Гладкие цилиндрические соединения

     Для контроля вала принимаем микрометр  гладкий, при работе находится в  стойке или обеспечивается надежная изоляция от тепла рук оператора, ΔLim = 5 мкм. МК-125 по ГОСТ 6507-78   [6, стр.128]

     Соединение  – 5 «шестерня коническая  – вал ведущий», D_n = 50мм.

2.1 Выбрать  и обосновать систему, квалитет  и посадку соединения

     Шлицевые  соединения предназначены для передачи крутящих моментов, а также осуществляют центрирование сопрягаемых деталей.

     Шлицевые  соединения с прямобочным профилем зубьев принимают для подвижных  и неподвижных соединений.

       К основным параметрам относятся:

D – наружный диаметр;

d – внутренний диаметр;

b – ширина зуба.

      По  заданному наружному диаметру = 50 выбираем размеры параметров прямобочного шлицевого соединения z×d×D×b  [2, стр.32]:  8×46×50×9

     В заданном соединении одна из шестерен перемещается по шлицам, вторая (коническая) – неподвижна, но т.к. шлицы на валу изготавливаются под единую посадку, следовательно выбираем центрирование по наружному диаметру D – которое принимается в неподвижных, а также в подвижных соединениях, обеспечивает высокую экономичность деталей соединения.

     D – 8×46×50H7/f7×9ØD9/f8   [3, стр. 317].

2.2 Определить  предельные отклонения размеров деталей соединения

     Расчет  предельных отклонений шлицевого соединения сводим в таблице 2.1.

     При нецентрирующем диаметре d допуск на изготовление вала не установлен, а внутренний диаметр d ограничен размером d₁ = 44,6 мм. 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2.1. - Размерные характеристики деталей  шлицевого соединения

 

2.3 Установить  шероховатость сопрягаемых поверхностей и выбрать окончательный метод обработки поверхности

     Шероховатость шлицевого отверстия в шестерни

D – наружный диаметр, Ra = 1,6 мкм

d – внутренний диаметр, не нормируется

b – ширина зуба,  Ra = 3,2 мкм.

     Шероховатость шлицевого вала

D – наружный диаметр, Ra = 1,6 мкм

d – внутренний диаметр, не нормируется

b – ширина зуба,  Ra = 1,6 мкм.             [3, стр. 233]

Окончательный вид обработки шлицевого отверстия  в шестерни – шлицепротягивание (Ra 3,2 – 0,8 мкм),

Окончательный вид обработки шлицевого вала – предварительное шлифование (Ra 3,2 – 1,6 мкм).        [3, стр. 231] 
 
 

2.4 Выбрать  измерительный инструмент

     Для шлицевого соединения с прямобочным  профилем зуба принимаем комплексный  контроль шлицевых деталей, который  осуществляется комплексными калибрами – пробками и комплексными калибрами – кольцами. ГОСТ 24960 – 80 (СТ СЭВ 1922 – 79) [3, стр. 125] 

2.5 Вычертить  рабочие чертежи соединения 2 черт. 34 с указанием материала деталей,  технических условий на изготовление  с простановкой номинальных с предельными отклонениями, шероховатости поверхностей, допусков формы и расположения поверхностей и осей в соответствии с требованиями ЕСКД

     Смотреть  чертеж на формате А3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Расчет и выбор  посадок подшипников  качения 

Задано: подшипник качения     308    , черт.   33   , сопряжения    3,4   . 

Определить  конструктивные размеры подшипника и вид нагружения наружного и  внутреннего колец

     По  номеру подшипника и чертежу следует, что это роликовый конический однорядный подшипник

D=90мм

d=40мм

B =23мм [7, стр.118]

      Наружное  кольцо подшипника – испытывает местный вид нагружения, т.к. кольцо неподвижно в корпусе и действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка постоянно воспринимается одним и тем же ограниченным участком дорожки кольца и передается соответствующему участку посадочной поверхности отверстия корпуса;

      - монтируется с зазором, чтобы  кольцо под действием толчков  и вибраций постепенно проворачивалось  относительно посадочной поверхности,  зазор компенсирует температурные расширения валов и корпусов.

     Внутреннее  кольцо подшипника – испытывает циркуляционный вид нагружения, т.к. кольцо вращается вместе с валом и действующая на подшипник результирующая радиальная нагрузка воспринимается и передается телам качения в процессе вращения дорожки качения последовательно ко всей ее длине.

      - Монтаж подшипника осуществляется  с натягом, чтобы исключить  возможность обкатки и проскальзывания  кольца по посадочной поверхности  при работе. 
 

Выбрать, исходя из условий эксплуатации, рекомендуемые посадки наружного и внутреннего колец подшипника

Посадки колец подшипников качения на вал и в отверстие корпуса  по ГОСТ 3325-85 выбирают в зависимости  от вида нагружения колец и класса точности подшипника.

В обозначении  заданного подшипника класс точности не указан, следовательно, подшипник «0» класса точности – применяется для большинства механизмов общего назначения, на подшипнике не проставляется.

     Для соединения «Корпус – наружное кольцо подшипника» принимаем посадку  Ø90 Н7/l0, она применяется в узлах изделий общего машиностроения, редукторах, сельхозмашинах. [3, стр. 287]

     Для соединения «Внутреннее кольцо подшипника – вал» принимаем посадку  Ø40L0/k6, она применяется в узлах изделий общего машиностроения, редукторах, сельхозмашинах. [3, стр. 287] 

Определить  предельные отклонения посадочных поверхностей вала и отверстия в корпусе, колец  подшипника, получаемые зазоры и натяги

   Посадочная  поверхность: «наружное кольцо подшипника – корпус» Ø90Н7/l0

EI = 0мм; ES = 0,035мм

es = 0мм; ei = -0,015мм

S_min = 0мм;

S_max = 0,035 -  (-0,015) = 0,050мм

      Посадочная  поверхность: «внутреннее кольцо подшипника – вал» Ø40L0/k6

EI = 0мм; ES = -0,012мм

es = +0,018мм; ei = +0,002мм

N_min = 0,002 – 0 = 0,002мм

N_max = 0,018 – (-0,012) = 0,030мм 

Определить  шероховатость, допуски формы и расположение посадочных поверхностей под подшипник

Шероховатость отверстия в корпусе – Ra = 2,5 мкм

Шероховатость вала – Ra = 1,25 мкм

Шероховатость опорных торцов заплечиков валов  и корпусов Ra = 2,5 мкм

[3, стр. 296]

    Допуски формы и расположения посадочных поверхностей:

Отверстие:

    - допуск округлости = 9 мкм

    - допуск профиля продольного сечения  =9 мкм

- допуск  непостоянства диаметра в поперечном  и продольном сечении (цилиндричности) = 18 мкм

    - допуск торцевого биения заплетчиков  отверстия = 54 мкм

Вал:

    - допуск округлости = 4 мкм

    - допуск профиля продольного сечения  = 4 мкм

- допуск  непостоянства диаметра в поперечном  и продольном сечении (цилиндричности) = 8 мкм

    - допуск торцевого биения заплетчиков  вала = 25 мкм     [3, стр. 297] 

Рассчитать посадочный зазор

     Для конических подшипников посадочный зазор не рассчитывается, к.т. регулируется при сборке.

Вычертить в масштабе схемы полей допусков колец подшипника с сопрягаемыми деталями

Смотреть  рисунок 2 на миллиметровке.

Вычертить эскизы посадочных поверхностей вала и корпуса

Смотреть  рисунок 3 на миллиметровке 
 
 

5 Расчет размерной  цепи

Задано: замыкающее звено А_Σ , черт. 33 

   5.1 Исходя  из условий эксплуатации установить  номинальное значение замыкающего  звена и его допуск

      По  размерам с чертежа с учетом масштаба принимаем А_Σ = 3 мм, допуск на замыкающее звено назначаем ТА_Σ = 1 мм. 

   5.2 Составить  размерную цепь (провести размерный  анализ)

Рисунок 4 – Схема размерной цепи 

А₁ = 180 мм – проточка по валу, уменьшающее;

А₂ = 9 мм – проточка под стопорное кольцо, уменьшающее;

А₃ = 6 мм – ширина стопорного кольца, увеличивающее;

А₄ = 45 мм – ширина шестерни, увеличивающее;

А₅ = 110 мм – длина распорной втулки, увеличивающее;

А₆ = 31 мм – ширина подшипника, увеличивающее;

А_Σ = 3 мм – замыкающее звено, расстояние от подшипника до вала.

      Проверка  правильности составления размерной  цепи:

                          (5.1)

где  А_ув – увеличивающие звенья размерной цепи, мм;

      А_ум – уменьшающие звенья размерной цепи, мм.

А_Σ = (31+110+45+6) – (9+180) = 3 мм 

   5.3 Провести  расчет размерной цепи методом  полной взаимозаменяемости (максимум-минимум)

      Определим коэффициент точности размерной  цепи:

             (5.2)

где  ТА_Σ – допуск замыкающего звена, мкм;

      ТА_изв – допуск известных звеньев, мкм;

      iА_j - единицы допуска неизвестных звеньев, мкм.

По условию  работы заданного узла редуктора:

ТА_Σ = 1000мкм;

ТА_изв : ТА₂ = 200 мкм ТА₃ = 200 мкм, ТА₆ = 120 мкм;

iА₁ = 2,5 мкм,

iА₄ = 1,71 мкм,

iА₅ = 2,2 мкм.                   [2, стр. 95]

Подставив данные в формулу 5.2 получаем:

                    ед. доп.

      Принимаем 10 квалитет, т.к. коэффициент точности а_р1 ближайший к   а_Т=64 ед. доп. и по нему назначаем допуски на все составляющие неизвестные звенья. [2, стр. 95]

ТА₁ = 160 мкм,

ТА₄ = 100 мкм,

ТА₆ = 140 мкм,

      Предельные  отклонения на составляющие звенья рекомендуется  назначать на размеры, относящиеся  к валам – по h, относящиеся к отверстиям – по Н; на остальные ±IT/2, т.е. симметричные предельные отклонения.

      Размеры поэтапных расчетов внесены в таблицу 5.1. 

      Определяем  правильность назначения допусков на составляющие звенья:

                                (5.3)

Подставив расчетные данные в формулу 5.3, получаем:

ТА_Σ = 160+200+200+100+140+120=920 мкм, что не соответствует заданному допуску.

      Проводим  отладку размерной цепи, назначаем  корректирующее звено. Если сумму допусков составляющих звеньев надо увеличить, то принимаем корректирующим звеном труднообрабатываемое звено (отверстие, если нет то прочее).

Принимаем А₁ – корректирующим звеном, обозначаем ΔS =Х, а ΔI=У и решаем систему уравнений:

                  

                         (5.4)

ТА₄ = -60 –(-300) = 240 мкм.

      Определяем  правильность назначения допусков на составляющие звенья:

ТА_Σ = 240+200+200+100+140+120 = 1000мкм, что соответствует заданному допуску.

Результаты  расчетов заносим в таблицу 5.1. 
 
 
 
 
 

Таблица 5.1 – Результаты решения размерной  цепи методом полной взаимозаменяемости «максимум-минимум»

Обозначение звена	Номинальный размер, мм	Поле допуска	Т, мкм	ΔS, мкм	ΔI, мкм	Вид звена
А1	180	Js10	240	-60	-300	ум, проч., кор.
А2	9	-	200	100	-100	ув, станд.
А3	6	-	200	100	-100	ув, станд.
А4	45	h10	100	0	-100	ум, вал
А5	110	h10	140	0	-140	ум, вал
А6	31	-	120	0	-120	ум, станд.
АΣ	3	-	1000	500	-500	замыкающее

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы

1. Серый И.С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. – 2-е изд. перераб. и доп. - М,:Агропромиздат, 1987. – 367с.
2. Анухин В.И. Допуски и посадки. Учебное пособие. 4-е изд. – СПб.: Питер, 2008. – 207с.
3. Белкин И.М. Допуски и посадки «Основные нормы взаимозаменяемости»: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей высш. уч. заведений. – М.: Машиностроение, 1992. – 528с.
4. Методические указания к расчету и конструированию гладких цилиндрических калибров. Куимов Ю.Е. – Пермь: ПГСХА, 1991. – 25с.
5. Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч./В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. – 6-е изд.,  перераб. и доп.-Л.: Машиностроение. Ленингр, отд-ние, 1982. – 4.1. 543с.
6. Сушкевич М.В. Контроль при ремонте с/х техники. – М.: Агропромиздат, 1988. – 254 с.
7. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 5-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1979. – 728с.