Расчет подшипника

1. Назначение посадок для всех сопрягаемых соединений

подшипник посадка натяг допуск Сопряжение 1−2

— посадка с зазором («скользящая»), применяется для подвижных соединений.

Сопряжение 2−9

O60 — посадка с натягом («прессовая тяжелая»), предназначены для соединений, на которые воздействуют тяжелые, в том числе динамические нагрузки.

Сопряжение 1−7

— посадка с натягом («прессовая средняя»), предназначены для передач в которых применение посадок с большим натягом недопустимо по условиям прочности деталей.

Сопряжение 3−6

— посадка с зазором. Посадка для наружного кольца подшипника (по расчетам).

Сопряжение 4−5

— посадка с натягом. Посадка для внутреннего кольца подшипника (по расчетам).

Сопряжение 9−10

— переходная посадка, предназначена для установки втулок в корпуса.

Сопряжение 8−9

— посадка с зазором. Предпочтительная посадка для среднего класса точности.

2. Расчет посадки с натягом для соединения 2-9

Расчетная схема посадки с натягом приведена на рис. 1.

Рисунок 1 — Схема посадки с натягом Расчет посадки с натягом выполняем с целью обеспечения прочности соединения, то есть отсутствие смещений сопрягаемых деталей под действием внешних нагрузок, и прочности сопрягаемых деталей.

Исходные данные для расчета: внутренний диаметр охватываемой детали 2 d₁ = 50 мм, наружный диаметр охватываемой и внутренний диаметр охватывающей деталей d = 60 мм, наружный диаметр охватывающей детали 9 d₂ = 120 мм, длина сопрягаемых поверхностей деталей 2−9 L = 50 мм, крутящий момент М_КР = 500 Нм.

Материал детали 2 БрОф10−1 с пределом текучести у_т1= 20· 10⁷ Н/м², модуль упругости.

Е₁ = 0,9· 10¹¹ Н/м², коэффициент Пуассона µ₁=0,33. Материал детали 9 Сталь 45Л с пределом текучести Н/м², модуль упругости Е₁ = 2,1· 10¹¹ Н/м², коэффициент Пуассона, коэффициент трения f = 0,2.

Исходные данные для расчета:

R_ad — шероховатость детали 2, R_aB=0,32;

R_aD — шероховатость детали 9, R_aA=0,63;

A_d — коэффициент линейного расширения детали 2, A_d=1110^-6 град^-1;

A_D — коэффициент линейного расширения детали 9, A_D=17,610^-6 град^-1;

T_d — рабочая температура детали 2, T_d=20С;

T_D — рабочая температура детали 9, T_D=20С;

G_d — предел текучести детали 2, G_d=18· 10⁷ Н/м²;

G_D — предел текучести детали 9, G_D=20· 10⁷ Н/м²;

Результаты расчета:

N_{min Р} — минимальный расчетный натяг, N_{min Р}=23 мкм;

N_{max Р} — максимальный расчетный натяг, N_{max Р}=85 мкм;

По дополнительным условиям

N_{max Т} N_{max Р}, тогда N_{max Р} — N_{max Т} = _сб;

N_{min Т} N_{min Р}, тогда N_{min Т} — N_{min Р} = _э;

определяем посадку O60

3. Назначение и расчет посадки подшипника качения

Схема расположения полей допусков показана на рисунке 2.

Посадки подшипников качения на вал и в корпус назначаются в зависимости от типа подшипников, его размеров, условий эксплуатации и характера действующих нагрузок на кольца.

Расчет внутреннего кольца подшипника (циркуляционное нагружение) Исходные данные:

d — внутренний диаметр, d=80 мм;

D — наружный диаметр, D=200 мм;

R — наибольшая радиальная нагрузка на подшипник, R=3800Н;

Рисунок 2 — Схема расположения полей допусков

N — коэффициент для средней серии, N=2.3;

b — рабочая ширина кольца подшипника, b=50 мм;

Результаты расчета:

[N_min] - расчетный минимальный натяг, [N_min]=12,539 мкм;

[N] - расчетный допустимый натяг, [N]=221,862 мкм;

[dФ] - дополнительный натяг, [dФ]=228,612 мкм;

Выбранная посадка ;

Расчет наружного кольца подшипника (местное нагружение) Исходные данные:

D — наружный диаметр, D=200 мм;

По таблице назначаю посадку для нормального режима работы.

4. Расчет исполнительных размеров калибров гладкого цилиндрического соединения

При расчете будут использованы следующие обозначения размеров и допусков (в соответствии с ГОСТ 24 853–81):

D — номинальный размер изделия, D=60 мм;

D_min — минимальный предельный размер изделия (вал — 60,053 мм, отверстие — 60 мм);

D_max — максимальный предельный размер изделия (вал — 60,083 мм, отверстие — 60,030 мм);

Т — допуск изделия (вал — 30 мкм, отверстие — 30 мкм);

Н — допуск на изготовление калибров, Н= 5 мкм;

Н₁ — допуск на изготовление калибров для вала, Н₁= 5 мкм;

Н_Р — допуск на изготовление контрольного калибра для скобы, Н_Р=2 мкм;

Z — отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия, Z=4 мкм;

Z₁ — отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера изделия, Z₁= 4 мкм;

Y — допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия, Y= 3 мкм;

Y₁ — допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия, Y₁= 3 мкм.

Определяем рабочий калибр для отверстия Проходная сторона новая: размер мм, допуск мкм.

Проходная сторона изношенная: размер мм, Непроходная сторона: размер мм, допуск мкм.

Определяем рабочий калибр для вала Проходная сторона новая: размер мм, допуск мкм.

Проходная сторона изношенная: размер мм, Непроходная сторона: размер мм, допуск мкм.

Определяем контрольный калибр для вала Проходная сторона новая: размер мм, допуск мкм.

Проходная сторона изношенная: размер мм, допуск мкм, Непроходная сторона: размер, допуск мкм.

5. Расчет рабочих калибров для резьбовой детали 9 соединения 8-9

Для резьбового соединения схема расположения полей допусков показана на рисунке 3.

Определяем основные размеры резьбы по ГОСТ 24 705–81:

— наружный диаметр d (D) = 30 мм;

— средний диаметр d₂(D₂) = 27,727 мм;

— внутренний диаметр d₁(D₁) = 27,624 мм;

— шаг резьбы Р=3,5 мм.

Рисунок 3 — Схема расположения полей допусков резьбового соединения Расчет рабочего калибра-пробки для наружной резьбы детали 9

Определяем предельные отклонения диаметров резьбы по ГОСТ 16 093–81 ([2] с. 153 табл. 4.29):

— нижнее отклонение D, D₂, D₁ EI = 0 мкм;

— верхнее отклонение D₂ ES_D2 = -53 мкм;

— верхнее отклонение D₁ ES_D1 = -478 мкм.

Исполнительные размеры резьбовых калибров-пробок (в мм) Диаметр = 30.000

Средний диаметр = 27.727

Внутренний диаметр = 26.211

Шаг резьбы = 3.50

Степень точности, основное отклонение 6H

ПР Наружный диаметр = 30.0300

Допуск = -0.028

Средний диаметр = 27.7497

Допуск = -0.014

Износ рабочего калибра = 27.7217

Внутренний диаметр = 26.2111

Внутренний диаметр по канавке, не более 25.7071

Ширина канавки = 0.875

Радиус канавки = 0.504

Допуск угла = 9

Допуск шага = 6

НЕ Наружный диаметр = 28.7277

Допуск = -0.028

Средний диаметр = 28.0207

Допуск = -0.014

Износ рабочего калибра = 27.9987

Внутренний диаметр = 26.2111

Внутренний диаметр по канавке = 25.7071

Ширина канавки = 1.10

Допуск на B3 = 0.08

Радиус канавки = 0.504

Допуск угла =12

Допуск шага = 4.

6. Расчет размерной цепи А

На рисунке 4 показана размерная цепь. Для размерной цепи даны номинальные значения составляющих звеньев А₁ =5 мм, А₂ = 211 мм, А₃ = 5 мм, А₄ = 200 мм, замыкающее звено по служебному назначению устройства требуется, чтобы он был выдержан в пределах мм.

Размерную цепь решаем методом одного квалитета ([2] с. 22) по ГОСТ 16 320–80.

Рисунок 4 — Схема размерной цепи, А В данной задаче исходным звеном является зазор. Предельные размеры замыкающего звена мм и мм. В схеме размерной цепи уменьшающими звеньями являются звенья А₃ и А₁, остальные звенья цепи — увеличивающие.

Составляем уравнение размерной цепи (линейная размерная цепь):

.

Производим вычисления размера Рассчитываем допуски составляющих звеньев по способу одной степени точности. Определяем среднее число единиц составляющих размеров

(6.1)

где среднее число единиц составляющих размеров;

допуск замыкающего звена, ;

i — значение единицы допуска ([4] c. 20), мкм.

Находим, что такому числу единиц допуска соответствует примерно 13 квалитету в ЕСПД ([1] с. 45 табл. 1.8). Принимаем допуски составляющих звеньев с учетом степени сложности изготовления: Т₁ =0,14 мм, Т₂ = 0,72 мм, Т₃ = 0,14 мм, Т = 0,12 мм.

Проведем проверку правильности выбора квалитета Подставляя ранее найденные значения получим Для обеспечения равенства допусков выбираем в качестве увязочного звена, звено А₄ и округляем для него отношение:

Таким образом, получаем что

звено А₄= 199 мм.

Произведем проверку:

7. Схема контроля технических требований к детали 6

Контроль радиального биения осуществляется при помощи измерительных головок при базировании вала в центрах и повороте его на 360⁰. На результаты измерения влияет отклонение от круглости проверяемого сечения. Контроль торцевого биения производят на заданном диаметре торцевой поверхности.

На рисунке 6 изображена схема контроля торцевого биения и отклонение формы цилиндрических поверхностей, в которую входит: 1 — проверяемая деталь, 2 — измерительная головка для измерения отклонение формы цилиндрических поверхностей.

В таблице 7.1 приведены приборы для контроля размеров и параметров контролируемой детали.

Рисунок 6 — Схема контроля радиального и торцевого биений Таблица 7.1 — Приборы для контроля размеров и параметров

1) Полей, М. А. Допуски и посадки: Справочник/ М. А. Полей, В. Д. Мягков, А. Б. Романов, В. А. Брагинский; - Л.: Машиностроение, 1982. 573 с. Ч. 1.

2) Полей, М. А. Допуски и посадки: Справочник/ М. А. Полей, В. Д. Мягков, А. Б. Романов, В. А. Брагинский; - Л.: Машиностроение, 1982. 573 с. Ч. 2. ГОСТ 24 853–81 «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски».

3) Якушев, А. И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов./ Якушев, А.И., Воронцов Л. И., Федотов И. Н. — М.: Машиностроение, 1987. 352 с.

4) ГОСТ 24 853–81 «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски».

5) Бойков, Ф. И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учеб. пособие для выполнения курсовой работы./ Бойков Ф. И., Серадская И. В. и др. — ЧПИ, 1987. 93 с.