Розрахунок допусків розмірів, які входять в розмірні ланцюги 1 страница

На основі аналізу конструкції механізму складається розмірний ланцюг та вибирається метод його рішення і проводяться необхідні розрахунки. Результати розрахунків розмірного ланцюга враховуються під час виконання робочого креслення валу.

1.3.6 Висновки

Висновки оформлюють з нової пронумерованої сторінки посередині рядка (ДСТУ 3008-95) великими літерами, тип шрифту – напівжирний.

Висновки є заключною частиною, підсумком прийнятих рішень під час виконання курсової роботи, де визначаються шляхи подальшого удосконалення прийнятих рішень. Вказують значення виконаної роботи для виробництва і перспективи реалізації роботи.

В тексті пояснювальної записки рекомендується приводити висновки до кожного розділу, оскільки вони є самостійними рішеннями.

1.4 Правила оформлення пояснювальної записки

1.4.1 Загальні правила

При оформлені текстової частини пояснювальної записки до курсової роботи необхідно дотримуватись вимог за ДСТУ 3008-95.

Відступи від країв аркуша: зверху, знизу і зліва – 20 мм; справа – 10 мм. Абзац – 12,5 мм. Міжрядковий інтервал – одинарний.

Нумерація сторінок в правому верхньому кутку, починаючи зі змісту.

Заголовки структурних частин, розділів виконують великими літерами посередині рядка напівжирним шрифтом, всі інші з абзацу малими літерами починаючи з великої. Слово «Додатки» – малими літерами з першою великою посередині рядка. Запис літературного джерела: «ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ» [17].

Кожен розділ рекомендується починати з нової сторінки.

Розділи нумерують порядковими номерами в межах всього документа (1, 2 і т.д.). Після номера крапку не ставлять, а пропускають один знак.

Підрозділи нумерують в межах кожного розділу, пункти в межах підрозділу і т.д. за формою (1.1, 1.2, 1.2.1 і т.д.). Цифри, які вказують номер, не повинні виступати за абзац.

Посилання в тексті на розділи виконується за формою: „...наведено в розділі 3”.

1.4.2 Оформлення формул

Кожну формулу записують з нового рядка, симетрично до тексту. Між формулою і текстом пропускають один рядок.

Умовні буквені позначення (символи) в формулі повинні відповідати установленим у міждержавному стандарті ГОСТ 1494-77. Їх пояснення наводять у тексті або одразу під формулою. Для цього після формули ставлять кому і записують пояснення до кожного символу з нового рядка в тій послідовності, в якій вони наведені у формулі, розділяючи їх крапкою з комою. Перший рядок повинен починатися з абзацу і слова „де” без будь-якого знака після нього [17].

Всі формули нумерують в межах розділу арабськими числами. Номер вказують в круглих дужках з правої сторони, в кінці рядка, на рівні закінчення формули. Номер формули складається з номера розділу і порядкового номера формули в розділі, розділених крапкою. Дозволяється виконувати наскрізну нумерацію в межах всього документа.

Приклад

Таким чином, визначаємо питомий тиск у підшипнику

(1.1)

де R – навантаження на підшипник;

l – довжина підшипника;

D – номінальний діаметр з'єднан­ня.

Одиницю виміру, при необхідності, вміщують в квадратні дужки.

Числову підстановку і розрахунок виконують з нового рядка не нумеруючи. Одиницю виміру вміщують в круглі дужки. Наприклад,

Посилання на формули в тексті дають в круглих дужках за формою: „...в формулі (2.1)”; „...в формулах (2.3,..., 2.7)”.

1.4.3 Оформлення ілюстрацій

Для пояснення викладеного тексту рекомендується його ілюструвати графіками, кресленнями, фрагментами схем. Розміщують ілюстрації в тексті або в додатках.

В тексті ілюстрацію розміщують симетрично до тексту після першого посилання на неї або на наступній сторінці, якщо на даній вона не уміщується.

Всі ілюстрації в пояснювальній записці називають рисунками і позначають під ілюстрацією симетрично до неї за такою формою: „Рисунок 3.5 – Найменування рисунка”. Крапку в кінці не ставлять, знак переносу не використовують. Якщо найменування довге, то його продовжують у наступному рядку під найменуванням.

На всі ілюстрації в тексті пояснювальної записки мають бути посилання. Посилання виконують за формою: „...показано на рисунку 3.1” або в дужках за текстом (рисунок 3.1), на частину ілюстрації: „...показні на рисунку 3.2, б”. Посилання на раніше наведені ілюстрації дають з скороченим словом “дивись” відповідно в дужках (див. рисунок 1.3) [17].

ДСТУ 3008-95 допускає скорочення, тобто замість „Рисунок…” – „Рис…”.

Між ілюстрацією і текстом пропускають один рядок.

Нумерують ілюстрації в межах розділів, вказуючи номер розділу і порядковий номер ілюстрації в розділі розділяючи крапкою. Дозволяється наскрізна нумерація в межах всього документа.

Якщо частини ілюстрації не вміщуються на одній сторінці, то їх переносять на наступні сторінки. Під початком ілюстрації вказують повне її позначення, а під продовженням позначають „Рисунок 3.2” (продовження).

1.4.4 Оформлення таблиць

Таблицю розміщують симетрично до тексту після першого посилання на даній сторінці або на наступній, якщо на даній вона не вміщується.

ДСТУ 3008-95 пропонує такий запис таблиці:

Таблиця 1 – Назва таблиці

На всі таблиці мають бути посилання за формою: „...наведено в таблиці 3.1”, „...в таблицях 3.1-3.5” або в дужках по тексту (таблиця 3.6). Посилання на раніше наведену таблицю за формою (див. таблицю 2.4) [17].

1.4.5 Перелік літературних джерел

Список літератури для курсової роботи оформлюють з заголовком "ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ" з нової пронумерованої сторінки, посередині.

Список літератури повинен включати тільки ті літературні джерела, які використовувалися в курсовій роботі.

Посилання на літературу наводять в квадратних дужках, вказуючи порядковий номер за списком [17]. В списку кожну літературу записують з абзацу і нумерують арабськи­ми числами. Літературу записують мовою, якою вона видана.

Форми запису літератури:

1. Прізвище І. Б. Назва книги. - Місце видання: Видавництво, Рік.- Число сторінок.

2. Назва книги / І.Б. Прізвище.(декілька авторів)- Місце видання: Видавництво, Рік.- Число сторінок.

3. ГОСТ 6636.78. Ряды линейных (диаметров, длин, высот, глубин и др.). – М.: Издательство стандартов, 1981. - 6 с.

1.4.6 Додатки

Ілюстрації, таблиці, текст допоміжного характеру, схеми можна оформляти у додатках.

Додатки оформлюють як продовження документа на його наступних сторінка, розташовуючи в порядку посилань на них у тексті пояснювальної записки.

Кожен додаток необхідно починати з нової сторінки вказуючи зверху посередині рядка слово „Додаток” і через пропуск його позначення. Додатки позначають послідовно великими українськими літерами [17].

Кожен додаток повинен містити тематичний (змістовий) заголовок, який записують посередині рядка малими літерами починаючи з великої.

Ілюстрації, таблиці, формули нумерують в межах кожного додатка, вказуючи його позначення: „Рисунок Б3 – Найменування”; „Таблиця В5 – Найменування”.

Посилання на додатки в тексті ПЗ дають за формою: „...наведено в додатку А”, „...наведено в таблиці В5” або (додаток Б); (додатки К, Л).

Нумерація аркушів документа і додатків, які входять до його складу повинна бути наскрізна.

Всі додатки включають у зміст, вказуючи номер, заголовок і сторінки з яких вони починаються.

2 ФУНКЦІОНАЛЬНЕ ПРИЗНАЧЕННЯ ВУЗЛА ТА ПРИНЦИП

ЙОГО РОБОТИ. ОБГРУНТУВАННЯ ПРИЗНАЧЕННЯ ПОСАДОК

2.1 Функціональне призначення вузла та принцип його роботи

Приводиться аналіз роботи механізму по складальному кресленню (додаток Д1). Попередньо складається специфікація (додаток Д10), де вказуються номера позицій всіх деталей складального креслення, яка розміщується в додатку до курсової роботи.

Приклад аналізу складального креслення (див. додаток Д1). Крутний момент через клинопасову передачу від двигуна передається на шків7, що встановлений за допомогою шпонки на конічному кінці шліцьового вала 10. Шліцьовий вал 10 змонтовано в корпусі на підшипниках ковзання 8. На шліцьовому валу 10 встановлено зубчатий блок 9, що передає обертальний рух на вал 2. Зубчаті колеса 3, 4 і 5, що входять в зачеплення з зубчатим блоком 9, встановленні на валу 2, змонтованому в корпусі на підшипниках кочення 6. Зубчате колесо 3 з'єднане з валом 2 за допомогою шпонки, а зубчаті колеса 4 і 5 встановлені з натягом на валу 2. З'єднуючи зубчатий блок 9 з однією із шестерень 3, 4 або 5, вал 2 одержуватиме три різні частоти обертання. Якісне функціонування вузла забезпечується величиною ланок А_å1 і А_å2 .

2.2 Обґрунтування призначення посадок

Під час аналізу роботи механізму (додаток Д1), для кожного з з’єднань проводиться обґрунтування призначення посадок. В подальших розрахунках курсової роботи порівнюють попередньо призначені посадки з прийнятими розрахунковими.

Один з прикладів обґрунтування призначення посадок.

Кришки 12, 14, 21 з’єднанні з корпусом 1 за допомогою посадки з зазором , які рекомендовані для такого типу з’єднання. Втулка 20 (підшипник ковзання) з’єднана з валом 10 за допомогою посадки з зазором , яка визначена в процесі розрахунків. Зубчасті колеса 3 та 11 з’єднанні з валами 2 і 10 перехідною посадкою за допомогою вільного шпонкового з’єднання для забезпечення роз’ємного і точного центрування з’єднання.

Обґрунтування здійснюється для кожного типу з’єднання, які є на складальному кресленні по номерам позицій.

3 РОЗРАХУНОК ТА ВИБІР ПОСАДОК ГЛАДКИХ З’ЄДНАНЬ

3.1 Розрахунок і вибір посадок (fit) в підшипниках ковзання

Вихідні дані для розрахунку та вибору посадки в підшипниках ковзання наведені в таблиці 3.1, які містять наступні параметри:

– частоту обертання n, об/хв.;

– радіальне навантаження R, Н;

– діаметр цапфи підшипника d, мм;

– робочу температуру підшипника t_p;

– марку мастила.

Таблиця 3.1 – Вихідні дані розрахунку посадки в підшипниках ковзання

№ варіанту

Діаметр d1, мм

Навантаження R, Н

Частота обертання n, oб/хв

Робоча температура tроб,С

Марка мастила

Т30

Т46

АС-6

АС-8

Ткп

К-12

АС-10

К-19

ТК

И-70А

И-5А

Л

МВП

И-8А

И-12К

И-25А

И-30

Т22

К-12

К-19

ТК

И-70А

И-5А

И-8А

Л

И-12К

Т

Продовження таблиці 3.1

					Т30
					Т46
					АС-6

3.1.1 Особливості посадок з зазором (clearance fit)

Посадки з зазором застосовуються для рухомих і нерухомих з'єд­нань. В таких посадках передбачається гарантований зазор, необхід­ний для свободи переміщення деталей, розміщення шару мастила, забезпечення простоти складання та розбирання механізмів, взаємного переміщення деталей, компенсації температурних деформацій, а також компенсації похибок форми і взаємного роз­ташування поверхонь і осей.

Найбільш відповідальними рухомими з'єднаннями є підшипники ковзання, які працюють в умовах рідинного тертя. Для забезпечення довговічності необхідно, щоб при сталому режимі підшипники працювали з мінімальним зносом. Це досягається при рідинному терті, коли поверхні деталей, які обертаються повністю розділені шаром мастила. Найбільшого розповсюдження набули гідродинамічні підшипники (hydrodynamic bearings). В стані спокою вал в підшипнику лежить на нижній твірній (рисунок 3.1 а) і практично повністю витісняє мастило в зоні максимального зближення поверхонь. З’єднання має максимальний ексцентриситет і односторонній (розташований зверху) діаметральний зазор.

В процесі обертання вала в підшипнику мастило, внаслідок в’язкості, отримує деяку швидкість і нагнітається в клинову порожнину, яка поступово звужується. В результаті виникає гідродинамічний тиск, який прагне розклинити поверхні вала та підшипника. Вал дещо піднімається і зміщується в сторону обертання (рисунок 3.1 б). Для сталого режимі роботи з’єднання з зазором, який заповнений мастилом, буде продовжуватись насосна дія масляного клина і вал буде “плавати” в змащувальному матеріалі. Дана умова в кожному окремому випадку (в залежності від розмірів і матеріалів деталей, які з’єднуються, навантаження, швидкості, температури, марки мастила, режимів роботи та інше) буде спостерігатися лише в певному інтервалі зазорів.

Діаметральний зазор в підшипнику, який працює, поділяється на дві нерівні частини. Менша визначає зазор (товщину мастильного шару) в місці найбільшого зближення – h, інша, зазор на протилежній стороні – Н=S-h. Залежність товщини мастильного шару від зазору (рисунок 3.2) показує, що в кожному з’єднанні існує оптимальне значення зазору S_опт, при якому товщина мастильного шару найбільша (тобто найменші втрати на тертя і висока надійність роботи), а значення функціональних зазорів S_min, і S_max, в з’єднанні при h_min ще й забезпечує рідинне змащування.

а) б)

Рисунок 3.1 – Схема роботи підшипника ковзання (а – в стані спокою, б – для сталого режиму роботи)

В підшипнику з початковим зазо­ром S_min, товщина мастильного шару h по мірі збільшення зазору спо­чатку збільшується, а потім зменшується аж до розриву мастильної плівки і порушення режиму рідинного тертя.

Рисунок 3.2 – Залежність величини мастильного шару від значення зазору у з’єднанні

Положення вала при сталому режимі роботи визначається абсолютним і відносним ексцентриситетами (рис.3.1). Найменша товщина мастильного шару h_min (в місці найбільшого зближення) пов’язана з відносним ексцентриситетом c залежністю

(3.1)

Для забезпечення рідинного тертя необхідно, щоб мікронерівності вала і цапфи підшипника не контактували в процесі роботи підшипника, тобто шар мастила не мав розривів. Це забезпечується умовою

де – шорсткість (roughness) відповідно внутрішньої поверхні підшипника і цапфи валу;

Δ_ф, Δ_р – поправки, які враховують вплив похибок форми і розташування цапфи і поверхні підшипника;

Δ_зг – поправка, яка враховує вплив згину валу;

– добавка, на нерозрив­ність мастильного шару, що враховує відхилення від прийнятого режиму роботи (навантаження, швидкості, деформацію та інші), = (2…3) мкм.

В практичних розрахунках мінімальну товщину мастильного шару визначають за формулою

, (3.2)

де k – коефіцієнт запасу надійності по товщині мастильного шару (k ≥ 2);

- шорсткість поверхні підшипника і цапфи валу відповідно;

З рисунка 3.2 видно, що точкам 1 і 2, які отримані при перетині прямої з кривою h = f (S), відповідає мінімально допустима товщина мастиль­ного шару [h_min], це дозволяє визначити значення мінімального [S_min] і максимального [S_max] за­зорів, за яких умови рідинного тертя ще зберігаються. Тому для забезпечення мінімально необхідної товщини мастильного шару гра­ничні значення зазорів посадки, що вибирається, повинні відповідати основній умові

S_min ≥ [S_min], S_max ≤ [S_max],

де S_min, S_max - відповідно мінімальний і максимальний зазори стандартних посадок, вибраних у відповідності з ГОСТ 25347-89 – “Граничні зазори в посадках з зазором при розмірах від 1-500 мм”.

3.1.2 Алгоритм розрахунку посадки з зазором

Для підшипника ковзання, який працює в умовах рідинного тертя за відомих значень діаметра і дожини контакту підшипника – d і l (див. рисунок 3.3), навантаження на підшипник – R, частоти обертання валу – n, динамічної в’язкості – та марки мастила, необхідно визначити значення граничних зазорів і вибрати стандартну посадку. Розрахунки рекомендується вести в такій послідовності.

1) Для визначення середнього питомого тиску у гідродинамічних підшипниках використовують залежність

, (3.3)

де μ – динамічна в’язкість мастила при робочій температурі підшипника, Н∙с/м²;

ω – кутова швидкість цапфи, рад/с;

S – діаметральний зазор, м;

D – номінальний діаметр спряження, м;

C_R – безрозмірний коефіцієнт навантаження підшипника, який залежить від відношення l/D і χ;

l – довжина підшипника, м;

χ – відносний ексцентриситет, який пов’язаний залежністю з величиною товщини мастильного шару h.

Середній питомий тиск у підшипнику можна визначити по спрощеній формулі

, [Н/м²], (3.5)

де R – навантаження на підшипник, (Н);

l – довжина з'єднан­ня поверхонь підшипника з валом, (м);

d_н – номінальний діаметр з'єднан­ня (м).

Рисунок 3.3 – Розрахункова схема визначення допустимих зазорів

2) Визначається мінімальна товщина мастильного шару за формулою (3.2).

Рекомендації по нормуванню шорсткості поверхні наведені в таблиці Ж1 (додаток Ж).

3) Правиль­ність призначення температури роботи підшипника перевіряється тепловим розрахунком. Робоча температура підшипника повинна бути не вище 60...75⁰ C. Відповідно з прийнятою температурою t_n і маркою мастила визначається його динамічна в'язкість:

, (3.5)

де - динамічна в'язкість при t_n=50⁰С (додаток Ж, таблиця Ж2).

4) Положення вала під час сталого режиму роботи визначається абсолютним і відносним ексцентриситетами. Найменша товщина мастильного шару h_min (в місці найбільшого зближення) пов’язана відносним ексцентриситетом c залежністю (3.1).

Для визначення значення максимального і мінімального відносного ексцентриситету визначають величину А, яка дорівнює

,

де C_R – безрозмірний коефіцієнт навантаження підшипника, який залежить від відношення l/d_н і χ;

χ – відносний ексцентриситет, який пов’язаний залежністю з величиною товщини мастильного шару h.

Значення залежить від співвідношення l/d_н (додаток Ж, таблиця Ж3).

Після розрахунків мінімальної допустимої величини мастильного шару [h_min] за формулою (3.2), визначають величину А_h

. (3.6)

Якщо відомо частота обертання валу n, кутова швидкість дорівнює

. (3.7)

5) Визначають максимальний допустимий зазор

[S_mах] = . (3.8)

Графік зміни величини А від χ зображений на рисунку 3.4, де показана зона надійної роботи підшипника, тобто зона при χ_{min .}

По розра­хованому значенню коефіцієнта і спів­відношенню (одна із кривих графіка 3.4) знаходимо точки перети­ну прямої, яка відповідає значенню з кривою графіка. Цим точкам перетину відповідають значення відносних ексцентриситетів c_min і c_max, при яких товщина мастильно­го шару мінімальна.

Рисунок 3.4 – Графік для визначення відносних ексцентриситетів c_min і c_max

6) Визначення значення мінімального допустимого зазору відбувається по знайденому значенню c_min (див. пункт 5 алгоритму). Мінімальний допустимий зазор

[S_min]= . (3.9)

Коли значення c_min виявляється меншим 0,3, то мінімальний граничний зазор [S_min] дорівнюватиме:

[S_min]=2,857 [h_min] (3.10)

де А_x - точка перетину з кривою співвід­ношенням l/d_H для c=0,3 (рисунок 3.4).

7) Визначають допоміжну умову, яка передбачає, що середній зазор S_c в посадці повинен приблизно дорівнювати оптимальному S_опт. Оптимальний зазор розраховують по формулі:

(3.11)

Значення А_опт та c_опт відповідають найвищій точці кривої з співвідношенням l/d_н (рисунок 3.4).

8) Для забезпечення мінімально необхідної товщини мастильного шару гра­ничні значення зазорів посадки, що вибирається, повинні відповідати основній умові

S_min ≥ [S_min], S_max ≤ [S_max],

де S_min, S_max - відповідно мінімальний і максимальний зазори стандартних вибраних посадок.

По таблицям допусків і посадок ГОСТ 25347-89 вибираються всі посадки за значенням [S_min] та [S_mах], щоб виконувалась основна умова. Посадки аналізуються та приймається лише одна із них за таких міркувань:

- надається перевага використання посадок в системі отвору (hole system fit), тому всі посадки в системі валу (shaft system fit) не беремо до уваги (крім випадків, коли на даній ступені валу є декілька спряжень, тоді перевага надається системі валу);

- з залишених посадок вибираємо ту, яка найбільше відповідає допоміжній умові, коли середній зазор вибраної посадки відносно близький до оптимального зазору (якщо таких посадок декілька, то застосовують посадку, яку стандарт рекомендує застосовувати в першу чергу).

Для вибраної посадки будують схеми полів допусків з позначенням основних характеристик (Рисунок Д 11) Для розрахунку основних характеристик використовують ГОСТ 25347-89.

Якщо для даних умов на якому-небудь етапі задача не розв'я­зується, дозволяється коригувати вихідні данні, тобто змі­нювати в певних межах числові значення наступних параметрів , R_a, l/d.

Результати розрахунків заносять в таблицю 3.2. Розрахунок приводять тільки для заданих даних, для інших типових з'єднань характеристики заносять в таблицю 3.2.

Таблиця 3.2 –Основні характеристики посадок з зазором