Структура и химический состав звезд

 

 Задача 1. Посадка с зазором в системе отверстия

 

Исходные данные:

• номинальный диаметр соединения d_н.с.= 90 мм;
• поле допуска отверстия – Н8;
• поле допуска вала – d9 .

 

Решение

 

1. Записываем номинальный  диаметр соединения и условное  обозначение заданной посадки:

Æ

.

2. По таблицам предельных  отклонений для полей допусков, определяем предельные отклонения  отверстия и вала (см. ч. 2, табл. 2 и  3).

Для отверстия:  ES = +54 мкм;  ЕI= 0;

Для вала:  es = -120 мкм;  еi = -207 мкм.

3. Определяем предельные  размеры отверстия и вала:

D_max = D_н + ES = 90 + 0,054 = 90,054 мм;

D_min = D_н + EI = 90 + 0 = 90 мм;

d_max = d_н + es = 90 +(- 0,12) = 89,88 мм;

d_min = d_н + ei = 90 +(- 0,207) = 89,793 мм.

 

Здесь D_н=d_н=d_н.с..

4. Определяем допуски  отверстия и вала:

ТD = D_max - D_min = 90,054 - 90 = 0,054 мм;

Тd = d_max - d_min = 89,88 - 89,793 = 0,087 мм.

Проверка:

ТD = ЕS - ЕI = 0,054 - 0 = 0,054 мм;

Тd = еs – ei = -0,12 - (-0,207) = 0,087 мм.

 

5. Определяем систему  посадки. Так как поле допуска  отверстия имеет основное отклонение Н, то заданная посадка выполнена в системе отверстия.

6. Определяем группу  посадки.

Так как в заданном сопряжении D_min > d_max , то заданная посадка относится к группе посадок с зазором.

 

7. Определяем предельные  зазоры в соединении:

S_max = D_max – d_min = 90,054 - 89,793 = 0,261 мм;

S_min = D_min – d_max = 90 - 89,88 = 0,12 мм.

Проверка:

S_max = ES – ei = 0,054 – (-0,207) = 0,261 мм;

Smin = EI – es = 0 - (-0,12) = 0,12 мм.

8. Определяем допуск  посадки с зазором (допуск зазора):

TS = S_max - S_min = 0,261 - 0,120 = 0,141 мм.

Проверка:

ТS = ТD + Тd = 0,054 + 0,087 = 0,141 мм.

 

9. Вычерчиваем в масштабе  схему расположения полей допусков (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Схема расположения полей допусков посадки Æ

10. Вычерчиваем чертежи  деталей и сборочный чертеж  с нанесением размеров и предельных  отклонений (рис. 2).

Рисунок 2 - Нанесение предельных отклонений размеров на чертежах

         

Задача2.1. Расчет и выбор посадок с зазором для подшипников скольжения

 

Определить величины зазоров  и подобрать посадку для подшипника скольжения, работающего в условиях жидкостного трения если заданы:

• номинальный диаметр соединения   - d_н.с.=32 мм;
• длина сопряжения      - l =25мм;
• среднее удельное давление на контактных

поверхностях соединения      - p=0,36×10⁶Па;

• угловая скорость вала      - w=160 рад/с;
• динамическая вязкость смазочного масла

при рабочей температуре  подшипника 50°С   - m=17×10^-3 Па×с;

• шероховатость поверхностей отверстия Ra_D=0,25 мкм и вала Ra_d=0,125 мкм.

Подшипник половинный (масляный слой создается на половине длины  окружности).

 

Решение

 

1. Определяем  допускаемую толщину масляного  слоя:

 

,

 

где k - коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя (k³2);

g_д- добавка на неразрывность масляного слоя (g_д = 2…3 мкм). Принимаем, g_д=2 мкм.

 

2. Определяем  значение величины A_h, зависящей от относительного эксцентриситета c и отношения :

3. Определяем  отношение :

= .

4. Используя найденные  значения величины A_h и отношения по таблице (см. ч. 2, табл. 7, или рис. 1) определяем максимальный относительный эксцентриситет c_max, при котором толщина масляного слоя h равна [h_min].

Для определения c_max применяем линейную интерполяцию.

Найдем значения величины А близкие к значению A_h для заданного отношения =0,78, которого нет в таблице.

Изменение      Изменение А

0,8 - 0,7 = 0,1     0,146 - 0,141 = 0,004

0,78 – 0,7 = 0,08     А - 0,141 = х

Из пропорции

.

находим значение х: 

Прибавляя к 0,141 найденное число 0,004, получаем А=0,145, которое соответствует c=0,975.

Аналогично находим значение величины А, соответствующееc=0,95.

0,8 - 0,7 = 0,1                                              0,196 – 0,188 = 0,008

0,78 - 0,7 = 0,08                                          А – 0,188 = х

 

                                 

Прибавляя к 0,188 найденное число 0,0064, получаем А=0,194, которое соответствует c=0,95.

 

Теперь находим значениеc_max, соответствующее A_h = 0,159.

Изменение

    Изменение А

0,975 - 0,95 = 0,025   0,145 - 0,194 = -0,049

0,975 - c_max = х    0,145 - 0,159 = -0,014

Находим значение х:

.

Вычитая из 0,975 найденное число 0,007, получаем c_max = 0,968.

5. По найденному значению c_max рассчитываем максимальный допускаемый зазор [S_max]:

 мкм.

6. Для найденного значения  величины A_h и заданного отношения по таблице (см. ч.2 табл. 7, или по рис. 1 там же) определяем минимальный относительный эксцентриситетc_min, при котором толщина масляного слоя h равна [h_min].

При этом должно выполняться  условие

c_min³0,3

Применив линейную интерполяцию, находим, что при c=0,3 и =0,78 значение величин A_c

0,8 – 0,7 = 0,1                                                  0,375 – 0,339 = 0,036

0,78 – 0,7 = 0,08                                              А – 0,339 = х

 

                                        

A_c= 0,339 + 0,028 =0,367

Так как A_c> A_h, то c_min <0,3, т.е. условие c_min³0,3 не выполнено.

7. Рассчитываем  минимальный допускаемый зазор[S_min]:

.

8. По таблице предельных  зазоров в посадках с зазором  (см. ч. 2, табл. 5) выбираем посадку,  при которой выполняются условия:

,

где  S_max - максимальный зазор в выбранной посадке с учетом износа и шероховатости поверхностей отверстия и вала;

S_min - минимальный зазор в выбранной посадке.

 мкм

S_min ³[S_min]=46 мкм.

Условия выбора посадки наиболее близко соответствуют  посадке в системе отверстия

.

Для выбранной посадки S_max = 180 мкм и S_min = 80 мкм.

9. Минимальный запас на износ  для выбранной посадки составляет

 мкм

10. Определяем  по таблицам предельные отклонения  отверстия и вала выбранной  посадки (см. ч. 2, табл. 2 и 3):

для отверстия   Æ32H10 ES=+100 мкм, EI=0;

для вала   Æ32d10 es=-80мкм, ei=-180 мкм.

11. Вычерчиваем  в масштабе схему расположения  полей допусков (рис. 7).

Рисунок 7 - Схема  расположения полей допусков посадки 

.

12. Вычерчиваем  чертежи деталей и сборочный  чертеж с нанесением размеров, предельных отклонений и обозначений  шероховатости сопрягаемых поверхностей (рис. 8).

Рисунок 8 - Нанесение предельных отклонений размеров и обозначений шероховатости  поверхностей на чертежах

 

13. Выбираем  измерительные средства для измерения  отверстия и вала.

По  известному номинальному размеру соединения d_н.с.=32 мм и допускам отверстия и вала, пользуясь таблицей (см. ч. 2, табл. 9), устанавливаем допускаемую погрешность измерения D_изм.

Для отверстия Æ80 мм изготовленного по 10-му квалитету D_изм=±20 мкм;

для вала Æ80 мм изготовленного по 10-му квалитету D_изм =± 20 мкм.

По установленному значению D_изм и номинальному размеру соединения, пользуясь таблицей (см. ч. 2, табл.10), выбираем средства измерения, которые должны удовлетворять условию

D_lim £ D_изм.

где D_lim - допускаемая погрешность средства измерения в мкм, которая указывается в таблице.

Для измерения  вала выбираем микрометр гладкий (при  измерении находится в руках), для которого

D_lim= ±6,5 мкм £ D_изм = ±20 мкм.

Для измерения  отверстия выбираем нутромер микрометрический для размеров до 100 мм с ценой деления шкалы 0,01 мм, для которого

D_lim= ±5 мкм £ D_изм= ±20 мкм.

 

 

Задача 2.2. Расчет и выбор посадок с натягом

 

Для неподвижного соединения деталей, передающего вращающий  момент, заданы:

• номинальный диаметр соединения   - d_н.c.= 32 мм,
• длина сопряжения      - l = 25 мм,
• шероховатости поверхностей отверстия Ra_D = 0,25 мкм и вала Ra_d= 0,125 мкм,
• диаметр отверстия в охватываемой детали  - d₁= 0 мм,
• наружный диаметр охватывающей детали  - d₂ = 63 мм,
• передаваемый вращающий момент   - М_в =70 Н м,
• материал охватывающей детали    - сталь 50 ,
• материал охватываемой детали    - сталь 30 .

Рабочая температура  сопрягаемых деталей (t_D и t_d ) и помещения для сборки (t_сб) равна 20°С.

 

Решение

 

1. Определяем требуемое минимальное  удельное давление на контактных  поверхностях соединения:

где f- коэффициент трения, принимаем f = 0,08.

 

2. Определяем  необходимую величину наименьшего  расчетного натяга:

,

где E₁и E₂ - модули упругости материалов соответственно охватываемой и охватывающей деталей, принимаем для стали ;

c₁ и c₂- коэффициенты Ламэ, определяемые по формулам

где m₁ и m₂ - коэффициенты Пуассона соответственно для охватываемой и охватывающей деталей, принимаем для стали m₁ = m₂=0,3.

 мкм,

 

3. Определяем (с учетом поправок  к N_{min расч}) минимальный допускаемый натяг:

[N_min ] =N_{min расч} + g_ш + g_t + g_ц + g_п ,

 

где g_ш - поправка, учитывающая смятие шероховатостей контактных поверхностей деталей при образовании соединения

g_ш = 5 (Ra_D + Ra_d) = 5×(0,25 + 0,125) = 1,88 мкм;

g_t - поправка, учитывающая различие рабочей температуры сопрягаемых деталей и температуры помещения для сборки, а также различие коэффициентов линейного расширения материалов деталей, принимаем g_t=0,так как t_D = t_d= t_сб=20°C и материалы обеих деталей сталь.

g_ц- поправка, учитывающая ослабление натяга под действием центробежных сил, принимаем g_ц = 0 так как детали имеют небольшие размеры;

g_п - добавка, компенсирующая уменьшение натяга при повторных запрессовках. При N_{min расч}<20 мкм, g_п »0,5×N_{min расч} . Принимаем g_п = 0,5×7,6»3,8 мкм.

[N_min] =N_{min расч} + g _ш + g _t + g _ц + g _п = 7,6+1,88+3,8=13,28»13 мкм.

4. Определяем максимальное допускаемое  удельное давление, при котором  отсутствует пластическая деформация  на контактных поверхностях деталей.  В качестве [p_max] берется меньшее из двух значений:

где s_T1 и s_T2 - пределы текучести материалов соответственно охватываемой и охватывающей деталей: для вала изготавливаемого со стали 30 значение s_T1= 290 МПа, для отверстия изготавливаемого из стали 50 значение s_T2= 380 МПа (см. ч. 2, табл. 8).

Так как р₂ имеет меньшее значение, то

[p_max]= 163×10⁶ Па.

 

5.Определяем  величину наибольшего расчетного  натяга:

,

,

 

6.Определяем (с  учетом поправок к N_{max расч}) максимальный допускаемый натяг:

,