Выбор и расчет допусков и посадок гладких цилиндрических соединений

 

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА

ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА

Кафедра стандартизации, сертификации и управлением качества производства нефтяного и газового оборудования

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплинам

«Метрология» и «Взаимозаменяемость»

Вариант III-9

 

 

 

 

 

 

 

   Выполнил: ст.гр. МП-09-6 Щипаков И.А.

                                               Руководитель: доцент Скрипка В.Л.

 

 

Москва

2011

 

Содержание

1 Выбор и расчет допусков  и посадок гладких цилиндрических  соединений

2 Расчет размерных цепей

3 Оценка адекватности  модели и объекта измерений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор и расчет допусков и посадок гладких цилиндрических соединений

Подшипник роликовый конический однорядный повышенной грузоподъемности 5-7308.

Для подшипника 5-7308 посадочные размеры по ГОСТ 27365-87: диаметр наружного кольца D=90 мм, диаметр внутреннего кольца d=40 мм, ширина колец B=23 мм, угол контакта . По ГОСТ 520-2002 находим отклонения посадочных размеров: D=90_-0,010, d=40_-0,008.

А)  Посадка внутреннего кольца подшипника с валом

Нагружение циркуляционное.

Коэффициент k₁, учитывающий динамические нагрузки определим из справочных данных [1]: для перегрузок до 150 % k₁=1,0.

Коэффициент k₂, учитывающий ослабление посадок при полом вале определим из справочных данных [1]:

;

k₂=1,0.

Коэффициент k₃, учитывающий влияние осевых сил при применении двухрядовых конических роликовых подшипников определим из справочных данных [1]:

;

k₃=2.

Расчет интенсивности  нагружения:

P_R= ;

Из справочных данных [1], с учетом класса подшипника для P_R=783 , поле допуска вала k5.

Схема полей допусков посадки  Ø40L5/k5:

Nmax=23 мкм;

Nmin=2 мкм;

Nm=12,5 мкм;

TN=21 мкм.

Б) Посадка наружного кольца подшипника с корпусом

Нагружение местное.

Из справочных данных [1] для D=90 мм, класс 5, принимая во внимание перегрузку до150%: поле допуска отверстия корпуса H6.

Схема полей допусков посадки  Ø90H6/l5:

Nmax=35 мкм;

Nmin=0 мкм;

Nm=17,5 мкм;

TN=35 мкм.

 

В) Посадка крышки подшипника с корпусом

Для легкости сборки крышки с корпусом рекомендуется посадка  с зазором невысокой точности, выбираем поле допуска d9.

Поле допуска отверстия  корпуса – H6.

Схема полей допусков посадки  Ø90H6/d9:

Smax=229 мкм;

Smin=120 мкм;

Sm=174,5 мкм;

TS=109 мкм.

 

Г) Посадка распорной втулки на вал

Поле допуска вала –  k5.

Чтобы обеспечить легкость сборки, необходимо выбрать посадку  с зазором 20…30 мм. Выбирается такое поле допуска отверстия втулки, у которого основное отклонение EI больше, чем верхнее отклонение вала es на 20…30 мм.

Поле допуска отверстия  втулки E9.

Посадка обеспечивает гарантированный  зазор S_min=37 мкм.

Схема полей допусков посадки  Ø40E9/k5:

`

Smax=114 мкм;

Smin=0 мкм;

Sm=17,5 мкм;

TS=35мкм.

 

Д) Посадка зубчатого колеса на вал

Номинальный посадочный размер Ø50 мм (d3=d+10).

Функциональные натяги: N_maxF=100 мкм, N_minF=40 мкм.

Подбираем рекомендуемую  посадку наименьшей точности в системе  отверстия, для которой удовлетворяются  условия N_max ≤ N_{max F} , N_min>N_{min F}

Схема посадки Ø50H7/u7:

Nmax=95мкм

Nmin=45мкм

Nm=70мкм

TN=50мкм

Посадка Ø50H7/u7 удовлетворяет функциональным требованиям.

Запас на деформацию ∆= N_min- N_minF=45-40=5 мкм.

Допустимая высота неровностей  поверхностей Rz==2,08 мкм. Среднее арифметическое отклонение неровностей Ra= ·Rz= 0,52 мкм.

 

2.1 Отклонения формы поверхности не должны превышать значений , равных , - для подшипников 5 класса. Для поверхностей указывают допуск круглости и профиля продольного сечения.

Допуски формы:

для корпуса FT= = = 4,4 мкм,

для вала FT= = = 2 мкм.

2.2 Шероховатость поверхностей устанавливают в зависимости от класса точности подшипника и диаметра из справочных данных [1]:

поверхности корпуса Ra =1,25 мм;

вала Ra=0,63 мкм;

торцов распорной втулки Ra=1,25 мкм.

 

 

3. Выбор средства контроля

С целью обеспечения единства измерений  погрешность выполненных измерений  не должна превышать допускаемую  погрешность измерений:

;

 Допускаемая погрешность средства измерения

 Контроль отверстия Ø40E9

IT9=62 мкм;

 мкм;

Для контроля используем калибр.

Проходной:

Середина поля допуска +112 мкм.

Диаметр калибра 

Непроходной:

Середина поля допуска +50 мкм.

Диаметр калибра 

 

Контроль вала Ø40k6

IT6=16 мкм;

 мкм; из справочных данных определяем средство контроля по величине , которая должна быть меньше .

Выбираем вертикальный длинномер , предел основной погрешности для которого ±1,5 мкм.

2. Расчет размерных цепей

 

Для всех звеньев, кроме L₀  , L₁ , L₅ , из справочных данных [1] находятся предельные отклонения по 12 квалитету.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Номинальный размер L₉:

L₀= L₇+ L₈+ L₉ –( L₆+ L₅+ L₄+ L₃+ L₂+ L₁+ L₁₀);

1= 3+ 136+ L₉ –( 10+ 25,5+ 20+ 28+ 22+ 25,5+ 10), L₉=3 мм.

Диапазон регулирования:

V_k=ΣT_i – TL₀

V_k=500+210+210+210+500+150+100+400+150-700, V_k=1730 мкм

Среднее отклонение:

EmL₀= EmL₇+ EmL₈+ EmL₉ –( EmL₆+Em L₅+Em L₄+ EmL₃+Em L₂+ EmL₁+Em L₁₀);

-350= -50+ (-200)+ EmL₉ –( 75+(-250)+(-105)+ (-105)+(-105)+ (-250)+75),

EmL₉= –765мкм;

Верхнее предельное отклонение компенсатора:

Es L₉= EmL₉+;

Es L₉=-765 + = 100 мкм;

Нижнее отклонение:

Ei L₉= EmL₉ − ;

Ei L₉=-765 − =-1630 мкм;

Проверка

Предельные отклонения увеличивающего компенсатора:

Es L₀= Es L₇+ Es L₈–( Ei L₆+ Ei L₅+ Ei L₄+ Ei L₃+ Ei L₂+ Ei L₁+ Ei L₁₀) + Ei L₉;

0= 0+0 – (0-500-210-210-210-500+0) – 1630,     0=0, верно.

Ei L₀= Ei L₇+ Ei L₈–( Es L₆+ Es L₅+ Es L₄+ Es L₃+ Es L₂+ Es L₁+ Es L₁₀) + Es L₉;

-700=-100-400 – (150+0+0+0+0+0+150)+100, -700=-700 верно.

Предельные размеры компенсатора:

L_9min=L₉+EiL₉=3-1,63=1,37 мм;

L_9max=L₉+EsL₉=3+0,1=3,1 мм.

Размер постоянной прокладки – 1,2 мм из ряда нормальных диаметров и длин

Диапазон регулирования  сменными прокладками:

V’_k= L_9max – L_пост;

V’_k=3,1– 1,2 =1,9 мм.

Число сменных прокладок:

n=_;

n = .

Толщина прокладки:

S=_;

S= = 475 мкм.

Толщина прокладки из ряда стандартных толщин ( S_ст<TL₀):

S_ст=500 мкм.

Толщины компенсатора:

S₁= S_ст=1,2 мм;

S₂= S_ст+ S_см=1,7 мм;

S₃= S_ст+ 2·S_см=2,2 мм;

S₄= S_ст+ 3·S_см=2,7 мм;

S₅= S_ст+ 4·S_см=3,2 мм;

 

 

Подетальная размерная цепь

 l₄

                         l₃

 l₆ l₆           l₂

          l₁

 

A) Последовательность обработки: l₁, l₂, l₃, l₄, l₅

1. Cтроим размерную цепь:                                                                                       

                             L₆= L₀                                                                     

                                                                   

 

L₆=L₀-замыкающий,

L₁ -увеличивающий,

L₂,L₅ -уменьшающие размеры.

Размеры  L₃,L₄-в размерную цепь не входят, следовательно они не влияют на исходный размер L₆.Устанавливаем L₃,L₄ по IT12:

L₃=148^+0.40   

L₄=120^+0.35  

Так как размеры значительно  отличаются друг от друга, то решим  задачу способом одного квалитета.

2. Найдем  единицы допусков составляющих  размеров:

Для l₁ i=0,45 +0,001∙193=2,79   , по таблице 2,9;

Для l₂ i=0,45 +0,001∙148=2,53   , по таблице 2,52;

Для l₅ i=0,45 +0,001∙25=1,34     , по таблице 1,31.

Определим среднее число  единиц допуска:

Из справочных данных при  k=25 для размеров назначается 9 квалитет. Допуск назначается в тело детали.

Размеры	IT8
L1=193 мм	72 мкм
L2=148 мм	63 мкм
L5=25 мм	33 мкм
	168<210

 

3. Определим  отклонения составляющих размеров:

Назначаем предельные отклонения на составляющие размеры. Предельные отклонения на все составляющие размеры, кроме  одного, назначаем как на основную деталь в системе образования  посадок, т.е. на охватывающие размеры  по «Н» (+), на охватываемые размеры по «h» (-)

Для размера L₁ устанавливаем допуск «в тело», т.е. l₁=193_-0,072 мм;

Для размера L₂ допуск «в тело» - l₂=148^+0,63 мм, т.к. при обработке он увеличивается.

Для размера L₅:

E_i(L₀)=SE_i( )-SE_S( )

E_i(L₀)= E_i(L₁)- E_s(L₂)- E_s(L₅)

E_s(L₅)=-72-63-(-210)=75 мкм.

E_S(L₀)=SE_S( )-SE_i( )     ®    E_i(L₅)=0

Таким образом для L₅=25^+0,075

 

Б) Последовательность обработки: l₁, l₂, l₃, l₄, l₆

1. Cтроим размерную цепь:

                                                                                       

                                                                                   

                                                                   

 

Замкнутая цепь образована размерами: L₁, L₂, L₆ с замыкающим размером L₀=L₅. Следовательно, исходный размер L₆ является независимым размером и на него устанавливаются отклонения в соответствии с требованиями к исходному размеру, т.е. L₆=20_-0,021 , что соответствует IT12. Остальные размеры, хотя и образуют размерную цепь, но не влияют на исходный размер L₆ . В этом случае допуски на остальные размеры назначают по квалитету не точнее исходного.

Назначаем допуски на размеры  L₁, L₂  по IT12 с отклонением в “тело”:

 L₁=193_-0,46

 L₂=148^+0,40

Проведем проверку размера  L₅, чтобы убедиться, что его размеры будут изменяться в разумных пределах.

1)

 мкм

2)

 мкм

 мкм

Изготовление размера    не вызовет осложнений.

 

 

120^+0,35  

148^+0,4

    20_-0,21       148^+0,4

193_-0,46

 

 

Вывод:

Второй вариант обработки экономически более выгоден, т.к. размеры выполняются  с большими допусками (по более грубому  квалитету).

3. Оценка адекватности  модели и объекта имерений

1. Выбор средства измерения.

L=25m7

T=21 мкм => R=50 мкм

При проведении исследований допускаемую погрешность измерений  можно принять 0,1 предполагаемого  диапазона измерения размеров деталей  в процессе обработки:

                                  

Учитывая, что погрешность  измерения включает в себя инструментальную, методическую и субъективную погрешности  выбираем такое средство измерения, чтобы его погрешность не превышала 0,7 допускаемой погрешности измерения:

                             

С учётом диапазона измерения из табл.23 приложения 1 выбираем: оптиметр вертикальный.

 

 

Диапазон рассеивания R, мкм	Допускаемая погрешность измерений, мкм	Средство измерений	Погрешность измерений ,мкм
50	5	Оптиметр вертикальный	±0,3

 

 

2. Исходные данные:

L = 25m7

Номер точки объекта	Результаты наблюдений					(мкм)	(мкм)2	(мкм)2
	Хi1	Xi2	Xi3	Xi4	Xi5
1	6	2	4	6	2	4	16	4
2	-1	1	3	-1	3	1	16	4
3	9	9	5	7	5	7	16	4