Расчет элементов механизма подачи металлорежущего станка

1. Описание узла

Узел 3.

На чертеже показана часть механизма подач металлорежущего станка. Передача движения с нижнего вала на верхний осуществляется с помощью сменных зубчатых колес 2 и 1, сидящих на шлицевых концах валов (рисунок 3).

На верхнем валу смонтирована предохранительная шариковая муфта, отключающая червяк 4 при перегрузках механизма. В этом случае при вращающемся верхнем вале червяк будет оставаться неподвижным.

В стальной червяк запрессована бронзовая втулка, которая образует с шейкой вала подшипник скольжения. Зазор в подшипнике должен быть минимальным, чтобы заметно не нарушать центрирование червяка на валу.

Зубчатое колесо 3 должно быть хорошо сцентрировано относительно вала. Передача крутящего момента обеспечивается через призматическую шпонку 9 (характер соединения по b – плотный).

Шлицы в отверстиях зубчатых колес закаливаются.

Подшипники 5 и 6 имеют перегрузку не более 150%, толчки и вибрации умеренные, режим работы нормальный.

2. Расчёт гладких цилиндрических соединений

Назначить и обосновать посадки в соединениях D₁, D₂, D₃ заданного узла (узел 3) в зависимости от условий работы узла.

2.1 Исходные данные

Диаметры: D₁=80 мм, D₂=75 мм, D₃=60 мм.

Назначить и обосновать посадки D9/h9, H6/s6, H7/n6.

2.2 Назначение посадок

Посадка на диаметре D1 должна иметь натяг (бронзовая втулка запрессовывается в зубчатое колесо). Исходя из этого, на диаметр D1 назначается посадка H6/s6.

Предельные отклонения по ГОСТ 25347–82:

– отверстия d80 H6: ES = +19 мкм = +0,019 мм;

EI = 0;

– вала d80 s6: es = +78 мкм = +0,078 мм;

ei = +59 мкм = +0,059 мм.

Схема расположения полей допусков представлена на рисунках 1 и 2.

Предельные размеры:

D_MAX = D + ES = 80,000 + 0,019 = 80,019 (мм);

D_MIN = D + EI = 80,000 + 0 = 80,000 (мм);

d_MAX = d + es = 80,000 + 0,078 = 80,078 (мм);

d_MIN = d + ei = 80,000 + 0,059 = 80,059 (мм).

Рисунок 1. Схема расположения полей допусков гладкого цилиндрического соединения d80 H6/s6.

Рисунок 2. Схема расположения полей допусков гладкого цилиндрического соединения d80 H6/s6.

Величина допуска:

TD = D_MAX – D_MIN = 80,019 – 80,000 = 0,019 (мм);

Td = d_MAX – d_MIN = 80,078 – 80,059 = 0,019 (мм).

Предельные значения натягов:

N_MAX = d_MAX – D_MIN = 80,078 – 80,000 = 0,078 (мм);

N_MIN = d_MIN – D_MAX = 80,059 – 80,019 = 0,040 (мм).

Допуск натяга и посадки:

TN = N_MAX – N_MIN = 0,078 – 0,040 = 0,038 (мм);

TП = TD + Td = 0,019 + 0,019 = 0,038 (мм).

Эскиз вала, отверстия и посадки приведен на рисунке 3.

Рисунок 3. Эскиз вала, отверстия и гладкого соединения d80H6/s6

Посадка на диаметре D2 должна иметь зазор, так как бронзовая втулка в паре с валом должна образовать подшипник скольжения. Выбрана посадка D9/h9.

Предельные отклонения по ГОСТ 25347–82:

– отверстия d75 D6: ES = +174 мкм = +0,174 мм;

EI = +100 мкм = +0,100 мм;

– вала d75 h9: es = 0;

ei = -74 мкм = -0,074 мм.

Схема расположения полей допусков представлена на рисунках 4 и 5.

Рисунок 4. Схема расположения полей допусков гладкого цилиндрического соединения d75 D6/h9.

Предельные размеры:

D_MAX= D + ES = 75,000 + 0,174 = 75,174 (мм);

D_MIN = D + EI = 75,000 + 0,100 = 75,100 (мм);

d_MAX = d + es = 75,000 + 0 = 75,000 (мм);

d_MIN = d + ei = 75,000 – 0,074 = 74,926 (мм);

Величина допуска:

TD = D_MAX – D_MIN = 75,174 – 75,100 = 0,074 (мм);

Td = d_MAX – d_MIN = 75,000 – 74,926 = 0,074 (мм);

Предельные значения зазоров:

S_MAX = D_MAX – d_MIN = 75,174 – 74,926 = 0,248 (мм);

S_MIN = D_MIN – d_MAX = 75,100 – 75,000 = 0,100 (мм);

Допуск зазора и посадки:

TS = S_MAX – S_MIN = 0,248 – 0,100 = 0,148 (мм);

TП = TD + Td = 0,074 + 0,074 = 0,148 (мм);

Рисунок 5. Схема расположения полей допусков гладкого цилиндрического соединения d75 D6/h9.

Эскиз вала, отверстия и посадки приведен на рисунке 6.

Рисунок 6. Эскиз вала, отверстия и гладкого соединения d75 D9/h9

Посадка на диаметре D3 должна быть переходной для обеспечения отцентровки зубчатого колеса на валу. Вращательный момент передает шпонка. Исходя из этого, на диаметр D3 назначается посадка H7/n6.

Предельные отклонения по ГОСТ 25347–82:

– отверстия d60 H7: ES = +30 мкм = +0,030 мм;

EI = 0;

– вала d60 n6: es = +39 мкм = +0,039 мм;

ei = +20 мкм = +0,020 мм;

Схема расположения полей допусков представлена на рисунках 7 и 8.

Рисунок 7. Схема расположения полей допусков гладкого цилиндрического соединения d60 h7/n6.

Предельные размеры:

D_MAX = D + ES = 60,000 + 0,030 = 60,030 (мм);

D_MIN = D + EI = 60,000 + 0 = 60,000 (мм);

d_MAX = d + es = 60,000 + 0,039 = 60,039 (мм);

d_MIN = d + ei = 60,000 + 0,020 = 60,020 (мм);

Величина допуска:

TD = D_MAX – D_MIN = 60,030 – 60,000 = 0,030 (мм);

Td = d_MAX – d_MIN = 60,039 – 60,020 = 0,019 (мм);

Величина зазора и натяга:

S_MAX = D_MAX – d_MIN = 60,030 – 60,020 = 0,010 (мм);

N_MAX = d_MAX – D_MIN = 60,039 – 60,000 = 0,039 (мм);

Допуск посадки:

TП = TS = TN = S_MAX + N_MAX = 0,010 + 0,039 = 0,049 (мм);

Эскиз вала, отверстия и посадки приведен на рисунке 9.

Рисунок 8. Схема расположения полей допусков гладкого цилиндрического соединения d60 H7/n6.

Рисунок 9. Эскиз вала, отверстия и гладкого соединения d60 H7/n6