Метрология, стандартизация и сертификация

Боковой зазор, соответствующий температурной  компенсации, определяется по формуле: [2;ч.2;стр.349] 

 j_nl = a·[α_p1·(t₁ – 20°) – α_p2·(t₂ – 20°)]·2sinα= 0,684 a·[α_pl·(t₁ – 20°) – α_p2·(t₂ – 20°)] = 0,684·110·10³·[11,2·10^-6·(70 – 20) – 10·10^-6·(40 – 20)] = 20 мкм.

при α=20°

α_p1 = 11,2·10^-6 град^-1 (для стали 40Х);

α_p2 = 10·10^-6 град^-1 (для чугуна);

t₁ = 70°С;

t₂ = 40°С;

где а – межосевое расстояние передачи, мм;

α_p1 и α_p2 – коэффициенты линейного расширения для материалов соответственно зубчатых колес и корпуса, с^-1 [2; ч.1; табл.1.62];

t₁, и t₂ – предельные температуры, для которых рассчитывается боковой зазор соответственно зубчатых колес и корпуса.

    Величину  бокового зазора (мкм), необходимую для размещения слоя смазки, ориентировочно можно определить: 

j_n2 = (10÷30)·m_n , т.к. Vs < 6 м/с, то j_n2 = 10·3 = 30 мкм; 

где m_n-модуль (нормальный), мм,

    Гарантированный боковой зазор [2;ч.1]: 

j_nmin ≥ j_n1+j_n2 

j_nmin ≥ 20 + 30 = 50 мкм 

Возможный наибольший боковой зазор j_nmax [2;ч.2]: 

j_nmax ≈ j_nmin + (T_H1 + T_H2 + 2f_a)·2sinα≈ j_nmin+(T_H1 + T_H2 + 2f_a)·0,684≈

≈ 40 + (90 + 140 + 2·28)·0,684 = 233 мкм

при α = 20°

T_Hi (для шестерни и колеса) – допуски на смещение исходного контура [2; ч.2; табл.5.19];

±f_a – предельные отклонения межосевого расстояния  [2;ч.2;табл.5.17];

По таблице 5.17 определяем вид сопряжения: для  a_w = 110 мм, вид сопряжения – D (j_min =46 > 40 мкм). Класс отклонений межосевого расстояния – III.  

fa = ± 28 мкм. 

    По табл.5.19: 

      T_H1 = 90 мкм; 

      T_H2 = 140 мкм

    при допуске на радиальное биение венца  шестерни F_r1 = 45 мкм; колеса F_r2 = 63 мкм [2;ч.2;табл.5.7] и при виде сопряжения – (D) и виде допуска бокового зазора – (d).

    Определяем  показатели бокового зазора:

Колебание размера зуба по постоянной хорде: [2;ч.2;табл.5.29]

постоянная  хорда, S_c: 

m_n = 3 (мм) 

 S_c = 4,161 мм 

 h_c = 2,243 мм (высота до постоянной хорды) 

    Наименьшее  верхнее отклонение толщины зуба:

–E_cs, мкм [2;.2;табл.5.22](для вида сопряжения – D и степени точности по нормам плавности  

E_cs = – 40 мкм  

Допуск  на толщину зуба, Т_с[2;т.2;табл.5.23]: 

Т_с = 70 мкм  

    т. к. допуск Т_с направлен в тело зуба, то наибольшее нижнее отклонение толщины зуба E_ci = E_cs – T_c = – 40 – 70 = – 110 мкм.

Таким образом, S_c = 4,161

     Данный  показатель можно проконтролировать  зубомером хордовым

БВ–5016К.

2.9. Выбор допусков формы, расположения и шероховатости поверхностей

Параметры шероховатости

      Для того чтобы при напрессовке подшипников  на вал не происходило чрезмерное смятие микронеровностей на валу, а также уменьшить количество участков для возникновения коррозии, на посадочной поверхности вала под подшипники качения класса точности 0 с внутренним диаметром 35 мм по ГОСТ 2789 – 73 шероховатость должна быть не более R_a = 1,25 мкм [2;ч.2;табл.4.95]. С той же целью на посадочную поверхность вала под зубчатое колесо по 6÷7 квалитету для диаметра 40 мм шероховатость должна быть не более R_a = 0,4 мкм, а на посадочную поверхность зубчатого колеса не более  R_a = 0,8 мкм [2;ч.1;табл.2.68].

      Шероховатость базового торца вала, по которому устанавливается  распорное кольцо, должна быть не более  R_a = 1,6÷2,5 мкм [6].

            Шероховатость шейки  вала, соприкасающейся с поверхностью резинового уплотнения (манжеты) должна быть не более R_a = 0,4÷0,8 мкм, поверхность полируют.

      Шероховатость выступающего конца вала, выполненного по 6 квалитету, на который устанавливается  открытая передача, должна быть не более  R_a = 0,4÷0,8 мкм.

      Шероховатость базового торца вала, по которому устанавливается зубчатое и смазывающее колёса, должна быть не более R_a = 1,6÷2,5 мкм [6].

      Шероховатость зубьев зубчатого колеса по делительному диаметру для 8 степени точности должна быть не более R_a = 1,6 мкм.

      Шероховатость базового торца зубчатого колеса, по которому устанавливается распорное кольцо, должна быть не более R_a = 1,6÷2,5 мкм.

      Шероховатость впадин и вершин зубьев зубчатого  колеса должна быть:

R_a = 3,2÷6,3 мкм.

      Шероховатость базового торца зубчатого колеса, которым оно соприкасается с  валом, должна быть не более: R_a = 2,5÷3,2 мкм.

      Все остальные несопрягаемые поверхности  вала и зубчатого колеса должны иметь шероховатость Ra = 6,3÷12,5 мкм.

2) Допуски  формы и расположения поверхностей.

     Назначают только тогда, когда они влияют на эксплуатационные показатели машин.

     Посадочные  поверхности вала, сопрягаемые с  подшипниками качения, должны иметь овальность и конусообразность в допустимых пределах. В противном случае появится крайне не благоприятное для колец подшипника локализованное распределение нагрузки. Что приведет к быстрому выкрашиванию колец подшипника в этих зонах. По табл.П.5.22 [6] определяем допуск некруглости Т_о = 0,004 мм и допуск профиля продольного сечения Т₌ = 0,004 мм;

      Для того чтобы избежать возможного биения внутреннего кольца подшипника относительно наружного, задаём допуск радиального биения посадочной поверхности вала под подшипники относительно общей оси этих поверхностей: 

T_↑ = T  + 2Т_о 3·2·4 = 11 мкм 

Т   – допуск несоосности (Т   = 3 мкм [6]);

Округляем до стандартного значения в меньшую сторону Т_↑ = 10 мкм.

      Торец вала служит базой для установки  распорного кольца, торец которого в свою очередь служит базой для  установки внутреннего кольца подшипника, поэтому чтобы ограничить перекос колец подшипника задаем допуск торцевого биения упорного торца вала относительно общей оси посадочных поверхностей под подшипники: для нулевого класса точности подшипников: Т_↑ = 35 мкм [3;табл.5.8]. Округляем до стандартного Т_↑ = 25 мкм [2;ч.1;табл.2.6].

      Торец упорной ступени вала служит базой для установки узкого зубчатого колеса (l/d = 0,5 ≤ 0,8), которое служит для смазывания сопряжённых зубчатых колёс. Чтобы при установке этого зубчатого колеса на вал не произошло чрезмерного его перекоса, который может привести к неравномерному износу зубьев сопряжённых зубчатых колёс, задаём допуск торцевого биения упорной ступени вала относительно общей оси посадочных поверхностей под подшипники: Т_↑ = 35 мкм [6]. Округляем до стандартного Т_↑ = 25 мкм [2;ч.1;табл.2.6].

      На  выходной конец вала садится открытая передача (зубчатое колесо, муфта, шкив и т. д.) по посадке с натягом или переходной. Чтобы ограничить концентрацию давлений, которые могут привести к снижению усталостной прочности материала, на посадочную поверхность вала задаем допуск цилиндричности, T_/О/ : 

T_/О/ ≈ 0,3·t= 0,3·13 = 3,9 мкм 

принимаем: T_/О/ = 4 мкм. 

 где,t – допуск размера посадочной поверхности вала, мкм.

      Зубчатое  колесо садим на вал по посадке  с натягом. Чтобы ограничить концентрацию давлений, которые могут привести к снижению усталостной прочности материала, на посадочную поверхность вала (зубчатого колеса) задаем допуск цилиндричности, T_/О/ [3]: 

T_/О/ ≈ 0,3·t _/ = 0,3·16 = 4,8 мкм 

T_/О/ = 0,3·25 = 7,5 мкм 

Принимаем T_/О/ = 5 мкм для вала, T_/О/ = 8 мкм для зубчатого колеса.

где, t – допуск размера посадочной поверхности вала (зубчатого колеса), мкм.

      Торец зубчатого колеса служит базой для  установки распорного кольца, торец  которого в свою очередь служит базой  для внутреннего кольца подшипника качения, поэтому чтобы ограничить перекос колец подшипника задаем допуск торцевого биения зубчатого колеса относительно оси отверстия: Т_↑ = 35 мкм для нулевого класса точности подшипников [3;табл.5.8]. Округляем до стандартного значения: Т_↑ = 25 мкм [2;ч.1;табл.2.6].

      Для обеспечения норм кинематической точности и норм контакта зубчатых передач задаем допуск радиального биения посадочной поверхности вала под зубчатое колесо относительно общей оси посадочных поверхностей для подшипников [3] 

Т_↑ = Т   +2T_/О/ = 4 + 2·5 = 14 мкм 

Т   – допуск несоосности : Т  = 4 мкм [3].

 Округляем  до стандартного значения Т_↑ = 12 мкм.

      Для уменьшения износа зубьев колеса задаем допуск радиального биения зубчатого  венца[2;ч.2;табл.5.7;5.26]:

 

T_↑ = 0,6·F_r = 0,6·63 = 37,8 мкм

Округляем до стандартного значения :

T_↑ =0,040 мм

3. Выбор  средств измерения 

3.1. Расчет и  проектирование калибров

Калибр–скоба

Рассчитаем исполнительные размеры калибра–скобы для контроля вала: Ø40 s6 .

  Схема расположения полей допусков вала и  гладкого калибра–скобы расположена на листе графической части:

Н₁ – допуск на изготовление калибров для вала;

Н_р – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы;

Z₁ – отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра для вала относительно наибольшего предельного размера изделия;

Y₁ – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия;

ПР –  проходной калибр - скоба;

НЕ –  непроходной калибр - скоба;

К–ПР  – гладкая контрольная пробка для проходного калибра - скобы;

К–НЕ  – гладкая контрольная пробка для непроходного калибра - скобы;

К–И –  гладкая контрольная пробка для  контроля износа проходного калибра - скобы.

  По  таблице П.5.32 [6] для вала 6–го квалитета  точности Ø40 мм:

Z₁ = 3,5 мкм; Y₁ = 3 мкм; H₁ = 4 мкм; Н_р = 1,5 мкм.

d_max = d + es = 40 + 0,059 = 40,059 мм 

d_min = d + ei = 40 + 0,043 = 40,043 мм 

  По  таблице : П.5.32 [6] исполнительные размеры калибров – скоб.

Наименьшие  предельные размеры: 

ПР_min = d_max – Z₁ – Н₁/2 = 40,059 – 0,0035 – 0,004/2 = 40,0535 мм 

HE_min = d_min – H₁ / 2 = 40,043 – 0,004/2 = 40,041 мм 

Предельное  отклонение +Н₁: 

НЕ_исп = 40,041^+0,004 

ПР_исп = 40,0535^+0,004 

Предельный размер изношенного калибра ПИ: 

ПИ = d_max + Y₁ = 40,059 + 0,003 = 40,062 мм 

  По таблице: П.5.32 [6] определяем исполнительные размеры контрольных калибров для калибров – скоб:

Наибольшие  предельные размеры: