Основные характеристики сопряжений в системе отверстия 100JT7 мм. Основные характеристики сопряжений в системе вала 100JT7 мм. Расчет и выбор посадки подвижного соединения «вал – втулка». Расчет и выбор посадки с натягом для передачи нагрузки в сопряжении «вал-втулка». Расчёт и выбор подшипников качения

Таблица 3.1

Основные характеристики сопряжений в системе отверстия 100JT7мм

Харак- теристики	Условные обозначения	Посадки
Номинальный размер	Dн=dн	100,000	100,000	100,000
Предельные разм. отверст.	Dmax Dmin	100,035 100,000	100,035 100,000	100,035 100,000
Предельные размеры вала	dmax dmin	99,928 99,874	100,025 100,003	100,073 100,051
Допуск отверстия	TD	0,035	0,035	0,035
Допуск вала	Td	0,054	0,035	0,022
Предельные зазоры	Smax Smin	0,107 0,072	0,032 -----	---- ----
Предельные натяги	Nmax Nmin	---- ----	0,025 ----	0,073 0,016
Средние зазоры	Sср	0,0895	0,0035	----
Средний натяг	Nср	----	----	0,0445
Допуск посадки с зазором	TПS	0,035	----	----
Переходной	ТПП	----	0,057	----
С натягом	ТПN	----	----	0,016

Таблица 3.2

Основные характеристики сопряжений в системе вала 100JT7мм

Характеристики	Условные обозна чения
Номинальный размер	Dн=dн	100,000	100,000	100,000
Предельные разм. отверст.	Dmax Dmin	100,126 100,072	100,016 99,962	99,876 99,822
Предельные размеры вала	dmax dmin	100,000 99,965	100,000 99,965	100,000 99,965
Допуск отверстия	TD	0,054	0,054	0,054
Допуск вала	Td	0,035	0,035	0,035
Предельные зазоры	Smax Smin	0,161 0,072	0,051 ----	---- ----
Предельные натяги	Nmax Nmin	---- ----	0,038 ----	0,178 0,089
Средние зазоры	Sср	0,1165	0,0075	----
Средний натяг	Nср	----	----	0,1335
Допуск посадки с зазором	TПS	0,089	----	----
Переходной	ТПП	----	0,089	----
С натягом	ТПN	----	----	0,089

Задание №4

Расчёт и выбор посадки с зазором.

Требуется: рассчитать и выбрать посадку подвижного соединения «вал – втулка» (Рис. 4.1), если известны геометрические (d, l) и силовые (F, w) характеристики.

Применяется смазочное масло.

4.1 Исходные данные

Длинна подшипника скольжения l = 60 мм

Номинальный диаметр d = 40 мм

Нагрузка на шейку вала F = 2 кН

Частота вращения вала n = 1400 об/мин

Динамическая вязкость масла при t^o = 50^о  Инд 20, m = 20 Па*с*10 ^-3

Рисунок 4.1 Схема подвижного соединения «вал – втулка»

Посадка с зазором обычно рассчитывается подшипника скольжения (ПС) в условиях жидкостного трения. (Рис.4.2)

4.2 Расчёт

Определяется среднее удельное давление в ПС, Па

Определим значение практического произведения    м.

где h – толщина масленого слоя в рабочем режиме в ПС, м.

S – зазор в ПС, м.

w - угловая скорость, рад/с

Рисунок 4.2 Сопряжение «вал – втулка»

а) состояние покоя   б) установившееся рабочее движение

Оптимальный тепловой режим работы ПС наступает при h=0,25s

Значение оптимального зазора определяем по формуле

Устанавливаем расчётный зазор

Выбор посадки с зазором из условия

Отношение допускается не более 5% и определяется по формуле

Выбираем посадку

         

4.3 Выбор стандартной посадки.

Сделаем проверку выбранной посадки по наименьшей толщине масляной плёнке h_min  в установившемся рабочем режиме, жидкостное трение в ПС может быть обеспечена при условии

4.4 Определение основных характеристик посадок

Рисунок 4.3 Схема расположения полей допусков посадки

Для посадки  основным показателем является: посадка с зазором в системе отверстия из рекомендуемого ряда, допуск отверстия TD = 0.160 мм, допуск вала Td = 0.160мм, одинаковая точность изготовления деталей, зазоры S_max= 0.4 мм; S_min= 0.08 мм;

S_ср=0.24 мм; допуск посадки с зазором TПS = 0.320мм.

4.5 Выбор средств измерения

Таблица 4.1

Прибор	Тип	Диапазон измерения	Цена деления	Пределы допускаемой погрешности	Пример обозначения

Задание №5

Рассчитать и выбрать посадку с натягом для передачи нагрузки в сопряжении «вал-втулка».

5.1 Расчёт неподвижных посадок сводится к определению предельных значений натягов и нагружений, возникающих после сборки деталей. Натяг в сопряжении «вал-втулка» должен с одной стороны обеспечить прочность неподвижного сопряжения, для передачи необходимой нагрузки, а с другой стороны гарантировать его нагружаемость после сборки.

5.2 Исходные данные

             длинна сопряжения l = 200 мм

             внутренний диаметр полого вала d₁ = 0

             номинальный диаметр сопряжения d = 140 мм

             наружный диаметр втулки d₂ = 240 мм

             крутящий момент М_кр = 10кНм

             марка стали  20Г2

5.3.1 Определим удельное давление в поверхности сопряжения деталей, необходимое для передачи нагрузки.

                    

             p – удельное давление

             n – коэффициент запаса прочности n = 1,3

        f – коэффициент трения (выбирается, в зависимости от вида запрессовки и материалов сопряжённых деталей). f  = 0,12

                

5.3.2 Определим необходимый наименьший расчётный натяг соединения толстостенных цилиндрических изделий.

                

        N_min – наименьший расчётный натяг

        [p_min] – значение наименьшего функционального давления в поверхности сопряжения необходимого для передачи нагрузки.

        E_D, E_d – модуль упругости материала вала и втулки (для стали E = 2*10¹¹)

                

                

              

              

Примем значение [p_min] наименьшее функциональное давление равным р, расчитаному ранее.

5.3.3 Определим наименьший функциональный натяг по формуле

                    

             j_ш – поправка шероховатости учитывающая смятие неровностей при заприсовке.

                    

5.3.4 Определим предельные допустимые давления в поверхностях отверстия и вала

                    

                    

    P_{max D}, P_{max d}  - допускаемые давления в поверхности отверстия и вала

     - пределы текучести материалов втулки и вала [8. таб. П 5.1]  = 280*10⁶ Па

                    

                    

Наибольшее функциональное давление [p_max] выбираем равным наименьшему из двух значений рассчитанным по указанным выше формулам.

                    

5.3.5 Определим наибольший допустимый (функциональный) натяг неподвижной посадки по формуле

                 

                    

                    

5.3.6 По функциональным предельным значениям натягов выбираем стандартную неподвижную посадку удовлетворяющую условиям

                    

Допуск выбранной посадки должен быть не менее 60% от допуска рассчитанной посадки.

    Выбираем посадку  --- го квалитета в системе отверстия.

                    

                    

                    

5.4 Основные характеристики неподвижной посадки .

    Для выбранной стандартной посадки построим схему полей допусков, указав числовые значения отклонений (рис 5.2). Определим основные характеристики (N_max, N_min, ТПП) и рассчитаем величины Б и Г (разность между соответствующими натягами) обеспечивающие зазоры прочности:

                    

                    

5.5 Проверяем правильность выбора посадки с натягом на не разрушаемость при сборке.

                    

    Тогда наибольшее значение напряжений в поверхностях отверстия и вала после сборки деталей определяются по формулам

                            

                            

При сборке детали не разрушаются, если выполняются условия

                            

5.6 Расчёт условия запрессовки при сборке.

Определим условие запрессовки деталей по формуле.

                            

где R_n – условие запрессовки l – размеры рассматриваемого соединения f_n = (1.15…1.20)f – коэффициент трения при повторной заприсовке f = 0.08…0.14 – коэффициент трения.

5.7 Выбор средств измерения.

Прибор	Тип	Диапазон измерения	Цена деления	Пределы допускаемой погрешности	Пример обозначения

Задание №8

Расчёт и выбор подшипников качения

Рассчитать и назначить посадку для однорядного шарикоподшипника, номер, нагрузка, вид нагружения которого заданны. Внутреннее кольцо подшипника качения установлено на вал и вращается, а наружное кольцо имеет циркуляционное нагружение  с перегрузкой до150% (нормальный режим работы).

8.1 исходные данные.

Номер шарикоподшипника: 201

Класс точности: JT0

Радиальная нагрузка на опору: F=1.5 кН

Вид нагружения: циркуляционное

        По номеру подшипника качения по ГОСТу 8338-75 определяется его основные характеристики.

                 Наружный диаметр ПК: D = 32 мм

                 Внутренний диаметр ПК: d = 12 мм

                 Ширина ПК: B = 10 мм

                 Радиус закруглений r = 1 мм

                 Диаметр заплечика вала d _{z min}= 16 мм

                 Диаметр заплечика корпуса D _{z max}= 28 мм

                 Ширина проточки bⁱ = 3 мм

Определим интенсивность радиальной нагрузки P кН/м на посадочной поверхности циркуляционно нагруженного кольца.

                                                       (1)

        где   F – радиальная нагрузка на опору, кН (F = 1,5 кН)

                 b – рабочая ширина посадочного места ПК, мм

                                               (2)

где   k₁ – динамический коэффициент посадки (k₁ = 1,8)

        k₂ – коэффициент учитывающий ослабление посадочного             натяга за счёт тонкостенной втулки или полого вала.

k₃ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами тел катания.

                                      (3)

По величине P из формулы (1) с учётом класса точности