- •1 Определение зазоров и натягов в соединениях
- •1.3.3 Выбираем шероховатость поверхностей:
- •2 Расчет и выбор посадок
- •3 Расчет и выбор посадок для соединений с подшипником качения
- •4 Выбор посадок шпоночных соединений
- •5 Выбор посадок шлицевых соединений
- •6 Расчет исполнительных размеров рабочих калибров и
- •7 Расчет размерной цепи
1.3.3 Выбираем шероховатость поверхностей:
Для отверстия – 3,2 мкм.; Развертывание чистовое
Для вала –1,6 мкм.; Шлифование круглое чистовое
1.3.4 Выбираем эскизы полей допусков:
Рисунок 5 - Схема расположения полей допусков переходных посадок.
1.3.5 Вычерчиваем эскизы соединения:
Рисунок 6 - Эскизы соединения и соединительных деталей
2 Расчет и выбор посадок
2.1 Расчет и выбор посадок с зазорами
Посадки с зазором предназначены для подвижных и неподвижных соединений деталей. В подвижных соединениях зазор служит для обеспечения свободы перемещения, размещения смазки, компенсации температурных деформаций и погрешностей изготовления и сборки. В неподвижных соединениях зазор необходим для свободного вхождения деталей при сборке, для регулирования взаимного расположения деталей в сборе и компенсации погрешностей изготовления.
Если работа соединения предполагается в условиях полужидкостного, полусухого и сухого трения, выбор посадок чаще всего производится по аналогии с посадками известных и хорошо работающих соединений. Если соединение будет работать в условиях жидкостного трения, то к нему предъявляются повышенные требования и необходимые зазоры определяются на основе гидродинамической теории трения.
При выполнении этого задания необходимо рассчитать допустимые предельные значения зазора и подобрать посадку исходя из работы подшипника в условиях жидкостного трения (исходные данные в таблице 1 прил. 32 [1])
Таблица 1- Исходные данные
-
Диаметр соединения
d = 80 мм
Длина соединения
l = 105 мм.
Удельное давление на опору
Р = 1,37 МПа
Динамический коэффициент вязкости масла
Частота вращения
n = 1700 мин.
Шероховатость втулки
Шероховатость вала
Расчет посадок выполняется в определенном порядке.
2.1.1 Определяется минимально допустимая толщина масляного слоя:
(15)
где k — коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя, k 2;
Vе — добавка на неразрывность масляного слоя, Vе равна 2 — 3 мкм.
2.1.2 Рассчитывается значение Аh
(16)
где — угловая скорость, рад/с,
(17)
2.1.3 По полученному значению Аh определяем (при данном l/dnc=1,3) минимальный относительный эксцентриситет Хmin, так как Хmin 0.3 то минимально допустимый зазор определяем по формуле;
, (18)
где - Ax = 0,52
2.1.4 По найденному значению Аh определяется минимальный относительный эксцентриситет Хmax, а затем рассчитывается максимально допустимый зазор Smax;
(19)
2.1.5 По полученным значениям [Smin] и [Smax выбираем посадку из условия:
80 мм
2.1.6 Строим схему расположения полей допусков принятой посадки.
Рисунок 7- Схема полей допусков
2.2 Расчет и выбор посадок с натягом
Расчет посадок с натягом выполняется с целью обеспечения прочности соединения (отсутствия относительного смещения соединяемых деталей под действием внешних нагрузок) и прочности соединяемых деталей. Исходя из первого условия определяется минимальный допустимый натяг [Nmin ], а исходя из второго условия — максимальный допустимый натяг [Nmax ] Исходные данные к расчету и выбору посадок с натягом приведены ниже.
Таблица 2 – Исходные данные
-
Диаметр соединения
d = 80 мм.
Наружный диаметр втулки
d2 = 120 мм
Длина соединения
l = 85 мм
Крутящий момент
Мк =350 Н·м
Материал вала и втулки
Сталь 45
Шероховатость втулки
Шероховатость вала
2.2.1 По данным из таблицы 2 (приложения 32 [1]) определяем минимальное удельное давление по контактным поверхностям соединения.
(20)
где - коэффициент трения при распрессовке = 0,1
2.2.2 Рассчитываем минимально допустимый натяг:
(21)
где Vм — добавка к натягу на срезание микро неровностей,
VМ = 5(RаD+Rad) мкм (22)
VМ = 5·(0,63+0,63) = 6,3 мкм.
Vп — добавка, компенсирующая уменьшение натяга при повторных запрессовках, Vп=10 мкм;
E1 и Е2 — модули упругости материалов вала и втулки, E = 10 Н/м ;
С1 и С2 — коэффициенты Лямэ соответственно для вала и втулки, определяем по формулам:
, (23) (24)
где 1 и 2 — коэффициенты Пуассона для вала и втулки, = 0,3
2.2.3 Определяем величина наибольшего расчетного натяга:
(25)
где Pmax— максимально допустимое удельное давление, при котором
отсутствует пластическая деформация.
Для сплошного вала и стальной втулки значение [Pmах ] можно определить по формуле
где σT2 — предел текучести материала охватывающей детали. σT2 =350 МПа
2.2.4 Определяем величину максимально допустимого натяга с учетом поправок
(26)
где Vуд — коэффициент, учитывающий увеличение удельного давления у торцов охватывающей детали. Vуд =0,95.
2.2.5 По полученным значениям [Nmin и[Nmax ] выбираем посадку из условия:
80 мм
= 29
= 78
2.2.6 Строится схема расположения полей допусков принятой посадки.
Рисунок 8 - Схема полей допусков
2.2.7 Определяем запас прочности соединения Пс и запас прочности деталей Пв:
( 27)
(28)
2.2.8 Рассчитываем необходимое максимальное усилие при запрессовке деталей
(29)
где п — коэффициент трения при запрессовке, п =1,2; п = 0,12
(30)
2.3 Выбор переходных посадок и определение вероятности появления соединений с натягом и зазором.
При выборе переходных посадок необходимо учитывать то, что для них характерна возможность получения как натягов, так и зазоров. Чем больше вероятность получения натяга, тем более прочной является посадка. Для более точного центрирования деталей при ударных и вибрационных нагрузках выбирают более прочные посадки, а если ожидается частая разборка и повторная сборка, то применяют менее прочные переходные посадки.
56 мм
Определяем Nmax, Smax, ТD ,Тd
2.3.2 Определяем среднее квадратичное отклонение зазора и предел интегрирования:
(31)
(32)
где - Nc = (Smax – Nmax ) / 2 (33)
2.3.3 По найденному значению t находим значение функции Ф(t) и определяем вероятность появления соединений с натягом и зазором:
вероятность натяга:
(34)
вероятность зазора:
(35)
процент соединений с зазором
(36)
процент соединений с натягом
(37)
2.3.4 Строим дифференциальную функцию распределения натягов и зазоров.
Рисунок 9 - Распределение зазоров и натягов в соединениях