Допуск и посадка на подшипник
1. Расчет и выбор
посадок подшипника качения. Назначение посадок для указанных на чертеже
сборочной единицы
По ГОСТ 333-79 для подшипника
5-2007107 находим его размеры: D=62 мм, d=35 мм, В=17 мм, r=1,5 мм.
Устанавливаем вид
нагружения кольца.
Внешнее кольцо подшипника
неподвижно, значит оно испытывает местное нагружение. Из условия задания
характер нагрузки - перегрузка 300% для разъемного корпуса 62 по таблице 2.1
выбираем посадку Js6.
Для кольца, испытывающего
циркуляционное нагружение, посадка выбирается по интенсивности радиальной
нагрузки, которая рассчитывается по формуле.
k1.
k2. k3
где
Fr-радиальная
реакция опоры на подшипник-2500 кН
b-рабочая
ширина посадочного места, b=В-2r
B-ширина
подшипника-17 мм
r
- радиус закругления кольца подшипника - 1,5 мм
k1
- динамический коэффициент посадки, при перегрузке до 300%
k1=1,8
k2
- коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного
натяга.
k2=1
для сплошного вала.
k3
- коэффициент неравномерности распределения радиальной
нагрузки Fr между рядами роликов. Если осевая нагрузка
отсутствует:
k3=1
1,8=321,43 н/мм
По табл. 2.5 находим
поле допуска детали, соединяемой с кольцом подшипника для вала 35-k
По табл. 2.6
устанавливаем точность посадочных поверхностей вала-k5.
При назначении посадок
на соединение 25 дистанционной втулки поле допуска внутреннего диаметра втулки
выбираем Н11 а вала d11, чтобы обеспечить зазор в соединении. При назначении
посадки для соединения 20 шестерня-вал считаем, что сборка и разборка
соединения будет производиться редко. Для данного соединения можно применить
переходную посадку Н7/k6, которая является предпочтительной и рекомендуется для
соединения зубчатых колес с валами металлорежущих станков.
Для каждого соединения
рассчитываем предельные размеры валов и отверстий, допуск на них, зазоры или
натяги, допуски и посадки.
Предельные размеры
отверстия:
Dmax
= dн + ES = 35+0= 35 мм
Dmin
= dн + EJ = 35-0,008 =
34,992 мм
Допуск отверстия ТD = Dmax - Dmin = ES-EJ =0 - (-0,008)=0,008 мм
Предельные размеры вала:
dmax
= dн + es =35 + 0,011
=35,011 мм
dmin
= dн + ei = 35+0,002
=35,002 мм
Допуск вала Тd = dmax - dmin = es - ei =0,011-0,002=0,009 мм
dн
- номинальный размер соединения dн
= 35 мм
Для этого соединения
посадка с натягом.
Наибольший зазор Nmax = dmax - Dmin =35,011-34,992=0,019 мм.
Наибольший натяг Nmin = dmin - Dmax = 35,002-35=0,002 мм.
Допуск посадки ТN = Nmax - Nmin = ТD + Тd =0,008+0,009=0,017 мм.
Результаты расчетов
|
Параметры
|
Соединения
|
|
⌀35k5
|
⌀62Js6
|
⌀25Н11/d11
|
⌀20Н7/k6
|
|
Отверстие ES EJ
Dmax Dmin
ТD
|
0 -0,008 35 34,992 0,008
|
+0,0095 -0,0095 62,0095 61,9905 0,019
|
+0,13 0 25,13 25 0,13
|
+0,021 0 20,021 20 0,021
|
|
Вал es Ei dmax dmin Тd
|
+0,011 0,002 35,011 35,002 0,009
|
0 -0,009 62 61,991 0,009
|
-0,065 -0,195 24,935 24,805 0,13
|
+0,015 +0,002 20,015 20,002 0,013
|
|
Зазар Smax Smin
|
- -
|
0,0185
-
|
0,325 0,065
|
0,019 -
|
|
Параметры
|
Соединения
|
|
⌀35k5
|
⌀62Js6
|
⌀25Н11/d11
|
⌀20Н7/k6
|
|
Натяг Nmax Nmin
|
0,019
0,002
|
- 0,0005
|
- -
|
0,015 -
|
0,017
|
0,019
|
0,26
|
0,034
|
1.1 Расчет гладких
калибров
Для соединения шестерня-вал 20Н7/k6 выполняем расчет калибров для
контроля деталей: пробки - для контроля отверстия и скобы - для контроля вала.
Расчет калибров-пробок
Dmax = dн ES = 20+0,021 = 20,021 мм
Dmin = dн + EJ = 20+0 = 20 мм
По таблице 3.1 выбираем величины: Z=3 мкм; Y=3 мкм
H=4 мкм
ПРmax = Dmin+Z+H/2=20+0,003+0,002=20,005 мм
ПРmin = Dmin+Z-H/2=20,021+0,003-0,002=20,022 мм
ПРизн = Dmin- Y = 20 - 0,003 = 19,997 мм
НЕmax = Dmax + H/2 = 20,021+0,002 = 20,023 мм
НЕmin = Dmax - H/2 = 20,021-0,002 = 20,019 мм
Исполнительный размер рабочего
проходного калибра (пробки)
ПРисп = 20,005,-0004 мм
Исполнительный размер
рабочего непроходного калибра (пробки)
НЕисп = 20,019-0,004 мм
Расчет калибров-скоб
dmax = dн + es =20 + 0,015=20,015 мм
dmin = dн + ei = 20+0,002 =20,002 мм
По таблице 3.1 выбираем величины: Z1=3 мкм; Y1=3 мкм
H1=4 мкм
ПРmax = dmax-Z1+H1/2 = 20,015-0,003+0,002=20,014 мм
ПРmin = dmax-Z1-H1/2 = 20,015-0,003-0,002=20,01 мм
ПРизн = dmax+Y1 = 20,015+0,003=20,018 мм
НЕmax = dmin+ H1/2 = 20,002+0,002=20,004 мм
НЕmin = dmin - H1/2 = 20,002-0,002=20 мм
Исполнительный размер рабочей
проходной скобы
ПРисп = 20,014+0,004 мм
Исполнительный размер рабочей
непроходной скобы
НЕисп = 20+0,004 мм.
2. Расчёт точности
резьбовых соединений
Дана резьба М48х2-6G/6е
По ГОСТ 8724-81 устанавливаем, что
диаметр заданной резьбы входит в 1-й ряд предпочтений. Номинальные значения
наружного диаметра болта и гайки, а также шаг указаны в обозначении резьбы
D=d=48 мм, Р=2 мм
Номинальные значения среднего и
внутреннего диаметров находим по ГОСТ 24705-81.
Средний диаметр резьбы D2 = d2 =46,701 мм
Внутренний диаметр резьбы D1 = d1 =45,835 мм
По ГОСТ 16093-81 находим предельные
отклонения для всех диаметров резьбы.
Наружная резьба М48-6е имеем:
для d, d2, и d1 верхнее отклонение - es=-71 мкм
для d нижнее отклонение - ei =-351 мкм
для d2 нижнее отклонение - ei = -251 мкм
Внутренняя резьба М48-6G имеем:
для D, D2 и D1 нижнее отклонение EI =+38 мкм
для D2 верхнее отклонение ES=+274 мкм
для D1 верхнее отклонение ES=+413 мкм
Результаты расчетов
|
Параметры
|
Болт
|
Гайка
|
|
d
|
d2
|
d1
|
D
|
D2
|
D1
|
|
Номинальный
|
48
|
46,701
|
45,835
|
48
|
46,701
|
45,835
|
|
Верхнее отклонение Нижнее отклонение
|
-0,071 -0,351
|
-0,071 -0,251
|
Не нормир. +0,038
|
+0,274 +0,038
|
+0,413 +0,038
|
|
Наибольший размер Наименьший размер
|
47,929 47,649
|
46,63 46,45
|
45,764 Не нормир
|
Не нормир 48,038
|
46,975 46,739
|
46,248 45,873
|
3. Выбор посадок
шпоночных соединений
Дано шпоночное соединение с
призматической шпонкой длиной 110 мм, диаметр соединения вал-втулка ⌀220 Н7/m7 соединение плотное.
Для 220 по ГОСТ 23360-78:
ширина шпонки и пазов в=50 мм;
высота шпонки h=28 мм;
глубина паза вала t1=17 мм втулки t2=11,4 мм
Для заданного вида соединения
выбираем поля допусков по размеру в: шпонка по ширине - h9; паз вала - Р9; паз втулки - Р9.
высота шпонки - h11;
длина шпонки - h14;
длина паза вала - Н15;
глубина паза вала t1=17+0,3 t2=11,4+0,3
По ГОСТ 25347-82 и табл. 2.1 находим
предельные отклонения параметров: шпонка в=50-0,062 мм, h=28-0,13 мм, l=110-0,87 мм.
Расчет предельных
размеров параметров соединения.
Предельные размеры втулки
dmax = dн + ES = 220+0,046 = 220,046 мм
dmin = dн + EJ = 220-0 = 220 мм
Предельные размеры вала:
dmax = dн + es =220 + 0,063 =220,063 мм
dmin = dн + ei = 220+0,017 =220,017 мм
Результаты расчета
|
Параметры
|
Втулка
|
Вал
|
Шпонка
|
|
max
|
min
|
max
|
min
|
max
|
min
|
|
Диаметр d
|
220,046
|
220
|
220,063
|
220,017
|
-
|
-
|
|
Ширина в Глубина паза t1,
t2 Высота шпонки
|
49,074 17,3 -
|
49,012 17 -
|
49,074 11,7 -
|
49,012 11,4 -
|
50 - 28
|
49,038 - 27,87
|
|
Длина шпонки и паза вала l
|
-
|
-
|
111,4
|
110
|
110
|
109,13
|
4. Расчет точности
шлицевых соединений
подшипник посадка точность шпоночный
Определение серии соединения и
способа центрирования. По ГОСТ 1139-80 находим, что соединение D-20х112х125Н7/js6х9F8/js7 относится к тяжелой
серии. Центрирование производится по наружному диаметру D. Это центрирование применяется при
твердости отверстия втулки, допускающей обработку протягиванием.
Определение поля допуска
не центрирующего диаметра.
По ГОСТ 1139-80 находим поле допуска
втулки по размеру d: Н11. Для вала при центрировании по D поле допуска по d буквенного обозначения не имеет. d1min=104 не менее по ГОСТ
1139-80. По диаметру D втулка-Н7, вал - js6. Ширина паза втулки в-F8, вала-js7
Расчет предельных
размеров параметров.
Предельные размеры втулки:
Dmax = dн + ES = 125+0,040 = 125,040 мм
Dmin = dн + EJ = 125+0 = 125 мм
dmin = dн + ei = 112+0 = 112 мм
вmax =вн+ ES = 9+0,035=9,035 мм
вmin =вн+ EJ = 9+0,013=9,013 мм
Результаты расчетов
|
Размеры и отклонения
|
Втулка
|
Вал
|
|
D
|
d
|
в
|
D
|
d
|
в
|
|
Номинальный размер
|
125
|
112
|
9
|
125
|
112
|
9
|
|
Верхнее отклонение нижнее отклонение
|
+0,040 0
|
+0,20 0
|
+0,035 +0,013
|
+0,0125 -0,0125
|
- -
|
+0,007 -0,007
|
|
Наибольший размер
|
125,04
|
112,22
|
9,035
|
125,0125
|
112
|
9,007
|
|
Наименьший размер
|
125
|
112
|
9,013
|
124,9875
|
104
|
8,993
|
5. Выбор точности
зубчатых передач
Дана зубчатая передача с модулем m=1 мм, числами зубьев z1=21 и z2=36, углом наклона зуба ß=0°, шириной венца bw=15 мм. Частота вращения колеса n2 =6900 об/мин, температурой зубчатых колес t1 =70°C температурой корпуса t2 =55°C.
Определение основных параметров
зубчатой передачи. Диаметры делительных окружностей:
шестерни: d1 = mn · Z1/cos
ß=1·21/ cos0°= 21/1 = 21 мм
колеса: d2= mn · Z2/cosß=1·36/ cos0°= 36/1 = 36 мм
Межосевое расстояние в
передаче:
аw12=mn·(z1+z2)/2·cosß=1·(21+36)/
2·1 = 28,5 мм
Выбор степени точности
передачи.
Используем табличный
метод выбора степеней точности.
Определяем окружную
скорость зубчатого колеса:
V=mn·z2·n2/60·1000=3,14·1·36·6900/60·1000=12,99 м/с
В зависимости от
окружной скорости устанавливаем степень точности по нормам плавности. Скорость
12,99 м/с соответствует 7-ой степени точности. Назначаем по нормам
кинематической точности и нормам контакта зубьев также 7-ю степень точности.
Выбор вида сопряжения
зубчатых колес в передаче.
Определяем величину
бокового зазора, предназначенную для температурной компенсации
Jn1 = аw1 · [αp1
·(t1-20°) - αp2 ·(t2-20°)]·2sinα
аw1 - межосевое расстояние передачи,
αp1, αp2
- коэффициенты линейного расширения материалов зубчатых колес и корпуса:
t1
и t2 - расчетные температуры нагрева соответственно зубчатых колес и
корпуса.
α-угол
зацепления (α=20°)
для стальных колес αp1
=11,5·10-6, для чугунного корпуса
αp2 =10,5·10-6
Jn1=28,5·[11,5·10-6·(70-20)
- 10,5·10-6·(55-20)]·2·0,3420=0,004045 мм 4,045 мкм
Величина бокового
зазора, необходимая для размещения слоя смазки
Jn2=k·mn,
где k=10-30, принимаем k=15
Jn2=15·1
= 15 мкм
Расчетный боковой зазор
Jn
расч = Jn1 + Jn2
=4,045+15=19,045 мкм
По значению Jn расч и аw1=28,5
мм выбираем вид сопряжения Е, для которого Jn min=30 мкм
Выбор комплексов
контролируемых параметров.
Для контроля
кинематической точности зубчатых колес по ГОСТ 1643-81 выбираем кинематическую
погрешность колеса Fir
Для шестерни Fi1 =Fp1 + ft1 = 32+11=43 мкм
Для колеса Fi2 =Fp2 + ft2 = 36+11=47 мкм
Fp1
=32 мкм
Fp2=36
мкм-допуск на накопленную погрешность шага зубчатого колеса
ft1
= 11 мкм
ft2
= 11 мкм - допуск на погрешность профиля зуба
Допуск на местную
кинематическую погрешность шестерни
fi1
=25 мкм, fi2 =25 мкм
Для контроля контакта
зубьев в передаче выбираем показатель - суммарное пятно контакта. Размеры пятна
контакта
по высоте зубьев -45%,
по длине зуба-60%.
Предельные отклонения
межосевого расстояния fа=±16
мкм.
Наименьшее
дополнительное смещение исходного контура
шестерни Енs1= -35 мкм, колеса Енs2=
-35
для шестерни Fr1 =36 мкм, для колеса Fr2
=36 мкм
Допуск на смещение
исходного контура шестерни Тн1 =45 мкм
колеса Тн2 =60 мкм.
Список литературы
1. А.И. Якушев, Л.Н. Воронцов, Н.М. Федотов. Взаимозаменяемость,
стандартизация и измерения. М «Машиностроение» 1986 г.
2. Допуски и посадки: Справочник в 2 ч. Под ред. В.Д. Мягкова. Л.
«Машиностроение» 1982 г. Ч. 1
. Допуски и посадки: Справочник в 2 ч. Под ред. В.Д. Мягкова. Л.
«Машиностроение» 1982 г. Ч. 2
. А.С. Зенкин, И.В. Петко «Допуски и посадки в машиностроении.
Справочник. К.: Техника. 1984 г.