Допуски и посадки гладких соединений

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Целью данной курсовой работы является подбор посадок для указанных соединений, простановка допусков, а также выбор и проектирование средств измерений и контроля размеров.

Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц является важнейшим условием обеспечения взаимозаменяемости – свойства изделия равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров изделий другим однотипным экземпляром. Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. При полной взаимозаменяемости упрощается процесс сборки – он сводится к простому соединению деталей рабочими преимущественно невысокой квалификации; появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливается необходимый темп работы; упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена новой.

 

Описание узла роликового кантователя к гидравлическому прессу для правки деталей:

Распорная втулка 2 надевается на вал со значительным зазором, но необходимо учесть, что на этой же шейке монтируется внутреннее кольцо подшипника 1. Движение с вала 8 привода продольной подачи осуществляется через зубчатое колесо 3 и рейку (на чертеже не показана). Неподвижность зубчатого колеса 3 на валу 8 обеспечивается шпонкой 9.

На стальную ступицу 7 червячного колеса напрессован бронзовый венец 10 с натягом, допустимые значения которого указаны в задании. Шлицевый вал 6 при работе имеет продольные перемещения. Шлицы в отверстии ступицы зубчатого колеса закаливаются. Подшипники имеют перегрузку до 300%. Режим работы тяжёлый.

Примечание: резьбовое соединение на чертеже не показано.

 

1  Допуски и посадки гладких  соединений

1.1 Соединения гладких валов и отверстий

1.1.1 Подбор посадок методом  подобия

Первое соединение: на вал 8  со значительным зазором надевается распорная втулка 2.

Методом подобия из перечня посадок с зазором [4,c.26] выбирается тип посадки H/h.

Для посадки данного типа наименьший зазор равен нулю, наибольший – сумме допусков вала и отверстия. Применяются в квалитетах с 4-го по 12-й

Для вала и для отверстия выбираются 9-ый квалитеты.

 

Предельные размеры и допуск вала Ø 60 :

dmax = d+es;                                                                                                     (1)

d1max = 60+0 = 60 мм;

dmin = d+ei;                                                                                                      (2)

d1min = 60–0.074 = 59,926 мм;

Td = dmax–dmin = es–ei;                                                                                    (3)

Td1 = 0+0,074 = 0,074 мм.

 

Предельные размеры и допуск отверстия:

Отверстие Ø 60 ;

Dmax = D+ES;                                                                                                  (4)

D1max = 60+0,074 = 60,074 мм;

Dmin = D+EI;                                                                                                   (5)

D1min = 60+0 = 60 мм;

TD = Dmax–Dmin = ES–EI;                                                                               (6)

TD1= 0,074-0 = 0,074 мм.

 

Минимальный зазор:

Smin =  Dmin–dmax  = EI–es;                                                                             (7)

S1min = 0 – 0 = 0 мм.

 

Максимальный зазор:

Smax =  Dmax–dmin = ES–ei;                                                                              (8)

S1max = 0,074 + 0,074 =  0,148 мм.

 

Средний зазор:

Sm = (Smax + Smin)/2;                                                                                        (9)

Sm = (0,148 – 0)/2 = 0,074 мм.

 

Допуск посадки с зазором:

TS = Smax–Smin = TD+Td;                                                                            (10)

TS1 = 0,148 - 0 = 0,148 мм.

 

Схема полей допусков изображена на рисунке 1.

Эскиз вала изображён на рисунке 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

 

Рисунок 2

 

Эскиз втулки изображен на рисунке 3.

Эскиз соединения распорной втулки с валом изображен на рисунке 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4

 

Второе соединение: на вале продольной подачи 8 с помощью шпонки 9 крепится зубчатое колесо 3.

Так как применяется шпонка, то посадка является переходной.

Методом подобия по [4,с.28]выбирается тип посадки  H/n. Для неё наиболее вероятны натяги, в этих посадках зазора практически не возникает. Применяются в неподвижных соединениях, передающих большие усилия при наличии ударов и вибраций.

Для вала выбирается 6 квалитет, а для отверстия 7.

 

Предельные размеры и допуск вала (формулы (1),(2),(3)):

вал Ø 70 ;

d2max = 70+0,039 = 70,039 мм;

d2min = 70+0,020 = 70,020 мм;

Td2 = 0,039-0,020 = 0,019мм.

 

Предельные размеры и допуск отверстия (формулы (4),(5),(6)):

отверстие Ø 70 ;

D2max = 70+0,03 = 70,03 мм;

D2min = 70+0 = 70 мм;

TD2 = 0,03-0 = 0,03 мм.

 

Максимальный зазор по формуле (8):

Smax =  Dmax–dmin = ES–ei;                                                                               

S2max = 0,03 – 0,02 =  0,01 мм.

 

Максимальный натяг:

Nmax = dmax – Dmin = es – EI;                                                                        (11)

N2max  = 0,039-0 = 0,039 мм.

 

Средний натяг:

Nm  = (Nmax − Smax )/2;                                                                                 (12)

Nm = (0,039 – 0,01)/2 = 0,0145 мм.

 

Допуск переходной посадки:

TS(N) = TD + Td ;                                                                                        (13)

TS(N) = 0,03 + 0,019 = 0,049 мм.

 

 

Схема полей допусков изображена на рисунке 5.

Эскиз вала изображён на рисунке 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6

 

Эскиз отверстия зубчатого колеса изображен на рисунке 7.

Эскиз соединения зубчатого колеса с валом изображен на рисунке 8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8

 

1.1.2 Подбор посадки расчётным  методом

Соединяемые детали: на стальную ступицу  7  червячного колеса напрессован бронзовый венец 10 с натягом.

Исходные данные:  D3=200 мм , Nmax = 0,285 мм , Nmin = 0,165 мм.

По справочнику [4,c.156] находится подходящая посадка с натягом - H/u.

Она характеризуются большими гарантированными натягами                       N = (0.001…0.002)dm.

Для вала и отверстия назначается 7 квалитет.

 

Предельные размеры и допуск вала (формулы (1),(2),(3)):

вал Ø 200 u ;

d3max  = 200 + 0,282 =  200,282 мм;

d3min = 200 + 0,236 = 200,236 мм;

Td3 = 0,282-0,236 = 0,046 мм.

 

Предельные размеры и допуск отверстия (формулы (4),(5),(6)):

отверстие Ø 200 ;

D3max = 200 +0,046 = 200,046 мм;

D3min = 200 +0 = 200 мм;

TD3= 0,046-0 = 0,046 мм.

 

Минимальный натяг:

Nmin = dmin – Dmax = ei – ES;                                                                       (14)

N3min = 0,236–0,046 = 0,190 мм.

 

Максимальный натяг (формула (11)):

N3max = 0,282-0 = 0,282 мм.

 

Средний натяг:

Nm = (Nmax + Nmin)/2;                                                                                    (15)

N3m = (0,282+0,190)/2 = 0,236 мм.

 

Допуски посадки с натягом:

TN = Nmax – Nmin = Td + TD;                                                                      (16)

TN3 = 0,282+0,190 =0,092 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема полей допусков изображена на рисунке 9.

Эскиз вала изображён на рисунке 10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9

 

     

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

Рисунок 10

 

Эскиз отверстия зубчатого колеса изображен на рисунке 11.

Эскиз соединения зубчатого колеса с валом изображен на рисунке 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 12

 

1.2 Контроль размеров цилиндрических поверхностей гладкими калибрами

Для контроля первого соединения Ø 60 используются следующие калибры.

Для вала Æ60 h9 используется скоба 8113-0144 h9, ГОСТ 18360-93.

Исходные данные:

- Æ60 ;

- d1max = 60 мм;

- d1min = 59,926 мм;

- Td1  = 0,074 мм.

 

Используя ГОСТ 24853, определяются допуски и отклонения калибра-скобы, рассчитываются предельные размеры проходного и непроходного калибров, размеры предельно изношенных проходных калибров, а также контркалибры К–И, К–ПР, К–НЕ.

 

Допуски и отклонения калибра скобы:

Z,Z1 = 13мкм;

Y = Y1 =0;

a,a1 = 0;

H = 5 мкм;

H1 = 8 мкм;

Hp = 3 мкм.

 

Наибольший и наименьший предельные размеры для проходной стороны рабочего калибра-скобы:

ПРmax = (dmax - Z1 + H1/2),                                                                            (17)

где  Z1– отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала;

       Н1– поле допуска калибра-скобы;

ПРmax = 60-0,013+0,004 = 59,991 мм.

 

ПРmin = (dmax - Z1 - H1/2);                                                                             (18)

ПРmin = 60-0,013-0,004 = 59,983 мм.

 

Предельный размер изношенной скобы для проходной стороны:

ПРизн = (dmax+ Y1),                                                                                        (19)

где Y1– допустимый выход размера изношенной проходной стороны скобы за границу поля допуска вала.

ПРизн = 60+0 = 60 мм.

 

 

Наибольший и наименьший предельные размеры для непроходной стороны калибра-скобы:

НЕmax = (dmin + H1/2);                                                                                  (20)

НЕmax  = 59,926+0,004 = 59,93 мм.

 

НEmin = (dmin − H1/2);                                                                                    (21)

НEmin = 59,926-0,004 = 59,922 мм.

 

Исполнительные размеры:

ПР = (dmax − Z1−H1/2)+ H1;                                                                            (22)

ПР = 59,983+0.008мм.

 

НЕ = (dmin – H1/2) + H1;                                                                                  (23)

НЕ =  59,922+0.008мм.

 

Размеры контркалибров.

 

Наибольший и наименьший размеры контркалибров (шайб) для контроля проходной стороны скобы:

К-ПРmax = (dmax – Z1+ HR /2),                                                                       (24)

где Hp– допуск на изготовление контрольного калибра для скобы;

К-ПРmax = 60 – 0,013+0,0015 = 59,9885 мм.

 

К-ПРmin  = (dmax – Z1 – HR /2);                                                                      (25)

К-ПРmin  = 60-0,013-0,0015 = 59,9855 мм.

 

Наибольший и наименьший размер шайб К-И:

К-И min = (dmax+Y1 – HR /2),                                                                          (26)

где Hp– допуск на изготовление контрольного калибра для скобы;

К-И min = 60+0-0,0015 = 59,9985 мм.

 

К-Иmax = (dmax+Y1 +HR /2);                                                                           (27)

К-Иmax = 60+0+0,0015 = 60,0015 мм.

 

Наибольший и наименьший размеры контркалибров (шайб) для контроля непроходной стороны скобы:

К-НЕ max= (dmin+ HR /2);                                                                               (28)

К-НЕ max= 59,926 +0,0015 = 59,9275 мм.

 

К-НЕmin  = (dmin – HR /2);                                                                              (29)

К-НЕmin  =  59,926 -0,0015 = 59,9245 мм.

 

 

Исполнительные размеры:

К-И = (dmax+Y1 +HR /2)-Нр;                                                                           (30)

К-И = 70.0015-0.003 мм.

 

К-ПР = (dmax – Z1 + HR /2) –Нр;                                                                      (31)

К-ПР = 69.9885-0.003 мм.

 

К-НЕ = (dmin+ HR /2) -Нр;                                                                               (32)

К-НЕ = 69.9275-0.003 мм.

 

Используя ГОСТ 24853, выбирается и строится схема расположения полей допусков калибра–скобы (рисунок 13).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 13

 

Рисуется эскиз калибра-скобы (рисунок 14). Габаритные размеры скобы приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

D1	H	h	B	S	l	l1	L2	r	r1
140	118	50	18	6	28	17	4	40	6

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 14 – Калибр–скоба 8113-0144 h9, ГОСТ 18360-93

 

Для контроля отверстия  Ø 60 используются:

- пробка проходная 8136-0004 h9, ГОСТ 14815-69;

- пробка непроходная 8136-0104 H9, ГОСТ 14816-69.

 

Исходные данные:

Ø 60 ;

D1max = 60.074 мм.

D1min = 60 мм.

TD1 = 0.074 мм.

 

Используя ГОСТ 24853, определяются допуски и отклонения калибра-пробки рассчитываются предельные размеры проходного и непроходного калибров, а также размеры предельно изношенных проходных калибров.

Z,Z1 = 13мкм, Y=Y1 =0, a,a1 = 0, H = 5 мкм, H1 = 8 мкм, Hp = 3 мкм.

 

Наибольший и наименьший предельные размеры для проходной стороны калибра-пробки:

ПРmax = (Dmin + Z + H/2),                                                                             (33)

где Z – отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия;

       Н– поле допуска  калибра-пробки;

ПРmax = 60 + 0.013 + 0.0025 = 60.0155 мм.

 

ПРmin = (Dmin + Z − H/2);                                                                            (34)

ПРmin = 60 + 0.013- 0.0025 = 60.0105 мм.

 

Предельный размер изношенной пробки для проходной стороны:

ПРизн = (Dmin − Y),                                                                                        (35)

где Y– допустимый выход размера изношенной проходной стороны пробки за границу поля допуска паза.

ПРизн  = 60-0 = 60 мм.

 

Наибольший и наименьший предельные размеры для непроходной стороны калибра-пробки:

НЕmax = (Dmax + H/2);                                                                                   (36)

НЕmax = 60.074+0.0025 = 60.0765 мм.

 

НEmin = (Dmax − H/2);                                                                                   (37)

НEmin = 60.074-0.0025 = 60.0715 мм.

 

 

Исполнительные размеры

ПР = (Dmin + Z + H/2)-H ;                                                                    (38)

ПР = 60.0155-0.005 мм.

 

НЕ = (Dmax + H/2)-H;                                                  (39)

НЕ = 60.0765-0.005 мм.

 

Используя ГОСТ 24853, выбирается  и строится схема расположения полей допусков калибра–пробки (рисунок 15).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 15

 

Рисуется эскиз калибра–пробки (рисунок 16). Габаритные размеры пробки приведены в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2

L	l	L1	l1
151	36	141	26

 

 

Рисунок 16 – Калибр-пробка проходная 8136-0004 h9, ГОСТ 14815-69;

                     Калибр-пробка непроходная 8136-0104 H9, ГОСТ 14816-69.

 

Для контроля второго соединения  Ø 70 используются следующие калибры:

для вала Æ70 n6 :

- скоба 8113-0149 n6, ГОСТ 18360-93.

для отверстия  Ø 70 H7:

- пробка проходная 8136-0009 h7, ГОСТ 14815-69;

- пробка непроходная 8136-0109 H7, ГОСТ 14816-69.

 

Для контроля третьего соединения  Ø 200 используются следующие калибры:

для вала Æ200 u7 :

- скоба 8113-0304 u7, ГОСТ 18360-93.

для отверстия  Ø 200 H7:

- пробка проходная с насадкой 8140-0123 H7, ГОСТ 14822-69;

- пробка непроходная с насадкой 8140-0184 h7, ГОСТ 14823-69.

 

1.3 Допуски и посадки подшипников качения

Для заданного подшипника качения следует текстом расшифровать условное обозначение по ГОСТ 3189.

Исходные данные: условное обозначение подшипника – 7312; F = 26 кH.

Расшифровка условного обозначения.

12 – шифр подшипника d = 12*5 = 60 мм.

3 – серия по диаметру – средняя.

7 – тип подшипника – конический  роликовый однорядный.

00 – без конструктивных особенностей.

0 – серия подшипника по ширине  – узкая.

C – категория.

0 – ряд момента трения.

0 – группа радиального зазора.

0 – класс.

Режим работы – тяжёлый. Подшипники имеют перегрузку до 300% .

Из стандарта на конструкцию подшипника выписываются недостающие размеры, необходимые для последующих расчетов (таблица 1.3).Выполняется эскиз подшипника  (рисунок 17).

 

Таблица 1.3

d	D	B	Т	с	r	r1
60	130	31– 0,3	33,5	27	3,5	1,2

b = 10 ... 140

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 17

 

Внутреннее кольцо нагружено циркуляционно, а наружное – местно.

Для местно нагруженного кольца посадка подбирается согласно таблицам ГОСТ 3325.

Посадка наружного кольца в корпус-  .

Предельные размеры и допуск корпуса (формулы (4),(5),(6)):

Æ 130 ;

Dmax кор = 130 + 0,02 = 130,02 мм;

Dmin кор = 130 – 0,02 = 129,98 мм;

TDкор = 0,02 + 0,02 = 0.04 мм.

 

Предельные размеры и допуск наружного кольца подшипника (формулы (4),(5),(6)):

Æ 130 ;

Dmax н.к. = 130 + 0= 130 мм;

Dmin н.к. = 130 – 0,018 = 129,982 мм;

TDн.к. = 0 + 0,018 = 0,018 мм.

 

Максимальный, средний зазор и натяг (формулы (8),(11)(12)):

Smax = 130,02 – 129,982 = 0,038 мм;

Nmax = 130 – 129,98 = 0,02 мм;

Sm = (0,038 – 0,02))/2 = 0,009 мм.

 

Допуск переходной посадки (формула (13)):

TS (N) = 0,025 + 0,04 = 0,065 мм.

Схема полей допусков изображена на рисунке 18.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 18

 

Для циркуляционно-нагруженного – по величине рассчитанной интенсивности радиальной нагрузки.

Интенсивность радиальной нагрузки:

,                                                                                        (40)

 

где K1 – динамический коэффициент посадки зависящий от характера перегрузки, в описываемом подшипнике  K1 = 1.8 потому что имеют место перегрузки до 300%);

        К2 – коэффициент, учитывающий ослабление посадочного натяга при пониженной жесткости вала или корпуса (полый вал или тонкостенный корпус), для описываемого подшипника К2 = 1 , т.к как вал сплошной;

        К3 – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами тел качения в двухрядных роликоподшипниках и сдвоенных шарикоподшипниках при наличии осевой нагрузки на опору; для описываемого подшипника  К3 = 1, так как он однорядный;      

.

Посадки внутреннего кольца на вал -  Æ 60 .

 

Предельные размеры и допуск внутреннего кольца (формулы (1),(2),(3)):

Æ 60 ;

dmax вн.к = 60 + 0 = 60 мм;

dmin  вн.к = 60 – 0,015 = 59,985 мм;

Tdвн. к. = 0 + 0,015 = 0,015 мм.

 

Предельные размеры и допуск  вала (формулы (1),(2),(3)):

Æ 60 ;

dmax  в. = 60 + 0,039 = 60,039 мм;

dmin  в..= 60 + 0,02 = 60,02 мм;

Tdв. = 0,039  - 0,02 = 0,019 мм.

 

Максимальный, минимальный и средний натяг (формулы (11),(14),(15)):

Nmax = 60,039 – 59,985 = 0,054 мм;

Nmin = 60,02 - 60 = 0,02 мм;

Nm = (0,054 + 0,02)/2 = 0,037 мм.

 

Допуски посадки с натягом (формула (16)):

TN = 0,054 – 0,02 =0,034 мм.

 

Схема полей допусков изображена на рисунке 19.

Эскиз подшипникового узла с указанием назначенных посадок изображен на рисунке 20.

Эскиз посадочной поверхности вала под подшипник качения изображен на рисунке 21.

Эскиз посадочной поверхности отверстия корпуса под подшипник качения изображен на рисунке 22.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 19                                                                     Рисунок 20

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 21                                                                       Рисунок 22                                                                                                                 

 

 

1.4  Выбор средств  измерения

Исходные данные:

- отверстие Ø 70 ;

- IT/σтех = 3,5.

По таблице [2, с.5]  устанавливается допуск на изготовление (IT) и допускаемая погрешность измерения (δ):

IT= 0,03 мм;

δ= 9 мкм.

По таблице [2, с.12] выбираются возможные универсальные измерительные средства. Это нутромер индикаторный  (КМД-4 класса Ra=0,4) НИ-10 (500) ГОСТ 9244 с кодом 18.

Его техническая характеристика:

-предел измерения 50 - 80 мм;

-цена деления отсчетного устройства 0,001 мм;

-предельная погрешность измерительного средства Δ = 5,5 мкм.

 

Далее производится оценка влияния погрешности измерения нутромера на результаты рассортировки деталей.

Определяется относительная точность метода измерения по формуле:

σ мет = Δ/2;                                                                                                    (41)

σ мет = 5,5/2 = 2,75 мкм;

 

Амет (s) = sмет /IT100% ;                                                                               (42)

А мет (σ) = 2,75/30 ·100%=10% . 

 

По графику [2, с.7] Aмет (s)=10%  то для заданной точности технологического процесса находятся: