Данный узел (натяжной вал цепного транспортера) предназначен для обеспечения необходимого натяжения цепи.
Натяжной вал цепного транспортера состоит из: оси 1, корпуса 6,двух подшипников 15, крышки корпуса 8, звездочки 5, манжеты 14, шайбы 17,винта 11, а так же натяжного устройства, состоящее из: болтов 12, контргайки 13, пружины 16.
Ось 1 вмонтирована в корпус цепного транспортера. На неё посажены два подшипника 15, которые запрессованы в корпус 6.На корпус 6 напрессовывается звездочка 5,которая передает вращательное усилие цепи транспортера. Корпус 6 с помощью болтов 11 закрывается двумя крышками 8. Для более плотной посадки крышки 8 на ось 1 устанавливают манжету 14.
Чтобы не происходил быстрый износ колец подшипников 2 в конструкции данного узла предусмотрена их смазка через масленку 10 и отверстие во втулке 2 и оси 1.
2. Расчёт и выбор посадок подшипников качения
Исходные данные:
Подшипник №306
Класс точности 5
Радиальная реакция R = 11,2 kH
Осевое усилие A = 14 kH
Характер нагрузки - с умеренными толчками и вибрациями, перегрузка до 150%.
Размеры подшипника [2]:
2.1 Для циркуляционно нагруженного кольца определяется интенсивность нагружения PR, H.
F - коэффициент ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе
FA - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами роликов или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой нагрузки на опору [1,табл. 3.2]
2.2 По величине интенсивности нагружения PR выбираем вид посадки [1,табл.3.3,]
«k» - посадка на вал
2.3 Для колец, воспринимающих колебательное и местное нагружение, выбирается вид посадки в зависимости от характера нагружения и вида корпуса [1, табл. 3.6]
«H» - посадка в корпус
2.4 Выбор квалитета для посадок колец подшипников
Для вала - 5 квалитет
Для корпуса - 6 квалитет
2.5 По ГОСТ 520 - 89 и ГОСТ 25347 - 82 определяем отклонения ES, EI, ei, es, строим поля допусков по наружному (D) и внутреннему (d) диаметрам и определяем табличные натяги Nmax и Nmin
Отклонения для внутреннего кольца подшипника:
ES = 13 мкм, EI = 2 мкм
Отклонение для наружного кольца подшипника:
es = 19 мкм, ei = 0 мкм
Определяем поле допуска внутреннего (L5) и наружного (l5) колец [1,табл.
3.9]
L5 = 8 мкм, l5 = 9 мкм
Nmin=dmin- Dmax=ei-ES (2.2)
Nmax=dmax-Dmin=es-EI (2.3)
Nmin=0,002-0=0,002 [мм]
Nmax=0,013-(-0,008)=0,021 [мм]
2.6 Вычислим минимальный допустимый натяг:
(2.4)
- конструктивный фактор,
где d0 - приведенный диаметр внутреннего кольца
(2.5)
(2.6),
где R - радиальная реакция
=21 [мкм]
Т.к. условие Nmin? не выполняется, то вводим поправку на
шероховатость:
(2.7),
где и - шероховатость соответственно вала и корпуса [1,табл. 3.1]:
мкм, мкм
[мкм] или 0,0147 [мм]
Т.к. условие Nmin? не выполнено, то вводим поправку на
шероховатость:
[мкм] или 0,0084 [мм]
Т.к. условие Nmin? не выполнено, то вводим поправку на
шероховатость:
[мкм] или 0,0021 [мм]
Nmin? - условие выполнено
2.7 Вычислим максимальный допустимый натяг:
(2.8),
где - предел прочности шарикоподшипниковой стали
[мм]
- условие выполнено.
2.8 Проверяем наличие посадочного рабочего зазора:
По внутреннему диаметру (d)определяем min и max радиальный зазор [1,табл. 3.11]:
Gmin=10 мкм, Gmax=24 мкм
Определяем начальный радиальный зазор:
(2.9)
[мкм] или 0,017 [мм]
Определи эффективный натяг:
(2.10),
где - усреднённый натяг
(2.11)
Определим рабочий радиальный зазор:
(2.12),
где
Условие - выполнено.
Определим усилие запрессовки подшипника на вал ():
(2.13),
Где - коэффициент трения при запрессовке
- модуль упругости стали
2.9 Определим температуру нагрева подшипника в масле для установки его на вал:
(2.14),
где - температурный коэффициент линейного расширения подшипниковой стали
- сборочный зазор
3 Выбор посадок для сопряжений узла и их расчёт
В соответствии с заданием на курсовую работу назначаем посадки для десяти сопряжений сборочной единицы. Результаты выбора посадок представляем в виде таблицы 1.
Таблица 1 - Выбранные посадки
Номер сопрягаемых
деталей
Наименование
сопрягаемых деталей
Выбранные посадки по ГОСТ 25347 - 82
(СТ СЭВ144 - 88)
15 - 1
Подшипник - вал
30 L5/k5
15 - 6
Подшипник - крышка
72 H6/l5
8 - 6
Крышка - корпус
72 H7/k6
11 - 6
Болт - корпус
M6 H8/m7
5 - 6
Звездочка - корпус
97 H7/m6
1 - 14
Вал - манжета
30 H8/m6
14 - 8
Манжета - крышка
52 E9
11 - 8
Болт - крышка
M6 H8/js7
1 - 2
Вал - втулка
30 H9/js8
3 - 6
Втулка - корпус
72 H9/n7
Расшифровка буквенных обозначений посадок, расчет предельных размеров, зазоров или натягов, построение полей допусков для десяти выбранных сопряжений оформляем в виде таблицы 2
Таблица 2 - Расчет выбранных посадок
номера
Сопря-га-
емых
деталей
номиналь-
ный размер с отклонени-
ями
Предельные размеры, мм
Схемы полей допусков
Dmax
Dmin
dmax
dmin
Smax
Smin
15-01
30,013
30,002
30
29,992
0,021
0,002
15-06
72,019
72
72
71,991
0,028
0
08-06
72,03
72
72,021
72,002
0,028
-0,021
11-06
d
6,022
6
6,021
6,006
0,016
-0,021
11-06
d2
5,531
5,513
5,529
5,517
0,014
-0,016
11-06
d1
5,206
5,188
5,204
5,192
0,014
-0,016
05-06
97,035
97
97,035
97,013
0,022
-0,035
01-14
30,033
30
30,035
30,013
0,02
-0,035
14-08
52,154
52,06
0
0
52,154
52,06
11-08
d
6,022
6
6.007
5,993
0,029
-0.007
11-08
d2
5,531
5,513
5,519
5,507
0,024
-0,006
11-08
d1
5,206
5,188
5,194
5,182
0,024
-0,006
01-02
30,062
30
30,019
29,981
0,081
-0,019
03-06
72,074
72
72,05
72,02
0,054
-0,05
Производим выбор измерительных средств с учетом допустимой погрешности измерений, а также погрешности измерительных средств. Значение допустимой погрешности измерения изм зависит от величины допуска на изготовление изделия IT, который в свою очередь связан с номинальным размером и квалитетом.
Результаты выбора измерительных средств оформляются в виде таблицы 3.
Таблица 3 - Характеристики измерительных средств
Номера сопрягаемых деталей
Средства измерения
Цена деления
Пределы
измерения
15 - 01
0,011
-
-
-
0,008
Микрометры гладкие (ГОСТ 6507-78)
0,1
25-50
15 - 6
0,019
Нутромеры микрометрические (ГОСТ 10-75)
0,01
75-100
0,009
-
-
-
08 - 06
0,025
Нутромеры индикаторные
(ГОСТ 868-72)
0,01
35-50
0,016
Штангенциркуль (ГОСТ 166-75)
0,05
0,042
Нутромеры индикаторные (ГОСТ 868-72)
0,01
35-50
0,043
Штангенциркуль (ГОСТ 166-75)
0,05
0,021
Нутромеры индикаторные (ГОСТ 868-72)
0,01
35-50
0,013
Микрометры рычажные (ГОСТ 4381-68)
0,01
25-50
0,021
Нутромеры индикаторные
(ГОСТ 868-72)
0,01
35-50
0,013
Микрометры рычажные (ГОСТ 4381-68)
0,01
25-50
0,062
Индикаторы часового типа (ГОСТ 166-75)
0,01
0,062
Штангенциркуль (ГОСТ 166-75)
0,05
0,039
Нутромеры индикаторные
(ГОСТ 868-72)
0,01
35-50
0,025
Микрометры гладкие (ГОСТ 6507-78)
0,1
25-50
-
0,013
-
Микроскопы нструмент. ММИ и БМИ(ГОСТ 2014-71)
0,005
0-25
-
5 Расчет рабочих и контрольных калибров
5.1 Выбираем сопряжение: корпус - вал
Стоим поля допусков для данного сопряжения
5.2 Размечаем нулевые линии для построения полей допусков калибров:
- Калибр - пробка (для контроля отверстий):
Проходная сторона (наименьшее отверстие):
Dmin=Dн+EI (5.1)
Dmin=Dн+EI=45+0=45 [мм]
Непроходная сторона (наибольшее отверстие):
Dmax=Dн+ES (5.2)
Dmax=Dн+ES=45+0,16=45,16 [мм]
- Калибр - скоба (для контроля вала):
Проходная сторона (наименьший вал):
dmin=dн+ei (5.3)
dmin=dн+ei=45+(-0,32)=44,68 [мм]
Непроходная сторона (наибольший вал):
dmax=dн+es (5.2)
dmax=dн+es=45+(-0,48)=44,52 [мм]
5.3 По таблицам допусков на калибры (ГОСТ 24853-81) берем отклонения:
- Для пробок Z=22 мкм, Y=0 мкм, H=Hs=11 мкм
- Для скоб Z=22 мкм, Y=0 мкм, H1=Hs=11 мкм
Поля допусков калибров строятся от соответствующих нулевых линий.
Участок износа штрихуется вертикальными линиями.
5.4 Рассчитываем предельные размеры калибров, результаты оформляем в виде таблицы 2.
Размеры калибра-пробки
мм
мм
мм
мм
мм
Размеры калибра-скобы
мм
мм
мм
мм
мм
Таблица 4 - Предельные размеры калибров
Размеры, мм
Для пробок
Для скоб
Проходная сторона
Наибольший
45,1875
44,6635
Наименьший
45,0275
44,6525
Изношенный
45
44,68
Непроходная сторона
Наибольший
45,1545
44,5255
Наименьший
44,9945
44,5145
5.5 Определяем исполнительные размеры калибров для простановки их на чертежах:
Исполнительный размер калибра-пробки
Исполнительный размер калибра-скобы
6 Расчёт и выбор посадки с зазором
Исходные данные:
Номинальный диаметр сопряжения d=60 мм;
Длина сопряжения l=40 мм;
Угловая скорость вращения n=1000 об/мин;
Нагрузка на опору R=2 Кн;
Марка смазочного масла: индустриальное 30
Шероховатость поверхности втулки RzD=3,2 мкм; вала Rzd=1,6 мкм
Шероховатость поверхности втулки RzD=10 мкм, Rzd=6,3 мкм
7.1 Определяем величину удельного контакта эксплуатационного Pз между поверхностями сопряжения вала и втулки:
(7.1),
где d - номинальный диаметр сопряжения, - длина сопряжения, - коэффициент трения при запрессовке.
[Па]
7.2 По графику деформаций [1, рис. 2.1] и величинам Pэ/т; d1/d2 и d/d2 определяем характер деформирования отверстия и вала, вызванный удельным давлением:
(7.3)
По графику [1, рис. 2.1], учитывая отношения (7.3), делаем вывод что характер деформирования отверстия и вала, - упругий.
7.3 По графику деформаций [1, рис. 2.1] определяем наибольшее допустимое значение на границе допустимой зоны деформирования (кривая «а» или «б») и рассчитываем значение :
Наибольшее допустимое значение - кривая «а».
По графику [1, рис. 2.1] определяем, что .
[Па] - предел текучести материала.
[Па]
7.4 По графику [1, рис. 2.1] находим значение коэффициента неравномерности распределения удельного давления ж, затем рассчитываем наибольшее (для этого коэффициента) значение удельного давления Pнб доп:
ж=0,95
PНБ ДОП = PНБ· ж(7.4)
PНБ ДОП =0,88·108·0,95=0,83 [Па]
7.5 Определяем коэффициенты формы отверстия и вала:
CA = (7.5)
CВ = (7.6),
где - коэффициент Пуассона [1, табл. 2.2].
CA = =0,58
CВ = =0,3
7.6 Рассчитываем величину натягов:
Nmin = Рэ (7.7),
где EA=EB=2·1011 Па - модуль упругости стали.
Nmin = 2.2·107 [мм] или 1 [мкм]
Nmax = Pнб.доп (7.8)
Nmax = 0,83·108=0,036 [мм] или 36 [мкм]
7.7 Рассчитываем поправку на смятие микронеровностей сопрягаемых поверхностей и находим расчетные величины натягов для выбора посадки:
(7.9),
где К1 и К2 коэффициенты, учитывающие поправку на смятие микронеровностей.
Определяем по таблице [1, табл. 2.4]коэффициенты K1 и K2:
K1=K2=0,25
[мкм] или 0,008 [мм]
Nminр = Nmin + ДШ(7.10)
Nminр = 0,001 + 0,008=0,009 [мм]
Nmaxр = Nmax + ДШ(7.11)
Nmaxр = 0,036 + 0,008=0,044 [мм]
7.8 Проверяем выполнение условий и выбираем стандартную посадку:
Nmaxр Nmax - условие выполнено
0,044 мм>0,036 мм
Nminр Nmin - условие выполнено
0,009 мм>0,001 мм
По таблицам ГОСТ 25347 - 82 [3] выбираем стандартную посадку по ГОСТ 25347 - 82 и строим её поля допусков с указанием размеров, натягов и отклонений:
Для Nmin =1 [мкм] и Nmax =36 [мкм] выбираем посадку в системе отверстия H6/n5.
7.9 Определяем наибольшее удельное давление на сопрягаемых поверхностях при наибольшем натяге выбранной посадки
(7.12)
[Па]
7.10 Вычисляем наибольшее напряжение во втулке:
уд = (7.13),
где Д - наибольшее напряжение во втулке.
Уд = [Па]
7.11 Проверяем прочность втулки по выполнению неравенства:
уд - условие выполнено
0,74·108 Па<2,94·108 Па
8 Расчёт точности зубчатой передачи
Исходные данные:
Число зубьев ведущего колеса Z1=36;
Число зубьев ведомого колеса Z2=50;
Окружная скорость колеса Vокр=30 м/с;
Модуль зубчатой передачи m=5 мм;
Ширина колеса В=20 мм;
Рабочая температура колеса: T=800C; корпуса: T=600C;
Материал колеса: Силумин; корпуса: Чугун; Вид передачи: Грузовые машины
8.1 По величине окружной скорости Vокр выбираются степени точности зубчатой передачи и затем корректируются по виду передачи [1, табл. 5.1]:
Для Vокр=30 м/с соответствует 6 степень точности.
8.2 Определяем межосевое расстояние аw:
аw= (8.1),
где Z1 и Z2 - соответственно число зубьев ведущего и ведомого колеса, m - модуль.
где 1 и 2 - температурные коэффициенты линейного расширения материала втулки и вала соответственно, tкол и tкорп - температура колеса и корпуса соответственно, - угол зацепления.
8.4 Определяем минимальный боковой зазор передачи Smin:
Smin jn1+ jn2 (8.4)
Smin0,103+100 [мм]
Smin100,103 [мм]
8.5 Определим диаметр делительной окружности для ведущего колеса:
D=mZ1 (8.5)
D=mZ1=мм
8.6 Определим длину дуги:
L= (8.6)
L=мм
По таблицам ГОСТ 1643 - 81 [1] подбирается вид сопряжения:
5 - 6 - 6
8.5 Выберем контролируемые параметры и средства их измерения:
Таблица 5 - Обозначение контролируемых параметров
№
п. п.
Наименование параметра
Обозначение
1
Наибольшая кинематическая погрешность колеса
2
Рекомендуемая погрешность шага по зубчатому колесу
3
Накопленная погрешность К шагов
Таблица 6 - Значения параметров Fр и Fрк
Степень
точности
Обозначение
Модуль m, мм
Диаметр делительной окружности
(для Fр) или длинна дуги (дл Fрк), мм
Св.125 до 200
5
Fр
от 1 до 16
25
Fрк
от 1 до 16
22
Таблица 7 - Нормы плавности работы (по ГОСТ 1643 - 72), мкм
Степень
точности
Обозначение
Модуль m
мм
Диаметр делительной
окружности, мм
Св.125 до 280
5
От 3,55 до 6
17
9 Расчет размерной цепи вероятностным методом
Назначение предельных отклонений составляющих звеньев размерной цепи при известном допуске замыкающего звена называется прямой задачей, которая может быть решена либо методом полной взаимозаменяемости, либо методом вероятностного расчёта. В данной курсовой работе производим расчет размерной цепи вероятностным методом, что позволяет установить на составляющие звенья более широкие допуски, чем те, которые получаются при решении задачи методом полной взаимозаменяемости. В основе этого метода служат теоремы математической статистики, устанавливающие свойства дисперсии. Замыкающее звено размерной цепи принимается за случайную величину, являющуюся суммой независимых случайных переменных, т.е. суммой независимых составляющих звеньев цепи. Как известно из теории вероятности, при любых законах распределения случайных погрешностей отдельных составляющих звеньев погрешность замыкающего звена также будет случайной погрешностью, подчиняющейся определённому закону распределения.
Распределение размеров в пределах допуска может происходить по одному из следующих законов:
а) нормального распределения;
б) равнобедренного треугольника (Симпсона);
в) равной вероятности.
Исходные данные:
А1
А2
А3
А4
А5
А6
А
70
120
40
100
70
400
РВ
РТ
Н
РТ
РТ
Н
А4=5%
Выполнение расчета:
9.1 Номинальный размер замыкающего звена рассчитывается по формуле:
А?= А6 - (А1+А2+А3+А4 +А5) (9.1)
А?=400-(70+120+40+100+70)=0 мм.
9.2 Расчет средней точности размерной цепи. Введем следующие коэффициенты - коэффициент относительного рассеивания, который равен для:
Нормального распределения - 0,333
Закона равнобедренного треугольника - 0,408
Закона равной вероятности - 0,577
9.3 В зависимости от процента брака определяем для каждого звена добавочный множитель t:
А1: 0,27% - 3,00
А2: 0,27% - 3,00
А3: 0,27% - 3,00
А4: 5% - 1,96
А5: 0,27% - 3,00
А6: 0,27% - 3,00
9.4 Определяем произведение . Возводим это произведение в квадрат, где - единица допуска, которая выбирается в зависимости от номинальных размеров по ГОСТ 23347 - 82.
А1
А2
А3
А4
А5
А6
70
120
40
100
70
400
1,86
2,17
1,56
2,17
1,86
3,54
9.4.1 Суммируем все значения и определяем значение среднего коэффициента точности цепи - аср по формуле:
аср= (9.2),
где [TA] - замыкающее значение допуска, мкм
мм = 1600 мкм
Таблица 8 - Расчет средней точности размерной цепи.
Аi ном
i
t
лi
(i?t?лi)2
70
1,86
3,00
0,577
10,37
120
2,17
3,00
0,408
7,06
40
1,56
3,00
0,333
2,43
100
2,17
1,96
0,408
3,01
70
1,86
3,00
0,408
2,28
400
3,54
3,00
0,333
3,54
аср==мкм
По полученному значению аср из табл.1.2[4] выбираем ближайший более точный квалитет допусков звеньев размерной цепи.
Принимаем а = 250, что соответствует 13 квалитету.
9.5 Определение вероятностного допуска замыкающего звена.
в) Находим пределы интегрирования расчетного вероятностного допуска Z:
(9.8)
Г) Рассчитываем вероятность изготовления годных деталей по формуле:
(9.9),
Где Ф(Z) - значение функции Лапласа
Ф(2,97) = 0,4982;
д) Процент годных деталей:
(9.10)
е) Брак:
(9.11)
Список используемой литературы:
1. Расчет посадок с зазорами и натягами. Допуски и посадки подшипников качения. Выбор средств измерения. Допуски зубчатых передач: Произв. - техн. Материалы к учеб. Занятиям по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения»: для студентов спец. 170500, 170600/Воронеж. Гос. Технол. Акад.; Сост. А.А. Афанасьев, В.И. Логинова, Ю.М. Веневцев, И.М. Комарчев. Воронеж, 1997. 40 с.
2. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов/С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 416 с.: ил.
3. Допуски и посадки: Справочник: В 2-х ч./В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. - 6-е изд. П.: Машиностроение, 1982. - Ч.1,1983. - Ч. 2.