Расчет и выбор посадки с натягом зубчатого колеса на вал

 

 

Рисунок 1.3 – Схема расположения полей допусков посадки 110H8/u8

 

 

 

2 Расчет и выбор помадок подшипников качения

          1. В соответствии с вариантом задания определить интенсивность нагрузки на посадочные поверхности и по ГОСТ 3325–85* подобрать по-садки внутреннего и наружного колец подшипника (см. рисунок 1.1) на вал и в разъемный корпус редуктора. Вал вращается, корпус редуктора не-подвижен. Вид нагружения наружного кольца – местный, внутреннего – циркуляционный. Осевая нагрузка на опору отсутствует. 
          2. Обозначить на эскизах посадки соединяемых деталей и поля до-пусков этих деталей. Пояснить содержание условных обозначений. Опре-делить числовые значения отклонения полей допусков колец подшипника (ГОСТ 520–2002)и сопрягаемых с ним вала и отверстия в корпусе (ГОСТ 25347–82). 
          3. Выполнить анализ полученных посадок. Построить схемы распо-ложения полей допусков сопрягаемых деталей. Обозначить предельные размеры, зазоры (натяги) в соединениях.                                                            .     
          Данные для расчета приведены в таблице 2.1

Параметры подшипника, единицы  измерения	Значения
Обозначение подшипника	217 (8515028)
Класс точности подшипника	Нормальный(5)
Диаметр наружного кольца подшипника, мм	d = 150
Диаметр внутреннего кольца подшипника D, мм	D = 85
Ширина кольца подшипника, мм	b = 28
Радиус скругления кольца подшипника, мм	r = 3
Расчетная радиальная реакция  опоры, кН	R = 16
Перегрузка подшипника, %	150
Осевая нагрузка на опору	Отсутствует

          Таблица 2.1 – Исходные данные 

          Определим интенсивность нагрузки  на посадочные поверхности [1,2]:

P_R = · k_p · F · F_A              (2.1)

где   B₁ – рабочая ширина посадочного места, м:

B₁ = B – 2r  (2.2)

где    B – ширина подшипника, B = 0,028 м; 
         r – радиус скругления колец подшипника, r = 0,003 м;

          k_p – динамический коэффициент посадки. Зависит от характера на-  грузки: при перегрузке до 150%, умеренных толчках и вибрации k_p = 1; при перегрузке до 300%, сильных ударах и вибрации k_p = 1,8;                   , 
F – коэффициент неравномерности распределения радиальной на-грузки между рядами роликов в двухрядных конических роликопод-шипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при нали- чии осевой нагрузки на опору. Для радиальных и радиально-упорных подшипников с одним наружным или внутренним кольцом F_A = 1.

P_R = ·1 ·1·1 = 730 кН/м,

          По найденному значению P_R и условиям задачи выбираем поле допуска посадочной поверхности вала, соединяемой с циркуляционно нагруженным внутренним кольцом по ГОСТ 3325-85. Поле допуска вала – k6.            ,  
          Поле допуска отверстия в корпусе под наружное местно нагруженное кольцо выбираем в зависимости от перегрузки, типа корпуса (разъемный или неразъемный) и типа подшипника (ГОСТ 3325-85). Поле допуска отверстия в корпусе – H7. Определяем числовые значения отклонений для этих полей допусков вала и отверстия в корпусе согласно ГОСТ 25347-82:            , 
         отклонения вала 85k6                                           es = + 25 мкм;          / 
                                                                                                 ei = + 3 мкм;             . 
         отклонение отверстия в корпусе 150 H7               ES = + 40 мкм;           , 
                                                                                                EI = 0 мкм.          ,

         Числовые значения отклонений для полей допусков подшипника L5 и l5 (класс точности нормальный) определяем по ГОСТ 520–2002, ГОСТ Р 52859– 2007: 
         отклонения отверстия внутреннего кольца 85L5   ES = 0 мкм;               , 
                                                                                                  EI = -10 мкм.           ,   
         отклонения наружного кольца подшипника 150l5  es = 0 мкм;       /   
                                                                                                  ei = -11 мкм.          
         Посадка внутреннего кольца на вал 85L5/ k6 (с натягом). 
         Посадка наружного кольца в отверстие в корпусе – 150H7/l5 (c за-зором). 
         На  рисунке 2.1 приведен  пример  обозначений посадок подшипников качения на сборочных чертежах и полей допусков сопрягаемых деталей.

Рисунок 2.1 – Обозначение  посадок подшипника качения и  полей 
допусков сопрягаемых деталей

          По  найденным  значениям   отклонений  сопрягаемых  деталей   строим схему  расположения  полей  допусков внутреннего кольца подшипника с валом (рисунок 2.2) и проводим анализ посадки (таблица 2.2).

 

Рисунок 2.2 – Схема расположения полей допусков посадки 85L5/ k6 
в системе отверстия 

 

 

          Таблица 2.2 – Анализ посадки 85L5/ k6

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	85L5	85k6
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES =  0  EI = -10	es = + 25  ei = + 3
Наибольший предельный размер, мм	Dmax = 85,000 Dmin = 84,990	dmax = 85,025 dmin = 85,003
Допуск размера, мм	TD = Dmax – Dmin = 0,010	Td = dmax – dmin = 0,022
Наибольший натяг, мм Наименьший натяг, мм	Nmax =  dmax – Dmin = 0,035 Nmin =  dmin – Dmax = 0,003
Допуск посадки, мм	TN = TD + Td = Nmax – Nmin = 0,032

 

          По найденным значениям отклонений сопрягаемых деталей строим схему расположения полей допусков наружного кольца подшипника и корпуса (рисунок 2.3). Проводим анализ этой посадки (таблица 2.3).

Рисунок 2.3 – Схема расположения полей допусков посадки 150H7/l5 
в системе вала 
 

 

          Таблица 2.3 – Анализ посадки 150H7/l5

Наименование	Отверстие	Вал
Обозначение поля допуска	150L5	150k6
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES =  +40  EI = 0	es = 0  ei = -11
Наибольший предельный размер, мм	Dmax = 150,040 Dmin = 150,000	dmax = 150,000 dmin = 149,989
Допуск размера, мм	TD = Dmax – Dmin = 0,040	Td = dmax – dmin = 0,011
Наибольший натяг, мм Наименьший натяг, мм	Smax =  Dmax – dmin = 0,051 Smin =  Dmin – dmax = 0
Допуск посадки, мм	TS = TD + Td = Smax – Smin = 0,051

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор размеров и поcадок шпоночного соединения

          1.Провести эскиз основных параметров шпоночного соединения с приз-матической шпонкой. Подобрать размеры шпонки (ГОСТ 23360–78) для соединения шкива с валом (см. рисунок 1.1) и глубины пазов на валу и во втулке. 
          2.Назначить посадку шкива на вал и посадки шпонки с пазом вала и пазом втулки. По ГОСТ 25347-82 определить числовые значения отклонений. 
          3. Обозначить на эскизах посадки соединяемых деталей и поля до-пусков деталей соединения. Пояснить содержание обозначений.                   . 
          4. Построить схемы расположения полей допусков этих соединений.   . 
          5. Выполнить анализ посадок шпонки с пазом вала и пазом втулки.  .   
          Исходные данные приведены в таблице 3.1

         Таблица 3.1 – Исходные данные

Параметры, единицы измерения	Значения
Диаметр вала, мм	70
Ширина шкива, мм	115
Вид шпоночного соединения	нормальное

 

          По данным ГОСТ 23360–78 для вала  70 мм находим сечение шпонки b h = 20 12 мм, глубину пазов вала t₁ = 7,5 мм и втулки t₂ = 4,9 мм и длину шпонки l = 70 мм. Допуски на глубину пазов вала t₁ и втулки t₂ определяем также по ГОСТ 23360-78:

          t₁ = 7,5^+0,2 или d – t₁ = 70 – 7,5 = 62,5_-0,2 ;

              t₂  = 4,9^+0,2 или d + t₂ = 70 + 4,9 = 74,9^+0,2 .

          Предельные отклонения размеров  по ширине паза вала и паза  втулки должны соответствовать  полям допусков ГОСТ 25347–82:              . 
         а) при свободном соединении: на валу H9, во втулке D10;                   ,    
          б) при нормальном соединении: на валу N9, во втулке JS9;                    ,              
          в) при плотном соединении: на валу P9, во втулке P9.                   ,    
          Предельные отклонения на ширину шпонки устанавливаются по h9.    . 
          Сопряжение шпонки с пазом вала при заданном нормальном шпо-ночном соединении будет осуществляться по посадке 20N9/h9, а с пазом втулки – 20Js9/h9.                                          . 
           Отклонения на несопрягаемые размеры, которые рекомендует ГОСТ 23360-78, находим по ГОСТ 25347-82:

          на высоту шпонки 12h11                               = 12 _–0,110;                                , 
           на длину шпонки 70h14                                 = 70_–0,740;                                 ,                         
          на длину паза вала 70H15                             = 70^–1,200.                                 ,      
          В соответствии с рекомендациями [1, 2, 4] принимаем посадку шкива на вал 70H9/h9.                                              , 
          На рисунке 3.1 приведен эскиз шпоночного соединения с обозначе-нием посадок полей допусков вала.

Рисунок 3.1 – Обозначение  посадок шпоночного соединения на чертеже 

          По  ГОСТ 25347–82 находим отклонения, соответствующие принятым полям  допусков:

        для ширины шпонки b_шп = 20h9                    es = 0, ei = –52 мкм;                        
       для ширины паза вала B_в = 20N9                ES= 0, EI = –52 мкм;                                 ,     для ширины паза вала B_вт = 20Js9              ES = +26, EI = –26 мкм;.        
          По найденным значениям отклонений чертим схему расположения по-лей допусков (рисунок 3.2) и проводим анализ этих посадок (см. таблицу 3.2)

Рисунок 3.2 – Схема расположения полей допусков посадок шпонки с пазом вала 
и с пазом втулки

          Таблица 3.2 – Анализ посадки  шпонки в паз вала и втулки

Наименование	Паз вала	Шпонка	Паз втулки
Обозначение поля допуска	20N9	20h9	20Js9
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES =  0  EI = -52	es = 0  ei = -52	ES = +26  EI = -26
Наибольший предельный размер, мм  Наименьший предельный размер, мм	Bв.max = 20,000   Bв.min = 19,948	bшп.max = 20,000         bшп.min = 19,948	Bвт.max = 20,026   Bвт.min = 19,974
Допуск размера, мм	TBв = Bв.max – – Bв.min = 0,052	Tbшп = bшп.max – –bшп.min = 0,052	TBвт = Bвт.max – – Bвт.min = 0,052
Наибольший натяг, мм	Nmax = bшп.max – Bв.min = 0,052
		Nmax = bшп.max – Bвт.min = 0,026
Наибольший зазор, мм	Smax = Bшп.max – bв.min = 0,052
		Smax = Bвт.max – Bшп.min = 0,078
Допуск посадки, мм	TN(S) = TBв + Tbшп = Nmax + Smax = 0,104
		TN(S) = TBвт + Tbшп = Nmax + Smax = 0,104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Назначение размеров вала

          Используя заданные в варианте размеры (см. данные задач 1, 2, 3), назначить недостающие осевые и диаметральные размеры ступеней вала, исходя из особенностей конструкции (см. рисунок 1.1).