В соответствии с этим в процессе выполнения курсовой работы по взаимозаменяемости и техническим измерениям решаются следующие задачи:

         расширение, углубление и закрепление теоретических знаний и применение их при решении практических вопросов;

         овладение методикой расчета соединений деталей машин, выбора оптимальных посадок и допусков, а так же измерительных средств при конструировании и изготовлении машин.

В машиностроении созданы и освоены новые системы современных, надежных и эффективных машин для комплексной автоматизации производства, что позволило выпускать продукцию высокого качества с наименьшими затратами труда; увеличился выпуск автоматических линий, новых видов машин, приборов, аппаратов, отвечающих современным требованиям. Непрерывно совершенствуются конструкции машин и других изделий, технология и средства их производства и контроля, материалы; расширилась внутриотраслевая и межотраслевая специализация на основе унификации и стандартизации изделий, их агрегатов и деталей; шире используются методы комплексной и опережающей стандартизации; внедряются системы управления и аттестации качеством продукции, система технологической подготовки производства. Увеличилась доля изделий высшей категории качества в общем объеме их производства.

2. Расчет посадок для гладких цилиндрических соединений

.1 Расчет и выбор посадки с зазором для подшипников скольжения

Дано:

d2 = 55 мм

l2 = 65 мм

n = 1000 об/мин

Смазка - масло инд. 20

Материал: вала - сталь 45

втулки - БрАН 9-4

1.      Максимальная толщина масляного слоя обеспечивается при оптимальном зазоре:

Sопт = ψопт ∙ d = 0,0028∙55 = 0,154 мм

где d - диаметр соединения;

ψопт - оптимальный относительный зазор;

ψопт = 0,293 ∙ Кφе = 0,293 ∙ 1,12 ∙ = 2∙10-3

где μ - динамическая вязкость масла μ=0,03 Па∙с;

n - число оборотов в минуту

Р= = 6,9∙105 Па - среднее давление на опору.

R - радиальная нагрузка на подшипник, Н

Кφе - коэффициент, учитывающий угол охвата и отклонения l/d = 1,18

Значение Кφе находим методом интерполяции

Кφе = 1,12

2.      Максимально возможная толщина масляного слоя между поверхностями скольжения:

hmax = Hmax ∙ d = 0,0005 ∙ 55 = 0,03 мм

где Hmax = 0,252 ∙ ψопт = 0,252 ∙ 0,002 = 0,0005 - максимально возможная для данного режима относительная толщина масляного слоя.

3.      Средний зазор при нормальной температуре (20°) для выбора посадки из стандартных полей допусков:

Scp = Sопт - St ;

Считаем, что температура масла ≈ 50°С;

St = (αА - βВ) ∙ ( tρ - 20°) ∙ d = (17.8 - 11.6) ∙ 10-6 ∙ 30 ∙55 = 0,009 мм

где αА , βВ - коэффициенты линейного расширения материалов;

tρ - температура подшипника

Sср = Sопт - St = 0.154 - 0,009 = 0,145 мм

4.     
Выбираем из таблиц СТ СЭВ 144-75 посадку, у которой средний зазор наиболее близок к расчетному и коэффициент относительной точности максимален.

Для рассматриваемого случая:

 или

для которой:

Smax = 0,254 мм; ТS = 0,194 мм

Smin = 0,060 мм; Sср = 0,157 мм

Коэффициент относительной точности посадки:

η =  = 0,8

5.      Действующий зазор с учетом шероховатости поверхности и температурных деформаций:

Sд = S+St + α ∙ (RZA + RZВ);= 4 мкм; RZВ = 2,5 мкм;д max = 254 + 9 + 2(4 +2,5) = 276 мкмд min = 60+ 9 + 2(4 +2,5) = 82 мкм

6.      Определяем действующую толщину масляного слоя при наименьшем и наибольшем зазоре:

hд = Sд min / 2(1-ε'); h''д = Sд max / 2 ∙(1- ε'');

Находим коэффициент нагруженности:

С¢R = 9,4 ∙ (р∙ψ2д min)/(m ∙ n)

ψд min = Sд min / d = 0,082/ 55 = 0,0015

С¢R = 9,4 ∙ (4,2 ∙ 105 ∙ (0,0015)2)/ (0,03 ∙ 1000)) = 0,3

ε' = 0,3¢д = 82 / 2 ∙ (1-0,3) = 28,7 мкм

С¢¢R = 9,4 ∙ (р ∙ ψ2д max / m ∙ n) ;

Ψд max = Sд max / d = 0,276/55 = 0,005

С¢¢R = 9,4 ∙ (4,2 ∙105 ∙ (0,005)2 / (0,03 ∙ 1000)) = 3,29

ε' = 0,8

h¢¢ д = 276/ 2 ∙ (1-0,8) = 27,6 мкм.

7.      Проверяем условие наличия жидкостного трения, задаваясь некоторым запасом надежности:

hд min / 1,2 > RZA + RZВ +((КА + КВ)/4) ∙ l) + ΔRB/2 +

υ - угол перекоса оси вследствие прогиба вала

ΔRB = 10 мкм - радиальное биение

К = 0,125 ∙ 10-3 ;

,6/ 1,2 > 2+ 1,5 +

т.е. 23 > 11,9 +

Таким образом, повышая или понижая требования к отклонениям формы и угла перекоса, получаем оптимальный результат.

.2 Расчет и выбор посадки с натягом

Запрессовка механическая

1.      Определяем эксплуатационное удельное давление на поверхности из условия обеспечения прочности соединения:

РЭ ==4.09∙106 Па

n- коэффициент запаса прочности n=(1,5+5)

f - 0,85 - коэффициент трения

2.      Определяем характер деформирования, вызываемый удельным давлением:

РЭ/ δТ = 4,09 ∙ 106 / 2 ∙ 108 = 0,02

δТ = 2 ∙ 108

. По графику в зависимости от величины РЭ/ δТ = 0,02 при d1 / d=0,846 устанавливаем, что деформация вала и втулки находится в упругой зоне.

.Так для определения наибольшего допускаемого контакта давления пользуемся:

Рнб / δТ =0,259

Рнб = 0,259 ∙ 8∙ 108 = 2∙ 108 Па

. Учитывая неравномерность распределения удельного давления по поверхности соединения, находим Рнбдоп при l / d = 65 / 65 = 1

d1 / d = 55 /65 = 0,846 , х = 0,9

Рнб доп = Рнб ∙ х = 2 ∙ 108 ∙0,9 = 180∙106 Па

. Определяем предельные значения натягов:

СА= + μА = (1+0.452) / (1-0.452) + 0,3 =1,5

СВ = - μВ = (1+0.8462)/ 1-0,8462) - 0,33 =6

Nmin расч = Рнб доп ∙d∙(CА/ЕА + СВ/ЕВ) = 4,09∙106 ∙0,065∙= 11 мкм

Nmax расч= Рнб доп ∙d∙(CА/ЕА + СВ/ЕВ) = 180∙106 ∙0,065∙= 487,5 мкм

Рассчитываем поправку на смятие микронеровностей сопрягаемых поверхностей по формуле:

К1=К2 = 0,7

RZA=RZB = 10 мкм

Δ Ш = 2∙ 0,7∙10∙2 = 28мкм

N'min расч= Nmin расч + Δ Ш = 11 +28 = 39 мкм

N'mач расч = Nmах расч + Δ Ш = 487,5+28 = 515,5 мкм

8.      Выбираем стандартную посадку по СТ СЭВ 144-75

 или

Для этой посадки

Nmin = ei - ES = 172-120 = 52 мкм

Nmax = es - EJ = 218-0 = 218 мкм

Проверим условие:

N'min расч £ Nmin табл. 39 £ 52

N¢¢max расч ³ Nmin табл 515,5³ 218

.3 Расчет и выбор переходной посадки

Расчет сводится к определению ожидаемого процента получения соединения с натягом или с зазором.

В основу расчета положим теоретико-вероятностный метод, который применяют в массовом производстве:

1.      Для диаметра d = 60 мм из таблицы СТ СЭВ 144-75 выбираем стандартную посадку:

 или

2.      Для выбранной посадки рассчитываем:

Nmax = es - EI = 18 мкм

Smax = ES - ei = 46-(-12) =58 мкм

N(S)ср=(18-58)2= -20 мкм

ТD = ES - EI = 46 -0 = 46 мкм

Тd = es - ei = 18-(-12) = 30 мм

3.      Определяем среднее квадратическое отношение натяга по формуле:

σN =  мм

4.      Определяем предел интегрирования

Z = Ncp / σN = -20 /9,1 = -2,1

5. Ф(Z) = Ф (-2,1) = 0,0440

. Рассчитываем вероятность натяга

Р'N = 0,5 + 0,0440=0,5440

РN = Р'N · 100 % = 54,4%

. Рассчитываем вероятность зазора

Р'S = 0,5 - Ф(Z) = 0,5 -0,0440= 0,4560

РS = Р'S · 100 % = 45,6%

. Проверка

РN + PS = 100 %

,4+ 45,6 = 100 %

3. Расчет и выбор посадок для подшипников качения

1.      По ГОСТ 8338-75 для подшипника 1000812 находим габаритные размеры.

Для нагруженного кольца с местным нагружением выбор производят для разъемного корпуса с отверстием D = 78 мм; B = 10 мм, d=60 мм, следует выбрать посадку (по СЭВ - G7)

2.      Вид нагруженности колец: т.к. вращается вал, то нагруженное кольцо имеет местное нагружение; внутреннее-циркуляционное.

3.      Выбор посадок.

Для внутреннего кольца с циркуляционным нагружением выбор посадки производят в зависимости от величины интенсивности нагрузки.

РR = (Fr / B) · K1· К2 · К3 ;

Fr = 450 кгс

K1 = 1 К2 = 1,5 К3 = 1

РR = (450/ 0,5) · 1 · 1,5 · 1= 675 кгс/см

Выбираем посадку по СЭВ js6. Для сопряжения вала со втулкой выбираем комбинированную (по системам) посадку Ø60

Для сопряжения корпуса с крышкой получим посадку Ø 78

4.      Расчет калибров для гладких цилиндрических деталей

Предельные гладкие калибры служат для контроля отверстий и валов (внутренних и наружных размеров) и рассортировки их на «годные», «брак исправный» и «брак неисправимый»

По назначению предельные калибры делятся на:

рабочие калибры - ПР (проходной) и НЕ (непроходной)

Определим предельные и исполнительные размеры калибров, необходимых для контроля деталей, выполненных по посадке с зазором:

 или

Из соответствующих формул находим:

Dmax = D + ES = 55 + 0,12 = 55,12 мм= D + EJ = 55 + 0 = 55 мм= d + es = 55 + (-0,060) = 54,94 мм= d + ei = 55 +(-0,134) = 54,86 мм

По таблицы СТ СЭВ 157-75 находим отклонения калибров:

Ø55Н10:

Z, Z1=13;

Н=5;

Н1=8;

HP,HS=3.

Ø55 e9:

Z, Z1=13;

Н=5;

Н1=8

Нp,HS =3.

Подсчет предельных размеров гладких рабочих калибров для проверки валов и отверстий сопряжения

Таблица 2

Подсчет исполнительных размеров гладких рабочих калибров для сопряжения

5. Расчет размерных цепей

Размерной цепью называется совокупность расположенных по замкнутому контуру размеров, определяющих взаимное положение осей и поверхностей одной детали - в подетальной цепи, или осей и поверхностей нескольких деталей в узле или механизме - в сборочной цепи.