Расчет стандартных посадок для подшипников скольжения, червячного колеса и вала

Содержание

1. Исходные данные

2. Постановка задачи

3. Задание:

4. Расчет и выбор посадок подшипников скольжения.

4.1 Теоретические сведения

4.2 Расчет и выбор посадок подшипников скольжения

5. Расчет и выбор посадок с натягом для соединения зубчатого венца со ступицей

6. Расчет и выбор переходных посадок для соединения червячного колеса с валом

7. Размерный анализ

8. Расчет параметрического ряда

9. Вывод

1. Исходные данные

Исходными данными являются:

-               конструкция механизма, задаваемая сборочным чертежом;

-               номинальные размеры деталей, подлежащих расчёту соединений, определяемые по сборочному чертежу с учётом масштаба изображения; масштаб изображения в свою очередь определяется заданием одного из размеров – диаметра шейки вала в подшипнике скольжения с заданным обозначением;

-               нагрузочные параметры и условия работы;

-               диапазон и число членов параметрического ряда механизма;

-               материал зубчатого венца – бронза, ступицы червячного колеса – чугун.

2. Постановка задачи

Совершенство конструкции машин и механизмов во многом зависит от обоснованности решений по вопросам характера соединений (посадки) и точности геометрических параметров деталей, которые непосредственно влияют на надежность, мощность, производительность и другие эксплуатационные показатели машин и механизмов в целом. Вместе с тем требования по точности размеров деталей влияют на производительность и экономичность процессов их обработки при изготовлении. Поэтому решения по указанным вопросам должны быть обоснованными и учитывать как требования по качеству изделий, так и технические требования. В теории взаимозаменяемости разработаны расчетные методы обоснования таких решений, применяемые в курсовой работе. Вместе с методическими указаниями студенту выдаются два чертежа-копии – сборочный чертеж механизма и чертеж детали.

3. Задание:

1. Рассчитать и выбрать посадки для следующих соединений заданного на чертеже механизма:

-        соединение вала червячного колеса с отверстием вкладыша подшипника скольжения или соединения подшипника качения по внутреннему кольцу с валом червяка и наружного кольца с отверстием в корпусе;

-        соединение зубчатого венца червячного колеса со ступицей;

-        соединение червячного колеса с валом.

2. Рассчитать допуски заданной ниже размерной цепи, участвующей в обеспечении допуска на смещение средней плоскости червячного колеса: выявить производные размерные цепи.

Допуск на смещение средней плоскости червячного зацепления задать в технических требованиях на сборочном чертеже.

3. На чертеже вала червячного колеса задать допуски:

-        на размеры (условными обозначениями);

-        на отклонения расположения поверхностей (отклонение от соосности опорных поверхностей вала относительно посадочной поверхности вала под червячное колесо);

-        на отклонения формы поверхностей (отклонение от круглости опорных и посадочных поверхностей вала);

-        на шероховатость.

4. Рассчитать и построить на основе предпочтительных чисел параметрический ряд по мощности механизмов данного типа.

Ниже приведены методические указания по решению поставленных задач.

Вариант №	12
Диаметр вала в подшипнике скольжения, мм	90
Частота вращения вала, об/мин	2500
Нагрузка на подшипник РI, Н	500
Характер нагрузки – перегрузка, %	300
Марка смазки	И – 20А
Крутящий момент на червячном колесе Мкр, Нм	470
Условное обозначение подшипника качения	318
Степень точности передачи по ГОСТ 3675 - 81	8
Диапазон параметрического ряда, кВт	4 – 16
Число значений в ряду	12

4. Расчет и выбор посадок подшипников скольжения   4.1 Теоретические сведения

Исходное условие расчета интервала функциональных зазоров – необходимость обеспечения режима жидкостного трения. Это условие может быть записано в виде:

(1)

где - наименьшая толщина слоя смазки в подшипнике;

- наименьшая толщина слоя смазки, обеспечивающая режим жидкостного трения, т.е. надежное расклинивание поверхностей вала и вкладыша в процессе вращения.

Принимают:

где  высота неровностей шероховатости поверхностей вала и вкладыша;

коэффициент запаса, обычно .

С учетом существующих методов обработки и функциональных требований к шероховатости поверхностей трения подшипников скольжения можно принять для поверхностей вкладышей (отверстий) значение параметра  в пределах от 1,5 до 6,3 мкм., для поверхностей вала – от 0,1 до 5,0 мкм.

Расчет наименьшего и наибольшего функциональных зазоров -  и , при которых исходное условие удовлетворяется, ведется методом последовательных приближений:

-        задаются ориентировочными значениями  и ;

-        если соотношение (1) не выполняется, ориентировочные значения зазоров необходимо изменить:  - в сторону увеличения, - в сторону уменьшения, и вновь проверяется соотношение (1). Процесс приближения повторяется до тех пор, пока условие жидкостного трения не будет выполнено.

-        для каждого из них вычисляется  и проверяется соотношение (1);

Другой путь - уменьшение шероховатости в разумных пределах. На первом этапе  и  принимаются из следующих соображений.

В пределе чисто геометрически

Но это соответствует неустановившемуся режиму работы, т. к. слой смазки лишен клиновидной формы. Обязательно должен быть эксцентриситет во взаимном положении вала и вкладыша.

Рис.1 зависимость

Поэтому на первом этапе можно принять:

мкм. (предельное значение зазора, за которым расчетные зависимости не соблюдаются).

Действительная толщина слоя смазки при заданных зазорах определяется по выражению, получаемому из геометрических соотношений:

где вместо  подставляется проверяемое значение зазора.

Относительный эксцентриситет  определяется по зависимости, связывающей  с коэффициентом нагруженности подшипника  и с относительными размерами подшипника .

При этом:

 где среднее давление в подшипнике, Па.;

где  – нагрузка,  и  – длина и номинальный диаметр подшипника;

 - относительный зазор, .

Угловая скорость вращения вала (рад/с):

где - число оборотов вала в минуту;

- динамическая вязкость смазки, (Пас):

где - динамическая вязкость смазки при 50°С, - температура смазки.

Можно принять:

при

После определения границ интервала функциональных зазоров приступают к выбору стандартной посадки.

Посадка выбирается по системе ЕСДП. Условия выбора посадки могут быть сформулированы следующим образом: