Контрольная работа Нормирование точности. Расчет точностных посадок вариант22. Кафедра стандартизации, метрологии и управления качеством

• Название: Кафедра стандартизации, метрологии и управления качеством
• Анкор: Контрольная работа Нормирование точности
• Дата: 17.05.2021
• Размер: 0.51 Mb.
• Имя файла: Расчет точностных посадок вариант22.doc
• Тип: Контрольная работа; #205923

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ И ПЕРЕПОДГОТОВКИ КАДРОВ

ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ
КАФЕДРА СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ
Специальность 1-54 01 75 Стандартизация, сертификация и управление качеством


«РАСЧЕТ ТОЧНОСТНЫХ ПОСАДОК»
контрольная работа по дисциплине

«Нормирование точности»

Исполнитель: _______________________ Папкович Е.В.

(подпись)


Руководитель:_______________________ Цитович Б.В.

(подпись)

Минск 2020

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ
ЗАДАНИЕ

на контрольную работу по дисциплине «Нормирование точности»
СЛУШАТЕЛЬ Папкович Екатерина Владимировна

1. 
   Тема работы «Расчет точностных параметров»
   
2. 
   Вариант задания 22 (учебно-методическое пособие, часть 2)
   
3. 
   Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
   

1. 
   Для гладких цилиндрических сопряжений описать выбранные посадки. Для сопряжения с зазором (или натягом) и для переходной посадки построить схемы расположения полей допусков, рассчитать предельные размеры, зазоры или натяги, табличные и вероятностные, допуск посадки; для переходных посадок – вероятность получения зазоров и натягов.
   

1. 
   Для шпоночного соединения выбрать размеры, обосновать вид сопряжения, построить схемы расположения полей допусков, рассчитать предельные размеры, зазоры и натяги.
   

1. 
   Для подшипникового узла выбрать и обосновать посадки подшипника качения в корпус и на вал (посадки по наружному и внутреннему диаметрам колец подшипника) в соответствии с заданными видами нагружения. Построить схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей; рассчитать предельные размеры сопрягаемых деталей; предельные и вероятностные зазоры (натяги), допуск посадки.
   

Выполнить эскиз вала с указанием требований к точности формы и расположения поверхностей, шероховатости поверхностей. На одной из шеек вала выполнить шпоночный паз с указанием всех необходимых требований к точности размеров и расположения поверхностей паза.

Срок сдачи законченной работы апрель 2020 г.
Руководитель _____________ Б.В.Цитович

Задание принял к исполнению ____________________________ Е.В. Папкович

дата и подпись слушателя

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Расчет посадок гладких цилиндрических соЕДИНЕНИЙ 6

1.1Задание, вариант №22 6

1.2Расчет посадки с натягом Ø36 H7/s6 6

1.3 Расчет переходной посадки Ø125H8/k6 9

2.ВЫБОР, ОБОСНОВАНИЕ И Расчет шпоночных посадок 12

2.1 Задание, вариант №22 12

2.2 Выбор, обоснование и расчет посадок шпоночного соединения 12

3. Выбор, ОБОСНОВАНИЕ и расчет посадок подшипника качения 18

3.1 Задание, вариант №22 18

3.2 Расчет посадок подшипника качения 313 18

БИБЛИОГРАФИЯ 28

ВВЕДЕНИЕ

Нормирование точности и технические измерения – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Наука, техника и промышленность не могут существовать без них. Каждую секунду в мире производятся многие миллиарды измерительных операций, результаты которых используются для обеспечения надлежащего качества и технического уровня выпускаемой продукции, обеспечения безопасной и безаварийной работы транспорта, для медицинских и экологических диагнозов и других важных целей.

Нормирование точности и технические измерения решаются следующие задачи: разработка общей теории измерений единиц физических величин и их систем, разработка методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства и единообразия средств измерений, эталонов и образцов средств измерений, методов передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений к рабочим средствам измерений.

Изделие машиностроения не простая совокупность деталей. В собранном изделии детали находятся во взаимосвязи и взаимозависимости. Отклонения размеров, формы и расположения осей или поверхностей одной какой либо из деталей вызывают отклонения формы или отклонения в расположении других деталей сборочной единицы. Эти отклонения, суммируясь, оказывают определенное воздействие на характеристики качества изделия.

По этой причине при выборе посадок, допусков размеров деталей, а также допусков формы и расположения следует учитывать: назначение детали в сборочной единице, роль отдельных ее поверхностей (цилиндрических, конических, торцовых), влияние отклонений размеров, формы и расположения осей или поверхностей детали на смежные с ней детали, влияние суммы отклонений параметров точности всех деталей на такие показатели качества изделия, как точность, плавность вращения, бесшумность, долговечность и т.д. поэтому в ряде случаев значения допусков могут быть получены только расчетным путем. Данная контрольная работа формирует следующие умения и навыки:

• 
  анализировать технические чертежи;
  
• 
  выбирать и проставлять технические требования, предъявляемые к деталям по точности формы, расположению поверхностей и шероховатости;
  
• 
  выбирать и назначать квалитеты точности, основные отклонения, допуски для элементов деталей машин;
  
• 
  назначать посадки и обозначать их на сборочных чертежах для типовых соединений (цилиндрических, шпоночных и др.);
  
• 
  определять предельные размеры элементов деталей, зазоры, натяги в сопряжениях деталей.
  

Цель выполнения контрольной работы: закрепить знания, полученные в ходе изучения дисциплины «Нормирование точности».

Задачами контрольной работы является:

• 
  выбор норм точности сопряжений и элементов деталей в соответствии с заданным эскизом сложного изделия, расчет посадок и определение допусков, предельных отклонений и других требований в соответствии с принятыми нормами точности и с заданными вариантами задач;
  
• 
  расчет посадок и других норм точности в соответствии с заданными вариантами задач.
  

1. Расчет посадок гладких цилиндрических соЕДИНЕНИЙ

1. 
   Задание, вариант №22
   

Для гладких цилиндрических сопряжений Ø36H7/s6 и Ø125H8/k6 провести расчет одной посадки с зазором (натягом) и одной переходной посадки. Построить схемы расположения полей допусков; определить идеальные размеры сопрягаемых деталей; рассчитать зазоры (натяги) табличные и вероятные; допуск посадки. Для переходных посадок определить вероятность получения зазоров (натягов).

Вариант	Гладкие цилиндрические сопряжения
	Задача 1	Задача 2
22	Ø36 H7/s6	Ø125 H8/k6

1. 
   Расчет посадки с натягом Ø36 H7/s6
   

Рассмотрим посадку Ø36 H7/s6 - это среднепрессовая посадка в системе основного отверстия, обеспечивающая наименьшее значение относительно натяга (отношение натяга в сопряжении к номинальному диаметру сопряжения) до 0,5 мкм/мм. Такую посадку применяют в соединениях, передающих без дополнительных элементов крепления крутящий момент до ½ предельного значения для соединений зубчатого колеса с валом и кондукторной втулки с корпусом. Номинальный диаметр отверстия вала 36 мм. Поле допуска отверстия – Н7, основное отклонение H = 0, квалитет седьмой. Поле допуска вала – s6, основное отклонение (нижнее) s положительное, квалитет шестой.

Предельные отклонения и размеры для отверстия Ø36H7:

по ГОСТ 25346 определяем величину допуска IT7 = 25 мкм;

по ГОСТ 25346 определяем значение основного отклонения EI = 0 мкм;

верхнее отклонение ES = EI + IT = 0 + 0,025 = +0,025 мм = +25 мкм.

Предельные размеры отверстия:

D_min = Dн + EI = 36,000 + 0 = 36,000 мм;

D_max = Dн + ES = 36,000 + 0,025 = 36,025 мм.

Рассчитываем предельные размеры вала Ø36 s6:

по ГОСТ 25346 определяем величину допуска IТ6 = 16 мкм;

по ГОСТ 25346 определяем значение основного (нижнее) отклонение ei = +43 мкм;

верхнее отклонение: es = ei + IT6 = 43 + 16 = 59 мкм.

Предельные размеры вала:

d_min = dн + ei = 36,000 + 0,043 = 36,043 мм;

d_max = dн + es = 36,000 + 0,059 = 36,059 мм.

Результаты расчетов представлены в виде таблицы 1.1.

Таблица 1.1 – Предельные отклонения и размеры сопряжения

Диаметр, мм	IT, мкм	ES(es), мкм	EI(ei), мкм	Dmin(dmin), мм	Dmax(dmax), мм
Ø36H7	25	+25	0	36,000	36,025
Ø36s6	16	+59	+43	36,043	36,059

Строим схему расположения полей допусков сопрягаемых деталей (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Схема расположения полей допусков посадки Ø36 H7/s6
D_ср = (D_max + D_min)/2 = (36,025 + 36,000)/2 = 36,0125 мм;

d_ср = (d_max + d_min)/2 = (36,059 + 36,043)/2 = 36,051 мм.

N_max = d_max – D _min = 36,059 – 36,000 = 0,059 мм = 59 мкм;

N_min = d_min – D _max = 36,043 – 36,025 = 0,018 мм =18 мкм;

N_cp = (N_max + N_min)/2 = (59 + 18)/2 = 38,5 мкм.

Рассчитываем допуск посадки:

T_N = IT(D) + IT(d) = 0,025 + 0,016 = 0,041 мм = 41 мкм.

Принимаем нормальные законы распределения случайных размеров и рассчитываем предельные значения вероятных натягов. Принимаем нормальный закон распределения случайных погрешностей и рассчитываем предельные значения вероятностных зазоров (натягов). В рассматриваемом сопряжении
D_ср < d_ср, поэтому в сопряжении большая вероятность возникновения натяга, поэтому рассчитываем математическое ожидание натягов.

_N = _{4,9 мкм}

где _N—среднее квадратическое отклонение сопряжения.

N_max.вер. = N_cp + 3_N = 38,5 + 34,9 = 53,2 мкм 0,053 мм;

N_min.вер. = N_cp – 3_N = 38,5 – 34,9 = 23,8 мкм  0,024мм.

Распределение вероятных натягов показано на рисунке 1.2.



Рисунок 1.2 - Распределение вероятных натягов в посадке Ø36 H7/s6

1.3 Расчет переходной посадки Ø125H8/k6

Выбор посадки зубчатого колеса на вал определяются условиями работы передачи, точностью передачи, условиями сборки узла. Для колёс, перемещаемых вдоль оси вала, применяют посадки Н7/g6; H7/h6, для неподвижных колёс – H7/js7; H7/k6. При значительных скоростях и динамических нагрузках рекомендуются посадки H7/n6; Н7/р6; H7/s6. Для тихоходных колёс невысокой точности (9...10 степени точности) применяют посадки H8/h7; H8/h8.

В данном примере выбираем переходную посадку Ø125H8/k6, которая позволит обеспечить точность центрирования сопрягаемых деталей, возможность самоустановки колеса под нагрузкой, легкость сборки и разборки соединения.

Рассчитываем предельные отклонения и размеры для отверстия Ø125H8. По ГОСТ 25346 определяем значения допуска и основного (нижнего) отклонения:

IT8 = 63 мкм;

EI = 0 мкм.

Верхнее отклонение будет равно:

ES = EI + IT = 0 + 63 = 63 мкм.

Предельные размеры отверстия:

D_min = D_н + EI = 125,000 + 0 = 125,000 мм;

D_max = D_н + ES = 125,000 + 0,063 = 125,063 мм.

Рассчитываем предельные размеры вала Ø 125 k6:

IТ6 = 25 мкм (ГОСТ 25346).

По ГОСТ 25346 определяем значения допуска и основного (нижнего) отклонения:

ei = +3 мкм;

Верхнее отклонение будет равно:

es = ei + IT6 = 3 + 25 = +28 мкм.

Предельные размеры вала:

d_min = d_н + ei = 125,000 + 0,003 = 125,003 мм;

d_max = d_н + es = 125,000 + 0,028 = 125,028 мм.

Результаты расчетов представлены в виде таблицы 1.2.

Таблица 1.2 – Предельные отклонения и размеры сопряжения

Диаметр, мм	IT, мкм	ES(es), мкм	EI(ei), мкм	Dmin(dmin), мм	Dmax(dmax), мм
Ø125H8	63	+63	0	125,000	125,063
Ø125k6	25	+28	+3	125,003	125,028

Строим схему расположения полей допусков сопрягаемых деталей и рассчитываем предельные значения табличных зазоров (натягов):

D_ср = (D_max + D_min)/2 = (125,063+ 125,000)/2 = 125,0315 мм;

d_ср = (d_max + d_min)/2 = (125,028+ 125,003)/2 = 125,0155 мм;

S_max = D_max – d_min = 125,063 – 125,003= 0,06 мм = 60 мкм;

N_max = d_max – D_min = 125,028 – 125,000=0,028мм = 28 мкм.

Допуск посадки:

T_{S, N} = IT(D) + IT(d) = 63 + 25 = 88 мкм.

Принимаем нормальный закон распределения случайных погрешностей и рассчитываем предельные значения вероятностных зазоров (натягов). В рассматриваемом сопряжении D_ср > d_ср, поэтому более вероятно возникновение зазоров.

Рассчитываем математическое ожидание и стандартное отклонение зазоров:

M_s = D_cp – d_cp = 125,0315 – 125,0155 = 0,016 мм =16 мкм;

11,3.

Рассчитаем предельные значения вероятных зазоров и натягов:

S_{max вер.} = M_s + 3_(S,N) = 16 + 3·11,3 = 49,9 мкм;

S_{min вер.} = M_s – 3_(S,N) = 16 – 3·11,3 = -17,9 мкм;

N_{max вер.} = 17,9 мкм = 0,018мм.

Строим схему расположения полей допусков сопрягаемых деталей (рисунок 1.3).



Рисунок 1.3 - Схема расположения полей допусков посадки Ø125H8/k6
При применении переходных посадок в сопряжениях возможны зазоры или натяги. Поэтому рассчитываем вероятность их получения. Для определения площади, заключённой между кривой Гаусса, выбранными ординатами и осью абсцисс (на рис.1.4 заштрихована площадь, определяющая процент зазоров), удобно использовать табулированные значения функции в соответствии с приложением 3. [1]

Считаем, что размеры отверстия и вала распределены по нормальному закону. В этом случае можно считать, что распределение натягов и зазоров также будет подчиняться нормальному закону, а вероятности их получения определяются с помощью функции Лапласа Ф(z):

,

где z = M _S /.

Так как M_S =16 мкм; _(S,N) =11,3 мкм, то z =16/11,3=1,42; Ф(z =1,42) =  =0,4192=41,9%.

Таким образом, вероятность получения зазоров в сопряжении Ø125H8/k6 составляет P(S) = 50% + 41,9% = 91,9%; вероятность получения натягов P(N) = 100% - 91,9% = 8,1%.[1, 2]

График распределения вероятностных натягов (зазоров) показан на рисунке 1.4.



Рисунок 1.4 - Распределение вероятностных натягов (зазоров) в посадке Ø125H8/k6

2.ВЫБОР, ОБОСНОВАНИЕ И Расчет шпоночных посадок

2.1 Задание, вариант №22

Для шпоночного соединения (диаметр вала 80 мм, длина шпонки 250 мм, вид соединения - свободное) выбрать размеры, обосновать вид сопряжения, построить схемы расположения полей допусков, рассчитать предельные размеры сопрягаемых элементов, зазоры (натяги). Выполнить эскизы сечения.

2.2 Выбор, обоснование и расчет посадок шпоночного соединения

Шпоночное соединение – один из видов соединений вала со втулкой, в котором использован дополнительный конструктивный элемент (шпонка), предназначенный для предотвращения их взаимного поворота. Чаще всего шпонка используется для передачи крутящего момента в соединении вала с зубчатым колесом или со шкивом, неподвижных по отношению друг к другу.

По ГОСТ 23360 выбираем призматическую шпонку для вала 80 мм, устанавливаем bh = 2214.

Условное обозначение: Шпонка 2214×250 ГОСТ 23360.

Вид соединения – свободное.

Свободное соединение используют для обеспечения неответственных конструкций, а также для подвижных сопряжений со шпоночными соединениями, работающими как направляющие продольного перемещения. Поле допуска ширины паза при свободном шпоночном соединении на валу H9, во втулке D10.

По размеру b рассчитываем:

1. 
   паз вала B₁ = 22Н9
   

ES = +0,052 мм;

EI = 0 мм;

B_1max = 22,000 + 0,052 = 22,052 мм;

B_1min = 22,000 + 0 = 22,000 мм;

2. 
   ширина шпонки b₂ = 22h9
   

es = 0 мкм;

ei = -0,052 мм = -52 мкм;

b_2max= 22,000 + 0 = 22,000 мм;

b_2min = 22,000 – 0,052 = 21,948 мм.

3. 
   паз втулки B₃ = 22D10;
   

ES = +0,149 мм;

EI = +0,065 мм;

B_3max = 22,000 + 0,149 = 22,149 мм.

B_3min = 22,000 + 0,065 = 22,065 мм.



Рисунок 4.2 - Схема расположения полей допусков шпоночного соединения
Рассчитываем табличные зазоры (натяги) по размеру b:

1. 
   соединение шпонки b₂ = 22h9 с пазом вала B₁ = 22D10
   

S_1max = B_1max – b_2min = 22, 052 – 21,948 = 0,104= 104 мкм;

S_1min = b_2maх – b_2min = 22,000 – 22,000 = 0 мм = 0 мкм.

Рисунок 4.3 - Схема расположения полей допусков ширины шпонки и ширины паза вала

2. 
   соединение шпонки b₂ = 22h9 с пазом втулки B₃ = 22D10
   

S_2max = B_3max – b_2min = 22,149 – 21,948 = 0,201мм = 201 мкм;

S_2min = B_3min – b_2max = 22,065 – 22,000 = 0,065 мм = 65 мкм.


Рисунок 4.4 - Схема расположения полей допусков ширины шпонки и ширины паза втулки
Длины призматических шпонок l по ГОСТ 23360 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки» выбирают из ряда: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 и далее до 500 мм с полем допуска h14. Для длины L шпоночного паза установлено поле допуска Н15. [3]

По высоте шпонки h = 14 мм рассчитываем:

1. 
   глубина паза вала:
   

t₁ = 9^+0,2 мм (ГОСТ 23360);

t_1max = 9,200 мм;

t_1min= 9,000 мм;

2. 
   высота шпонки 14 h11, т.к. при высоте h свыше 6 мм – h11;
   

h =14,000_-0,11 мм;

h_max = 14,000 мм;

h_min= 14,000 – 0,11 = 13,89 мм;

3. 
   глубина паза втулки:
   

t₂ = 5,4^+0,2 мм (ГОСТ 23360);

t_2max = 5,600 мм;

t_2min = 5,400 мм.

Тогда:

S_max = t_1max + t_2max – h_min = 9,200 + 5,600 – 13,89 = 0,81мм;

S_min = t_1min + t_2min – h_max = 9,000 + 5,400 – 14,000 = 0,4 мм.

1. 
   По длине шпонки l = 250 мм: длина шпонки 250h14
   

l₁ =250,000_-1,15 (ГОСТ 23360);

l_1max = 250,000 мм;

l_1min = 248,85 мм (ГОСТ 25346).

2. 
   длина паза вала 250Н15
   

L₂ = 250,000^+1,85 мм (ГОСТ 23360);

L_2max= 251,850 мм;

L_2min= 250,000 мм (ГОСТ 25346).

Тогда:

S_max = L_2max – l_1min = 251,850 – 248,85 = 3,000 мм;

S_min = L_2min – l_1max = 250,000 – 250,000 = 0,000 мм.

Рисунок 4.5 - Схема расположения полей допусков по длине шпоночного паза

Для обеспечения качества шпоночного соединения, которое зависит от точности расположения пазов вала и втулки, назначают допуски симметричности и параллельности плоскости симметрии паза относительно плоскости, проходящей через ось посадочной цилиндрической поверхности. Допуски указывают в соответствии с ГОСТ 2.308 «Единая система конструкторской документации. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей».

Расчет отклонения от параллельности и отклонения от симметричности шпоночного паза:

T_парал = 0,6*T_шп = 0,6*52 = 31,2 мкм.

где Т_шп – допуск ширины шпоночного паза b;

Т_парал – допуск параллельности;

Т_сим – допуск симметричности в диаметральном выражении.

Принимаем по ГОСТ 24643 Т_парал = 30 мкм.

Полученные расчетные значения допусков расположения округляют до стандартных по ГОСТ 24643.

Т_сим = 4*Т_шп = 4*52 = 208 мкм.

Принимаем по ГОСТ 24643 Т_сим = 200 мкм.

Шероховатость поверхностей шпоночного паза выбирается в зависимости от полей допусков размеров шпоночного соединения. Рекомендуемые значения параметров шероховатости поверхностей шпоночных пазов (Ra 3,2 мкм или 6,3 мкм, не более). По ГОСТ 23360 устанавливаем значения шероховатости поверхностей Ra = 3,2 мкм и шероховатости дна шпоночного паза Ra = 6,3 мкм.

Выполняем эскизы сечения шпоночного соединения (рисунок 4.6).



Рисунок 4.6 – Эскизы сечения шпоночного соединения

3. Выбор, ОБОСНОВАНИЕ и расчет посадок подшипника качения

3.1 Задание, вариант №22

Для подшипникового узла (подшипник качения 313 ГОСТ 8338, режим работы - нормальный) выбрать и обосновать посадку по наружному (местное нагружение) и внутреннему (колебательное нагружение) диаметрам. Построить схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей, рассчитать предельные размеры сопрягаемых деталей; зазоры (натяги); выполнить эскизы сопрягаемых с подшипником деталей.

Вариант	Подшипник	Виды нагружения колец подшипника		Режим работы
		внутреннее	наружное
22	313	колебательное	местное	нормальный

3.2 Расчет посадок подшипника качения 313

Обозначение подшипника: 313.

Подшипник шариковый радиальный, 0-й класс точности, 3 (средняя) серия диаметров, открытый подшипник.

Подшипник 313 – однорядный, воспринимает нагрузку, действующую перпендикулярно оси вращения подшипника со сферическими телами качения, без уплотнений и защитных шайб.

Нагружение внутреннего кольца – колебательное. При колебательном нагружении на неподвижное кольцо интегрально действуют две радиальные силы (одна постоянна по направлению, а другая, меньшая по значению, циркулирует). Равнодействующая нагрузка не совершает полного оборота, а колеблется между крайними точками дуги окружности.

Нагружение наружного кольца – местное.

Режим работы – нормальный.

По ГОСТ 8338 устанавливаем:

номинальный диаметр внутреннего кольца d = 65 мм.

номинальный диаметр наружного кольца D = 140 мм.

номинальная ширина подшипника B2 = 33 мм.

номинальная высота монтажной фаски r = 3,5 мм.

Схема подшипника изображена на рисунке 3.1


d - номинальный диаметр внутреннего кольца;

D - номинальный диаметр наружный цилиндрической поверхности наружного кольца;

B - номинальная ширина подшипника;

r - номинальная высота монтажной фаски


Рисунок 3.1 - Схема подшипника
По ГОСТ 520 устанавливаем предельные отклонения посадочных диаметров для класса точности 0 и наружных диаметров:

для внутреннего кольца:

es = 0 мкм,

ei = -15 мкм;

для наружного кольца:

ES = 0 мкм,

EI = -18 мкм.

Предельные размеры наружного и внутреннего колец:

D_mmax = 140,000 + 0 = 140,000 мм;

D_mmin = 140,000 – 0,018 = 139,982 мм;

d_mmax = 65,000 + 0 = 65,000 мм;

d_mmin = 65,000 – 0,015 = 64,985 мм.

Результаты расчетов оформляем в виде таблицы 3.1.

Таблица 3.1 - Предельные отклонения и размеры колец подшипника качения

Размер, мм	ES (es), мкм	EI (ei), мкм	Dm max, dm max, мм	Dm min, dm min, мм
d = 65	0	-15	65,000	64,985
D = 140	0	-18	140,000	139,982

Выбор посадок требует определение видов нагружения.

Чтобы колебательно нагруженное (как правило, вращающееся) кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность проскальзывания этого кольца по сопрягаемой поверхности вала или отверстия в корпусе. Другое кольцо того же подшипника, если оно нагружено местно, может быть посажено с зазором. При таком сочетании посадок колец одного подшипника устраняется опасность заклинивания тел качения из-за чрезмерного уменьшения радиального зазора.

Режим работы подшипникового узла - нормальный. Во избежание проскальзывания вала назначаем посадку с натягом. Наружное кольцо подшипника испытывает местное нагружение, поэтому применяем посадку с зазором.

По ГОСТ 3325 рекомендуемое поле допуска цапфы вала, сопрягаемого с кольцом подшипника, k6 (посадка внутреннего кольца на вал 65 L0/k6) и рекомендуемое поле допуска отверстия корпуса H7 (посадка наружного кольца в корпус Ø140 H7/l0). [4]

1. 
   Предельные отклонения и размеры для вала Ø65 k6:
   

по ГОСТ 25346 определяем величину допуска IT6 = 19 мкм;

основное отклонение

ei = +2 мкм (ГОСТ 25346);

верхнее отклонение

es = ei + IT = +21 мкм.

Предельные размеры вала:

d_min = dн + ei = 65,000 + 0,002 = 65,002 мм;

d_max = dн + es = 65,000 + 0,021 = 65,021 мм.

2. 
   Предельные отклонения и размеры для отверстия Ø140 H7:
   

IT7 = 40 мкм (ГОСТ 25346);

основное отклонение

EI = 0 мкм (ГОСТ 25346);

верхнее отклонение

ES = EI + IT = 0 + 40 = +40 мкм.

Предельные размеры отверстия:

D_min = Dн + EI = 140,000 + 0 = 140,000 мм;

D_max = Dн + ES = 140,000 + 0,040 = 140,040 мм.

Результаты расчетов представим в виде таблицы 3.2.

Таблица 3.2 - Предельные размеры цапфы вала и отверстия корпуса

Размер, мм	ES (es), мкм	EI (ei), мкм	Dmax, d max, мм	Dmin, d min, мм
d = 65	+21	+2	65,021	65,002
D = 140	+40	0	140,040	140,000

Предельные натяги по d:

N_max = d_max – d_mmin = 65,021 – 64,985 = 0,036мм = 36 мкм;

N_min = d_min – d_mmax = 65,002 – 65,000 = 0,002 мм = 2 мкм;

N_ср = (N_max + N_min)/2 = (36 + 2)/2 = 19 мкм.

Допуск посадки:

T _N = N_max - N_min = 36 – 2 = 37 мкм.

Строим схему расположения полей допусков посадки Ø65 L0/k6 (рисунок 3.2).



Рисунок 3.2 - Схема расположения полей допусков посадки Ø65 L0/k6
Предельные зазоры по D:

S_max = D_max – D_mmin = 140,040 – 139,982 = 0,058 мм = 58 мкм;

S_min = D_min – D_mmax = 140,000 - 140,000 = 0,000 мм= 0 мкм;

S_ср = (S_max + S_min)/2 = (58 + 0)/2 = 29 мкм.

Допуск посадки:

T_S = S_max - S_min = 58 - 0 = 58 мкм.

Производим проверку наличия в подшипнике качения радиального зазора, который уменьшается по причине натяга при посадке подшипника на вал. В расчетах принимаем среднее значение натяга и среднее значение зазора в подшипнике как наиболее вероятные.

N_ср = 19 мкм.

N_эфф = 0,85·19 = 16,15 мкм = 0,0162 мм;

d₀ = d_m + (D_m – d_m)/4 = 65,000 + (140,000 – 65,000)/4 = 83,75 мм;

Δd₁ = N_эфф·d_m /d₀ = 0,0162·65,0/83,75 = 0,01257 мм = 12,6 мкм.

Строим схему расположения полей допусков посадки Ø140H7/l0 (рисунок 3.3).



Рисунок 3.3 - Схема расположения полей допусков посадки Ø140 H7/l0

По ГОСТ 24810 определяем предельные значения теоретических зазоров в подшипнике 313 до сборки:

G_{r min} = 8 мкм;

G_{r mах} = 28 мкм.

Средний зазор в подшипнике 313 определяется как полусумма предельных теоретических зазоров:

G_{r cp} = (G_{r min} + G_{r mах})/2 = (8 + 28)/2 = 18 мкм.

тогда,

G_пос = G_{r cp} – Δd₁ = 18 – 12,6 = 5,4 мкм.

Расчёт показывает, что при назначении посадки Ø65L0/k6 по внутреннему диаметру зазор в подшипнике качения после посадки будет положительным.

На чертежах общего вида выбранные посадки подшипника качения обозначаются:

на вал – Ø65L0/k6, где L0 – поле допуска внутреннего кольца подшипника нормального класса точности; k6 – поле допуска вала.

в корпус – Ø140Н7/l0, где Н7 – поле допуска отверстия корпуса; l0 – поле допуска наружного кольца подшипника нормального класса точности.

Диаметры заплечиков вала и корпуса (ГОСТ 20226):

d_{a min} = 76,0 мм; d_{a max} = 78,0 мм;

D_{a max} = 128 мм; D_{a min} = 125 мм.

Шероховатость посадочных поверхностей, сопрягаемых с кольцами подшипника деталей, зависит от диаметра и класса точности подшипника. По ГОСТ 3325 (таблица 3) выбираем требования к шероховатости:

• 
  посадочной поверхности вала под кольцо подшипника Rа 1,25;
  
• 
  посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника Rа 2,50;
  
• 
  торцовой поверхности заплечика вала Rа 2,50.
  

Из таблицы 4 ГОСТ 3325 выбираем значения:

• 
  допуска круглости посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 5 мкм;
  
• 
  допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности вала под кольцо подшипника 5 мкм;
  
• 
  допуска круглости посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 10 мкм (по ГОСТ 24643 ужесточаем рассчитанный допуск и принимаем 8 мкм);
  
• 
  допуска профиля продольного сечения посадочной поверхности корпуса под кольцо подшипника 10 мкм (по ГОСТ 24643 ужесточаем рассчитанный допуск и принимаем 8 мкм).
  

Из таблицы 5 ГОСТ 3325 выбираем значения:

• 
  допуска торцового биения заплечика вала 30 мкм;
  
• 
  допуска торцового биения заплечика корпуса 63 мкм (по ГОСТ 24643 ужесточаем рассчитанный допуск и принимаем 60 мкм).
  

Подшипник 313 имеет ширину B₂ = 33 мм (ГОСТ 3325). Примем нормальный ряд зазоров. Тогда допуск соосности поверхностей вала составит: Т_соосн = 4·В₂/10 = 4·33/10 = 13,2 мкм, ужесточаем по ГОСТ 24643 и принимаем Т_соосн = 10 мкм. Соответственно для поверхностей корпуса Т_соосн = 8·B₂/10 =8·33/10 = 26,4 мкм, ужесточаем по ГОСТ 24643 и принимаем Т_соосн = 20 мкм.

Выполняем эскизы сопрягаемых с подшипником качения деталей (рисунок 3.4 и рисунок 3.5).


Рисунок 3.4 – Эскиз вала, сопрягаемого с подшипником качения

Значения высотных параметров шероховатости шеек вала плохо согласуются с допусками формы. Лучше было бы назначить (0,32 – 0,5) мкм. Для рисунка 3.5 – аналогично.



Рисунок 3.5 – Эскиз отверстия корпуса, сопрягаемого с подшипником качения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения данной контрольной работы освоены навыки расчета допусков и посадок для гладких цилиндрических соединений, определили и обосновали тип посадки, эскизно изобразили схемы расположения полей допусков, а также рассчитали предельные размеры, зазоры (натяги), табличные и вероятностные, допуск посадки; для переходных посадок – вероятность получения зазоров и натягов в соединении.

Изучили соединения с подшипниками качения, для подшипникового узла выбрали и обосновали посадку подшипника по наружному и внутреннему диаметрам. Построили схемы расположения полей допусков сопрягаемых деталей; рассчитали предельные размеры сопрягаемых деталей; предельные и вероятностные зазоры (натяги), допуск посадки. Выполнили эскиз вала с указанием требований к точности формы и расположения поверхностей, шероховатости поверхностей, сопрягаемых с подшипником качения.

Для шпоночного узла выбрали размеры, обосновали выбор вида сопряжения, построили схемы расположения полей допусков, рассчитали предельные размеры сопрягаемых элементов, зазоры (натяги). Назначили требования к точности расположения шпоночного паза, выполнили эскизы сечения.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. 
   Цитович Б.В. и др. Нормирование точности и технические измерения. Методические указания к выполнению курсовой работы (контрольной работы). Часть 1. Б.В.Цитович, П.С.Серенков, К.И.Дадьков, Л.В.Купреева, А.В.Кусяк, Г.В.Боровец; Под общ. ред. Б.В.Цитовича и П.С.Серенкова. – Мн.: БНТУ, 2006. – 182 с.
   
2. 
   Цитович Б.В. Нормирование точности и технические измерения. Курсовое проектирование: учебно-методическое пособие для студентов инженерно-технических специальностей. В 2 ч. Ч. 2 / Б.В. Цитович [и др.]; под ред. Б.В. Цитовича и П.С. Серенкова. – Мн.: БНТУ, 2006. – 66 с.
   
3. 
   В.Л. Соломахо, Б.В. Цитович, С.С. Соколовский Нормирование точности и технические измерения. Пособие НТиТИ, БНТУ, 2011. –310 с.
   
4. 
   ГОСТ 2.308-2011 Единая система конструкторской документации. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей
   
5. 
   ГОСТ 20226-82 Подшипники качения. Заплечики для установки подшипников качения. Размеры
   
6. 
   ГОСТ 23360-78 Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Допуски и посадки
   
7. 
   ГОСТ 24643-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения
   
8. 
   ГОСТ 24810-2013 Подшипники качения. Внутренние зазоры
   
9. 
   ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010) Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристика изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Основные положения, допуски, отклонения и посадки
   
10. 
    ГОСТ 25347-2013 (ISO 286-2:2010) Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристика изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Ряды допусков, предельные отклонения отверстий и валов
    
11. 
    ГОСТ 3325-85 Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки
    
12. 
    ГОСТ 520-2011- Подшипники качения. Общие технические условия
    
13. 
    ГОСТ 8338-75 Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры