Метролгическое обеспечение

Оглавление

 

Введение…………………………………………...………………………………3

Описание конструкции и назначение узла………….…………………...……....4

Расчет и выбор посадок подшипника качения………………………….…...….5

Расчёт и выбор посадки с  натягом……………….………………………………9

Выбор посадок для сборочного узла и расчет их элементов…………...…….13

Выбор средств измерения деталей…………….…………………………..……16

Расчет рабочих и контрольных  калибров………………………………..….…19

Заключение……………………….………………………………………………23

Список использованных источников…….…………………………………..…24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Качество машин и  механизмов, их надежность и долговечность  в значительной степени определяется точностью обработки деталей  при изготовлении. Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц является одним из основных условий взаимозаменяемости.

Обеспечение взаимозаменяемости, а, следовательно, и заданного уровня качества изделий подразумевает не только установление комплекса требований ко всем параметрам, оказывающим влияние на взаимозаменяемость и качество изделий (нормирование параметров и их точности), но и эффективный контроль нормируемых параметров.

Эксплуатационные показатели механизмов и машин (долговечность, надежность, точность и т.д.) в значительной мере зависят от правильности выбора посадок, допусков формы и расположения, шероховатости поверхности отдельных деталей. В собранном изделии отклонения размеров, формы, расположения осей или поверхности какой-либо одной детали вызывают отклонения у других. Эти отклонения, суммируясь, приводят к повышенному и неравномерному изнашиванию деталей, снижают точность работы подвижных соединений, вызывают интенсивный износ, очаги задиров, неравномерное распределение напряжений в неподвижных сопряжениях.

Развитие стандартизации норм взаимозаменяемости стимулирует широкую стандартизацию продукции массового потребления - полуфабрикатов, сортового проката, крепежных изделий, электродвигателей, редукторов и пр.

Серийное и массовое производство и эксплуатацию изделий  надлежащего качества возможно организовать только с применением стандартизации норм взаимозаменяемости. Выполнение установленных стандартом требований проверяют измерениями, которые в свою очередь базируются на стандартных единицах, средствах их воспроизведения, процедурах и требованиях к оформлению.

 

 

Описание конструкции и назначение узла

Червячный редуктор — устройство, преобразующее угловую скорость и момент двигателя, используя червячную передачу.

Червячный редуктор предназначен для передачи крутящего момента  от электродвигателя к исполнительным звеньям. Ведущий вал редуктора 5 представляет собой ступенчатый  вал, на котором установлен червяк. Частота вращения ведущего вала составляет 380 об/мин. Передаваемый крутящий момент Т₂ = 305 Н·м, радиальная нагрузка консольного участка выходного вала составляет 7400 Н, осевое усилие 2 кН. Ведомый вал 4 воспринимает нагрузку от ведомой шестерни 11 с числом зубьев Z₂ =59. Ведомый вал вращается в подшипниках 7. По условиям работы  
редуктора нагрузка на подшипники с сильными ударами и вибрацией, перегрузка до 300 %. Шестерни и валы с подшипниками установлены в корпусе 6, закрываемом крышкой редуктора 1. подшипники закрываются глухими и сквозными крышками 3 и 8; герметичность достигается установкой прокладок под крышки.

 

 

Расчет и выбор посадок  подшипника качения

Данные для расчета:

• номер подшипника и класс его точности: подшипник радиально-упорный легкой серии 36310, класс точности 6;
• радиальная реакция опоры R = 2,0 кН;
• осевое усилие А = 2 кН;
• характер нагружения: с сильными толчками и вибрациями, перегрузка до 300%;
• диаметр отверстия полого вала d_отв = 0 (вал сплошной).

 

Анализом условий и  характера работы сборочного узла устанавливаем, что циркуляционно-нагруженными (вращающимися) являются внутренние кольца подшипников качения, сопрягаемые с ведущими и ведомыми валами редуктора. Корпус редуктора является неподвижным. Наружные кольца неподвижны, что определяет местный характер их нагружения. По табл. 8 прил. A определяем габаритные размеры подшипника:

d = 30 мм; D = 62 мм; b = 16 мм; r = 1,5 мм.

1. Определяем интенсивность  радиальной нагрузки на посадочной  поверхности циркуляционно-нагруженного  кольца по формуле:

Н/мм.

Значение К_П выбираем по табл. 7 прил. А в зависимости от характера нагрузки, в нашем случае К_П = 1,8; значение коэффициента F_A выбираем из табл. 2 прил. А в зависимости от величины , в нашем случае для радиально-упорных подшипников F_A = 1; значение коэффициента F выбираем по таблице 6 прил. А: F= 1,6.

2. По найденному значению P_R для d = 30 мм по табл. 5 прил. Б выбираем основное отклонение на посадочной поверхности внутреннего кольца, в нашем случае основное отклонение к.

3. Для наружного кольца, испытывающего  местное нагружение, в соответствии  табл. 3 прил. Б для разъемного  корпуса с сильными толчками  и вибрациями, перегрузкой до 300 % принимаем посадку J_S.

4. Выбор экономически целесообразного квалитета для посадок подшипника на вал и в корпус производим на основании данных табл. 2 настоящих методических указаний.

Посадка подшипника на вал  Ø30 , посадка в корпус Ø62 .

5. По таблицам 9, 10 прил. А и таблицам ГОСТ 25347-82 определяем отклонения для колец подшипника и сопрягаемых с ними деталей соответственно. Строим поля допусков по наружному и внутреннему диаметрам колец подшипника.

S_max = es – EI = 0.026мм;

S_min = ei – ES = -0,017 мм;

 

a)            б)

Рис. 1. Схемы полей  допусков посадки подшипника на вал (а) и в корпус (б).

Для внутреннего кольца:

N_max = EI - es = 0,023мм.

N_min = ES - ei 1= 0,002 мм.

6. Определяем максимальный  допустимый натяг  .

,

где значение К:

Условие N_max < выполняется, т.к. 0,023 < 0,1098.

7. Проверяем достаточность  минимального натяга в посадке  внутреннего кольца на вал.

= = 5.3 мкм.

Условие N_min ³_. не выполняется, поэтому вводим поправку на шероховатость:

= - 5(R_aD + R_ad) =5.3–5(0.63+0,32) = 0,55 мкм = 0,00055 мм. В том случае, если учет шероховатости не приводит к выполнению условия, то следует выбирать для посадки на вал следующее отклонение допуска вала (табл. 5 прил. A). С учетом поправки на шероховатость условие N_min ³_. выполнено, т.к. 0,002 > 0,00055.

8. Проверяем наличие  посадочного рабочего зазора.

G_p = G_н - ∆d,

 

где G_н = = мм.

Значения G_max и G_min берутся по данным табл. 12 прил. А.

 

U_эф = 0,85N_ср = 0,85· мм.

∆d=U_эф = ·=0.011

G_p = 0,0305 – 0,0086 = 0,0245 мм. G_p > 0. Условие выполнено.

 

Усилие запрессовки Р_запр:

= = =2919.6 Н.

9. Температура нагрева  подшипника в масле

,

где S_сб = S_min в посадке типа H/g = -0,017 мм;

α = (11,1±1)·10^-6 град^-1;

= = 36,6 ºС.

 

 

 

Расчёт и выбор посадки  с натягом

Для цилиндрического  редуктора произведем расчет сопряжения «вал - зубчатое колесо».

Данные для расчета:

• номинальный диаметр сопряжения d = 120 мм;
• длина сопряжения ℓ= 0,085м;
• наружный диаметр втулки d₂ = 0,14 м;
• диаметр осевого отверстия d₁ = 0;
• передаваемый крутящий момент М = 12500 Н•м;
• осевое усилие P= 0, Н;
• величины шероховатости поверхностей вала и втулки R_zd,=1,6 мкм; R_zD = 3,2 мкм;
• материал вала и втулки - сталь 45;

 

1. Определяем удельное контактное эксплуатационное давление Р_э, принимая коэффициент запаса прочности n =1,5:

Р_э = = = 46,4*10⁶ Па,

2. Определяем значение  предела текучести материала  по таблице 2 прил. Г. Для стали  45 значение σ_т = 3,53∙10⁸ Па.

Вал и втулка испытывают упругие  деформации.

 

3. По графику деформаций (рисунок 1 прил. В) определяем наибольшее допустимое значение Р_нб/σ_т на границе допустимой зоны деформирования (кривая «б») и рассчитываем значение Р_нб , Па,

Р_нб/σ_т  =0,122.

Р_нб=0,122· σ_т = 0,122·3,53·10 ⁸=0,43066·10 ⁸ Па.

4. По графику (рис 2 прил. В) определяем значение коэффициента

неравномерности распределения  удельного давления χ:

 

.

По соотношениям l/d и d₁/d находим значение коэффициента неравномерности распределения удельного давления χ=0,95.

 Определяем наибольшее  значение удельного давления  Р_нб.доп:

5. Определяем коэффициенты формы

вала:

втулки:

где μ_А и μ_В- коэффициенты Пуассона материала втулки и вала соответственно, определяемые по табл.2 прил. А.

6. Рассчитаем значение  наибольшего и наименьшего допустимого  натяга  и .

7. Рассчитаем поправку на смятие микронеровностей сопрягаемых поверхностей:

Определим величины расчетных  значений минимального и максимального  натягов:

₌ + Δш = 90,94 +4,8 = 95,74 мкм.

₌ + Δш = 80,16+4,8 = 80,56 мкм.

8. По таблицам ГОСТ 25347-82 выбираем стандартную посадку 120 и строим поля допусков (рис. 2). При выборе посадки соблюдаем условия:

≥ .

< .

Рис. 2. Схема полей  допусков посадки с натягом 120 .

Выбранная посадка Ø120 H8/u8 удовлетворяет условиям:

≥ : 80,16 мкм ≥ 133 мкм.

< : 95,74 мкм ≤ 37 мкм.

9. Определяем наибольшее удельное давление на сопрягаемых поверхностях при наибольшем натяге выбранной посадки:

10. Наибольшее напряжение  во втулке:

Прочность втулки обеспечена, т.к. выполняется условие

σ_д ≤ σ_т

0,3568∙10⁸ ≤ 0,7136∙10⁸.

 

 

Выбор посадок для сборочного узла и их расчет

 

Номера сопрягаемых  деталей	Наименование сопрягаемых деталей	Выбранные посадки по ГОСТ 25347-82
7-4	Подшипник - вал	Ø 30 L6 / к6
7-1	Подшипник - корпус	Ø 62Js7 / l6
10-4	Шпонка – вал червячной  колеса	10 N9 / h9
10-11	Шпонка - червячное колесо	10 Js9/ h9
11-4	Червячное колесо – вал	Ø 35 H8/u8
8-6	Глухая крышка - корпус	Ø 62 Js7/ d11
3-1	Крышка сквозная - корпус	Ø 62 Js7 / d9
2-1	Болт - корпус	М8 7H / 8g
2-3	Болт – крышка (наружная)	Ø 8 H12 / 8g
9-6	Штифт - нижний полукорпус	Ø 11 R7 / h6

 

Номера сопряг. деталей	Номинальный размер с отклонениями	Предельные размеры, мм						Схемы полей допусков
		Dmax	Dmin	dmax	dmin	Smax	Smin
7-4		30	29.992	30.015	30.002	-	-
7-1		62.015	61.983	62	61.989	0.026	-
10-4		10	9.964	10	9.964	0.36	-
10-11		10.018	9.982	10	9.964	0.054	-
11-4		35.039	35	35.099	35.060	-	-
8-6		62.015	61.985	61.900	61.710	0.305	0.085
3-1		62.015	61.985	61.900	61.826	0.189	0.085
3-1		8.200	10	7.972	7.637	0.563	0.028
2-3		8.150	8	7.972	7.637	0.513	0.028
9-6		9.987	9.972	10	9.991	-	-

 

 

 

 

Выбор средств измерения  деталей

Номера   сопрягаемых   деталей			TD (Td), мм	Допускаемая погрешность  измерения δизм, мкм	Средство измерения	Цена деления, мм	Пределы измерения, мм
7-4			0,008	13	Стандартная деталь	-	-
			0,013	4	Рычажная скоба ГОСТ 11098-81	0,002	25-50
7-1			0,032	19	Индикаторный  нутромер ГОСТ 868-81	0,01	50-100
			0,011	5	Стандартная деталь	-	-
10-4			0,036	9	Индикаторный нутромер ГОСТ 868-81	0,01	35-50
			0,036	2	Рычажная  скоба ГОСТ 11098-81	0,002	25-50
10-11			0,036	9	Индикаторный нутромер ГОСТ 868-81	0,01	35-50
			0,036	2	Рычажная  скоба ГОСТ 11098-81	0,002	25-50
11-4			0,039	16	Рычажная  скоба ГОСТ 11098-81	0,002	25-50
			0,039	5	Рычажная  скоба ГОСТ 11098-81	0,002	25-50
8-6			0,030	16	Индикаторный  нутромер ГОСТ 868-81	0,01	50-100
			0,190	5	Микрометр гладкий Гладкий микрометр ГОСТ 6507–90	0,010	50 - 75
3-1		0,200		16	Индикаторный  нутромер ГОСТ 868-81	0,01	50-100
		0,335		5	Скоба рычажная ГОСТ 11098-81	0,002	25-50
9-6			0,015	9	Индикаторный  нутромер ГОСТ 868-81	0,002	10 - 18
			0,009	2	Микрометры рычажные ГОСТ 4381 - 68	0,010	0 - 25
2-1	D,d		-	-	Резьбовой калибр – пробка ГОСТ 24939 – 81	-	-
			0,375	80	Микрометр гладкий ГОСТ 6507 – 90	0,01	0 – 25
	D2,d2		0,224	50	Резьбовая пробка ГОСТ 12202 – 66	-	-
			0,212	50	Микрометр резьбовой  ГОСТ 4380 – 93	0,01	0 – 25
	D1,d1		0,375	80	Калибр – пробка гладкая  ГОСТ 17739 – 72	-	-
			-	-	Резьбовое кольцо ГОСТ 17763 – 72	-	-
2-3			0,150	9	Калибр – пробка гладкая  ГОСТ 17739 – 72	-	-
			0,335	2	Микрометр резьбовой  ГОСТ 4380 – 93	0,01	0 – 25

 

Расчет рабочих и контрольных  калибров

Построить схемы полей  допусков калибра-скобы и калибра-пробки, рассчитать предельные и исполнительные размеры калибров для контроля деталей в сопряжении ∅32 H8/j_S7.

1. По таблицам допусков ГОСТ 25347-82 определяем значения отклонений отверстия ∅32H8: ES = +0,039 мм; EI = 0 и вала ∅32 j_S7: es = +0.012 мм; ei = -0,012 мм и строим поля допусков этих деталей.
2. Размечаем нулевые линии для построения полей допусков калибров.
1. Нулевая линия поля допуска проходной стороны калибра-пробки (нижняя граница поля допуска) 32,000 мм. Нулевая линия поля допуска непроходной стороны (верхняя граница поля допуска) 32,039 мм;
2. Нулевая линия поля допуска проходной стороны калибра-скобы (верхняя граница поля допуска) 32,012 мм. Нулевая линия поля допуска непроходной стороны - (нижняя граница поля допуска) 31,988 мм.
3. По таблицам ГОСТ 24853-81 выбираем отклонения:
1. для пробок Z= 2,5 мкм, Y = 2,0 мкм, H=2,5 мкм;
2. для скоб Z₁= 3,5 мкм, Y₁ = 3,0 мкм, H₁= = 4,0;

H_p = 1,5 мкм.

4. .

Рис. 6. Схема расположения поля допуска отверстия и полей допусков калибров.

От соответствующих  нулевых линий строим поля допусков калибров. Участок износа обозначаем вертикальной штриховкой

 

Рис.7. Схема расположения поля допусков вала и полей допусков калибров- скоб

5. Рассчитываем предельные размеры калибра-пробки в соответствии с формулами.

6. Рассчитываем предельные размеры калибра-скобы в соответствии с формулами.

мм.

 мм.

 мм.

 мм.

 мм.

7. Рассчитываем предельные размеры контрольных калибров в соответствии с формулами.

=

 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Результаты расчетов оформляем в виде таблицу. 

Размеры	Предельные размеры  калибров, мм
	Для пробки	Для скобы
Проходная сторона
Наибольший	32,00375	32,0105
Наименьший	32,00125	32,0065
Изношенный	31,998	32,015
Непроходная сторона
Наибольший	32,04025	31,99
Наименьший	32,03775	31,986
Контрольные калибры
Проходная сторона  новая
Наибольший	-	32,00925
Наименьший	-	32,00775
Проходная сторона  изношенная
Наибольший	-	32,01575
Наименьший	-	32,01425
Непроходная сторона
Наибольший	-	31,98875
Наименьший	-	31,98725

9. Определяем исполнительные размеры калибров для простановки их на чертежах.

Пробки  Р-ПР    32,00375_-0,005 мм   Р-НЕ      32,04025_-0,005 мм

Скобы          Р-ПР    32,0065^+0,005 мм             Р-НЕ      31,986^+0,005 мм

 

Заключение

В  ходе выполнения курсовой  работы «расчет и выбор посадок сборочного соединения»  я овладел навыкам практического использования требований  общетехнических стандартов, провел расчет и выбор посадок подшипника качения, назначения  оптимальных  технических  требований, обучилась   навыкам  правильного  выбора  и  расчета  допусков  и  посадок  с натягом, научился выбирать посадки и средства измерения для них.

 

 

Список использованных источников

 

1. Афанасьев, А.А. Взаимозаменяемость [Текст]:учебник для студ. высш. учеб. заведений / А.А. Афанасьев, А.А. Погонин. – М.: ИЦ «Академия», 2010. – 352 с.
2. Мочалов, В.Д. Метрология, стандартизация и сертификация. Взаимозаменяемость и технические измерения: [Текст]: Учебное пособие / В.Д. Мочалов. – Белгород: Изд–во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2006. – 248 с.
3. Методические   указания к оформлению материалов при выполнении курсовых проектов (работ) и выпускной квалификационной работы для студентов специальности 072000 (200503) А. М. Степанов, Н. А. Митякина, Е. С. Гунько, – Белгород.: Изд– во БелГТАСМ, 2001. -22 с).
4. Палей, М. А. Допуски и посадки [Текст] / М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. Справ.: В 2 т. 7-е изд. Л.: Политехника, 1991. – 1184 с.
5. Анухин, В. И. Допуски и посадки [Текст]: учеб. пособие. 3-е изд. / В.И. Анухин. – СПб.: Питер, 2004 – 207 с.
6. Якушев, А. И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения [Текст]: учеб. для втузов / А. И. Якушев, Л. Н. Воронцов, Н. М. Федотов. – 6-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1986. –352 с.
7. Справочник контролера машиностроительного завода. Допуски, посадки, линейные измерения / А. Н. Виноградов,  
   Ю. А. Воробьев, Л. Н Воронцов и др.; Под ред. А. И. Якушева.- 3-е изд.- М.: Машиностроение, 1980. - 367 с.