49662

Основы метрологии

Курсовая

Производство и промышленные технологии

В подвижных соединениях применяют только посадки с зазором в неподвижных – все три типа посадок. В ЕСДП рекомендуются к применению посадки образованные либо в системе отверстия либо в системе вала. Аналогично образуются посадки в системе вала. Любая посадка определяется следующими числовыми характеристиками: наибольшими и наименьшими предельными величинами зазоров Smx Smin или натягов Nmx Nmin средним зазором Sm или натягом Nm допуском посадки TS или TN доверительным допуском посадки TSP или TNP с доверительной вероятностью...

Русский

2014-01-05

3.47 MB

26 чел.

Основы метрологии

Курсовая работа 
Основы метрологии

Курсовая работа .

Часть 1. Анализ точности сопряжений в узле.


Основы метрологии

Курсовая работа.

Часть 1. Анализ точности сопряжения в узле.

Теоретические сведения

1. Методика построения полей допусков

и расчета предельных отклонений

Обозначения полей допусков размеров образуются сочетанием обозначения основного отклонения вала или отверстия и квалитета. При построении поля допуска на схеме (рис.1) определяют ближайшее к нулевой линии основное отклонение по табл.5, 6 или 7 и допуск системы по табл.2, а второе отклонение вычисляют по правилам, рассмотренным ниже.

Основные отклонения валов от a до h - верхнее , их значения находят по табл.5, а нижнее . Например, для размера 50h6 находим =0, по табл.2 для 50 , . Для 50h7: =0, , . Для 506 определим =-25, , , а для 507 находим , , .

Основные отклонения валов от k до zc – нижнее , а верхнее отклонение . Например, для размера 50k6 определим , ,  .

Основные отклонения отверстий от A до H – нижнее EI, а верхнее отклонение ES=EI+IT. Например, для размера 50H6 найдем EI=0, IT=16, ES=0+16=+16 мкм; для 50H7 найдем EI=0, IT=25 ES=0+25=+25 мкм; для 50F7  EI=+25, IT=25, ES=25+25=+50 мкм.

Основные отклонения от K до ZC - верхнее ES, их значения находят по таблицам. Причем для основных отклонений K, M, N в квалитетах с               допусками системы до IT8 включительно, а P…ZC до IT7 включительно определяют с учетом поправки ∆, приведенной в таблице 8. Нижнее отклонение EI=ES+IT.

Например, для размера 50K7 найдем ES=-2+9=7 мкм. Поправка численно равна разности допусков системы ;  ; для размеров 50R7 , .

Для допусков, расположенных симметрично относительно нулевой линии, обозначают например, ; ; ;  и т.д. В этом случае предельные отклонения равны ±IT/2.

Гост 25347-82 устанавливает стандартные поля допусков как рекомендуемые, в которых дополнительно выделены (обведены рамкой) поле допусков предпочтительного применения, которые следует применять в первую очередь. Рекомендуемые и предпочтительные поля допусков приведены в табл.9. Для удобства выполнения расчетов рекомендуемые предельные отклонения представлены в таблице 9а.

2. ЧИСЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОСАДОК И ИХ РАСЧЕТ

При конструировании машин и приборов необходимы как подвижные, так и неподвижные соединения деталей. В подвижных соединениях применяют только посадки с зазором, в неподвижных – все три типа посадок.

В ЕСДП рекомендуются к применению посадки, образованные либо в системе отверстия, либо в системе вала. Применение посадок в системе отверстия предпочтительно.

В системе отверстия поле допуска основного отверстия всегда образовано с основным отклонением H, например H6, H7, H12. На рис.2,а  показан пример посадок в системе отверстия с зазором 50H7/6, переходной 50H7/k6, с натягом 50H7/r6.

Аналогично образуются посадки в системе вала. За основной вал принимают поля допусков вала с основным отклонением h, например h5, h6, …, h12. Пример посадок трех типов в системе вала 50F7/h6, 50K7/h6, 50R7/h6 приведен на рис.2б.

Любая посадка определяется следующими числовыми характеристиками: наибольшими и наименьшими предельными величинами зазоров Smax, Smin или натягов Nmax, Nmin, средним зазором Sm или натягом Nm, допуском посадки TS (или TN), доверительным допуском посадки TS(P) или TN(P) с доверительной вероятностью 99,73%, доверительными зазорами ,  или натягами , .

Переходные посадки еще характеризуются вероятностью зазоров  или натягов .

Ниже приведены расчеты числовых характеристик посадок, приведенных на рис.2а. Считается, что рассеяние размеров отверстий и валов, а также зазоров (натягов) подчиняется закону нормального распределения и допуск деталей равен полю рассеяния, т.е. IT=6. 

Для посадки с зазором 50H7/6:

.

Для посадки с натягом 50H7/r6:

 

.

Для переходной посадки 50H7/k6:

,

где  - интеграл Лапласа, определяемый для нормированной функции нормального закона распределения по табл.19 в зависимости от квантиля .

Для нашего примера , , .

Вероятность зазоров 69,15%.

3.ПОСАДКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ И МЕТОДИКА ИХ

ВЫБОРА

Основные размеры подшипников качения устанавливает ГОСТ 3478-79. Допуски и предельные отклонения размеров подшипников качения устанавливает ГОСТ 25256-82. По ГОСТ 520-71 установлены следующие пять классов точности подшипников: 0, 6, 5, 4, 2. Классы указаны в порядке повышения точности.

Классы точности указываются перед условным обозначением подшипника через разделительную черту, например. 6-308, 5-36210. Нулевой класс распространяется на все типы подшипников и при указании их точности на чертежах не указывается, например, 205.

Посадки подшипников качения осуществляют: в корпусе – только в системе вала, на вал – в системе отверстия. Это означает, что предельные отклонения присоединительных размеров D и d не зависят от посадок.

После допуска размера D наружного кольца является основным валом и обозначается указанием буквы  и класса подшипника, например , , , предельные отклонения которого зависят от типа и класса подшипника.

Поле допуска размера d внутреннего кольца является основным отверстием и обозначается прописной буквой L и классом, например L0, L6, L5, L4. В отличие от основного отверстия ЕСДП эти поля допусков расположены в "минус", т.е. ES=0. Допуски размеров колец не совпадают с допусками IT и приведены в табл.11 в соответствии с ГОСТ 520-71.

На рис.3 показаны схемы расположения полей допусков на диаметры колец подшипников качения, и рекомендуемые к применению поля допусков отверстий в корпусах и валов.

Методика выбора посадок подшипников качения.

Выбор посадок подшипников качения на вал и в корпус зависит от следующих факторов: вида нагружения, величины и характера нагрузок, размера и конструкции подшипника, класса подшипника.

Различают три вида нагружение подшипников: местное, циркуляционное и колебательное. При местном нагружении кольца нагрузка воспринимается ограниченным участком дорожки качения. При циркуляционном нагружении радиальная сила воспринимается последовательно всей дорожкой качения. Колебательное нагружение – комбинированный вид нагружения.

В случае местного нагружения выбор необходимого поля допуска посадки делается по таблице. 12 в зависимости от размера, конструкции корпуса (разъёмный, неразъёмный), частоты вращения и уровня перегрузок, класса точности подшипника.

При циркуляционном нагружении посадка выбирается на основе расчёта деформации колец, возникающих вследствие натяга, при условии сохранения посадочного радиального зазора положительным. В упрощённом виде этот расчёт сводится к вычислению интенсивности нагружения PR

PR = Fr.K1.K2.K3/B,

где Fr – расчётная радиальная сила, действующая на опору, H; B – ширина подшипника, мм; K1 – коэффициен, учитывающий динамические перегрузки; К2 – коэффициент, учитывающий ослабление посадки при полом вале или тонкостенном корпусе; К3 – коэффициент, учитывающий влияние осевых сил на перераспределение радиальных сил по рядам качения в случаях применения двухрядных конических роликовых подшипников или сдвоенных шарикоподшипников.

Значение К3 зависит от величины F0/Fr.ctgα, (F0 – осевая сила, H0  α/ или    β/ - угол контакта, указанный в стандарте).

Значения коэффициентов К1, К2, К3 находят из таблиц 14, 15, 16 приложения.

Необходимое поле допуска посадки выбирают из табл. 13 по значению PR, диаметра и с учётом класса точности подшипника.

В посадках подшипников классов 0 и 6 применяют поля допусков 7-го квалитета для отверстий корпуса и 6-го квалитета для валов. Посадки подшипников классов 5 и 4 осуществляют точнее, чем классов 0 и 6, на один квалитет, т.е. применяют поля допусков 6-го квалитета для посадок в корпус, и  5-го – на вал.

Пример выбора посадок для типовых соединений.

Расчётно-графическая работа предназначена для практического освоения методик выбора посадок на примере пяти соединений редуктора, которые являются типовыми для самых различных машин (рис.5). Исходные данные: подшипник радиальный однорядный 308, 0 класса точности, вращается вал I, радиальная сила, действующая на опору, Fr = 4200 Н, осевая сила незначительна, нагрузка ударная, перегрузки до 300%. Вал не имеет уступа, полый – с диаметром отверстия d1 = 20мм. Внутреннее кольцо подшипника удерживается от осевых смещений втулкой 2, наружное кольцо -  выступом крышки 4, входящим в корпус 3. Корпус -  неразъёмный, крышка – глухая, т.е. без отверстия для выхода вала.

Решение. Для подшипника 0-308 находим посадочные размеры по ГОСТ 8338-75: диаметр наружного кольца D = 90мм, диаметр внутреннего кольца d = 40мм, ширину колец подшипника В = 23мм. По табл. II (или по ГОСТ 520-71) находим отклонения посадочных размеров: D = 90-0,015, d = 40-0,012.

Определяем вид нагружения колец подшипника: так как радиальная сила, постоянная по направлению, приложена к валу, который вращается, то наружное кольцо имеет местное нагружение, а внутреннее – циркуляционное.

Выбираем посадки для заданных соединений.

Посадка наружного кольца с корпусом. По табл.12 для местно-нагруженных колец для D = 90мм неразъёмного корпуса, принимая во внимание перегрузку 300%, находим поле допуска Н7 для классов 0, 6. Для классов 5 и 4 было бы Н6.

Строим схему полей допусков посадки 90Н7/l0 (рис.4в).

Посадка внутреннего кольца с валом. Нагружение – циркуляционное. Необходимо рассчитать интенсивность нагружения. Для этого определяем коэффициенты: для перегрузок до 300% по табл.14 находим К1 – 1,8; по табл.15 для d1/d – 20/40 = 0,5 и D/d = 90/40 = 2,25 находим К2 = 1,6, по табл. 16 находим К3 = 1, так как подшипник однорядный, не сдвоенный и, кроме того, осевое усилие равно нулю. Расчёт интенсивности нагружения даёт:

PR = 4200/23×1,8.1,6.1 = 525 Н/мм. По табл.13 с учётом класса подшипника для PR = 525 Н/мм находим поле допуска вала к6. Строим схему полей допусков посадки 40L0/к6 (рис 4а).

Посадка крышки подшипника с корпусом. Для лёгкости сборки крышки с корпусом рекомендуются посадки с зазором невысокой точности. Для унифицированных в ряде отраслей крышек подшипников рекомендованы поля допусков предпочтительного применения: d11 – для глухих крышек и d9 – для крышек с отверстием. Для нашего случая выбираем d11 и строим схему полей допусков – 90 Н7/d11 (рис. 4г).

Посадка распорной втулки с валом должна иметь для лёгкости сборки зазор не менее 20-30мкм в зависимости от длины втулки. Если распорная втулка сопрягается с диаметром специального уступа, то следует выбрать предпочтительную посадку в системе отверстия, например Н9/d9. Но часто, как в данном случае распорная втулка надевается непосредственно на вал, отклонения которого определены посадкой внутреннего кольца подшипника. При этом для получения необходимого зазора подбирают такое поле допуска отверстия, у которого основное отклонение EI больше, чем верхнее отклонение вала на 20 -30мкм. Учитывая сказанное, выбираем предпочтительное поле допуска Е9. строим схему полей допусков посадки 40Е9/к6 (рис. 4б). Эта посадка – обеспечивает гарантированный зазор Smin = EIеs = 32мкм.

Посадка зубчатого колеса на вал. Посадочный размер определён заданием и равен 50мм. Предельные функциональные натяги уже определены задланием: NmaxF = 60мкм и NminF = 15мкм. По ГОСТ 25347-82 или табл.2 и 6 приложения подбираем посадку наименьшей точности предпочтительно в системе отверстия, для которой соблюдаются условия: NmaxNminF и NminNmaxF. Для этого следует построить на черновиках поля допусков анализируемых посадок. В отдельных случаях предельные натяги могут выходить за пределы функциональных на величину, меньшую погрешности контроля размеров. В нашем случае находим посадку 50Н7/S6, для которой  Nmax = 59мкм, Nmin = 18мкм. Схема полей допусков посадки приведена на рис.4д.

Пример указания размеров и отклонений на сборочном чертеже и деталях деется на рис. 5.

4. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПОВЕРХНОСТЯМ КОРПУСА И  ВАЛА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫМ ДЛЯ ПОСАДОК ПОДШИПНИКОВ  КАЧЕНИЯ

1. Отклонения формы поверхностей корпуса и вала не должны превышать для подшипников 0 и 6 классов значения, равных IT/4, а для подшипников 5 и 4 классов – IT/8. Особенно опасны для подшипников конусообразность и овальность посадочных поверхностей. Поэтому для поверхностей указывают допуски круглости и профиля продольного сечения, а не допуск цилиндричности, который вызывает затруднения при контроле. В нашем варианте допуски формы равны: для корпуса FT = IT7/4 = 35/5 = 9мкм, для вала FT = IT6/4 = 16/4 = 4мкм. Пример указания допусков формы на поверхностях вала и отверстия корпуса приведён на рис.5.

2. Шероховатость поверхностей устанавливается в зависимости от класса точности подшипника и диаметра различной для корпуса и вала и торцов заплечиков в корпусе, на валу или распорной втулки по табл.17. Для нашего варианта находим среднее арифметическое отклонение: поверхности корпуса 2,5 и вала 1,25, для заплечиков 2,5. Пример обозначения показан на рис.5.

 

Методические указания по выбору посадок ЕСДП

Принципиальные основы и методы расчёта и выбора посадок рассмотрены в работе (7).

При выборе посадок в подвижных соединениях выполняют следующие этапы расчёта:

  •  определяют наибольший и наименьший функциональные зазоры - SmaхF и SminF , обеспечивающие надёжность жидкостного трения, которые зависят от угловой скорости вращения, динамической вязкости смазочной жидкости и среднего давления на опору;
  •  выбирают стандартную посадку, для которой соблюдаются условия  Smaх< SmaхF, Smin> SminF, где первое неравенство учитывает величину износа деталей в течение расчётного срока работы соединения.

Расчёт и выбор посадок с натягом в неподвижных соединениях без дополнительных средств крепления проводят в следующем порядке:

  •  определяют наибольший и наименьший функциональные натяги NmaхF и NminF, которые на основе расчётов обеспечивают неподвижность соединения при NminF и прочность деталей при NmaхF;
  •  Определяют поправку на смятие шероховатости поверхностей и температурные деформации в случае соединения деталей с разными коэффициентами линейного расширения;
  •  Выбирают стандартную посадку, соблюдая условия

Nmin> NminF+2,4RZ+T  и Nmaх< NmaхF

При выборе Nmaх, кроме того, учитывают возможность сборки.

Переходные посадки в инженерной практике чаще всего устанавливают по методу прецедентов, учитывая при этом следующие соображения:

  •  посадки с большей вероятностью зазоров назначают в соединениях, подвергаемых частым разборкам;
  •  эксцентриситет , равный половине небольшого зазора, должен быть меньше допускаемых отклонений от соосности соединяемых деталей;
  •  При Nmaх  не должно быть деформаций соединяемых деталей или затруднений при сборке.

В разъёмных соединениях невысокой точности назначают посадки с большими зазорами, обеспечивающими лёгкость сборки, выбирая поля допусков предпочтительного применения экономически оптимальных квалитетов. Примером таких посадок являются посадки крышек подшипников, распорных втулок, фланцев.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14486. Региональная политика ЕС в АТР (90-2000) 18.64 KB
  Региональная политика ЕС в АТР 90-2000 С усилением глобализационных процессов международные отношения стали переходить из двустронних на уровень интеграционных объединений. В АТР ядром интеграционных процессов является АСЕАН Ассоциация стран Юго-Восточной Азиии. След...
14487. Внешнеполитические интересы США в АТР 28.8 KB
  Внешнеполитические интересы США в АТР Современная внешняя политика Соединенных Штатов сориентирована в двух основных направлениях – €œатлантическом€ Европейский регион и €œтихоокеанском€ АзиатскоТихоокеанский мегарегион. Параллельно с традиционными €œатлант...
14488. Столкновение интересов США и КНР на глобальном и региональном уровне 24.54 KB
  Столкновение интересов США и КНР на глобальном и региональном уровне. Китай и США являются великими державами современности. Каждая из этих стран стремится увеличить своё влияние как на глобальном уровне так и в различных регионах. РЕГИОНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ Существует 2 ...
14489. Концепция Большого Ближнего Востока во внешней политике США 16.96 KB
  Концепция Большого Ближнего Востока во внешней политике США Географически под Большим Ближним Востоком подразумевалась обширная территория государств с преобладающим мусульманским населением: от Марокко до Пакистана включительно и от Турции до Судана. Заявленная це
14490. Стратегия нового Шелкового пути: проблемы и перспективы 30.66 KB
  Стратегия нового Шелкового пути: проблемы и перспективы Инициатива Новый Шелковый путь о которой Клинтон впервые объявила в своём выступлении в Ченнаи в Индии 20 июля 2011года предусматривает создание сети торговых и транспортных коридоров которые будут проходить че...
14491. Политика США в Центральной Азии. Концепция «Шелкового пути» 16.27 KB
  Политика США в Центральной Азии. Концепция Шелкового пути. В начале 90х США стали пытаться обособить страны ННГ новых независимых госв от России путем развития государственности и переориентации на запад. С 94г. Начинается освоение ЦА нефтедобывающими компаниями
14492. Политика США в Западном полушарии. Интеграционные проекты США 17.91 KB
  Политика США в Западном полушарии. Интеграционные проекты США Сложно выделить в истории Соединённых Штатов Америки такой период когда бы они не проявляли геополитического интереса в отношении своих ближайших соседей – латиноамериканских государств. Выразителем го...
14493. Арктическая политика США (90-е гг. XX в. - 10 -е гг. XXI в.) 18.12 KB
  Арктическая политика США 90е гг. XX в. 10 е гг. XXI в. Интересы США в Арктике можно сгруппировать в несколько блоков. Вопервых – военностратегические в том числе: ПРО и раннее предупреждение; развертывание наземных и морских систем для стратегической переброски; страт
14494. Интересы ЕС в ЛА. Саммиты ЕС-ЛА. Политика ЕС – как фактор интеграции в регионе 21.53 KB
  Интересы ЕС в ЛА. Саммиты ЕСЛА. Политика ЕС – как фактор интеграции в регионе. Ибероамериканские саммиты. Основы трансрегионального сотрудничества ЛКА и ЕС Интересы: Динамичное развитие региональных интеграционных процессов. Углубление политического диалога ...