Файл: 1. Выбор посадок гладких цилиндрических соединений.pdf

H7
js6
+21
+6,5
-6,5

25
H8
h7
+46
-30

72
H7
k6
+30
+21
+2

63
1. Выбор посадок гладких цилиндрических соединений.
Исходные данные: D
3
=25мм, D
4
=72мм, D
5
=63мм.
Устанавливаем требования к каждому сопряжению, соблюдая принцип предпочтительности. Посадки назначаем по ГОСТ 25347-82 (или по рекомендациям т.1 стр.278. [2]).
Рассмотрим сопряжение по D
3
=25мм. Крутящий момент посредством шпоночного соединения передается с вала на шестерню. Требования к сопряжению:
- высокая точность соосности соединяемых деталей;
- возможность легкой сборки (разборки).
Выбираем посадку переходную H7/js6.
Ø25H7/js6
Характеристики переходной посадки:
S
max
=ES-ei=21-(-6,5)=27,5мкм;
N
max
=es-EI=6,5-0=6,5мкм;
TS(N)=TD+Td=27.5+6.5=34мкм;
Рассмотрим сопряжение по D
4
=72мм. Для обеспечения возможности установки крышки на корпус необходимо выбрать посадку с зазором. Требования к сопряжению:
- легкое относительное перемещение деталей соединения;
- возможность легкой сборки (разборки).
Выбираем «скользящую» посадку H8/h7.
Ø72H8/h7
Характеристики посадки с зазором:
S
max
=ES-ei=46-(-30)=76мкм;
S
min
=EI-es=0-0=0мкм;
TS=S
max
-S
min
=76-0=76мкм;
S
m
= (S
max
+S
min
)/2=(76+0)/2=38мкм.
Рассмотрим сопряжение по D
5
=63мм. Cтакан подшипника устанавливается в корпус.
Требования к сопряжению:
- высокая точность соосности соединяемых деталей;
- возможность легкой сборки (разборки).
Выбираем переходную «напряженную» посадку H7/k6.
Ø63 H7/k6
Характеристики переходной посадки:
S
max
=ES-ei=30-2=28мкм;
N
max
=es-EI=21-0=21мкм;
TS(N)=TD+Td=28+21=49мкм;

Для контроля размеров деталей соединения по D
5
=Ø63H7/k6 устанавливаем допустимую погрешность измерений (по табл. 1.60 т.1 [2]) и выбираем средства измерений, используя рекомендации РД 50-98-86.
Для вала: Δp=5мкм
1. Микрометры рычажные с ценой деления 0,002 мм и 0,01 мм при установке на нуль по установочной мере. Установочные узлы: прибор находится в стойке или обеспечивается надежная изоляция от рук оператора. Условия измерений: вид контакта – любой, класс применяемых концевых мер – 3, температурный режим – 5ºС. Предельная погрешность измерений – 4 мкм.
2.Микрометры гладкие (МК) с величиной отсчета 0,01 мм при настройке на нуль по установочной мере. Установочные узлы: прибор находится в стойке или обеспечивается надежная изоляция от рук оператора. Условия измерений: температурный режим – 5ºС.
Предельная погрешность измерений – 4 мкм.
Для отверстия: Δp=9мкм
1.Нутромеры индикаторные (НИ) с ценой деления 0,01 мм. Условия измерений: используемое перемещение измерительного стержня 0,03 мм. Средства установки: концевые меры длины первого класса или установочные кольца (до 160 мм), шероховатость поверхности R
a
=0,32 мкм, температурный режим – 3ºС. Предельная погрешность измерений – 5 мкм.
2. Пневматические пробки с отсчетным прибором с ценой деления 1 мкм и 0,5 мкм с настройкой по установочным кольцам. Условия измерений: диаметральный зазор между пробкой и отверстием 0,04-0,06 мм, шероховатость поверхности R
a
=1,25 мкм, температурный режим – 2ºС. Предельная погрешность измерений – 5 мкм.

js6
L0
+6,5
-6,5
-10

25
N7
l0
-9
-39
-13

62
2. Расчет и выбор подшипников качения.
Исходные данные: № позиции – 2, d вала
=25мм, F
rc
=3,0кН, P
rω
=13кН.
По справочнику «Подшипники качения» Перель Л.Я. выбираем подшипник конический радиально-упорный средней серии №7305А ГОСТ 27365-87 с основными размерами: d=25мм, D=62мм, В=17мм, r=2мм.
Так как к подшипнику не предъявляются особые требования, назначаем класс точности 0.
По ГОСТ 520-89 (табл. 4.84, 4.85 [2]) находим предельные отклонения размеров присоединительных поверхностей колец: внутреннее кольцо d m
=25
-0,010
мм; наружное кольцо D
m
=62
-0,013
мм; ширина кольца В=17
-0,200
мм.
Так как F
rc
< P
rω
и вращающееся кольцо – внутреннее, то внутреннее кольцо имеет местное нагружение, а наружное – циркуляционное.
Определим интенсивность нагрузки:
(форм. 4.25 т.2 стр. 283 [2])
- динамический коэффициент посадки;
F – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе ( при сплошном вале F=1);
F
A
– коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки (для радиально- упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом F
A
=1) b=B-2r=17-2*2=13мм – рабочая ширина посадочного места;
R= F
rc
+ P
rω
=3+13=16кН.
⁄
По табл. 4.89 т.2 стр. 285 [2] заданным условиям для вала соответствует поле допуска j s
6, для установки подшипников в корпусе – Js7 (по табл. прил.4 стр.38 [1]).
Схемы полей допусков: внутреннего кольца Ø25 L0/ j s
6 наружного кольца Ø62 N7/l0
Требования к посадочным поверхностям по ГОСТ 3325-85 шероховатость вала R
a
=1,25 мкм, корпуса R
a
=1,25 мкм, опорных торцов заплечиков валов и корпусов R
a
=2,5 мкм.
[2(2), табл. 4.95, с.296]
Допуски формы посадочных поверхностей: допуск круглости и допуск продольного сечения вала 6,0 мкм, допуск круглости или допуск профиля продольного сечения отверстий корпусов 10,0 мкм (табл. 2.18 стр.393 т.1 [2]).


62
N7
(
-0
,0 09
-0
,0 39
)
Ra 2,5 0,01 0,01
Допуски расположения посадочных поверхностей и заплечиков валов и корпусов: допуск торцового биения: заплечиков валов 16 мкм, заплечиков корпусов 25 мкм (табл. 2.28 стр.414 т.1 [2]).
Эскиз части корпуса с отверстием под подшипник:
Пользуясь РД 50-98-86 устанавливаем допускаемые погрешности измерений посадочных поверхностей отверстия в корпусе и шеек вала. Выбираем средства измерений.
Для Ø25 мм допускаемая погрешность – 4 мкм:
1. Микрометры рычажные (МР и МРИ) с ценой деления 0,002 мм и 0,01 мм при настройке на нуль по концевым мерам длины и использовании отсчета на ±10 делениях шкалы, класс применяемых концевых мер – 2, температурный режим – 5ºС. Предельная погрешность измерений – 2 мкм.
2. Головки рычажно-зубчатые (2ИГ) с ценой деления 0,002 мм и пределом измерения ±0,1 мм; с настройкой по концевым мерам длины на любое деление, класс применяемых концевых мер – 3, температурный режим – 5ºС. Предельная погрешность измерений –3,5 мкм.
Для Ø62 допускаемая погрешность – 9 мкм:
1. Нутромеры индикаторные (НИ) с ценой деления 0,01 мм. Условия измерений: используемое перемещение измерительного стержня 0,1 мм. Средства установки: концевые меры длины первого класса или установочные кольца (до 160 мм), шероховатость поверхности R
a
=1,25 мкм, температурный режим – 3ºС. Предельная погрешность измерений – 6,5 мкм.
Подшипники контролируются по d m
– среднему, d - номинальному диаметрам. а) Метод контроля отклонения от круглости осуществляется по 3 сечениям. x1 x2 x3 x1 x2 x3

По профилю продольного сечения: (D
max
-D
min
)/2
D
пр.п.с.
=(x
1
-x
3
)max/2;
D
отв
=(x i
-x i
)
2
max/2 б) Схема контроля соосности отверстий. в) Торцевое биение относительно осуществляется при базировании на две узкие призму. г) Контроль радиального биения относительно общей оси осуществляется при базировании на две узкие призмы. д) Радиальное биение относительно обшей оси на примере своего вала.

6g
6H
6H
6g
-26
-206
+160
-26
-144
+236 6H
6g
-26

16

15
,3 50

14
,9 17
3. Взаимозаменяемость и контроль резьбовых соединений.
Исходные данные: № позиции – 3, d ном
=16мм, d
2изм
=14,592мм, ΔР=24мкм, Δα/2=15'.
Метрическая резьба применяется, главным образом, в качестве крепежной для резьбовых соединений. Данное резьбовое соединение регулирует положение конической шестерни на валу. По ГОСТ 8724-81 (табл.4.23 т.2 [2]) выбираем резьбу с мелким шагом Р=1мм.
Угол профиля метрической резьбы α=60°. (табл. 4.20 т.2 [2]). В зависимости от шага резьбы по табл. 4.24 т.2 [2] выбираем: средний диаметр d
2
(D
2
)=d-1+0,350=16-1+0,350=15,350мм; внутренний диаметр d
1
(D
1
)=d-2+0,917=16-2+0,917=14,917мм.
Устанавливаем характер резьбового соединения – посадка с зазором. Класс точности – средний, длина свинчивания – N (нормальная).
По табл. 2.5 [1] выбираем поля допусков для наружной и внутренней резьбы, соблюдая принцип предпочтительности, и назначаем посадку 6Н/6g.
Номинальный профиль резьбы:
По ГОСТ 16093-81 (табл. 4.29 т.2 [2]) определяем предельные отклонения всех параметров:
6g: es d
=es d1
=es d2
=-26мкм; ei d
=-206мкм, ei d2
=-144мкм;
6Н: ES
D1
=+236мкм, ES
D2
=+160мкм.
Схема полей допусков:

По табл. 1.60 т.1 [2] определяем допускаемую погрешность измерения Δр=3мкм.
Метод контроля резьбы - комплексный, для резьбовых деталей, допуск среднего диаметра которых является суммарным. В этом случае контролируют одновременно все параметры резьбы путем сравнения действительного профиля с предельными. Это достигается с помощью предельных калибров, а для резьб деталей малых размеров - с помощью проекторов. Наружный диаметр d болтов и внутренний D
1
гаек можно контролировать обычными гладкими калибрами. При степени годности 6 и грубее на предприятиях эту проверку обычно исключают, т.к. годность размера под нарезку обеспечивает автоматически годность резьбы по диаметрам d или D
1
Контроль резьб по остальным элементам осуществляется проходным ПР и непроходным НЕ резьбовыми калибрами.
Проходные калибры проверяют собираемость деталей, поэтому должны ограничивать размер приведенного среднего диаметра резьбы и минимальную глубину впадин. Длина резьбы рабочей части калибра ПР должна быть не менее 0,8 длины свинчивания.
Непроходные калибры проверяют только годность действительного среднего диаметра, поэтому для уменьшения влияния ошибок половины угла профиля имеют укороченную высоту профиля, чтобы соприкосновение боковых сторон витков калибра с витками резьбы детали происходило на узкой полосе около среднего диаметра, а для уменьшения влияния ошибок шага имеют укороченную длину (три витка). Правила пользования калибрами допускают свинчивание непроходного резьбового калибра с годной резьбой до двух оборотов, поэтому для них также предусмотрен износ.
Дифференцированный метод контроля применяется в том случае, когда допуски даны отдельно на каждый параметр резьбы, при этом отдельно проверяются собственно средний диаметр, шаг и половина угла профиля. Заключение о годности дается также по каждому параметру отдельно. Отдельные параметры проверяются у шпилек и могут проверяться у других деталей при исследовании причин брака и наладке технологического процесса. Если допуск на средний диаметр является суммарным допуском, то можно применить дифференцированный метод контроля. Годность резьбового изделия в этом случае определяется по приведенному среднему диаметру резьбы, подсчитываемому по результатам измерения собственно среднего диаметра, отклонений шага на длине свинчивания и отклонений половины угла профиля.
По заданным значениям d
2изм
=14,592мм, ΔР=24мкм, Δα/2=15' вычислим приведенный средний диаметр наружной резьбы и дадим заключение о ее годности в соответствии с условиями d
2д
≥d
2min
; d
2пр
≤d
2max
: d
2пр
=d
2д
+f p
+f a
; d
2д
=d
2изм
=14,592мм; f
p
=|Δp|ctg(α/2)=24ctg30°=42мкм; f
a
=0,36p|Δ(α/2)|=0,36*3*15=16мкм; d
2пр
=14,592+0,042+0,016=14,650мм; d
2max
=15,324мм; d
2min
=15,206мм.
14,592≥15,206; 14,650≤15,324. Неравенство d
2д
≥d
2min не выполняется, из чего делаем вывод о негодности резьбы.

4. Взаимозаменяемость и контроль зубчатых передач
Исходные данные: №позиции 6 модуль m=2, число зубьев шестерни z
1
=30, число зубьев колеса z
2
=45, материал корпуса Д16Б, колеса 35Х окружная скорость V
окр
=16м/с; температура корпуса min= –10°С, max=+80°С.
Основные параметры передачи: делительный диаметр шестерни d ш
=m•z ш
=2•30=60 мм, делительный диаметр колеса d к
=m•z к
=2•45=90 мм, межосевое расстояние a=m•(z
1
+z
2
)•0,5=2•(30+45) •0,5=75 мм, диаметр впадин шестерни d fш
=m(z-2h a
*
-2c
*
)=2(30-2*1-2*0,5)=54мм, диаметр впадин колеса d fк
=m(z-2h a
*
-2c
*
)=2(45-2*1-2*0,5)=84мм, диаметр вершин шестерни d аш
=2а w
-d fк
-2c
*
m=2*75-84-2*0,25*2=65мм, диаметр вершин колеса d ак
=2а w
-d fш
-2c
*
m=2*75-54-2*0,25*2=95мм, ширина зубчатого венца колеса b
1
=Ψ
a
•a=0,3•75=22,5 мм (принимаем b
1
=22), ширина зубчатого венца шестерни b
1
=b
2
•1,12=1.12•22=24,64 (принимаем b
2
=25).
Выбираем по табл. 5.12 c. 330 [2] ч.2 шестую степень точности.
По ГОСТ 1643-81 определяем нормы точности:
1. Нормы кинематической точности: допуск на радиальное биение зубчатого венца
F
r1
=16 мкм, F
r2
=16 мкм (табл. 5.7 с.317 [2] ч.2), допуск на накопительную погрешность шага зубчатого колеса F
р1
=32 мкм, F
р2
=32 мкм (табл. 5.8 с.319 [2] ч.2).
2. Нормы плавности (табл. 5.9 с.320 [2] ч.2): допуск на погрешность профиля шестерни f
f1
=8 мкм, колеса f f2
=8 мкм; допуск предельного отклонения шага шестерни f pt1
= ± 10 мкм, колеса f pt2
=±10 мкм; допуск на местную кинематическую погрешность шестерни f′
i1
=18мкм, колеса f′
i2
=18 мкм.
3. Нормы контакта зубьев в передаче (табл. 5.10 с.323 [2] ч.2): суммарное пятно контакта по высоте зуба ≥50%, по длине зуба ≥70%; допуск на непараллельность f x1
=12 мкм, f x2
=12 мкм; допуск на перекос осей f y1
=6,3 мкм, f y2
=6,3 мкм; допуск на направление зуба F
β1
=12 мкм, F
β2
=12 мкм.
Расчет минимального бокового зазора по условию
2 1
min
n
n
n
j
j
j


, где j n1
– часть бокового зазора, необходимая для температурной компенсации, а j n2
– часть бокового зазора, необходимая для размещения слоя смазки.
Принимая угол профиля зуба
α=20°, для цилиндрических передач














20 20 684
,
0 2
2 1
1 1
t
t
a
j
n


, где a – межосевое расстояние передачи, α
1
и α
2
– коэффициенты линейного расширения материалов зубчатых колес и корпуса, t
1
и t
2
- предельные температуры, для которых рассчитывается зазор, соответственно зубчатых колес и корпуса (температуру колес принимать на 10°С выше температуры корпуса). По табл. 1.62 с.187 [2] ч.1: α
1
(Д16Б)=22,6•10
-6
град
-1
α
2
(35Х)=11,2•10
-6
град
-1








ìêì
C
t
j
n
23 20 10 10 6
,
22 20 0
10 2
,
11 75 684
,
0 10 6
6
min
1


























ìêì
C
t
j
n
29 20 80 10 6
,
22 20 90 10 2
,
11 75 684
,
0 80 6
6
max
1


















Принимаем большее j n1
=29 мкм.

Смазка цилиндрических колес осуществляется в упругогидродинамическом режиме.
Толщина масляной пленки в зубчатом зацеплении рассчитывается по формуле
 
32
,
1 73
,
0 27
,
0 2
05
,
0 1
33
,
4
k
k
n
V
V
R
j






, где V
k
– скорость качения в контакте, R′ - приведенный радиус кривизны в контакте.




2 2
1 4
1
sin
10 5










U
U
z
z
m
R
tw

, где U – передаточное отношение, α
tw
– угол зацепления (α
tw
=20°, при x=0); V
k
≈ V
окр
∙sin α
tw
, где V
окр
– окружная скорость.
V
k
=16∙sin20=5,47 м/с




2
,
8 1
5
,
1 20
sin
45 30 2
10 5
2 4










R
мкм
 
18 47
,
5 05
,
0 1
47
,
5 2
,
8 33
,
4 32
,
1 73
,
0 27
,
0 2






n
j
мкм
47 18 29 2
1
min





n
n
n
j
j
j
мкм
Определим наибольший возможный зазор для цилиндрической зубчатой передачи.


a
H
H
n
n
f
T
T
j
j







2
sin
2 2
1
min max

, где f a
– предельное отклонение межосевого расстояния, T
H1
и T
H2
– допуски на смешение исходного контура шестерни и колеса. По табл. 5.17 с.336 [2] ч.2: вид сопряжения - Е, f a
=±16 мкм. По табл. 5.19 с.339 [2] ч.2: T
H1
=40 мкм, T
H2
=40 мкм.


124 16 2
40 40 20
sin
2 47
max








n
j
мкм.
Определение обшей длины нормали.
По табл. 5.30 [2] ч.2: при z к
=45 и z п
=4 W
1
=10,96269 мм → W=W
1
·m=10,96269·2 мм=21,92538 мм. Наименьшее отклонение средней длины обшей нормали E
Wms
, определяем по табл. 5.20 [2] ч.2: слагаемое I равно 20 мкм для вида сопряжения Е и 6 степени точности по нормам плавности, слагаемое II равно 3 мкм при величине допуска на радиальное биение F
r
=16 мкм. Тогда E
Wms
=20+3=23 мкм. Допуск на среднюю длину обшей нормали T
wm определяем по табл. 5.21 T
wm
=20 мкм, для вида допуска бокового зазора h и значения F
r
=16 мкм. Нижнее отклонение средней длины общей нормали будет равно: –(| E
wms
|+ T
wm
)=-(23+20)=-43 мкм.
Таким образом в таблице чертежа должно быть проставлено для общей длины нормали
023
,
0 073
,
0 925
,
21


Методы измерения и контроля зубчатых колес и передач.
Наибольшая кинематическая погрешность зубчатого колеса представляет собой наибольшую алгебраическую разность экстремальных значений кинематической погрешности при однопрофилном зацеплении его с измерительным колесом в пределах одного оборота.