Расчет ротационного топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РК

 

Казахская инженерно-техническая  академия

 

Кафедра технических специальностей

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по предмету «Метрология»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент 1 курса

специальности «СМС» СПО  Пугин Р.

Принял: к.т.н., доцент Әлтәйұлы С.

оценка____________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Астана, 2013

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Описание работы ротационного топливоподкачивающего насоса дизельного двигателя.

Корпус 1 привода, промежуточный  корпус 2 и корпус 3 насоса, а также  крышка 4 стянуты шпильками 5. Вал 6 одним концом расположен в двух радиальных подшипниках 11 6-го класса точности, а другим – в подшипнике скольжения 7, запрессованном в крышке 4. На вал 6 с помощью шпонки 10 насажено зубчатое колесо8 привода. С левой стороны вал 6 уплотнен крышкой 9, которая крепится к корпусу 1 болтами.

Материал крышки 4 – сталь 45, материал втулки 7 – бронза БрАЖ9-4. Тип производства – серийное.

Размеры соединений нагрузки и условий работы.

Номер варианта	Размеры соединений, мм						Соединение 4-7			Подшипник 11
	6-7 (d1)	6-8	4-7 (d)	6-11	4-5	4 (d2)	Длина l, мм	Способ сборки	Мкр, Нм	Радиальная нагрузка R, кН	Режим работы
1.1	18	24	24	25	М10	Корпус	16	1	60	0,4	1

 

Размеры деталей, входящих в  размерную цепь, мм

 

Номер варианта	А	А1	А2	А3=А5	А4	А6
1.1	0,8-1,2	2,5	60	15-0,12	30	1,5

 

 

ЗАДАНИЕ 1. Выбор посадок  в соединениях гладких цилиндрических деталей.

Цель работы: изучить методику расчета допускаемых значений минимального и максимального натяга в посадке и, исходя из назначения конструктивных особенностей и условий эксплуатации устройства, рассчитать и выбрать стандартную посадку с натягом. Посадки с зазором переходные посадки назначить на основе методов прецедентов или подобия.

Расчет и выбор  посадок с натягом.

1. изучить области применения  посадок с натягом, способы  сборки деталей с натягом [1 и 2].

2. Описать характеристику (назначение и условия работы) соединения с натягом в заданной  конструкции.

В данной конструкции с  натягом соединяются втулка 7, выполненная  из бронзы БрАЖ9-4, и крышка 4 – из Ст.45. Соединение передает крутящий момент от вала 6 крышке 4 М_кр=60 Нм.

Соединение с натягом  собирается способом 1 под прессом, за счет осевого усилия. Эскиз соединения представлен на рис. 1.1 (диаметр d₂ при расчете можно считать равным бесконечности)

Физико-механические свойства охватываемой (1) и охватывающей (2) деталей:

3. f=0,22

4. Определяем значение  минимального давления Р_min в соединении из условия его неподвижности при действии крутящего момента [1,2]:

 

 

5. Определяем значение максимального допустимого давления в соединении P_max из условия отсутствия пластической деформации охватывающей и охватываемой детали:

 

6. Определяем минимальный   и максимальный   натяга:

 

 

7. Находим поправку  , учитывающую срез и смятие неровностей:

 

 

8. Находим коэффициент  , учитывающий увеличение контактного давления в соединении у торцов охватывающей детали:

 

 

9. Определяем минимальный  расчетный натяг:

 

 

10. Определяем максимальный  расчетный натяг:

 

 

11. Определяем средний  квалитет посадки: d=24 мкм, i=1,31 мкм:

 

 

12. Выбираем стандартную  посадку в системе отверстия:

;  ; 

 

Графическое изображение  полей допусков и посадок

Увеличить прочность соединения можно, увеличив длину сопряжения.

Выбор посадок  с зазором

В данной конструкции по посадке с гарантированным зазором  должен соединяться вал 6 с подшипниками скольжения 7. Это подвижное соединение является ответственным и к нему предъявляют высокие требования.

По аналогии с существующими  конструкциями в справочнике  рекомендуется для соединения вала с подшипником скольжения применять  посадку 

 

Схема расположения полей допусков посадки

 

 

Выбор переходных посадок

В данной конструкции по посадке переходной целесообразно  соединить вал 6 с шестерней 8. При  этом должно обеспечивать хорошее центрирование  деталей и малые вибрации.

По аналогии с существующими  конструкциями в справочнике  рекомендуется для соединения вала с зубчатым колесом применять  посадку 

 

 

Вывод: выбранная переходная посадка обеспечивает необходимый натяг, достигаемый для хорошего центрирования деталей и предотвращения их вибраций, и обеспечивает разборку и сборку без особых усилий.

 

 

ЗАДАНИЕ 2. Расчет и выбор  посадок подшипников качения.

Цель работы: рассчитать и выбрать посадки колец подшипников с валом и корпусом, назначить отклонения формы и шероховатость посадочных поверхностей.

1. В задании внутренние  кольца подшипников 11 соединяются  с валом 6, номинальный диаметр  соединения d=25 мм, класс точности 6, режим работы I – легкий, перегрузки до 150%, умеренные толчки и вибрации.

Выбирается подшипник  легкой серии с диаметром внутреннего  кольца d=25 мм - № 205-6 (D=52 мм, В=15 мм, r=1,5 мм).

По таблице 2.2 выбираем предельные отклонения:

 

;  ; 

 

2. Определяется вид нагружения колец подшипников по ГОСТ 3325-85.

В данном случае радиальная нагрузка постоянна по направлению, а вращается внутреннее кольцо. Значит, внутреннее кольцо испытывает циркуляционное нагружение.

3. Для выбора посадки  внутреннего кольца рассматриваем  величину интенсивности радиальной  нагрузки: 

 

,

Где R – радиальная нагрузка, кН;

b – рабочая ширина посадочной поверхности кольца, м;

k₁ – динамический коэффициент, зависящий от режима работы;

k₂ – коэффициент, учитывающий степень ослабления натяга при сопряжении кольца подшипника с полым валом или тонкостенным корпусом;

k₃ – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки в двухрядных или сдвоенных подшипниках, при наличии осевой силы А.

k₁=1, т.к. режим работы легкий;

k₂=1, т.к. вал сплошной;

k₃=1, т.к. подшипник однорядный;

-рабочая ширина посадочной поверхности.

 

 

Выбираем по таблице 2.5 поле допуска вала js6.

Выбираем по таблице 2.8 поле допуска вала Н7.

Таким образом, имеем посадочные (поверхности) диаметры:

Вала   и отверстия 

Рассчитываем допуски  цилиндрических посадочных мест вала и отверстия.

Допуск цилиндричности для вала равен 

Допуск цилиндричности для отверстия равен 

Для выбранного подшипника 6-го класса точности посадочные места  должны иметь шероховатость:

• вал – R_a=0,8мкм;
• отверстие корпуса – R_a=0,8 мкм;
• для опорных торцов заплечиков вала и корпуса R_a=1,6 мкм.

 

ЗАДАНИЕ 3. Расчет исполнительных размеров калибров.

Цель работы: рассчитать исполнительные размеры рабочих и конкретных калибров для посадочных поверхностей под подшипники качения.

В задании 2 были выбраны  поля допусков посадочных мест под  подшипники качения отверстия в  корпусе – ф52Н7 и вала – ф25js6. По ГОСТ 25347-82 определяются предельные отклонения, размеры и допуски для отверстия и вала.

 

 

По ГОСТ 24853-82 определяем размеры рабочих калибров – скоб, пробок и контрольных размеров.

Для калибров-пробок: z=4 мкм=0,004 мм

Y=3 мкм=0,003 мм

Н=5 мкм=0,005 мм

Для калибров-скоб: z₁=3 мкм=0,003 мм

Y₁=3 мкм=0,003 мм

Н₁=4 мкм=0,004 мм

Для контрольных калибров: Н_р=1,5 мкм=0,0015 мм

Расчет предельных калибров-пробок:

Расчет предельных размеров калибров-скоб:

 

Расчет предельных размеров контрольных калибров:

 

 

Исполнительные размеры  калибров-пробок:

 

 

Исполнительные размеры  калибров-скоб:

 

 

Исполнительные размеры  контрольных калибров:

 

 

ЗАДАНИЕ 4. Определение параметров метрической крепежной резьбы.

Цель работы: выбрать размеры и класс точности резьбового соединения; назначить поля допусков и степени точности изготовления элементов наружной резьбы (болта) d, d₁, d₂ и внутренней резьбы (гайки) D, D₁, D₂.

В корпусе 1 привода, промежуточный  корпус 2 и корпус насоса 3, а также  крышке 4 нарезана резьба, которая со шпилькой 5 образует резьбовое соединение, в данном случае М10.

Для нашего случая выбираем средний класс точности резьбы – 6я степень точности, характер сопряжения болта и гайки -  .

У резьбы М10 – шаг средний  и равен Р=1,5 мм.

Определяем основные параметры  метрической резьбы. Для наружной резьбы определяется наружный и средний диаметры, а на внутренний диаметр нормируется только верхняя граница поля допуска. Для внутренней резьбы определяется внутренний и средний диаметр, а для наружного диаметра нормируется только нижняя граница поля допуска.

Определяем основные размеры  метрической резьбы:

Р=1,5 мм;

D=d=10 мм;

D₁=d₁=9,026 мм;

D₂=d₂=8,376 мм.

 

Таблица 1 - Предельные отклонения: ГОСТ 16093-70

 

Детали	Диаметр D	Размеры, мм			Отклонения, мм
		Исполни-тельные	Наибольший	Наименьший	Верхнее	Нижнее
Гайка М10-6Н	D	10	-	10	-	0
	D2	9,026	9,206	9,026	+0,180	0
	D1	8,376	8,676	8,376	+0,300	0
Болт М10-6g	d	10	9,968	9,732	-0,032	-0,268
	d2	9,026	8,994	8,862	-0,032	-0,164
	d1	8,376	8,344	-	-0,032	-

 

 

ЗАДАНИЕ 5. Нормирование допусков и назначение посадок шпоночных  соединений.

Цель работы: назначить размеры, допуски и посадки для деталей, входящих в шпоночное соединение в зависимости от условий эксплуатации и требований к точности центрирования.