загрузка...
загрузка...
На головну

Розрахунок і вибір посадок

  1. I. Вибір електродвигуна
  2. I. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
  3. I. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
  4. I. Розрахунок накопичувальної частини трудової пенсії.
  5. I. Розрахунок розміру плати за комунальну послугу, надану споживачеві за розрахунковий період в i-м житловому приміщенні (житловий будинок, квартира) або нежитловому приміщенні
  6. I. Розрахунок розміру плати за комунальну послугу, надану споживачеві за розрахунковий період в i-м житловому приміщенні (житловий будинок, квартира) або нежитловому приміщенні
  7. I. Розрахунок розміру страхової частини трудової пенсії.

Вибір різних посадок для рухомих і нерухомих з'єднань можна виробляти на підставі попередніх розрахунків, експериментальних досліджень або орієнтуючись на аналогічні сполуки, умови роботи яких добре відомі.

Посадки з зазором. Розглянемо один з варіантів розрахунку посадки підшипника ковзання.

Відомо, що при гідродинамічному режимі роботи масляний клин в підшипнику ковзання виникає тільки в області певних зазорів між цапфою вала і вкладишем підшипника. Тому завданням сьогодення розрахунку є знаходження оптимального розрахункового зазору і вибір по ньому стандартної посадки.

Розглянемо спрощений метод розрахунку і вибору посадок, викладений в [10].

Товщина масляного шару в місці найбільшого зближення поверхонь отвору і вала ,

де S - діаметральний зазор;  - Відносний ексцентриситет;

е - абсолютний ексцентриситет вала в підшипнику при зазорі S.

Принциповий графік залежності товщини масляного шару від величини зазору S наведено на рис.2.7.

h
h/
S
 [Smax]
Sопт
 [Smin]
Smax
Smin
 TS
 Рис.2.7. Графік залежності товщини масляного шару від зазору
 [hmin]
 Як видно з рис.2.7, визначеної товщині масляного шару відповідають два зазору. Наприклад, [hmin] Відповідають зазори [Smin] І [Smax]. Допустима мінімальна товщина масляного шару, при якій ще забезпечується рідинне тертя:

[hmin] = K ? (RZD+ RZD+ gg) =

= K ? (4RaD+ 4Rad + gg),

де К?2 - коефіцієнт запасу надійності по товщині масляного шару; gg - Добавка на нерозривність масляного шару (gg= 2 - 3 мкм).

Тому необхідно дотримуватися умова

h ? [hmin], Smin ? [Smin], (2.1)

де [Smin] - Мінімальний допустимий зазор, при якому товщина масляного шару дорівнює допустимої [hmin].

Відносний ексцентриситет хmin, Відповідний зазору Smin, Через можливість виникнення самовозбуждаемую коливань вала в підшипнику рекомендується приймати не менше 0,3, тобто xmin ? 0,3.

Для визначення х використовуємо отриману в [10] залежність

 , (2.2)

де w - кутова швидкість вала, рад / с; ЗR - Коефіцієнт навантаженості підшипника; P - середній питомий тиск (Па),

.

тут Fr - Радіальне навантаження на цапфу, Н; l, dH.C. - Довжина підшипника і номінальний діаметр з'єднання, м; m - динамічна в'язкість мастила при робочій температурі tn (H ? с / м2),

 , (2.3)

де tи - Температура випробування масла (50 ° С або 100 ° С);  - Динамічна в'язкість при tи = 50oC (або100оС); n - показник ступеня, що залежить від кінематичної в'язкості масла n (табл.2.2).

Таблиця 2.2

Значення показників ступеня n в рівнянні (2.3)

n50
n  1,9  2,5  2,6  2,7  2,8  2,9  3,0

позначивши  , З формули (2.2) отримаємо

 . (2.4)

На рис. 2.8 наведені залежності А від х і відносини l / dH.C. Для визначення хminнеобхідно за формулою (2.4) визначити Аh, відповідне [hmin]:

.

За рис. 2.8 можна визначити хmin- Відносний ексцентриситет, відповідний зазору [Smin]; Хопт і Аопт- Відносний зазор і параметр А, відповідні оптимальному зазору Sопт, При якому товщина масляного шару досягає свого найбільшого значення h/ (См.ріс.2.7); Ах - Значення параметра А при х = 0,3.

Мінімальний допустимий зазор

,

де Кj - Коефіцієнт, що враховує кут охоплення (табл.2.3).

Максимальний допустимий зазор при h = [hmin]

.

 = 1,2
 0,56
 0,36
 0,48
 0,60
 0,44
 0,52
 0,28
 0,3
 0,98
 0,4
 0,94
 0,9
 0,96
 0,8
 0,9
 0,7
 0,92
 0,6
x
 0,5
A
 0,20
 0,24
 0,32
 0,40
 
 1,5
 1,3
 1,1
 1,0
 0,9
 0,8
 0,5
 0,6
 0,4
 0,7
xmax
xmin
Ah
 0,28
 0,18
 0,24
 0,30
 0,22
 0,26
 0,14
A
 0,12
 0,16
 0,20
 0,10
x
 Рис.2.8. Залежність А = f (x) Для половинного підшипника
 1,5
 1,3
 1,1
 1,0
 0,9
 0,8
 0,5
 0,6
 0,4
 0,7
 1,2


Таблиця 2.3

Коефіцієнти, що враховують кут охоплення

 Кут охоплює-та j  Ставлення l / dНС
 0,4  0,5  0,6  0,7  0,8  0,9  1,0  1,1  1,2  1,3  1,5  2,0
 0,896  0,913  0,921  0,932  0,948  0,963  0,975  0,982  0,990  1,009  1,033  1,083
 
 0,958  0,921  0,908  0,907  0,891  0,872  0,860  0,852  0,829  0,821  0,814  

При виборі посадки необхідно виконати умову

Smax ? [Smax]. (2.5)

При цьому

,

де  - Поправка, пов'язана з різницею коефіцієнтів лінійних розширень матеріалів вала і втулки або істотною відмінністю температур з'єднаних деталей,  . тут aD, ad - Коефіцієнти лінійного розширення втулки і валу; DtD, Dtd - Різниця між робочою і нормальної (200С) температурами;  - Поправка, пов'язана з наявністю нерівностей на поверхнях вала і втулки,  = 8 ? (RaD + Rad ); Твив - Допуск на знос.

Величина допуску на знос може здаватися числовим значенням, розрахованим за необхідної довговічності підшипника, або визначатися згідно з написаним коефіцієнту запасу точності ДоТ:

,

де .

При виборі посадки необхідно використовувати додаткову умову, за якою середній зазор SC в посадці повинен бути приблизно дорівнює оптимальному Sопт:

.

Якщо при виборі посадки не вдається виконати умови (2.1) і (2.5), то слід провести перевірку правильності вибору посадки теоретико-імовірнісним методом, визначивши для цього ймовірні зазори:

;

.

При невиконанні умов и  необхідно

провести повторний розрахунок.

Рекомендації щодо застосування деяких посадок з зазором. Посадку Н5 / h4 (Smin= 0 і Smax = Td + Td) призначають для пар з точним центруванням і напрямком, в яких допускається проворачивание і поздовжнє переміщення деталей при регулюванні. Ці посадки можна використовувати замість перехідних (в тому числі для змінних частин). Для деталей, що обертаються їх застосовують тільки при малих швидкостях і навантаженнях.

Посадку Н6 / h5 призначають при високих вимогах до точності центрування (наприклад, пінолі в корпусі задньої бабки токарного верстата, вимірювальних зубчастих коліс на шпинделях зубоізмерітельних приладів), посадку Н7 / h6 (переважну) - при менш жорстких вимогах до точності центрування (наприклад, змінних зубчастих коліс в верстатах, корпусів під підшипники кочення в верстатах, автомобілях та інших машинах, поршня в циліндрі пневматичних інструментів, змінних втулок кондукторів і т. п.). Посадку Н8 / h7 (переважну) призначають для центрирующих поверхонь, коли можна розширити допуски на виготовлення при кілька знижених вимогах до співвісності.

Посадки Н5 / g4; Н6 / g5 і Н7 / g6 (остання краща) мають найменший гарантований зазор з усіх посадок з зазором. Їх застосовують для точних рухомих сполук, що вимагають гарантованого, але невеликого зазору для забезпечення точного центрування (наприклад, золотника в пневматичної сверлильной машині, шпинделя в опорах ділильної головки, в плунжерних парах і т. П.).

Для рухомих посадок найбільш поширені Н7 / f7 (краща), Н8 / f8 і подібні до них посадки, утворені з полів допусків квалітетів 6, 8 і 9.

Посадки Н7 / е8, Н8 / е8 (кращі), Н7 / е7 і посадки, подібні до них, утворені з полів допусків квалітетів 8 і 9, забезпечують легкоподвіжних з'єднання при рідинному змащуванні. Їх застосовують для швидкообертаючих валів великих машин.

Посадки Н8 / d9, Н9 / d9 (кращі) і подібні до них посадки, утворені з полів допусків квалітетів 7, 10 і 11, застосовують порівняно рідко. Наприклад, посадку Н7 / d8 використовують при великій частоті обертання і малому тиску в великих підшипниках, а також в сполученні поршень - циліндр в компресорах, посадку Н9 / d9 - при невисокій точності механізмів.

Посадки Н7 / c8 і Н8 / с9 характеризуються значними гарантованими зазорами, використовуються для з'єднань з невисокими вимогами до точності центрування. Найбільш часто ці посадки призначають для підшипників ковзання (з різними температурними коефіцієнтами лінійного розширення вала і втулки), що працюють при підвищених температурах (в парових турбінах, двигунах, турбокомпрессорах, турбовозах та інших машинах, в яких при роботі зазори помітно зменшуються внаслідок того, що вал нагрівається і розширюється більше, ніж вкладиш підшипника).

При виборі посадок (на основі розрахунку) необхідно враховувати ставлення l / d: чим менше це відношення, тим менше повинен бути найменший зазор.

Перехідні посадки.Перехідні посадки Н / js, Н / k, Н / m, Н / n використовують в нерухомих рознімних з'єднаннях для центрування змінних деталей або деталей, які при необхідності можуть пересуватися уздовж вала. Ці посадки характеризуються малими зазорами і натягами, що, як правило, дозволяє збирати деталі при невеликих зусиллях (вручну або за допомогою молотка). Для гарантії непорушності однієї деталі щодо іншої сполуки додатково кріплять шпонками, стопорними гвинтами і іншими кріпильними засобами.

Перехідні посадки передбачені тільки в квалітетах 4 - 8. Точність вала в цих посадках повинна бути на один квалітет вище точності отвору.

У перехідних посадках при поєднанні найбільшого граничного розміру вала і найменшого граничного розміру отвори завжди виходить найбільший натяг, при поєднанні найбільшого граничного розміру отвори і найменшого граничного розміру вала - найбільший зазор.

Посадки з натягом.Посадки з натягом призначені в основному для отримання нерухомих нероз'ємних з'єднань без додаткового кріплення деталей. Іноді для підвищення надійності з'єднання додатково використовують шпонки, штифти і інші засоби кріплення, як, наприклад, при кріпленні маховика на конічному кінці колінчастого вала двигуна. Відносна нерухомість деталей забезпечується силами зчеплення (тертя), що виникають на контактуючих поверхнях внаслідок їх деформації, створюваної натягом при складанні з'єднання.

d1 dНС d2
 Мал. 2.9. Ескіз до розрахунку посадки з натягом
A
A
 AA
 Розглянемо загальний випадок розрахунку посадок з натягом, коли з'єднання складається з порожнього вала і втулки (рис. 2.9). Різниця між діаметром вала і внутрішнім діаметром втулки до збірки визначає натяг N. При запресовуванні деталей відбувається розтягнення втулки на величину ND і одночасно стиснення вала на величину Nd, Причому N = ND + Nd. З заду-чи визначення напружень і переміщень в толстостен
 AA
A
 них порожніх циліндрах (завдання Ламі) відомі залежності ND = P ? C1/ E1; Nd = P ? C2/ E2. Cложів почленно ці рівності і виконавши прості перетворення, отримуємо

N = p ? dНС? [(С1/ E1) + (C2/ E2)],

де N - розрахунковий натяг; р - тиск на поверхні контакту вала і втулки, що виникає під впливом натягу; dНС - Номінальний діаметр сполучених поверхонь; Еd і ЕD - Модулі пружності матеріалів відповідно охоплюється (вала) і охоплює (отвори) деталей, Па; Зd і CD коефіцієнти Ламі, які визначаються за формулами

; ,

де d1 - Діаметр отвору полого валу, м; d2 - Зовнішній диметр охоплює деталі, м; md і mD - Коефіцієнти Пуассона відповідно для охоплюється і охоплює деталей. Для суцільного вала (d1 = 0) Cd = 1 - md; для масивного корпусу (d2® ?) CD = 1 + mD.

Розрахунок посадок з натягом проводять за таким порядком:

1. За значенням зовнішніх навантажень - осьової сили, крутного моменту (Fa, TK) І розмірами з'єднання (dH.C, L) визначається необхідний мінімальний тиск (Па) на контактних поверхнях з'єднання:

при дії ТК ;

при дії Fa ;

при дії ТК і Fa ,

де Fa - Поздовжня осьова сила, яка прагне зрушити одну деталь щодо іншої, Н; ТК - Крутний момент, який прагне повернути одну деталь щодо іншої, Н ? м; l - довжина контакту сполучених поверхонь, м; f - коефіцієнт тертя при сталому процесі розпресування або провертання (табл.2.4).

Таблиця 2.4

Коефіцієнти тертя для матеріалів

 Матеріал деталей, що сполучаються  Коефіцієнт тертя
 Сталь - сталь  0,06 - 0,13
 Сталь - чавун  0,07 - 0,12
 Сталь - латунь  0,05 - 0,1
 сталь пластмаси  0,15 - 0,25

2. За отриманими значеннями [Pmin] Визначається необхідне значення найменшого розрахункового натягу Nmin (М), який повинен забезпечити передачу крутного моменту і осьової сили:

.

3. Визначається величина мінімального припустимого натягу з урахуванням поправок до  , тобто

,

де gш - Поправка, що враховує зминання нерівностей контактних поверхонь деталей при утворенні сполуки;

gш = 1,2 (Rzd + RzD) = 5 (Rad + RaD),

де gt - Поправка, що враховує відмінність робочої температури деталей (tD і td) І температури збірки (tсб), Відмінність коефіцієнтів лінійного розширення матеріалів деталей, що з'єднуються (aD і ad),

;

gц - Поправка, що враховує ослаблення натягу під дією відцентрових сил (істотна для великих швидкообертаючих деталей); для суцільного вала і однакових матеріалів деталей, що з'єднуються

.

Тут V- окружна швидкість на зовнішній поверхні втулки, м / с; r - щільність матеріалу. поправка gц для сталевих деталей діаметром до 500 мм, що обертаються зі швидкістю до 30 м / с, до уваги береться; gn - Добавка, що компенсує зменшення натягу при повторних запресовуваннях, визначається досвідченим шляхом.

3. Визначається максимальне допустиме питомий тиск [Pmax], При якому відсутня пластична деформація на контактних поверхнях деталей. Як Pmax береться найменше з двох значень

; ,

де sТd і sТD - Межа плинності матеріалів охоплюється і охоплює деталей.

4. Встановлюється максимальний розрахунковий натяг (м)

5. Визначається величина максимального припустимого натягу, при якому не відбудеться руйнування деталей, з урахуванням поправок до :

,

 0,2
 0,4
 0,6
 0,8
 l / dH.C.
 0,2
 0,4
 0,6
 0,8
gуд
 Рис.2.10. Коефіцієнти збільшення тиску у торців деталі, що охоплює


 0,8
 0,5; 0,6; 0,7
 0,2
 0,9
 де gуд - Коефіцієнт збільшення питомої тиску у торців деталі, що охоплює, приймається за графіком (рис.2.10); gt - Температурна поправка, що враховується, якщо при робочій температурі натяг збільшується.

6. Вибирається посадка з таблиць системи допусків і посадок [10] з дотриманням наступних умов: максимальний натяг Nmax в підібраною посадці повинен бути не більше [Nmax], Тобто Nmax ? [Nmax]; мінімальний натяг

Nmin в підібраною посадці повинен бути більше [Nmin], Тобто Nmin > [Nmin].

7. Розраховується необхідне зусилля при запресовуванні деталей, що збираються за формулою

Fn = fn? Pmax? p ? dH.C? l,

де fn - Коефіцієнт тертя при запресовуванні; fn = (1,15-1,2) f; Pmax - Питомий тиск при максимальному натяг (Nmax),

.

Рекомендації щодо застосування деяких посадок з натягом. Посадки Н / р; Р / h - "легкопрессовие " - Характеризуються мінімальним гарантованим натягом. Встановлено в найбільш точних квалітетах (вали 4 - 6-го, отвори 5 - 7-го квалітетів). Застосовуються в таких випадках, коли крутний момент або осьові сили малі або випадкове відносне зміщення деталей несуттєво для їх службової ролі; для з'єднання тонкостінних деталей, що не допускають великих деформацій; для центрування важко навантажених або швидкообертаючих великогабаритних деталей (з додатковим кріпленням).

Посадки H / r; H / s; H / t і R / h; S / h; T / h - "пресові середні"- Характеризуються помірними гарантованими натягами в межах (0,0002 - 0,0006) dНС, Що забезпечують передачу навантажень середньої величини без додаткового кріплення. Встановлено для відносно високих точностей деталей (вали 5 - 7-го, отвори 6 - 7-го квалітетів). Збірка з'єднань можлива як під пресом, так і способом термічної деформації.

Посадки H / u; H / x; H / z і U / h - "пресові важкі"- Характеризуються великими гарантованими натягами (0,001 - 0,002) dНС. Призначені для з'єднань, на які впливають важкі, в тому числі і динамічні навантаження. Застосовуються, як правило, без додаткового кріплення деталей. Збірка зазвичай здійснюється методом термічної деформації. Для посадок з великими натягами передбачені відносно широкі допуски деталей (7 - 9-го квалітетів).

 



Попередня   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   Наступна

Міжнародна електротехнічна комісія (МЕК) | За стандартизації, метрології та сертифікації | Метрології та сертифікації | Європейський комітет зі стандартизації в електротехніці | зарубіжних країн | Економічна ефективність стандартизації | Напрямки розвитку стандартизації в РФ | основи взаємозамінності | Взаємозамінність гладких циліндричних деталей | І посадок на кресленнях |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати