Задание 2. Расчет и выбор посадок для гладких цилиндрических соединений и подшипников качения Цель задания

1. Научиться выбирать посадки с зазором и натягом для гладких цилиндрических соединений.

2. Научиться обоснованно назначать посадки для деталей, сопрягаемых с подшипниками качения и обозначать их на чертежах.

Задание состоит из трех задач.

Задание 2.1. Выбрать стандартную посадку с зазором для соединения вал-подшипник скольжения, если извести номинальный диаметр и длина соединения, угловая скорость вала, абсолютная (динамическая) вязкость масла, удельное давление на опору, а также величины шероховатости поверхностей вала и втулки.

Указания

В гидродинамической теории смазки приводится выражение для оптимально величины зазора в подшипнике скольжения, исходя из увеличения

обеспечения наилучшего теплового режима работ подшипника.

При выборе посадки необходимо учитывать, что в процессе работы происходит износ поверхностей вала и отверстия, в результате чего зазор нарастает. Для увеличения ресурса соединения первоначальный зазор необходимо уменьшать на величину высот шероховатости деталей.

Выбор стандартной посадки нужно производить, помня, что для соединения вал-подшипник скольжения посадки группы Н/h применять нельзя. При этом нужно ориентироваться на посадки предпочтительного применения (Приложение 4, табл. 5), что повышает уровень взаимозаменяемости изделий, сокращает номенклатуру режущих измерительных инструментов.

Пример оформления задания 2.1.

Исходные данные:

- номинальный диаметр соединения d=0,045 м;

• длина соединения l = 0,03 м;

• удельное давление q = 2,2 мПА;

• угловая скорость

• динамическая скорость смазки =0,02 Па;

• шероховатость поверхности вала R_zd =1,6 мкм.

• шероховатость отверстия R_zd = 3,2 мкм.

1. Определяем оптимальный зазор в подшипнике, при котором обеспечивается наилучший тепловой режим работы.

2. Находим величину расчетного зазора:

мкм.

3. Выбираем стандартную посадку (Приложение 4, табл. 6), удовлетворяющую условию S_ср.ст.=S_расч..

Такому условию соответствует предпочтительная посадка в системе отверстия:

Ø45 , у которой S_max.cт.=50 мкм;

мкм;

мкм.

4. Определяем наименьшую толщину масляного слоя при наибольшем зазоре стандартной посадки:

мкм

5. Производим проверку на достаточность толщины масляного слоя

;

Условие обеспечения жидкостного трения при наименьшей толщине масляного слоя выполняется, значит посадка выбрана верно.

Литература: 1, стр. 198…204.

Задание 2.2. Рассчитать и выбрать посадку с натягом для неподвижного соединения передающего заданный крутящий момент, если известны геометрические параметры соединения, материал деталей и шероховатости поверхностей вала и втулки.

Указания

Натяг в неподвижной посадке должен быть таким, чтобы, с одной стороны, обеспечивалась непроворачиваемость деталей, а с другой не произошло разрушение деталей при их соединении.

Рассчитав давление, необходимое для передачи заданно нагрузки, определяют наименьший натяг, способный передать нагрузку. Расчетный натяг для выбора неподвижной посадки необходимо увеличить с учетом снятия микронеровностей на контактирующих поверхностях при запрессовке.

Для проверки прочности деталей соединения надо сопоставить напряжения, возникающие в них при наибольшем для выбранной посадке натяге, с пределом текучести материала деталей.

Пример оформления задачи 2.2.

Исходные данные:

- номинальный диаметр соединения d=0,38 м;

• наружный диаметр втулки D₂ = 0,4 м;

• внутренний диаметр полого вала d₁ = 0,1 м;

• длина соединения l = 0,025 м;

• крутячий момент М_кр =1500 н-м;

• материал вала и втулки сталь 40, [G_T]= Па;

• шероховатость вала и втулки R_zd=R_ZD=40 мкм.

1. Определяем величину наименьшего удельного давления между поверхностями вала и втулки

Па

f = 0,085 – коэффициент трения на контактирующих поверхностях.

2. Определяем наименьший натяг, обеспечивающий неподвижность соединения при заданной нагрузке по формуле:

Па – модуль упругости для стали.

– коэффициент Пуассона для стали.

мкм

3. Определяем расчетный натяг:

мкм

4. Выбираем стандартную посадку (Приложение 4, табл. 7), удовлетворяющую условию

Такому условию отвечает предпочтительная посадка в системе отверстия Ø380 , у которой N_minст.= 151 мкм, N_maxст.=244 мкм.

5. Определяем наибольшее давление на контактирующих поверхностях, которое может возникнуть при наибольшем натяге выбранной посадки

Па.

6. Определяем наибольшее напряжение во втулке и проверяем ее по пределу текучести материала

Па

Для стали 40 , следовательно прочность тонкостенной втулки гарантирована и посадка выбрана правильно.

7. Определяем усилие, необходимое для запрессовки вала во втулку, принимая коэффициент трения для деталей на стали 0,085.

кН

Литература: 1, стр. 204…210.

Задание 2.3. Назначить посадки для деталей, сопрягаемых с кольцами подшипника качения по заданному номеру подшипника, величине его радиальной нагрузки, характеру нагрузки и схеме монтажа в узле. Построить схемы полей допусков с указанием предельных зазоров (натягов) и привести эскизы подшипникового узла и деталей, сопрягаемых с подшипником.