Управление персоналом

    МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

    им.В.П.Горячкина 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Кафедра: МЕТРОЛОГИИ, СТАНДАРТИЗАЦИИ И КВАЛИМЕТРИИ. 
 
 
 
 
 
 
 

    КУРСОВАЯ  РАБОТА 

    по  теме: Расчет точносных параметров соединений машин и универсальных средств измерения.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Выполнил:  
 

    Проверил: 
 
 
 

     

    МОСКВА 2001г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение

    В данном курсовом проекте решается ряд  основных задач по расчету точностных параметров сельскохозяйственной техники  с целью закрепления теоретических  положений курса “Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения” и выработки у будущих инженеров практических навыков использование и соблюдение требований стандартов и других нормативно-технических документов, выполнение точных расчетов и метрологического обеспечения при изготовлении, эксплуатации и работе сельскохозяйственной техники.

    Стандартизация, как деятельность, направленная на достижение оптимальной степени  упорядочения в определенной области  по средством установления положений  для всеобщего многократного  применения в отношении реально существующих или потенциальных задач, очень широко используется в сфере производства, эксплуатации и ремонта машин.

    Квалиметрия, как наука о количественной оценки качества продукции, не имеет аналогов в методиках расчета за рубежом,

    что ставит ее на высокий уровень по степени универсальности  ее применения для сравнения качества по заданным показателям.

    Таким образом, данный курсовой проект по курсу  “Метрология, стандартизация и квалиметрия” является базовым в плане изучения вопросов обеспечения, контроля и оценки качества при производстве, эксплуатации и ремонте узлов агрегатов и машин.  
 
 
 
 

    1. Расчет вероятного  процента брака

    исходные  данные

Наименование параметра	Обозначение	Значение
Посадка		-
Коэффициенты относительного     Рассеивания размеров:     -отверстия     -вала		0,8     1,0
Коэффициенты относительной     Асимметрии  размеров:     -отверстия     -вала		-0,4     +0,2

    Требуется:

1. Построить схему расположения полей допусков соединения с теоретическими кривыми распределения и зонами рассеяния действительных отверстий и валов.
2. Определить вероятный процент бракованных отверстий, валов и соединений.
3. Построить схему рассеяния действительных натягов в соединении.
4. Определить придельные вероятностные натяги.
5. Дать заключение о качестве технологических процессов обработки отверстий и валов.

    Решение:

    1.1. Построение схемы расположения полей допусков с теоретическими кривыми распределения и полями рассеивания действительных размеров отверстий и валов

    Расшифровываю посадку:

    Допуск  отверстия                          T_D=ES-EI=18мкм.

    Верхнее отклонение отверстия     ES=-18мкм.+ мкм.=-11мкм.

     мкм.=7мкм. (поправка)

    Нижнее  отклонение отверстия      EI=ES-T_D=-11+(-18)=-29 мкм.

    Допуск  вала                                    T_d=es-ei=11мкм.

    Верхнее отклонение вала               es=0 мкм.

    Нижнее  отклонение вала                ei=-11 мкм.

    Зоны  рассеяния размеров отверстия и вала:

    

    

    Определяю величины смещения средних действительных размеров отверстия и вала относительно середины допуска

    

    

    1.2. Определение вероятного процента бракованных отверстий

    Среднее квадратическое отклонение размеров отверстий  равно:

      

    Величины  интервалов от центра группирования  размеров до границ допуска определяем

    

    

    Коэффициенты риска определяем по зависимостям:

    

    

    Значение  интеграла вероятности Ф(t) определяем по таблицам:

    Ф(t₁)=Ф(5.25)=0.499999

    Ф(t₂)=Ф(2.25)=0.4878

    Вероятный процент исправимого и неисправимого  брака размеров отверстия равен:

    Q_бр={0.5-Ф(t)} 100%.

    Q_бр(и)={0.5-0,499999} 100=0,0001%=0

    Q_бр(не)={0.5-0,4878} 100=1,22%

    Полный  брак по отверстиям равен:

    Q_брD= Q_бр(и) +Q_бр(не)=0+1.22=1.22%

    1.3. Определение вероятного процента бракованных валов

    Среднее квадратическое отклонение размеров валов равно:

      

    Величины  интервалов от центра группирования  размеров до границ допуска определяем

    

    

    Коэффициенты  риска определяем по зависимостям:

    

    

    Значение  интеграла вероятности Ф(t) определяем по таблицам:

    Ф(t₁)=Ф(3,6)=0.499841

    Ф(t₂)=Ф(2,4)=0.4981

    Вероятный процент исправимого и неисправимого  брака размеров валов  равен:

    Q_бр={0.5-Ф(t)} 100%.

    Q_бр(и)={0.5-0,499841} 100=0,0159%

    Q_бр(не)={0.5-0,4981} 100=0,19%

    Полный  брак по валам равен :

    Q_брD= Q_бр(и) +Q_бр(не)=0,0159+0,19=0,2059%

    1.4 Определение вероятного процента бракованных соединений

    Среднее квадратическое отклонение натягов  равно:

      

    Средний действительный натяг определяем по формуле:

    

    где -средний действительный размер отверстия: -средний действительный размер вала.

    

    Тогда:

    Предельные  натяги соединения определяю из вырожения:

    

    

    Строю схему рассеяния действительных натягов в посадке 

    определяю величины интервалов от центра группирования  до границ предельных натягов 

    

      

    Коэффициенты  риска 

    

    

    Значение  интервала вероятности Ф(t):

    Ф(t₁)=Ф(7,6)=0.5214

    Ф(t₂)=Ф(2.98)=0.4986

    -Вероятный процент браковых соединений равен:

    

    1.5 Определение вероятных  предельных натягов:

    Предельные  вероятные зазоры равны:

    

    

    1.6 Заключение о качестве  технологических  процессов обработки

    Проведенная оценка вероятного процента брака показывает, что технологический процесс обработки отверстия и вала в целом удовлетворителен (вероятный процент брака отверстия–1,22%, вала-0,2059%). Вероятный процент бракованных соединений составляет -0%. Следовательно используемая технология и оборудование могут и должны быть использованы в данном производстве.      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2. Расчет и выбор  посадок с зазором

    Одним из наиболее распространенных видов  подвижных соединений является соединение типа вал-подшипник скольжения.

    Расчет  посадок для подшипников скольжения на основе гидродинамической теории смазки сводится к определению наименьшего и наибольшего функциональных зазоров, конструктивного допуска, исходя из значения оптимального коэффициента запаса точности, к расчету квалитета и основных отклонений.

    Исходные  данные:

Параметр	Обозначение	Значение
Номинальный диаметр  соединения	dn	63 мм.
Длина цапфы	l	50 мм.
Шероховатость поверхности отверстия	RzD	1,25 мкм.
Шероховатость поверхности вала	Rzd	1,00 мкм.
Число оборотов цапфы	n	900 мин-1
Радиальная нагрузка на цапфу	R	0,8 кН.
Система изготовления	Ch	-
Марка масла	М-10В2	-

 

    Требуется:

1. Определить придельные функциональные зазоры в соединении.
2. Определить придельные конструктивные зазоры в соединении.
3. Выбрать посадку по таблице предельных зазоров или по таблицам предельных отклонений и допусков.
4. Построить в масштабе схему расположения полей допусков выбранной посадки с указанием все параметров деталей и соединения, конструктивного и функционального допусков.
5. Установить параметры шероховатости при обработки деталей и наиболее применимые технологические процессы.
6. Выполнить эскизы соединения в сборе и отдельных деталей с указанием шероховатости поверхностей, посадки и предельных отклонений.
7. Выбрать универсальные средства измерения для контроля размеров отверстия вала, записав их обозначение по ГОСТу.

    Решение:

    2.1. Определяю предельные  функциональные зазоры 

    2.1.1. Определяю наименьшую толщину  масленого слоя

    Наименьшая  толщина масленого слоя, необходимая  для обеспечения жидкостного  трения в подшипнике скольжения, равна:

         

    где k₀=2,0-коэффициент запаса надежности по толщине масленого слоя.

    2.1.2. Определение угловой скорости  вращения вала

      

    2.1.3. Выбор конструктивных коэффициентов 

    (учитывают  соотношение геометрических параметров l/d )

    Коэффициенты  k и m по И.Н. Поздову

l/d	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2
k	0,255	0,355	0,452	0,539	0,623	0,690	0,760	0,723	0,880
m	0,365	0,472	0,568	0,634	0,698	0,705	0,760	0,823	0,880

 

    При l=50 10^-3м. и d_n=63 10^-3м.,l/d=50/63=0.8.

    По  табл.: k=0,623, m=0,698.

    2.1.4. Определяю среднее давление на  цапфу

    

     2.1.5. Определяю  динамическую вязкость масла

    Беру  значение вязкости масла при наибольшей реальной рабочей температуре,

    т.к. с увеличением температуры вязкость масла уменьшается и понижается несущая способность и наибольший функциональный зазор в посадке.

    Рабочая температура и динамическая вязкость масла  М-10-В₁ ГОСТ 17479,1-85 равна t=100⁰,

    2.1.6. Определение предельных функциональных зазоров

    Определяю наибольший и наименьший функциональный  зазоры, при которых обеспечивается жидкостное трение в соединении

    

    

    

    Т.к. значения принимаю т.к. при происходит увеличение биения вала о втулку, что приводит к значительным пластическим деформациям поверхности трения и поломке узла.

    2.2. Определение конструктивных зазоров

    2.2.1. Определяю конструктивный допуск

      

    где T_F -функциональный допуск посадки, K_T – коэффициент запаса точности,

    K_T =1,5….11(оптимально K_T =3….5).

    Функциональный  допуск посадки равен

    

    Коэффициент запаса точности равен

    

    где k-число единиц допуска, i-единица допуска, i=1,90мкм., k=100.

    K_T=870/(2 100 1,90)=2,3

    Тогда

    T_K=870/2.3=378мкм.

    2.2.2. Определяю предельные конструктивные  зазоры 

    Наименьший  конструктивный зазор равен:

    

    Наибольший  конструктивный зазор равен:

    

    2.3. Выбор посадки

    Условие выбора

    

    где S_Cmax и S_Cmin –наибольший и наименьший стандартный зазоры в посадке.

    Система посадки заданна в системе  отверстия  cH .

    Выбираю основное отклонение

     (для системы вала  )

    для диапозона основных отклонений от a до h при d_n=63мм. Имею:

     где es=-10мкм.- буквенное обозначение «g», следовательно

    

    Определяю допуски на изготавление детали по зависемости:

    

    Для d_n=63мм. Находим сумму допусков отверстия и вала. При этом обычно на технологически более сложно обрабатываемую поверхность детали (обычно отверстие) назначают больший допуск (квалитет).

    

    

    2.4. Определяю параметры шероховатости (R_a или R_z)  и наиболее приемлемый технологический процесс при обработки деталей.

    Среднее арифметическое отклонение профиля  для отверстия и вала равно:

    

    где К_ф - коэффициент, зависящий от допуска формы. При допуске формы равном 60% от допуска размера К_ф=0,5.

    Округляю  до стандартного значения

    

    -отверстие  11-го квалитета –зенкерование чистовое:

    -вал  11-го квалитета – строгание  – чистовое.

    2.5. Выбор универсальных средств измерения.

    

    где - предельная погрешность средств измерения, б- допускаемая погрешность измерения.

    Для отверстия  ,имею IT_D11=190мкм.,

    Выбираю нутромер индикаторный ,средство установки - концевая мера 4-го класса ,

    Для вала , имею IT_d11=190мкм.,

    Выбираю микрометр гладкий (МК) с отчетом 0,01мм., в руках.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3. Расчет и выбор  посадок с натягом

    Посадки с натягом предназначены для  получения неподвижных разъемных  соединений без дополнительного  крепления деталей. Относительная  неподвижность деталей обеспечивается силами сцепления (трения), возникающими на контактирующих поверхностях  вследствие их деформации, создаваемой натягом при сборке соединения.

    Исходные  данные:

Параметр	Обозначение	Значение
Номинальный диаметр  соединения	dn	80 мм.
Длина соединения	L	60 мм.
Внутренний  диаметр вала	d1	20 мм.
Наружный диаметр  втулки	d2	160 мм.
Осевая сила	Poc	2,5 кН.
Крутящий момент	Mкр	100 Н м.
Материал изготовления вала	Сталь 40	-
Материал изготовления отверстия	СЧ 28	-
Рабочая температура  деталей	tD =td	1000C
Система изготовления	CH	-
Вид сборки – прессование  с небольшим количеством смазки

 

    Требования:

1. Выполнить эскиз соединения.
2. Определить предельные расчетные (функциональные) натяги.
3. Определить предельные технологические (конструктивные) натяги.
4. Выбрать посадку по таблице предельных натягов или таблице основных отклонений и допусков.
5. Построить схему расположения полей допусков с указанием всех параметров соединения.
6. Определить коэффициенты запаса прочности и сцепления соединения.
7. Выполнить эскизы соединения и отдельных деталей с обозначением посадки.
8. Определить усилие запрессовки или температуру ступицы для термической сборки соединения.

    3.1. Определяю наименьшее  придельное давление

    Наименьшее  давление на контактируемых поверхностях, необходимое для передачи крутящего момента и осевой силы без проворачивания или сдвига, равно:

      

    где f- коэффициент трения.  Для стали по чугуну  f=0,07-0,12.

    3.2. Определяю наименьший  расчетный натяг

    

    где С_d и С_D – коэффициенты Ляме вала и втулки: E_d и E_D – модули упругости материала вала и втулки,

    

    

    где - коэффициенты Пуассона материала вала и втулки. Для стали , для чугуна

     (для отверстия)  ( для вала).

    

    3.3. Определяю наибольше  допустимое давление

    

    

    где и - пределы текучести материалов валов и отверстия

    3.4. Определяю наибольший  придельный натяг

    

    3.5. Определяю придельный  технологический  натяг

придельный  технологический  натяг нахожу по выражениям:

    

    где -поправка на смятие шероховатости поверхности вала и втулки при сборке: -поправка на температурное расширение деталей: -поправка на уменьшение натяга при повторных запрессовках  в процессе эксплуатации и ремонта ( по экспериментальным данным ): x- коэффициент, учитывающий увеличения удельного давления у торцов втулки (определяю по графику в зависимости отношения   )

    

    где -коэффициент смятия шероховатости поверхности (0,25…0,35 для запрессовки со смазкой),  К- коэффициент квалитета точности.

    Расчетный допуск посадки равен:

    

    Предварительно  квалитет точности равен:

      

    где i- единица допуска, для  i=1.9мкм. Ближайшее значение к=100 для 11-го квалитета, поэтому к=1.

    

    Из-за уменьшения фактической площади  контакта при увеличении шероховатости  поверхности поправку на смятие шероховатости  рекомендуется принимать не более

    

      и  -предельно допустимые параметры шероховатости поверхности. Для размеров 18-120мм. ориентированно при прессовании можно принять =1,25мкм. и =2,5мкм.

    

    Поправку  на температурное расширение определяю  по формуле

    

    где и -коэффициенты линейного расширения : где и -рабочие температуры отверстия и вала: t-20⁰C- температура сборки.

 

    Подставляю  в формулу  т.к. вал расширяется больше и необходимо компенсировать увеличение натяга.

    Определяю x –l/d=60/80=0.75, поэтому х=0,9.

    

    3.6. Выбираю посадку

     предельные стандартные натяги

    Технологический допуск посадки равен

    

    Допуск  на основную деталь –отверстие. равен:

    

    Выбираю ближайший  10-го квалитета.

    Основные  отклонения равны

    

    

    Принимаю  что соответствует 9-му квалитету.

    Предельные  отклонения равны:

     

    Предельные  стандартные натяги:

    

    Условия выбора посадок удовлетворяются:

    

    Выбранная посадка записывается так: