 |
Порядок расчета посадки с натягом
|
|
|
|
ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
(МГУПБ)
Кафедра технологии машиностроения
Метрология, стандартизация и сертификация
РАСЧЕТ ТИПОВЫХ СОПРЯЖЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ОТРАСЛЕЙ АПК
Методические указания к выполнению
Курсовой работы
Для студентов специальностей
260601, 260602
И направления подготовки бакалавров 150400
Москва 2011
Составители: Т.А. Дальская, к.т.н., доц.,
Ю.В. Белоусов, к.т.н., доц.,
С.Г. Комарова, к.т.н., доц.
Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по курсу "Метрология, стандартизация и сертификация». В методических указаниях рассмотрены некоторые типовые виды расчетов, используемых при проектировании соединений деталей технологического оборудования мясной и молочной промышленности, даны рекомендации по выбору и назначению допусков на размеры деталей, образующих размерные цепи, приведены справочные материалы.
Указана литература для самостоятельной подготовки студентов.
Предназначены для студентов дневного и заочного отделений специальностей 260601, 220401, 140504, 190603, 280102и направления подготовки бакалавров 140500, 150400 для выполнении ими лабораторной, самостоятельной, курсовой, а также дипломной работы.
Переиздание утверждено кафедрой «Технология машиностроения».
© МГУПБ, 2002
© МГУПБ, 2010
Курсовая работа по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» – самостоятельная инженерная работа студента.
Цель курсовой работы – закрепление теоретических основ лекционного курса, привитие практических навыков в использовании справочных материалов, а также ознакомление с существующими расчетными методами при выборе посадок для сопрягаемых поверхностей деталей при конструировании машин и узлов оборудования в области пищевого машиностроения.
|
|
|
Задачи курсовой работы:
q закрепить теоретические знания, полученные при изучении дисциплин: «Технологические процессы в машиностроении», «Технология конструкционных материалов», «Материаловедение» и др.;
q расширить кругозор за счет самостоятельной проработки стандартов, технической справочной литературы;
q научить самостоятельно назначать точностные параметры на размеры деталей технологического оборудования перерабатывающих отраслей АПК.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Задание на курсовую работу выдается преподавателем индивидуально с указанием номера варианта. Исходные данные по каждому варианту приведены в приложении и содержат сборочный чертеж узла технологического оборудования и перечень задач по каждому сопряжению.
Расчет и выбор посадки с натягом
Соединения (посадки) с натягом осуществляются за счет сил упругости от предварительной деформации деталей. Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.
Соединения с гарантированным натягом предназначены для получения неподвижных соединений без дополнительного крепления. При их проектировании необходимо выдержать следующие требования:
q силы трения (сцепления) в соединении должны превышать внешние сдвигающие нагрузки;
q на контактных поверхностях соединяемых деталей недопустимы пластические деформации (условие прочности деталей).
Содержание работы
По данным табл. 1.1 приложения необходимо:
q рассчитать и подобрать посадку с натягом для соединения вала с зубчатым колесом (из перечня рекомендуемых и предпочтительных посадок в системе основного отверстия);
|
|
|
q определить предельные размеры сопрягаемых деталей, предельные натяги и допуск посадки;
q построить схему расположения полей допусков выбранной посадки;
q привести примеры использования посадок с натягом в пищевом машиностроении.
Общая характеристика сопряжения деталей
Прямозубое зубчатое колесо 3 (рис. 1) для передачи крутящего момента без применения шпоночного или шлицевого соединения с полым валом 2 заданного механизма должно иметь посадку с натягом. Исходные данные:
q размеры вала d и d1 и значения нагрузки Т приведены в табл. 1.1 приложения;
q диаметр ступицы d2 определяется соотношением d2=1,6d;
q длина соединения l = md, где коэфициент m назначается из диапазона (1,2…1,5);
q вал изготовлен из стали 45(Е1 =2∙105 МПа; sт1 =590 МПа; m1 = 0,3);
q зубчатое колесо изготовлено из чугуна СЧ 28-48 (Е2 =1,3∙105 МПа; sт2 =470 МПа; m2 = 0,25);
q параметры шероховатости сопрягаемых поверхностей деталей: вала - Rz1 = 6,3 мкм; зубчатого колеса - Rz2 = 10 мкм.
Порядок расчета посадки с натягом
1.3.1. Минимальное давление на поверхности контакта соединяемых деталей необходимое для выполнения условия неподвижности соединения:
; (1.1)
где Q – сдвигающее усилие, Н;
f – коэффициент трения (сцепления) табл. 1.2;
k = 1,5 … 2,5 – коэффициент запаса прочности сцепления на возможные перегрузки и воздействие вибраций;
d и l – соответственно диаметр и длина соединения, м.
Сдвигающее усилие Q может быть осевым QО или окружным QТ (тангенциальным):
;
где Т – крутящий момент, передаваемый соединением, Н м;.
1.3.2. Максимальное давление рmax на поверхности контакта соединяемых деталей из условия отсутствия там пластической деформации соответствует меньшему из двух полученных значений:
для вала
;
для зубчатого колеса
.
1.3.3. Расчетный натяг Np в соединении
, (1.2)
где коэффициенты С1 и С2 определяются по формулам
; 
.
Максимальный Npmax и минимальный Npmin расчетные натяги вычисляют по формуле (1.2), принимая соответственно р= рmax и р= рmin.
1.3.4. Расчетные натяги необходимо скорректировать с помощью поправки на шероховатость поверхностей NR, температурной поправки Nt и скоростной поправки на центробежные силы Nw. В результате получим предельные значения потребного натяга Nп, принимая соответственно Np = Npmax и Np = Npmin:
|
|
|
, (1.3)
Поправкой NR учитывается уменьшение натяга после сборки, так как при соединении деталей неровности на их контактирующих поверхностях сминаются.
Для материалов с различными механическими свойствами
;
для одинаковых материалов
,
где Rz1, Rz2 – высота неровностей (по десяти точкам) сопрягаемых поверхностей вала и зубчатого колеса;
k, k1,k2 – коэффициенты, учитывающие высоту смятия неровностей (табл. 1.3) вала и отверстия.
Температурная поправка Nt учитывает отличие рабочих температур tр деталей от их температуры t при сборке соединения, а также различие температурных коэффициентов a1 и a2 линейного расширения материалов деталей:
.
При tp > t и a1 > a2 поправка вносится со знаком “плюс”, при tp < t и a1 > a2 - со знаком “минус”. Коэффициенты линейного расширения материалов соединяемых деталей таковы: для стали a1 = 12∙10-6, для чугуна a2 = 10,5∙10-6.Разница температур составляет 200 С.
Поправка Nw на центробежные силы учитывает угловую скорость w вращения соединения:
;
где q1, q2 – плотность материалов вала и втулки.
Для стальных деталей диаметром до 500 мм, вращающихся с линейной скоростью до 30 м/с, Nw = 1…2 мкм, и, как правило, этой поправкой можно пренебречь.
1.3.5. По рассчитанному по формуле (1.3) значению натяга Nп minn выбирают (в первую очередь из числа предпочтительных и рекомендуемых посадок по табл. 1.4) посадку с таким значением NT min, чтобы выполнялось условие прочности соединения (1.4). Для выбранной посадки значение натяга NT max и значение натяга Nп max, рассчитанное по формуле (1.3), должны удовлетворять требованию (1.5), обеспечивающему прочность материалов соединяемых деталей;
(1.4)
N п max ≥ N т max (N b max), (1.5)
где NT min, Nb min, NT max, Nb max – соответственно минимальные и максимальные табличный и вероятностный натяги, которые рассчитываются для выбранной посадки с использованием зависимостей, приведенных ниже.
Вероятностные натяги, дающие больший диапазон для выбора подходящей посадки, используют, когда экономически выгоднее пренебречь браком с заданной вероятностью. Так, при условии, что действительные значения диаметров отверстий D и валов d подчиняются нормальному закону распределения (закону Гаусса), центр группирования размеров совпадает с серединой поля допуска, а поле рассеяния - со значением допуска, то формула для расчета вероятных натягов имеет вид:
|
|
|
,
где TD, Td – допуски на размер отверстия, вала по ГОСТ 25346-82 (табл. 4.4);
N т - средний табличный натяг
;
ES, EI и es, ei - предельные отклонения отверстия и вала, (основные отклонения представлены в (табл. 4.5, табл. 4.6);
С – коэффициент, зависящий от принятой вероятности P обеспечения того, что фактическое значение натяга располагается в пределах Nb min…Nb max.
| Р | 0,999 | 0,99 | 0,98 | 0,97 | 0,95 | 0,9 |
| С | 0,5 | 0,39 | 0,34 | 0,31 | 0,27 | 0,21 |
чаще всего принимают С = 0,5.
|
|
|
