Анализ качества изделия машиностроения

 

Таблица 3.1 - Исходные данные к задаче 3

Название и размерность параметра подшипника	Величина
Обозначение	228
Класс точности	6
Диаметр наружного  кольца, мм	250
Диаметр внутреннего  кольца, мм	140
Ширина кольца, мм	42
Радиус фаски, мм	4
Расчётная радиальная реакция опоры, Н	32000
Перегрузка  подшипника, %	300
Осевая нагрузка на опору	Отсутствует

 

Рисунок 3.1 –  Подшипник 228

 

По условию  задания  вращается внутреннее  кольцо подшипника, а наружное  медленно проворачивается в корпусе.

Согласно ГОСТ 3325-55 существует три вида нагружения подшипников. Посадку с зазором назначают для кольца, которое испытывает местное нагружение. Посадку с  натягом назначают преимущественно для кольца, которое испытывает циркуляционное нагружение. При таком подходе к выбору посадок в подшипнике обеспечивается необходимый рабочий зазор между телами качения и дорожками качения при установившемся рабочем режиме и температуре.

Интенсивность нагрузки подсчитывается по формуле

 кН/м       

Где R– радиальная нагрузка на опору, 32000 Н;

К₁ – динамический коэффициент, зависящий от характера нагрузки, 1,8 – при 300% перегрузке;

К₂ – коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе, 1 – при сплошном вале;

К₃ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между тел качения в двухрядных подшипниках, 1 – для подшипника с одним рядом колец;

b - рабочая ширина посадочного места, b = B-2r = 42 – 2 × 4 = 34 мм

В – ширина подшипника, 42 мм;

r- координата монтажной фаски внутреннего или наружного кольца подшипника, 4 мм

  кН/м

Подшипники 6 класса точности широко применяют в машиностроении и автомобилестроении.

Таблица 3.2 – Поля допусков посадочных поверхностей валов и отверстий  для сопряжения с кольцами подшипников

Класс точности	Поле допуска  вала	Поле допуска  отверстия
6	n6, m6, k6, js6, h6, g6	N7, M7, K7, Js7, H7

При нагружении внутреннего кольца более 1400 Нм выбираем посадку вала – n6;

Отверстия 

Расчёт  соединения Æ140n6/L6

Выполним расчеты предельных размеров, допусков и посадку для  соединения вторичного вала с внутренним кольцом подшипника Æ140n6/L6. Для этого определим предельные отклонения мм:

ES = 0; EI = -18; es=+52;  ei= +27  мкм.

Предельные  размеры: D_max, D_min, d_max, d_min, мм, допуски T_D, T_d, мм, зазор S_max,

D_max = D+ES = 140 + 0 = 140 мм.      

D_min = D+EI = 140 + (-0,018) = 139,982 мм.     

T_D = ES-EI = 0 – (-0,018) = 0,018 мм.      

d_max = d+es = 140 + 0,052= 140,052 мм.              

d_min =d+ei =  140 + 0,027 = 140,027 мм.     

T_d = es-ei = 0,052 – 0,027= 0,025 мм.

N_max= es-EI= 52 – (-18)= 70 мкм.                 

N_min= ei- ES = 27 – 0= 27 мкм.

Рисунок 3.2 – Поля допусков внутреннего кольца подшипника

 

Таблица 3.3 – Анализ посадки 80n6/L0

Наименование	Отверстие	вал
Обозначение поля допуска	140L6	140n6
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES=0 EI=-18	es= 52 ei = 27
Наибольший  предельный размер, мм	Dmax =140,0 Dmin=139,982	dmax= 140,052 dmin=140,027
Допуск размера,  мм	TD=Dmax-Dmin=0,018	Td=dmax-dmin = 0,025
Наибольший  натяг, мм Наименьший  натяг, мм	Nmax = dmax-Dmin = 0,054 Nmin= dmin-Dmax = 0,027
Допуск посадки	TN=TD+Td = 0,018+0,025 = 0,043

 

Расчёт соединения Æ250H/l6

Выполним расчеты предельных размеров, допусков и посадку для  соединения задней крышки с наружным кольцом подшипника Æ250H7/l6.

Для этого определим  предельные отклонения, мм:

ES = 0,046; EI = 0,0; es = 0,00; ei =- 0,022.

D_max = D+ES = 250 + 0.046 = 250.046 мм

D_min = D+EI = 250 – 0,0 = 250,00 мм.

TD = ES-EI =  46 -  0 =  46 мкм.

d_max = d+ es = 250 - 0,00 = 250,0 мм.

d_min = d+ei = 250 + (-0.022) = 249.978 мм.

Td =es-ei =  0 – (-0,022) = 0,022  мм.

Smax =  ES-ei = 0,046 – (-0,022)  = 0,068 мм.

N = EI-ei = 0 – 0 = 0 мм.

Строим схему полей допусков 

Рисунок 3.3 - Поля допусков наружного кольца подшипника

Таблица 3.4 – Анализ посадки 140H7/l0

Наименование	Отверстие	вал
Обозначение поля допуска	250H7	250l6
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES=46 EI=0	es= 0 ei = -22
Наибольший  предельный размер, мм	Dmax =250,046 Dmin=250,00	dmax= 250,000 dmin=249,978
Допуск размера,  мм	TD=Dmax-Dmin=0,046	Td=dmax-dmin = 0,022
Наибольший  натяг, мм Наименьший  натяг, мм	Smax = Dmax-dmin = 0,068 Smin= Dmin-dmax = 0,0
Допуск посадки	TN=TD+Td = 0,046+0,022 = 0,068

 

Рисунок 3.4 – Схема посадок колец подшипника

 

 

 

4. Выбор размеров и посадок шпоночного соединения
1. Привести эскиз шпоночного соединения. Подобрать размеры шпонки.
2. Назначить посадки
3. Построить схемы полей допусков
4. Выполнить анализ посадок

 

Таблица 4.1 – Исходные данные

Наименование  и размерность параметров	величина
Диаметр вала, мм	140
Длина ступицы, мм	150
Вид шпоночного соединения	плотное

 

Учитывая характер соединения, посадка для паза на валу - 36 , в ступице колеса редуктора - 36 .

Для  стандартной  посадки     имеем

Верхнее и нижнее предельные отклонения 

ES=-26  мкм   EI = -78 мкм

Верхнее и нижнее предельные отклонения 36h9(-0,062)

es =0 мкм   ei = -62 мкм

 Для отверстия

Расчет предельных размеров B_max, B_min, мм, и допуск T_D, мм, для ширины паза на валу рассчитывается по формулам.

B_max = B_max = b_h+ES = 36 - 0,026 = 35,974 мм.

B_min = ES-EI  = 36 – 0,088 = 35,912 мм.

TD = ES-EI  = -0,026 – 0,088 = 0,062 мм

Координата  середины поля допуска

 мкм

Для вала

Предельные  размеры b_max, b_min, мм, и допуск T_d, мм, для ширины шпонки рассчитываются по формулам

b_max = b_h +es =  36 + 0 = 36,0 мм.

b_min =  b_h +ei = 36 + (-0,062) = 35,938 мм.

Td = 0 – (-0,062) = 0,062 мм.

Координата середины поля допуска

 мкм

Определяем  соответственно наибольший и наименьший натяги N_max, N_min, мм, и допуск T_S, мм.

N_max = es- EI =  0 – (-0,078) = 0,078 мм.

N_min = ES-ei = -0,026 –( 0,62)  = 0,036 мм.

Схема полей допусков соединения 36 представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Поле допуска посадки  36

Рисунок 4.2 – Шпоночное соединение

 

Таблица 4.2. – Анализ шпоночного соединения

Наименование	Паз вала	Паз шпонки	Паз втулки
Наименование  посадки	36Р9	36h9	25Р9
Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм	ES=-26 EI=- 78	es=0 ei=-62	ES=-26 EI=- 78
Наибольший  предельный размер, мм Наименьший  предельный размер, мм	Bmax =35,974 Bmin=35,922	bmax = 36,00 bmin=36,938	Bmax =35,974 Bmin=35,922
Допуск размера,  мм	TB=Bmax-Bmin=0,062	Tb=bmax-bmin=0,062	TB=Bmax-Bmin=0,062
Наибольший  натяг, мм   Наибольший  зазор, мм	Nmax = Dmax-dmin = 0,088		Nmax = Dmax-dmin = 0,088
Допуск посадки	TN=TB+Tb = 0,062+0,062 = 0128		TN=TB+Tb = 0,062+0,062 = 0,128

5. Назначение размеров вала

Назначить недостающие  осевые  и радиальные размеры  ступеней вала

 

Таблица 5.1 –  Размеры вала

Диаметр ступени	Заданные размеры  сопрягаемых деталей, мм	Конструктивно назначенные размеры вала, мм
Æ140	Ширина подшипника В=42	Ширина ступени  42 мм
Æ180	Ширина зубчатого  венца 200 мм	Ширина ступени  на 5 мм меньше ступицы зубчатого колеса – 195 мм
Æ190	Буртик –  упор для зубчатого колеса	Ширина 10 мм
Æ154	Ступень для  съёмника	Ширина 20 мм
Æ140	Ширина подшипника В= 42	Ширина ступени  42 мм
Æ140	Ступень под  манжету	Принимаем 28 мм
Æ120	Ширина шкива  150 мм	Принимаем ширину 145 мм
Общая длина  вала		482

 

 

Рисунок 5.1 –  Эскиз вала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Размерные цепи

 

При обработке  вала необходимо обеспечить  отклонения размера между опорами под подшипник по 12 квалитету (h12). Для этого необходимо:

1. Составить схему размерной цепи;
2. Решить прямую задачу методом полной взаимозаменяемости

 

1. Составляем схему размерной цепи с учётом того, что допуск на ширину стандартного подшипника известен

 

Рисунок 6.1– Схема размерной цепи

 

Размер А₁ увеличивающий; размеры А₂, А₃ и А_D – уменьшающие.

 

2. Определим   номинальное значение замыкающего  звена  по формуле 

 _мм     

3. Допуск на размер равен

ТA_D = 0,46 мм

4. Верхнее предельное  отклонение замыкающего звена  ES А_D равно

А_Dmax  - А_D = 225 – 225 = 0 мм

5. Нижнее предельное  отклонение EI Б_S равно

А_{D min} – А_D =225 – 223,54 = 0,46 мм

Таким образом, значение зазора можно записать  как 

6. Координата  середины поля допуска ЕсA_D равна

  _мм

Используя данные табл. 6.1 найдём число единиц допуска, содержащихся в допуске замыкающего звена (без учёта допуска на ширину подшипника, т.к. подшипник является комплектующим изделием и поставляется с определённым допуском. По формуле имеем

Таблица 6.1 - Значения интервалов 1…500 мм

Интервал размеров, мм	До 3	3…6	6…10	10…18	18…30	30…50	50…80
Значения, мкм	0,55	0,73	0,9	1,08	1,31	1,56	1,86
Интервал размеров, мм	80… 120	120… 180	180… 250	250… 315	315… 400	400… 500
Значения, мкм	2,17	2,52	2,9	3,23	3,54	3,89

 

Сравнивая значения  а_расч с а_таб (табл.6.2), определяем требуемый квалитет, из которого назначаем допуски на составляющие звенья. При этом учитываем координаты полей допусков.

 

Таблица 6.2 – Зависимость а от квалитета допуска

Квалитет	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Значение	16	25	40	64	100	160	250	400	640

 

Из табл. 6.2 видно, что а_расч  находится между 9 и 10 квалитетами и, следовательно, допуски и составляющие размеры следует выбирать из указанных квалитетов, в основном из 9.

Назначение  допусков на составляющие размеры- задача, как правило с многовариантным  решением. По существу мы имеем два  уравнения со столькими неизвестными, сколько неизвестных составляющих звеньев в цепи.

Последовательность  решения в данном случае заключается  в следующем: