Расчет соединений узла редуктора

Расчет соединений узла редуктора

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра «Детали машин»

РАСЧЕТ СОЕДИНЕИЙ УЗЛА РЕДУКТОРА

Контрольная работа по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

Хабаровск 2013г.

КР-1. Анализ основных норм взаимозаменяемости (ОНВ) соединений.

Задача 1.

Выполнить анализ соединения 4/2 (зубчатого колеса - 4 с валом - 2) 60 Н7/р6 и соединения 3/2 (втулки - 3 с валом - 2) 50 G7/m6 узла редуктора (рис. 1). Определить характер соединения (с зазором, с натягом или переходное). Рассчитать значения предельных натягов (или зазоров), и указать на схеме полей допусков (СПД). Определить по табл. П1, П2, П3 ЕСПД (ГОСТ 25346-89) предельные отклонения отверстия - 4 и вала - 2. Указать допуски и предельные отклонения размеров отверстия - 4 и вала - 2 на рабочих чертежах (эскизах) тремя методами согласно ГОСТ 2.307-68.

Рисунок 1.1 - Эскиз узла редуктора

Решение

.1 Анализ посадки d60 Н7/р6

По ГОСТ 25346-89 определяем значение допуска для отверстия d60 Н7: IT7 = 30. Основное нижнее отклонение отверстия EI = 0, для отклонения Н.

ES - верхнее отклонение отверстия, определяется по формуле

ES = EI + IT7,

таким образом

ES = 0 + 30 = +30.

Исполнительный размер отверстия: d60 Н7 .

Определяем значение допуска для вала d60 р6: IT6 = 19, основное нижнее отклонение вала - ei = + 32, для отклонения р6.

es - верхнее отклонение вала, определяется по формуле

es = ei + IT6,

таким образом

es = +32 + 19 = +51.

Исполнительный размер вала: d 60 р6 .

Проводим расчеты предельных значений Nmax (Smax) и Nmin (Smin).

Наибольший натяг Nmax = es - EI = +51 - 0 = +51.

Наименьший натяг Nmin = ei - ES = +32 - (+30) = +2.

Допуск на посадку = Nmax - Nmin +51 - (+2) = 49.

Проверка.

Допуск на посадку TN = TD (IT7) + Td (IT6) = 30 + 19 = 49.

Результаты анализа посадки представлены в табл. 1.1

Таблица 1.1 - Анализ посадки d 52 Н7/р6

Строим СПД и указываем значения Nmax и Nmin.

Рисунок 1.2 - Схема полей допусков посадки d60 Н7/р6

Характер посадки - неподвижный (с гарантированным натягом).

1.2 Анализ посадки d 50 G7/m6

По ГОСТ 25346-89 определяем значение допуска для отверстия d 50 G7: IT7 = 25. Основное нижнее отклонение отверстия EI = +9, для отклонения E.

ES - верхнее отклонение отверстия, определяется по формуле

ES = EI + IT7,

таким образом

ES = +9 + 25 = +34.

Исполнительный размер отверстия: d 50 G7.

es - верхнее отклонение вала, определяется по формуле

es = ei + IT6,

таким образом

es = +9 + 16 = +25.

Исполнительный размер вала: d 50 m6 .

Проводим расчеты предельных значений Nmax (Smax) и Nmin (Smin).

Наибольший натяг Nmax = ES - ei = +34 - (+9) = +25.

Наименьший натяг Nmin = es - EI = +25 - (+8) = +17.

Результаты анализа посадки представлены в табл. 1.1

Таблица 1.1 - Анализ посадки d 50 G7/m6

Строим СПД и указываем значения Nmax и Nmin.

Рисунок 1.3 - Схема полей допусков посадки d 50 G7/m6

Характер посадки - неподвижный (с гарантированным натягом).

соединение подшипник кольцо редуктор

Задача 2

Рассчитать и выбрать стандартные посадки для подшипниковых соединений - 5/2 и 1/6 узла редуктора (рис. 1), если в опорах редуктора установлены радиальные однорядные подшипники с условным обозначением: № 310; класс точности 0. Вращается вал. Радиальная реакция в опорах Fr = 4480 Н, осевые усилия незначительны. Перегрузка до 300 %. Вид нагружения колец подшипника: d = 50 мм (диаметр внутреннего кольца подшипника) - циркуляционное; D = 110 мм (диаметр наружного кольца подшипника) - местное. В = 27 мм (ширина подшипника)

По ГОСТ 520-89 определить допуски на присоединительные размеры подшипника. По табл. П1, П2 и П3 ЕСКД (ГОСТ 25346-89) назначить допуски на вал - 2 и корпус - 1. Указать посадки на сборочном чертеже (эскизе) узла редуктора.

Решение

По ГОСТ 520-89 (ИСО 492-86) определяем предельные отклонения для колец подшипника 0 класса точности: D 110 l0 ; d 50 L0 . Строим СПД и выполняем эскизы деталей подшипников узла. Указываем предельные отклонения и поля допусков колец подшипников. Значение предельных зазоров и натягов.

Выбор посадок зависит от вида нагружения колец подшипника. Так как вращается вал, то наружное кольцо испытывает местное нагружение, внутреннее - циркуляционное. Для соединения наружного кольца подшипника с корпусом при местном виде нагружения, перегрузке до 300 % и неразъемном корпусе, для отверстия корпуса - D 110 выбираем посадку - Н7. Предельные отклонения отверстия D 110 Н7 .

Для соединения внутреннего кольца с валом при циркуляционном нагружении выбор посадки на вал производится в зависимости от величины интенсивности нагрузки Pr или на основании расчета по формуле:

где Fr - радиальная нагрузка на опору, Н;

В - ширина подшипника, мм;

К1, К2, К3 - коэффициенты, учитывающие перегрузки и другие условия работы подшипникового узла. Для перегрузки 300 % К1 = 1,8; в зависимости от отношения D/d К2 = 1,6. Так как осевое усилие незначительное, кроме того, подшипники однорядные, то К3 = 1.

Таким образом, при

для соединения внутреннего кольца с валом следует выбрать поле допуска вала k6.

Предельные отклонения для обработки отверстия D 110 Н7 в корпусе и вала d 50 k6 определяются по ГОСТ 25347-82. Исполнительные размеры:

отверстие - D110 Н7;

вал d 50 k6 .

Обозначение посадки (соединения) отверстия корпуса с Dнаруж. кольцом подшипника: D110H7/ l0 .

Обозначение посадки (соединения) вала - 2 с dвнутр. кольцом подшипника:

d 50 L0 / k6 .

Обозначение подшипниковых посадок на эскизе сборочного чертежа приведено на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Обозначение подшипниковых посадок на эскизе сборочного чертежа

КР-2. Метрологическое обеспечение ОНВ.

Задача 3

Обеспечит контроль ОНВ деталей соединения узла редуктора с гладкими предельными калибрами. Выполнить расчет исполнительных размеров калибров для контроля деталей соединения 3/2 узла редуктора - d 50 G7/m6 (рис. 1.1).

Определить допуски калибра-пробки и калибра-скобы по ГОСТ 24853-81 или табл. 3.1. МУ.

Построить СПД и выполнить эскизы калибров с указанием исполнительных размеров. Указать на эскизах маркировку калибров.

Решение

Расчет исполнительных размеров калибров для контролей соединения d 50 G7/m6: отверстия d50 G7и вала d50 m6 .

Строим СПД для контролируемых размеров соединения: отверстия d50 G7и вала d50 m6 (рис. 3.1 а).

Определяем предельные размеры контролируемых деталей, которым соответствуют номинальные размеры проходных ПР и непроходных НЕ калибров пробок и скоб.

Для отверстия d50 G7:

Dmax = D + ES = 50 + 0,034 = 50,034 = d - НЕ;

Dmin = D + EI = 50 + 0,009 = 50,009 = d -ПР.

Для вала d50 m6 :

dmax = d + es = 50 + 0,025 =50,025 = dск - ПР; = d + ei = 50 + 0,009 = 50,009 = dск -НЕ.

Строим СПД для размеров контролируемых деталей и от соответствующих границ предельных размеров ведем построение СПД для калибров:

а) допуски на изготовление калибра-пробки для контроля отверстия - d 50 G7, для квалитета IT7: Z = 3,5; Y = 3; H = 4;

б) допуски для калибра-скобы для контроля - вала d 50 m6, для квалитета IT6:

= 3,5; Y1 = 3; H1 = 4;

Z (Z1) - координаты середины поля допуска Н (Н1) проходного калибра пробки и скобы соответственно, мкм;(Y1) - координата границы износа проходного калибра пробки и скобы соответственно, мкм.

Определяем размер предельного изношенного проходного калибра-пробки:

изн - ПР = Dmin - Y = 50,009 - 0,003 = 50,006.

Определяем размер предельного изношенного проходного калибра-скобы:

изн - ПР = dmax - Y1 = 50,025 + 0,003 = 50,028.

Определяем исполнительные размеры проходного d-ПР и непроходного d-НЕ калибра-пробки:

d-ПР = [Dmin + Z + H/2]-H = 50,0145-0,004;-НЕ = [Dmax + H/2]-H = 50,036-0,004.

Определяем исполнительные размеры проходного dск-ПР и непроходного dск-НЕ калибра-скобы:

dск-ПР = [dmax - Z1 - H1/2]+H = 50,0195+0,004;

dск-НЕ = [dmin - H1/2]+H = 50,007+0,004.

Маркировка калибров.

Проходные калибры маркируются буквами ПР, а непроходные калибры буквами НЕ. Дополнительно в маркировку калибра вносятся номинальный размер, условное обозначение поля допуска и предельные отклонения контролируемого размера (рис. 3.1 б).

Задача 4

Выполнить проектный расчет размерной цепи узла редуктора в условиях полной взаимозаменяемости. Если задан номинальный размер и предельные отклонения замыкающего звена - АΔ = 1. Составляющие размеры Аi определить конструктивно, в зависимости от размера вала - в (диаметра вала): А1 = А7 = 0,25d; A2 = A3 = A6 = Bподш; A4 = 1,5d; A5 = 3d; A8 = ΣAi + АΔ. Значения принятых размеров округлить до целого числа согласно ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры»

Решение

А1 = А7 = 0,25d = 0,25 ∙ 52 = 13 мм;= A3 = A6 = Bподш = 18 мм;= 1,5d = 1,5 ∙ 52 = 78 мм;= 3d = 3 ∙ 52 = 156 мм;8 = ΣAi + АΔ = 13 + 18 + 18 + 78 + 156 + 18 + 13 = 314 мм.

Для заданного узла редуктора составляем расчетную схему размерной цепи в векторном изображении и проводим качественный анализ размерной цепи, выявив уменьшающие и увеличивающие составляющие звенья (размеры) (рис. 4.1)

Рисунок 4.1 - Расчетная схема размерной цепи

Решение задачи способом допуска одного квалитета, полагая, что все размеры должны выполняться по одному квалитету, поэтому определяем средний коэффициент точности для данной размерной цепи по формуле:

аср = ТАΔ / ΣIi

где ТАΔ - допуск замыкающего звена АΔ:

ТАΔ = ΔВАΔ - ΔНАΔ = +0,400 - (-0,400) = 0,8 = 800 мкм;

ΔВАΔ и ΔНАΔ - верхнее и нижнее отклонение замыкающего звена АΔ соответственно;i - единица допуска, определяемая для соответствующего звена размерной цепи.

Определяем сумму

ΣIi = 1,08 + 1,08 + 1,08 + 1,86 + 2,52 + 1,08 + 1,08 + 3,23 = 13,01.

аср = 800 / 13,01 = 61,5.

По значению аср = 61,5 выбираем ближайший квалитет точности - IT10. Затем по ГОСТ 25346-89 назначают допуски на номинальные размеры составляющих звеньев или определяют по формуле:

ТАi = аср ∙ Ii

тогда

ТА1 = ТА2 = ТА3 = ТА6 = ТА7 = 61,5 ∙ 1,08 = 66,4;

ТА4 = 61,5 ∙ 1,86 = 114,4;

ТА5 = 61,5 ∙ 2,52 = 155,0;

ТА8 = 61,5 ∙ 3,23 = 198,6.

Проводим корректировку расчетных допусков ТАi так ,чтобы соблюдалось условие ΣТАi = ТАΔ. Допустимо, чтобы ΣТАi = ТАΔ ± 5%.

На основании принятых допусков назначаем предельные отклонения на составляющие размеры согласно рекомендациям:

а) на охватываемые звенья (размеры), как на основной вал, т.е. по h;

б) на охватывающие звенья (размеры) ,как на основное отверстие, т.е. по Н (верхнее отклонение ΔВАi = +, а нижнее отклонение ΔНАi = 0).

После назначения знаков предельных отклонений на составляющие размеры Аi проводим проверку по уравнению ΣТАi = ТАΔ, т.е.:

ТАΔ = Σ(ТА1 + ТА2 + ТА3 + ТА4 + ТА5 + ТА6 + ТА7 + ТА8)

тогда

800 = Σ(70 + 70 + 70 + 110 + 150 + 70 + 70 +190).

Таблица 4.1 - Расчет размерной цепи в условиях полной взаимозаменяемости