Расчет и выбор посадок для подвижного соединения

2.2 Расчет и выбор посадок для подвижного соединения

Задание: по заданным исходным данным расчитать и подобрать посадку для подвижного соединения. В расчетах учесть влияние шероховатостей с описанием и необходимыми чертежами.

Исходные данные:

 – номинальный диаметр соединения, м;

 – длина соединения, м;

ω = 80 рад/с – угловая скорость;

η= 0,04 Па  c – абсолютная вязкость места при рабочей температуре;

g = 5 Па – среднее удельное давление в подшипнике;

RZD = 5.0 – шероховатость поверхности отверстия;

Rzd = 4.0 – шероховатость поверхности вала.

Характер и условие работы подвижных соединений разнообразны. Например, соединение шейка колесного вала – вкладыш: поршень-гильза.

Для основных типов подвижных соединений методика расчета зазора различна, поэтому для наиболее ответственных подвижных соединений машин и механизмов систему посадок выбирают на основе расчетов.

Рисунок 2.2.1 – Положение вала в соединении вал-отверстие в состоянии покоя и при вращении.

Как показано на рисунке 2.2.1 в состоянии покоя под действием силы тяжести вал находится в крайнем нижнем положении. При вращении силы трения увлекают смазку в узкую клинообразнйю щель между валами и отверстием. Под действием возникшего в клине давления при определенном соотношении размеров соединения, частоты вращения, вязкости смазки и давления, вал как бы выплывает опираясь на масляной клин и несколько смещается в сторону вращения.

Известно, что соотношение между величинами h и S в соединениях конечной длины вращается зависимостью [ 1, c. 206  66]

hS = (0.52  ωη/g)  ℓ/(dn + ℓ ). (2.1)

Где h- толщина масляного слоя в месте наибольшего сближения поверхностей валов и отверстия в рабочем состоянии, м ;

S – зазор между валом и отверстием в состоянии покоя, м ;

dn – полный диаметр соединения, м;

ω – угловая скорость, рад/с

η – абсолютная вязкость смазочного материала при рабочей температуре, Па  с;

g – среднее удельное давление в подшипнике, Па.

hS = (0.52  (0,05)2 800,04/6105 )  ℓ/(0,05 + ℓ ) = 3081 мкм2

Также известно, что если при установившемся движении h = 0,25S, то коэффициент трения получается наименьшим, следовательно, и тепловой режим работы соединения будет наилучшим. Зная это, определим выгодный зазор по формуле [ 1, c. 207  67]

Sнаив. =  (2.2)

где Sнаив. – наивысший зазор, мкм;

h- толщина масляного слоя в месте наибольшего сближения поверхностей вала и отверстия в рабочем состоянии, м ;

Sнаив. =  = 111мкм

При расчете и выборе подвижных посадок, необходимо учитывать, что в процессе работы изнашиваются поверхности вала и отверстия., в результате чего зазор увеличивается.

При определенном темпе нарастания зазора и постоянном предельно допустимом зазоре долговечность соединения может быть увеличена за счет уменьшения начального зазора Sнач. Поэтому целесообразно первоначальный зазор уменьшить на сумму высот шероховатостей вала и отверстия, что обеспечит больший технический ресурс сопряжения. Учитывая, что в процессе приработки высота шероховатостей уменьшится на 0,7, т.к. считается, что в процессе приработки вследствие износа стираются выступы шероховатости вала и втулки на величину 0,7 ℓ7, первоначальный расчетный зазор, по которому следует выбирать посадку можно определить из выражения [ 1, c. 208  68].

Sрасч. = Sнач.- 1,4 (RZD + RZd ), (2.3)

где Sрасч. – расчетный зазор, мкм

Sрасч. = 111-1,4  (5 + 4) = 98,4 мкм.

По таблице [ 1, c. 353, п.VIII ] подбираем посадку, удовлетворяющую условию: Sср.ст. Sрасч. (2.4)

где Sср.ст. – средний зазор выбранной посадки, мкм;

Средний зазор определяется по формуле:

Sср.ст. = (Smax + Smin)/2 (2.5)

где Smax – максимальный зазор выбраной посадки, мкм;

Smin - минимальный зазор выбраной посадки, мкм;

Такому условию отвечает посадка  50Н8/ у которой Smax = 128 мкм; Smin = 50 мкм; Sср.ст. = 89 мкм.

Выполним проверку правильности выбора посадки по наименьшей толщине масляного слоя [ 1, c. 208  69]

hmin = hS/(Smax+1.4(RZD + RZd)) (2.6)

где hmin – наименьшая толщина масляного слоя, мкм.

hmin = мкм.

Чтобы избежать сухого трения, наименьшая толщина масляного слоя должна быть больше суммы высот шероховатостей вала и отверстия [ 1, c. 208  70].

hmin  RZD + RZd (2.7)

Условие выдерживается т.к. 21,9, следовательно посадка выбрана правильно.

Принамаем посадку 50Н8/

По [ 2 c. 411 т 24,4] определяем предельные отклонения

Производим расчет данной посадки:

Предельные отклонения для отверстия:

ES = 0.039 мм

EI = 0 мм

Допуск для отверстия: То = 0,039 мм

Предельные отклонения для вала:

еs = -0.050 мм

ei = -0.089 мм

Допуск для вала: Td = 0.039 мм

Вычислим предельные размеры отверстия и вала

Dmax = D + ES = 50 + 0.039 = 50.039 мм

Dmin = D + EI = 50 + 0 = 50 мм

dmax = d + es = 50 + (-0.050) = 49.950 мм

dmin = d + ei = 50 + (-0.0.89) = 49.911 мм

Определим наибольший и наименьший зазоры:

Smax = Dmax - dmin = 50.039 – 49.911 = 0.128 мм

Smin = Dmin - dmax = 50 – 49.950 = 0.050 мм

Рисунок 2.2.2 – Схема расположения полей допусков посадки

Похожие работы

Точность деталей и их соединений. Посадки деталей

Скачать

15619

2

4

... , как точность кинематической цепи. При оценке точности механизма следует учитывать не только технологические, но и эксплуатационные первичные ошибки. Точность деталей и их соединений Задаваемая точность деталей и их соединений не только влияет на точность механизмов, но также обеспечивает одно из основных свойств, определяющих качество изделий, – взаимозаменяемость. Взаимозаменяемость – это ...

Взаимозаменяемость, допуски и посадки

Скачать

20621

9

13

... технические измерения: Учебник для вузов – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986.-352 с. 4. Взаимозаменяемость и технические измерения. Методические указания/ Составители: Б.А. Калачевский, М.С. Корытов, В.В. Акимов, А.Ф. Мишуров. – Омск: СибАДИ, 2004/ 5. Допуски и посадки. Справочник в 2 ч. /Под ред. В.Д. Мягкове. – Л.: Машиностроение, 1978/ 6. Справочник по машиностроительному ...

Государственная система стандартизации. Допуски и посадки шпоночных соединений и резьбы

Скачать

22937

3

1

... это оправдано конструктивными или экономическими соображениями (например, установка нескольких втулок, маховиков или колес с различными посадками на одном гладком валу). 3. Допуски и посадки шпоночных соединений Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой с использованием дополнительного конструктивного элемента (шпонки), предназначенной для предотвращения их взаимного ...

Основы взаимозаменяемости деталей из пластмасс

Скачать

19362

1

1

... которые могут быть у деталей, поступающих на сборку: δ ≥ Δобщ = Δт + Δук + Δх, где Δт - технологическая погрешность, возникающая в процессе изготовления деталей из пластмасс (например, литьем под давлением, прессованием); Δук – погрешность за счет технологических уклонов (Δук = 2H·tgα); Δх - погрешность, возникающая при хранении ...