Расчет и назначение посадок гладких соединений

 

Известно три метода выбора посадок: прецедентов, подобия и расчета.

Метод прецедента состоит в том, что конструктор отыскивает в ранее сконструированных и прошедших эксплуатацию машинах случаи, подобные проектируемому, и назначает допуск и посадку. Для упрощения поиска выпускают альбомы чертежей с примерами применения различных посадок
[6, с. 298–346; 7, с. 163–168 и др.].

Метод подобия является развитием метода прецедента. Он возник после того, как удалось систематизировать детали машин по конструктивным и эксплутационным признакам [6, с. 297–346].

Недостаток этих методов состоит в сложности определения признака однотипности и подобия.

Метод расчета приведен далее в подразд. 6.1, 6.2 и применяется для выбора поcадок – соединений, как правило, в серийном, крупносерийном и массовом производстве. Расчетные посадки требуют испытаний, после чего они могут быть приняты, т.е. инженерные расчеты являются приближенными и подлежат сопоставлению с результатами испытаний.

Расчет посадок с зазором

 

По этой теме студент рассчитывает и выбирает стандартную посадку с зазором, которая обеспечивает жидкостное трение в подшипнике скольжения с заданной надежностью.

Существующие методы [1] расчета посадок с зазором в подшипниках скольжения сводятся к определению функциональных зазоров: наименьшего, наибольшего или оптимального. Эти зазоры должны гарантировать жидкостное трение при рабочих условиях эксплуатации подшипников скольжения. Стандартная посадка выбирается по наименьшему или оптимальному функциональному зазору в зависимости от принятого метода расчета. В любом случае выбранная посадка проверяется на надежность жидкостного трения при наименьшем и наибольших зазорах.

В курсовой работе студент принимает любой рекомендуемой литературой [1] метод расчета функциональных зазоров и выбора посадок.

Посадка с зазором проектируется студентом в системе отверстия или вала в зависимости от суммы двух последних цифр номера зачетной книжки: система основного отверстия, если сумма цифр четная или равна 0, и система основного вала, если сумма цифр нечетная.

Ниже рассмотрен пример расчета и выбора посадки подшипника скольжения по оптимальному функциональному зазору [1].

Пример. Выбор задания. Исходные данные выбираем из табл. А3 прил. А. Диаметр цапфы и длина подшипника: d = 120мм; l = 120мм.Система посадок основного отверстия (сумма двух последних цифр номера зачетной книжки четная или равна 0, параметры шероховатости поверхности приведены в табл. А3 прил. А):

Шероховатость поверхности вала   = 3,2мкм;  = 0,63мкм;

радиальная нагрузка на вал R = 1 КН = 9810Н;

число оборотов вала n = 600 об/мин;

окружная скорость цапфы  м/сек;

угловая скорость цапфы

смазка подшипника – масло индустриальное 30;

рабочая температура t _раб = 70 °С;

динамическая вязкость смазки μ₅₀ = 0,024

динамическая вязкость при рабочей температуре

где т = 2,5 (по табл. А3 прил. А) – показатель степени, зависящий от кинематической вязкости масла γ; допускаемый коэффициент запаса надежности [ k _ж.т]по толщине масляного слоя ≥ 2 (для всех вариантов задания).

Выполнение задания. Определим функциональный зазор ,мкм,обеспечивающий оптимальную толщину масляного слоя [1]:

³,                                  (6.1)

где  – относительный зазор в подшипнике ( – окружная скорость цапфы, м/с); d – диаметр цапфы, мм.

Подставив значения величин, получим:

 мкм.

Рассчитаем средний функциональный зазор , уменьшенный по сравнению с оптимальным  на величину компенсации температурных деформаций   материала вкладыша и вала. Значение среднего зазора  необходимо для выбора стандартной посадки, которая задается при температуре 20 °С.

Итак;

;                                           (6.2)

,                         (6.3)

где  – компенсация температурных деформаций деталей соединения, мкм;  и  – температурные коэффициенты линейного расширения материала вкладыша и вала (табл. А3 прил. А; d – диаметр цапфы, мм; – рабочая температура, °С.

Тогда

  = 130 – (17,8×10^–6 – 11,6×10^–6)(70 – 20)·120×10³ = 92,8 мкм.

Подбираем стандартную посадку по ГОСТ 25347-82 из условия

;                                                                                                  (6.4)

.                                       (6.5)

Как правило, стандартную посадку выбирают из предпочтительного ряда в такой последовательности.

Выписываем из ГОСТ 25347-82 (табл. 17) подвижные посадки, например:  у которых средний зазор больше и равен зазору .

Строим схему расположения полей допусков (риc. 6.1) для этих посадок и записываем на схеме значения предельных отклонений.

 

 

Рисунок 6.1 – Схема расположения полей допусков стандартных посадок с зазором

 

Рассчитываем средний зазор  стандартных посадок по формуле (6.5) и выбираем стандартную посадку, у которой .

Посадки, приведенные на рис. 6.1, имеют следующие значения средних зазоров:

для     = 207 мкм;

для    = 126 мкм;

для    = 90 мкм.

Условию (6.4.) удовлетворяет посадка Æ120 , которая имеет зазоры

  = 36 мкм;   = 144 мкм;  = 90мкм.

Проверяем выбранную посадку Æ120 на надежность жидкостного трения при наименьшем и наибольшем предельных функциональных зазорах с учетом температурного режима работы подшипника и шероховатости поверхности вала и цапфы.

Вычислим значение предельных функциональных зазоров   и  стандартной посадки Æ120  с учетом шероховатости поверхности цапфы и вала и рабочей температуры  деталей подшипника;

 = 36 + 36 + 7,66 = 79,66 мкм;

 = 144 + 36 + 7,66 = 187,66 мкм;

Определим безразмерный коэффициент нагруженности   подшипника при зазорах  и  в заданных условиях эксплуатации:

; ,                              (6.6)

где j– отношение предельного зазора к диаметру d:

тогда

Найдем относительные эксцентриситеты  для случая предельных значений функциональных зазоров в зависимости от отношения 1/ d и  по табл. А6 прил. А.

В большинстве случаев расчетный коэффициент нагружения не совпадает с табличным. Потому искомое значение относительных эксцентриситетов  находим экстраполированием данных табл. А6 прил. А. В нашем примере:

 откуда  = 0,35;

 откуда  = 0,76.

Различные числовые значения  и  определены влиянием фактического зазора в подшипнике скольжения на относительный эксцентриситет.

Вычислим толщину масляного слоя при расчетных функциональных зазорах

Проверяем условие жидкостного трения и оцениваем его коэффициентом запаса по толщине масляного слоя:

Вывод: посадка выбрана правильно.