Построение схем допусков для разных посадок деталей. Расчет исполнительных размеров рабочих пробок и скоб. Выбор универсальных средств измерения длины вала. Вычисление посадок для шпоночного соединения и деталей, сопрягаемых с подшипником качения.
Проводим проверку правильности расчетов по величине допуска посадки TDD : Определяем допуск посадки: TDD=TD Td=160 160=320 мкм Посадки относиться к посадкам с большими зазорами. Отверстие выполнено по 12му квалитету, вал - по 11му квалитету точности, т.е. посадка комбинированная, по степени подвижности - с гарантированным зазором. Проводим проверку правильности расчетов по величине допуска посадки TDD : Определяем допуск посадки: TDD=TD Td=250 160=410 мкм Данное сопряжение выполнено в системе вала, отверстие выполнено по 6му квалитету, вал - по 5му квалитету точности, т.е. посадка комбинированная из разных квалитетов, по степени подвижности - с гарантированным натягом.
Введение
В развитии машиностроения большое значение имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости, создание и применение надежных средств технических измерений и контроля.
Для лучшего усвоения основ и методов стандартизации, методов контроля качества продукции в единичном и массовом производстве и привития студентам навыков применения этих методов при проектировании изделий и решения других технических задач в учебные планы введено обязательное изучение вопросов отраслевой стандартизации в конструкторских, технологических и профилирующих дисциплинах. Изучение основ и методов стандартизации и контроля качества является обязательным элементом комплексной научно-технической подготовки инженеров.
Основной задачей данной курсовой работы является закрепление знаний, полученных в процессе изучения теоретического материала, развитие практических навыков в расчете посадок, размерных цепей, калибров, выборе средств измерения, а также в работе со справочной литературой и стандартами.
Кроме того, поставленная задача поможет студентам научиться правильно и технически грамотно оформлять расчетно-пояснительные записки в соответствии с действующими стандартами.
Задача 1. Построение схем допусков для трех посадок
Дано гладкое цилиндрическое сопряжение ?44 мм. Выполнить расчеты для трех посадок
1.1 Характеристика и расчет посадки ?44
Данное сопряжение номинальным диаметром 44 мм выполнено в системе отверстия по 11 квалитету точности. По степени подвижности - с гарантированным зазором.
Посадки относиться к посадкам с большими зазорами. Применяется в основном в грубых квалитетах (11, 12-й) для конструкций малой точности, где большие зазоры необходимы для компенсации отклонений расположения сопрягаемых поверхностей (несоосности, несимметричности и т.п.), для применения грубообрабатываемых металлов, для обеспечения свободного вращения или поступательного движения. [8]
Схема полей допусков посадки ?44
Пример применения и обозначения посадки
1.2 Характеристика и расчет посадки ?44
Данное сопряжение номинальным диаметром 44 мм является внесистемной посадкой. Отверстие выполнено по 12му квалитету, вал - по 11му квалитету точности, т.е. посадка комбинированная, по степени подвижности - с гарантированным зазором.
Находим предельные отклонения [2]: ?44
ES=0.430 мм, EI=0.180 мм, es=-0.080 мм, ei=-0.240 мм
Определяем предельные размеры отверстия и вала: Dmax=44.000 0.430=44.430 мм, Dmin=44.000 0.180=44.180 мм dmax=44.000-0.080=43.920 мм, dmin=44.000-0.240=43.760 мм
В соответствии с положениями стандарта СТ СЭВ 145-75 [3] строим схему полей допусков (рис. 1.2).
Определяем наибольший и наименьший зазор: Smin=Dmin-dmax, Smax=Dmax-dmin или Smin=EI-es=180 80=260 мкм, Smax=ES-ei =430 240=670 мкм
Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры: TD=Dmax-Dmin, Td=dmax-dmin или через отклонения:
TD=ES-EI=430-180=250 мкм
Td=es-ei =-80 240=160 мкм
Проводим проверку правильности расчетов по величине допуска посадки TDD : Определяем допуск посадки: TDD=TD Td=250 160=410 мкм
Посадки относиться к посадкам с большими зазорами. Применяется в основном в грубых квалитетах (11, 12-й) для конструкций малой точности, где большие зазоры необходимы для компенсации отклонений расположения сопрягаемых поверхностей (несоосности, несимметричности и т.п.), для применения грубообрабатываемых металлов, для обеспечения свободного вращения или поступательного движения. [9]
Схема полей допусков посадки ?44
Пример применения и обозначения посадки
1.3 Характеристика и расчет посадки ?44
Данное сопряжение выполнено в системе вала, отверстие выполнено по 6му квалитету, вал - по 5му квалитету точности, т.е. посадка комбинированная из разных квалитетов, по степени подвижности - с гарантированным натягом.
Находим предельные отклонения
?44
ES=-0.012 мм, EI=-0.028 мм, es=0 мм, ei=-0.011 мм
Определяем предельные размеры отверстия и вала : Dmax=44.000-0.012=43.988 мм, Dmin=44.000-0.028=43.972 мм dmax=44.000 мм, dmin=44.000-0.011=43.989 мм
В соответствии с положениями СТ СЭВ 145-75 строим схему расположения полей допусков (рис. 1.3.).[2]
Находим наименьший и наибольший натяги: Nmin=dmin-Dmax, Nmax=dmax-Dmin или через отклонения
Nmin=ei-ES=-11 12=1 мкм, Nmax=es-EI=0 28=28 мкм
Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры: TD=ES-EI=-12 28=16 мкм, Td=es-ei=0 11=11 мкм
Определяем допуск натяга, т.е. проводим проверку: TN=Nmax-Nmin=28-1=27 мкм
Определяем допуск посадки:
TDD=TD Td=16 11=27 мкм
TN=TDD 27=27
Пример применения посадки
Посадки - “ глухие“. Для сборки разборки деталей требуется значительное усилие. Разборка соединений производится редко, обычно только при капитальном ремонте. Применяются для центрирования деталей в неподвижных соединениях, передающих большие усилия, при наличии вибраций и ударов (с дополнительным креплением). [9]
Схема полей допусков посадки ?44
Пример применения и обозначения посадки
Задача 2. Расчет гладких калибров
Рассчитать исполнительные размеры рабочих калибров для посадки
2.1 Расчет пробок. Рассчитать исполнительные размеры рабочих пробок для контроля отверстия
По СТ СЭВ 144-75 [2] определяем предельные отклонения отверстия, которое будет контролироваться с помощью данных калибров
По СТ СЭВ 157-75 определяем следующие значения: Н - допуск на изготовление пробки, Z - расстояние от наименьшего диаметра отверстия до середины поля допуска проходной пробки, Y - граница износа, т.е. расстояние от Dmin до выбраковочного размера калибра по износу.
Р-ПР=НБ ПР-Н=(Dmin Z )-H=(44.180 0.022 0.0055)-0.011=
=44.2075-0.0011 мм
Исполнительный размер пробки Р - НЕ
Р - НЕ=НБ НЕ-Н=(Dmax )-H=(44.430 0.0055)-0,011=
=44.4355-0.011 мм.
Выбраковочный размер изношенной пробки Р - ПР равен: Dmin - Y = 44.180-0=44.180 мм
Допуск на износ при централизованном изготовлении калибров: Тизн=Z Y=22 0=22 мкм
Допуск на износ калибра при изготовлении в инструментальном цехе завода : Тизн=Z- Y=22-5.5 0=16.5 мкм
По СТ СЭВ 1919-79 выбираем виды пробок и в соответствии с ГОСТ 14810-69 [8] выбираем конструкцию калибров ПР и НЕ и основные размеры.
Для контроля минимального размера отверстия ?44 мм с полем допуска по B12 пробка-вставка ПР с условным обозначением - вставка 8133-0957/001 B12 ГОСТ 14810-69.
Размеры пробки - вставки ПР (рис. 2.2.): Dном=44 мм, L=59 мм, d=21 мм, l=25 мм, l1=24 мм, с=0.4 мм, r=3 мм, масса 0,39 кг
Для контроля максимального размера ?44 мм отверстия с полем допуска по B12 выбрана пробка-вставка НЕ с условным обозначением - Вставка 8133-0957/002 B12 ГОСТ 14810-69.
Размеры пробки-вставки НЕ (рис. 2.3.): Dном=44 мм, L=50 мм, d=21 мм, l=16 мм, l1=24 мм, с=24 мм, r=3 мм, масса 0,28 кг
Маркировка пробок по СТ СЭВ 4135-83 дана в технических требованиях.[23]
Шероховатость измерительных поверхностей выбрана по ГОСТ 801-78. [24]
Технические требования по ГОСТ 2015-84: 1. Пробки-вставки изготовлены из стали марки Х.
2. Измерительные поверхности заходных и выходных фасок должны иметь износоустойчивое или защитное покрытие.
3. Твердость измерительных поверхностей с хромовым покрытием HRC 56?64
2.2 Расчет скоб. Рассчитать исполнительные размеры рабочих скоб для контроля вала ?44d11
По СТ СЭВ 144-75 [2] определяем предельные отклонения вала, который будет контролироваться с помощью данных скоб es=80 мкм, ei=240 мкм
По СТ СЭВ 157 - 75 определяем следующие значения: H1 - допуск на изготовление скобы, Z1 - расстояние от dmax до середины поля допуска Пр стороны калибра, Y1 - граница износа, т.е. расстояние от dmax до выбраковочного размера калибра по износу.
Задача 3. Выбор средств измерения посадка деталь вал подшипник
3.1 Выбрать универсальные средства измерения вала ?44h5, отверстия ?36Н12, длины вала 16h5 для условий обработки выборки при статистическом контроле. Расчеты выполняем по 2ой методике как наиболее точной
По СТ СЭВ 144-75 определяем значения отклонений для заданных размеров:
Находим значение допусков.
Td=es-ei=0-(-11)=11 мкм
TD=ES-EI=250-0=250 мкм
Tl=es-ei=0-(-8)=8 мкм
По таблице 1 [7,8] определяем процентные соотношения погрешности измерения и допуска и Dlimp для ?44h5
DLIMP 3.61 мкм для ?36Н12
DLIMP 50 мкм для 16h5
, DLIMP 2.8 мкм
Выбираем средства измерения из условия: Dlimтабл ? Dlimp для вала - скоба рычажная, С=0.002
Dlimтабл = ±3.5 мкм для отверстия - штангенциркуль с циферблатом ССМ 20 «TESA», С=0.02
Dlimтабл = ±40 мкм для длины вала - головка измерительная рычажно-пружинная (миникатор), С=0.002
Измерительные головки работают со стойками. Суммарная погрешность измерения головки со стойкой определяется из выражения: Dlima = мкм;
Метрологические характеристики выбранных средств измерения заносим в табл. 3.1.
Таблица 3.1 Метрологические характеристики выбранных средств измерения
Предельные отклонения, мм Характеристика измерительного средства
Пределы
Тип детали Размеры с буквенным обозначением посадки Верхнее Нижнее Допуск, мкм Наименование Показаний по шкале, мм Измерений прибора, мм Цена деления, мм ±Dlimтаб мкм ±Dlimp Мкм вал 44h5 0 -0.011 11 Скоба рычажная ±0.08 25?50 0.002 ±3.5 ±3.61 отверстие 36H12 0.250 0 250 Штангенциркуль с циферблатом ССМ 20 «TESA» 2 за 1 оборот стрелки 0?150 0.02 ±40 ±50 длина вала 16h5 0 -0.008 8 Головка измерительная пружинная со стойкой тяжелого типа ±0,08 1?25 0.002 ±2.3 ±2.8
Задача 4. Расчет посадок на основе эксплуатационных требований
4.1 Расчет посадок для деталей, сопрягаемых с подшипником качения
Определяем размеры подшипника [17.18.22] d=40 мм, D=90 мм, b=23 мм, r=2.5 мм.
В зависимости от вида нагружения колец по табличному методу приближенно по ГОСТ 3325-75 определяем посадки на вал и в корпус: посадка в корпус ?90 - с зазором, обеспечивает зазор при посадке кольца, т.к. кольцо нагружено местно.
Посадки на вал ?40 , ?40 или ?40 - с натягом, обеспечивающие натяг при посадке кольца, т.к. кольцо нагружено циркуляционно.[30]
По величине интенсивности радиальной нагрузки рассчитываем по садку внутреннего кольца в корпус более определенно, так как по первому методу возможен выбор трех посадок.
где PR - интенсивность радиальной нагрузки, R - расчетная радиальная нагрузка, ;
b - высота или ширина подшипника, мм;
kd - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки, kd=1;
F - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадки при полом вале и тонкостенном корпусе, F=1, т.к. вал сплошной;
FA - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки А на опору, FA=1, т.к. подшипник шариковый однорядный.
По табл. 9.3 [13] выбираем посадку в корпус Н6. Проводим уточненный расчет для циркуляционного нагруженного кольца по величине наименьшего натяга: мкм. где R- в КН, N=2.3 - конструктивный коэффициент для средней серии подшипников, B и r - в мм.
Выбираем стандартную посадку из условия
Umin станд.>UHM
Umin станд.>0.913 мкм
Посадка ?40 = ?40 этому условию удовлетворяет, т.к. Umin= 2, Umax= 28;
По таблицам СТ СЭВ 773-77 [13] находим цифровые значения отклонений для колец подшипника d=40 -0,010 D=90 -0,018
По таблицам СТ СЭВ 144-75 [2] находим цифровые значения отклонения вала и корпуса d=40 D=90
Проводим проверку по условию: Umax станд < Uдоп
Uдоп= мм, где - допускаемое напряжение на растяжение подшипниковой стали, =400 МН/м2=40 кгс/мм2.
Umax станд.=28 мкм, 28<161.
По найденным отклонениям строим схемы полей допусков сопрягаемых деталей (рис. 4.1.), а также даем пример обозначения подшипниковых посадок на сборочном чертеже и на чертежах корпуса и вала (рис. 4.2. и рис. 4.3.).
Шероховатость посадочных поверхностей корпуса и вала назначена в соответствии с рекомендациями.
Схема полей допусков.
Рис. 4.1
Пример обозначения посадок.
Рис 4.2 Рис 4.3
Задача 5. Допуски и посадки шлицевых и шпоночных соединения
5.1 Выбор посадок для шпоночного соединения
Исходные данные: Дано шпоночное соединение, назначение соединения - направляющая, конструкция шпонки - призматическая, D = 70 мм.
Требуется: указать на эскизах обоснованные допуски и посадки шпоночного соединения.
По СТ СЭВ 189-75 в зависимости от D выбираем необходимые геометрические параметры: - ширина шпонки b = 20 мм;
- глубина паза вала t1 = 7.5 мм;
- высота шпонки h = 12 мм;
- глубина паза втулки t2 = 4.9 мм;
В зависимости от назначения соединения выбираем посадку шпонки. Направляющая шпонка применяется в свободных соединениях.[13, 14, 23].
