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

25 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

50735. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ПОБУДОВА СТАТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕМЕНТІВ СИСТЕМИ 765.5 KB
  Вивчити призначення приладів і перемикачів по рис. Побудувати статичні характеристики обєкта регулювання і регулятора. Короткі відомості необхідні для виконання роботи Статичною характеристикою елемента називається залежність вихідної координати від вхідної знята на сталих режимах.
50736. Інтерполяційні формули через розділені різниці 66 KB
  Мета. Навчитися знаходити значення функції при даному значенні аргумента, використовуючи інтерполяційні формули Нютона через розділені різниці. Обладнання. Лист формату А4, ручка, програмне забезпечення С++.
50737. Формули Нютона через кінцеві різниці 108.5 KB
  Мета. Навчитися обчислити значення функції при даному значенні аргумента, використовуючи формули Н’ютона через кінцеві різниці. Обладнання. Лист формату А4, ручка, олівець, програмне забезпечення С++.
50738. Финансовый контроль в бюджетных организациях 706 KB
  Цель и задачи работы обосновать значимость финансового контроля в комплексе государственных мероприятий РФ; провести анализ процесса финансового контроля, выявить проблемы, присущие этим процессам и обозначить возможные направления их решения
50739. Знаходження значення інтеграла по формулам Ньютона-Котеса 33.5 KB
  Мета. Навчитися знаходити значення інтеграла по формулам Ньютона-Котеса. Скласти програму. Устаткування: папір формату А4, ПК, С++.
50740. Знаходження інтеграла за формулами прямокутників 33.5 KB
  Мета. Навчитися знаходити значення інтегралу за формулами прямокутників. Скласти програму. Устаткування. папір формату А4, ПК, С++
50741. Знаходження інтегралу за формулами трапецій 31 KB
  Мета. навчитися знаходити значення інтегралу за формулами трапецій. Скласти програму. Устаткування: папір А4, ручка, ПК, програмне забезпечення С++.
50742. Обчислення інтегралу по формулі Сімпсона. Складання алгоритму 54 KB
  Мета. Навчитися обчислювати інтеграл по формулі Сімпсона; склаcти алгоритм. Устаткування: папір формату А4, ПК, С++
50743. Знаходження коренів нелінійного рівняння методом хорд 117.5 KB
  Мета. навчитися відокремлювати корені рівняння графічно та уточнювати методом хорд. Обладнання: лист формату А4, ручка, олівець, лінійка, програмне забезпечення С ++.