Метрология и взаимозаменяемость
Решить сборочную размерную цепь методом регулирования. Определить толщину и число прокладок компенсатора. Рассчитать необходимые комплекты прокладок из стандартных толщин. Вследствие того, что, а, то следовательно, различия средних арифметических групп считается допустимым. В этом случае делаем вывод об адекватности модели и объекта измерения. При проведении исследования допускаемую погрешность… Читать ещё >
Метрология и взаимозаменяемость (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТИ И ГАЗА имени И. М. Губкина (НИУ)
Факультет инженерной механики
Кафедра «Стандартизация, сертификация и управление качеством производства нефтегазового оборудования»
Курсовая работа по дисциплинам
" МЕТРОЛОГИЯ" И «ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ»
Выполнил:
студент гр. МП-10−6
Тналиев Р.Я.
Принял:
Скрипка В.Л.
Москва 2012
Часть 1. Выбор и расчет допусков и посадок гладких цилиндрических соединений
Дано:
Класс точности подшипника: 5
Номер подшипника: 7606H
Расчетная радиальная реакция опоры: Fr=25 000 H
Осевая нагрузка на опору: Fa=10000 H
Перегрузка до 300%
Вал не имеет уступа, полый с диаметром отверстия dотв = 0.4d. Внутреннее кольцо удерживается от осевых смещений втулкой, наружное кольцо — выступом крышки, входящим в корпус. Корпус — неразъемный, крышка — глухая, т. е. без отверстия для выхода вала.
Номинальные размеры, мм:
d1=D, d2=d, d3=d+6
Натяги в сопряжении вал — зубчатое колесо (по d3): наибольший — 70 мкм
наименьший — 20 мкм
Решение:
Для подшипника 7606Н находим посадочные размеры по ГОСТ 27 365 - 87
Диаметр наружного кольца D=72 мм
Диаметр внутреннего кольца d=30 мм
Ширина колец подшипник В=27 мм
По ГОСТ 520 — 2002 находим отклонения посадочных размеров: D=72-0.009
d=30-0.011
Определяем вид нагружения колец подшипника: Т.к. радиальная сила, постоянная по направлению, приложена к валу, который вращается, то наружное кольцо имеет местное нагружение, а внутреннее — циркуляционное.
1. Посадка внутреннего кольца с валом
Нагружение — циркуляционное. Необходимо рассчитать интенсивность нагружения:
где K1 — коэффициент, учитывающий динамические нагрузки.
По табл. 14 для перегрузок до 300% K1=1.8
K2 - коэффициент, учитывающий ослабление посадки при полом вале.
По табл. 15 для и
K2=1
K3 - коэффициент, учитывающий влияние осевых сил на перераспределение радиальных сил.
По табл. 16 K3=1 т.к. нет сдвоенных и двухрядных подшипников.
По табл. 13 с учетом класса подшипника находим поле допуска вала n5
Строим схему полей допусков посадки 30L5/n5
2. Посадка наружного кольца подшипника с корпусом (по D)
Нагружение — местное. Для D=72 мм наружного кольца неразъемного корпуса, принимая во внимание перегрузку до 300% по табл. 15 находим поле допуска, учитывая класс точности подшипника.
Строим схему полей допусков посадки 72JS6/l5
3. Посадка крышки с корпусом (по d1)
Для легкости сборки крышки с корпусом рекомендуется посадки с зазором невысокой точности. Таким образом, для глухой крышки предпочтительней выбрать поле допуска d11.
Строим схему полей допусков посадки 72JS6/d11
4. Посадка распорной втулки с валом (по d2)
Для легкости сборки посадка распорной втулки с валом должна иметь зазор не менее 20…30 мкм.
Отклонения вала определены посадкой внутреннего кольца подшипника, тогда для получения необходимого зазора подбираем такое поле допуска отверстия, у которого основное отклонение больше, чем верхнее отклонение вала на 20…30 мкм.
Получаем поле допуска отверстия Строим схему полей допусков посадки 30E9/n5
5. Посадка валa c зубчатым колесом (по d3)
По табл. 6 выбираем посадку наименьшей точности в системе отверстия, для которого соблюдаются следующие условия:
Предельные функциональные натяги уже определены заданием:
NmaxF=70 мкм
NminF=20 мкм
NmaxF- NminF=70-20=50 мкм=
TD=25 мкм
Из табл. 4 — квалитет 7
Этим условиям удовлетворяет посадка 36H7/t6, для которой Nmax=64 мкм Nmin=23 мкм
Строим схему полей допусков посадки 36H7/t6
6. Рассчитаем числовые характеристики посадок для соединений: d1 ,d2 ,d3 и указываем их значения на схемах расположения полей допусков
А) для d1: 72P6/d11
Smax=ES-ei=-32-(-340)=308 мкм
Smin=EI-es=-51-(-120)=69 мкм
Sm=Em-em=-41.5-(-230)=271.5 мкм
TS= Smax— Smin=308-69=239 мкм
мкм
мкм
мкм
Б) для d2: 30E9/n5
Smax=ES-ei=112-15=97 мкм
Smin=EI-es=50-24=26 мкм
Sm=Em-em=81-19.5=61.5 мкм
TS= Smax— Smin=97−26=71 мкм
мкм
мкм
мкм
B) для d3: 36H7/t6
Nmax=ei-ES=64-0=64 мкм
Nmin=es-EI=48-25=23 мкм
Nm= em -Em=112-12.5=99.5 мкм
TS= Nmax— Nmin=64-23=41 мкм
мкм
мкм
мкм
Требования, предъявляемые к поверхностям корпуса и вала, предназначенным для посадок подшипников качения.
1. Отклонения формы поверхностей корпуса и вала не должны превышать для подшипника 5 класса точности значений, равных IT/8. Особенно опасны для подшипников качения конусообразность и овальность посадочных поверхностей. Поэтому укажем допуск круглости и профиля продольного сечения, а не допуск цилиндричности, который вызывает затруднения при контроле. В данном случае допуски формы равны:
для корпуса FT = IT6 / 8 = 19/8 = 2.375 мкм,
для вала FT = IT5 / 8 = 9/8 = 1.125 мкм.
2. Шероховатость поверхностей устанавливается в зависимости от класса точности подшипника и диаметра различной для корпуса и вала и торцов заплечиков в корпусе, на валу или распорной втулки.
3. Для данного варианта находим среднее арифметическое отклонение: поверхности корпуса Ra=0.63, вала Ra=0.63, для заплечиков Ra=1.25.
Расчет исполнительных размеров рабочих калибров
Необходимо рассчитать исполнительные размеры калибров для втулки, т. е. в данном случае для отверстия 30E9 и вала 30n5 (т.к для IT5 калибры не предусмотрены возьмем поле n6).
Находим в мкм для пробки: IT9= 62, z = 9, б= 0, H = 4, для скоб IT6 = 16, z1 = 3, б1 = 0, H1 = 4, y1 = 3
Строим схему полей допусков изделия и калибров.
Наибольший предельный размер проходной пробки
Dmin+z+H/2=30.026+0.009+0.004/2 = 30.037 мм.
компенсатор прокладка допуск посадка
Наибольший предельный размер непроходной пробки
Dmax+б+H/2=30.097+0.00+0.004/2=30.099 мм.
Наибольший предельный размер проходной скобы
dmax-z1-H½=30.024−0.003−0.004/2 = 30.019 мм.
Наименьший предельный размер непроходной скобы
dminH½=30.015−0.004/2=30.013мм.
У пробок при изготовлении калибров допуски указывают отклонениями в тело от наибольшего предельного размера. Для нашего случая получим:
Для пробок: 30.037−0.004 и 30.099−0.004.
Средства измерений для технического контроля деталей.
Для вала 30n5 вертикальный длинномер.
Диапазон измерения 0−250мм, ?си=±1.5 мкм, цена деления 0,001 мм.
Для распорной втулки 30Е9 нутрометр.
Диапазон измерения 18−50мм, ?си=±5 мкм, цена деления 0,01 мм.
Рабочий калибр
Часть 2. Расчет размерной цепи
Сборочная размерная цепь
Решить сборочную размерную цепь методом регулирования. Определить толщину и число прокладок компенсатора. Рассчитать необходимые комплекты прокладок из стандартных толщин.
Исходные данные:
Указания
1. Отклонение размеров, кроме заданных, устанавливаются: по, по, симметричные .
2. Для размера допуск принимается равным половине допуска размера длины втулки с отклонениями по .
3. Замыкающий размер — смещение средней плоскости в передаче.
4. — компенсирующее звено.
5. — радиальное биение червяка относительно его подшипника, — торцовое биение средней плоскости червячного колеса.
В размерную цепь вместо радиального и торцового биения следует вводить соответствующие им эксцетриситеты, .
— увеличивающие размеры
— уменьшающие размеры
— замыкающий размер.
Для решения проблемы обеспечения полной взаимозаменяемости необходимо подобрать размер компенсатора .
Поскольку замыкающим размером является, справедливо выражение:
откуда:
Тогда номинальный размер компенсатора:
Диапазон регулирования компенсатора:
Так как размер — увеличивающий, Тогда Предельные размеры компенсатора:
Размер основной прокладки (по ряду Ra10):
Диапазон регулирования сменными прокладками:
Число сменных прокладок:
Толщина сменных прокладок:
Округляем до стандартного значения из ряда Ra10 с учетом условия: .
Размеры комплектов прокладок:
Кол-во сменных прокладок | Размер комплекта | |
0,900 мм | ||
1,025 мм | ||
1,150 мм | ||
1,275 мм | ||
1,400 мм | ||
1,525 мм | ||
Необходимое регулирование может быть обеспечено при помощи основной прокладки толщиной 0,9 мм и пяти дополнительных толщиной 0,125 мм каждая.
Подетальная размерная цепь
Для вала, представленного на эскизе, выбрать последовательность обработки, обеспечив требования сборки.
Последовательность выполнения:
1. Определить требуемую точность изготовления оставляющих размеров в последовательностях обработки a и b.
2. Выбрать экономически целесообразную последовательность обработки.
3. Начертить эскиз детали с размерами и соответствующими им предельными отклонениями для выбранной последовательности обработки.
Указания
1. Варианты последовательности обработки:
a.
b.
2. Назначить допуски и отклонения обрабатываемых размеров так, чтобы исходный размер, равный размеру в сборочной цепи, был выполнен по 8-му квалитету и имел отклонение в «-» .
Исходные данные
Вариант a
— увеличивающий размер
— уменьшающие размеры
— замыкающий размер
в размерную цепь не входит Требуемый размер
Для расчета среднего числа единиц допуска необходимо найти единицы допусков составляющих размеров:
Для
Для
Для
Среднее число единиц допуска:
По СТ СЭВ 145−71 значению соответствует квалитет 5.
Допуски размеров с учетом IT5:
следовательно выбранные допуски подходят.
Устанавливаем:
Для размера устанавливаем допуск H12 как для не влияющего на функционально важные размеры.
Вариант b
— увеличивающий размер
— уменьшающий размер
— замыкающий размер
в размерную цепь не входит Исходный размер независимым и на него устанавливается допуск, соответствующий с заданными требованиями, что соответствует IT8. Остальные размеры не влияют на исходный размер, и допуски на них назначаются по квалитету не ниже исходного. Тогда назначаем допуски на размеры и по IT8:
Для размера устанавливаем допуск H12 как для не влияющего на функционально важные размеры.
Отклонения замыкающего :
что соответствует IT10.
Изготовление детали в последовательности B более экономично, в связи с большей допускаемой грубостью (на 3 — 5 квалитетов грубее) размеров.
Часть 3. Оценка адекватности модели и объекта измерений
Схема расположения точек измерения.
1. Выбор средства измерения.
При проведении исследования допускаемую погрешность измерений можно принять равной 0,1 предполагаемого диапазона измерений размеров детали в процессе обработки: ?идет = 0,1R.
Учитывая, что погрешность измерения включает в себя инструментальную, методическую и субъективную погрешности выбираем такое средство измерения, чтобы его погрешность не превышала 0,7 допускаемой погрешности измерения:
?сидет = 0,7?идет =>?сидет = 0,7•0,1•R=0,07•27=1,89мкм.
С учётом диапазона измерения из табл.23 выбираем: оптиметр вертикальный.
Погрешность измерений СИ: ±0,3мкм.
Дано: l=18f8
Номер точки объекта | Результаты наблюдений, мкм | ||||||
xi1 | xi2 | xi3 | xi4 | xi5 | xi6 | ||
— 3 | — 11 | — 3 | — 10 | — 8 | — 7 | ||
— 9 | — 5 | — 2 | — 1 | — 9 | — 3 | ||
— 3 | — 7 | — 6 | — 6 | ||||
Номер точки объекта | ||||
— 7 | 11,6 | |||
— 4,83 | 73,4845 | 12,167 | ||
— 3,33 | 65,3334 | 13,067 | ||
2. Анализ однородности дисперсии.
Среднее значение дисперсии:
Критерий Бартлета будет равен:
Уровень значимости критерия — 10%.
Число степеней свободы k=m-1=2.
Значение .
Вывод: различия между оценками дисперсий допустимы, то есть дисперсии однородны. В этом случае можно использовать дисперсионный анализ.
Вычисляем общее среднее арифметическое значение:
.
Определяем сумму квадратов отклонений между группами:
.
Определяем сумму квадратов отклонений внутри группы:
.
Вычисляем критерий Фишера:
Задаваясь уровнем значимости q=10%, находим число степеней свободы:
Для этих значений по табл.25 находим: .
Вследствие того, что, а, то следовательно, различия средних арифметических групп считается допустимым. В этом случае делаем вывод об адекватности модели и объекта измерения.
Методическая погрешность измерений:, где t-коэф. Стьюдента, зависящий от доверительной вероятности P=1-q и числа степеней свободы k=m-1.
.
1) В. Л. Скрипка, О. И. Ягелло «Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплинам «Метрология» и «Взаимозаменяемость». — М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. — 2007. — 110 с.