Выявление и анализ технических условий и норм точности

Для выполнения служебного назначения канализационного консольного насоса необходимо обеспечить требуемые параметры:

· Обеспечение соосности вала электродвигателя и ведомого вала. Для муфт с упругими резиновыми элементами предельное радиальное смещение валов [31, с.350] – Т = 0, 1 мм;

· Обеспечение параллельности осей валов электродвигателя и опорного кронштейна. Предельные отклонения угловых размеров [31, с.337]:

Для насоса по ГОСТ Р 50891-96 – Т = 0, 1/100 мм/мм;

Для электродвигателя по ГОСТ Р 8592-79 – Т = 0, 15/100 мм/мм.

· Обеспечение осевого зазора. Для нормальной работы шариковых радиальных подшипников необходимо обеспечить требуемый осевой зазор между крышками и торцами наружных колец подшипников для компенсации теплового удлинения вала. Номинальную величину зазора для подшипникового узла ведомого вала определим по формуле [37, с.54]:

Δ _т = 1, 17·10^-6·(t₂ – t₁)·L (1)

где (t₂ – t₁) – максимально возможный перепад температуры вала, º С;

L ― длина вала, между подшипниками, мм.

Δ _т = 1, 17·10^-6·(90 – 0)·175 = 0, 018 мм

Следовательно, величину теплового удлинения вала исключаем, в связи с ее малостью. Допуск замыкающего звена принимаем: мм.

· Обеспечение радиального зазора. Для свободного вращения рабочего колеса, необходимо обеспечить конструктивно заданный радиальный зазор между цилиндрической поверхностью рабочего колеса и внутренней цилиндрической поверхностью компенсирующего кольца. Размер замыкающего звена задан: мм.

· Обеспечение осевого зазора. Для свободного вращения рабочего колеса, необходимо обеспечить минимальный осевой зазор между торцом впускного патрубка и торцом рабочего колеса, для компенсации теплового удлинения вала. Номинальную величину зазора для подшипникового узла ведомого вала определим по формуле (1):

Δ _т = 1, 17·10^-6· (90 – 0) ·168 = 0, 017 мм

Следовательно, величину теплового удлинения вала исключаем, в связи с ее малостью. Допуск замыкающего звена задаем конструктивно: мм.

Выбор методов достижения точности

Размерная цепь А

Исходя из служебного назначения узла необходимо проверить величину допуска для заданного конструктивно радиального зазора между цилиндрической ступенью рабочего колеса и внутренней цилиндрической поверхностью компенсирующего кольца, величина замыкающего звена:

мм; Т_Δ = 0, 2 мм; D₀_D= 0 мм.

Составляющими звеньями размерной цепи (рис. 1), являются: А₁ – несоосность наружной и внутренней поверхностей уплотняющего кольца, величина допуска Т_А1 = 0, 02 мм; А₂ – несоосность цилиндрических ступеней всасывающего патрубка, служащих для базирования патрубка и уплотняющего кольца, величина допуска Т_А2 = 0, 05 мм; А₃ – несоосность цилиндрических поверхностей корпуса, служащих для базирования корпуса и всасывающего патрубка, величина допуска Т_А3 = 0, 05 мм; А₄ – несоосность цилиндрической ступени, для базирования корпуса насоса, и оси отверстий под подшипники в опорном кронштейне, величина допуска Т_А4 = 0, 05 мм; А₅ и А₆ – радиальное биение подшипников, для шариковых радиальных подшипников (Ø 35мм) допуск на радиальное биение внутреннего кольца [41, с.95]: Т_А5 = Т_А6 = 0, 015 мм; А₇ – несоосность, цилиндрической поверхности ступени вала, служащей для базирования рабочего колеса, относительно общей оси вала, Т_А7 = 0, 02 мм; А₈ – несоосность, цилиндрической ступени и базовой поверхности рабочего колеса, Т_А8 = 0, 03 мм.

Рисунок 2 – Схема размерной цепи А

Данная размерная цепь (рис. 1, 2), состоит исключительно из звеньев с векторными ошибками, которые являются случайными ошибками и при сборке могут принимать любое численное значение в пределах допуска, поэтому расчет данной размерной цепи производится по вероятностному методу [37, с.28].

Допуск замыкающего звена:

(2)

или при t = 3:

где n = m - 1 - число звеньев размерной цепи; n_x - число звеньев с векторными ошибками; n - n_x- число звеньев со скалярными ошибками; K_i - коэффициент относительного рассеивания; K_Xi -приведенный коэффициент относительного рассеяния; T_i - допуски звеньев со скалярными ошибками; T_Xi - допуски звеньев с векторными ошибками; ξ _Xi - передаточные отношения звеньев с векторными ошибками; λ _i, λ _Xi - коэффициенты, характеризующие форму кривых рассеяния погрешностей составляющих звеньев.

Вычислим передаточные отношения составляющих звеньев, проектируя их векторы на ось и направление замыкающего звена:

· Смещение оси наружной поверхности, относительно оси внутренней поверхности, уплотняющего кольца на величину А₁, вызовет смещение оси на величину ξ ₁ А₁. Так как направление векторной ошибки совпадает с осью и направлением замыкающего звена, то передаточное отношение ξ ₁ = 1;

· Несоосность цилиндрических ступеней всасывающего патрубка, на величину А₂, вызовет смещение оси на величину ξ ₂ А₂. Так как векторная ошибка совпадает с осью и направлением замыкающего звена, то передаточное отношение ξ ₂ = 1;

· Смещение оси отверстия, базирующего всасывающий патрубок, относительно оси цилиндрического уступа, базирующего корпус насоса на опорном кронштейне, на величину А₃, вызовет поворот оси отверстия и ее смещение на величину проекции ξ ₃ А₃. Передаточное отношение ξ ₃ определится из соотношения:

, откуда ξ ₃ = 125/400 = 0, 31

· Смещение оси цилиндрического выступа опорного кронштейна, для базирование корпуса насоса, относительно оси отверстий под подшипники качения в опорном кронштейне, на величину А₄, вызовет поворот оси цилиндрического выступа опорного кронштейна и смещение ее на величину проекции ξ ₄ А₄. Передаточное отношение ξ ₄ определится из соотношения:

, откуда ξ ₄ = 525/400 = 1, 31

· Радиальное биение в подшипниках вызывает смещение оси вала относительно оси отверстия в корпусе. Смещение оси отверстия внутреннего кольца правого подшипника, относительно оси его наружного кольца, на величину А₅, вызовет поворот оси вала в левой опоре и смещение ее на величину проекции ξ ₅ А₅. Передаточное отношение ξ ₅ определится из соотношения:

, откуда ξ ₅ = 319/206 = 1, 55

· Смещение осей отверстий внутренних колец двух подшипников левой опоры, на величину А₆, вызовет поворот оси вала в правой опоре и смещение ее на величину проекции ξ ₆ А₆. Передаточное отношение ξ ₆ определится из соотношения:

, откуда ξ ₆ = 525/206 = 2, 55

Для опор имеющих сдвоенный подшипник передаточное отношение следует умножать на 0, 5, следовательно:

ξ ₆ = 0, 5 ∙ 2, 55 = 1, 275

· Смещение оси ступени вала, для базирования рабочего колеса, относительно оси вала на величину А₇, вызовет поворот оси цилиндрической ступени и смещение ее на величину проекции ξ ₇ А₇. Передаточное отношение ξ ₇ определится из соотношения:

, откуда ξ ₇ = 525/420 = 1, 25

· Смещение оси базирующего отверстия рабочего колеса, относительно оси цилиндрической ступени на величину А₈, вызовет поворот оси базового отверстия рабочего колеса и смещение ее на величину проекции ξ ₈ А₈. Передаточное отношение ξ ₈ определится из соотношения:

, откуда ξ ₇ = 105/420 = 0, 25

Так как размерная цепь состоит исключительно из звеньев с векторными ошибками, то в этом случае одна из векторных ошибок условно принимается за скалярную, при этом ее вектор условно совмещается с осью, совпадающей с направлением замыкающего звена и тогда допуск замыкающего звена:

(3)

При решении проектных задач, когда законы распределении погрешностей составляющих звеньев неизвестны, принимают [37, с.28]: t = 3; K = 1, 2; K_Х_i² = 0, 5÷ 0, 65; для размерных цепей с векторными ошибками К_Δ = 0, 87.

В данном случае за скалярную ошибку принимаем звено А₂ несоосность цилиндрических ступеней всасывающего патрубка. На основании вычисленных передаточных отношений и известных величин допусков, определим допуск замыкающего звена.

Для звеньев погрешности которых имеет векторный характер, примем K_Х_i² = 0, 6. Погрешность звена А₂ скалярная, значит для него К = 1, 2.

Допуск Т_Δ замыкающего звена А_Δ определим из уравнения (3):

= 0, 098 мм.

Следовательно, назначенный конструктивно допуск на замыкающее звено обеспечивается с гарантированным запасом при сборке.

Результаты расчётов допусков размерной цепи А приведены в таблице 3.

Таблица 3 ― Размерная цепь А

Звено размерной цепи	Наименование звена	Номинальный размер	Допускаемые предельные отклонения	Допуск	Координата середины поля допуска	Примечание (ГОСТ, нормаль, метод и вид обработки, класс точности)
А_Δ	Расстояние между внутренней поверхностью уплотняющего кольца и наружной цилиндрической ступенью рабочего колеса	0, 3	+0, 1 –0, 1	0, 2		Технические требования
А₁	Соосность наружной и внутренней поверхностей уплотняющего кольца		+0, 01 –0, 01	0, 02		Конструктивно
А₂	Соосность наружной и внутренней цилиндрических ступеней всасывающего патрубка		+0, 025 –0, 025	0, 05		Конструктивно
А₃	Соосность отверстия и цилиндрического уступа корпуса насоса		+0, 025 –0, 025	0, 05		Конструктивно
А₄	Соосность цилиндрического выступа опорного кронштейна и оси отверстий под опоры вала		+0, 025 –0, 025	0, 05		Конструктивно
А₅, А₆	Радиальное биение внутреннего кольца подшипника Ø 35 мм		+0, 0075 –0, 0075	0, 015		ГОСТ 520-89
А₇	Соосность ступени вала под рабочее колесо и оси вала		+0, 01 –0, 01	0, 02		Конструктивно
А₈	Соосность оси отверстия и оси наружной цилиндрической ступени, рабочего колеса		+0, 015 –0, 015	0, 03		Конструктивно

Размерная цепь Б

Для обеспечения свободного вращения рабочего колеса, необходимо обеспечить зазор между торцом рабочего колеса и торцом всасывающего патрубка. Величина зазора задана конструктивно. Минимальный зазор должен обеспечиваться при установке всасывающего патрубка без прокладки, «на герметик», т.е. при толщине прокладки равной нулю.

Исходя из служебного назначения узла, величина замыкающего звена:

мм; Т_Δ = 1, 5 мм; D₀_D= 0, 25 мм.

Составляющими звеньями размерной цепи являются: Б₁ – расстояние между торцами впускного патрубка; Б₂ – толщина прокладки; Б₃ – расстояние между торцами корпуса насоса; Б₄ – расстояние между торцами опорного кронштейна; Б₅ – толщина регулировочных прокладок; Б₆ – расстояние между торцами крышки подшипника; Б₇ – зазор между торцом крышки подшипника и торцом наружной обоймы подшипника; Б₈ – монтажная высота радиального подшипника; Б₉ – расстояние между торцами распорной трубы; Б₁₀ – монтажная высота радиального подшипника; Б₁₁ – монтажная высота радиального подшипника; Б₁₂ – расстояние между торцами ступени вала; Б₁₃ – расстояние между торцами рабочего колеса.

Рисунок 4 – Схема размерной цепи Б

Уравнение размерной цепи:

Б_Δ = = – Б₁+ Б₂+ Б₃+ Б₄+ Б₅– Б₆– Б₇– Б₈– Б₉– Б₁₀– Б₁₁– Б₁₂– Б₁₃ (4)

где n_j, n_q – число соответственно увеличивающих и уменьшающих звеньев.

Номинальные значения составляющих звеньев:

Б₁ = 6 мм; Б₂ = 0 мм; Б₃ = 140 мм; Б₄ = 413 мм; Б₅ = 0 мм; Б₆ = 6 мм; Б₇ = 0 мм; Б₈ = 21 мм; Б₉ = 175 мм; Б₁₀ = 21 мм; Б₁₁ = 21 мм; Б₁₂ = 168 мм; Б₁₃ = 134 мм.

Проверим правильность простановки размеров (4):

Б_Δ= – 6 + 0 + 140 + 413 + 0 – 6 – 0 – 21 – 175 – 21 – 21 – 168 – 134 = 1

Выберем вероятностный метод расчёта, так как n > 4, где n - число составляющих звеньев размерной цепи. Для предварительного выбора метода достижения точности применим следующий способ:

1) определим среднее значение номинальных размеров:

мм.

2) находим среднее значение допуска:

По полученным значениям Б_ср и Т_ср принимаем квалитет – 12, следовательно, необходимо применить метод неполной взаимозаменяемости.

В качестве компенсирующего звена принимаем звено Б₂. Гарантированный зазор будем обеспечивать установкой прокладки из паранита.

Назначим экономичные допуска и установим предельные отклонения на все составляющие звенья, размерной цепи Б, исключая компенсирующее звено. Все значения сведём в таблицу 4.

Допуск замыкающего звена, определим по формуле:

(5)

где К_Δ – коэффициент относительного рассеяния значений замыкающего звена, при вероятностном методе расчёта К_Δ = 1, если число звеньев размерной цепи n ≥ 5; К_i и К_xi – коэффициенты относительного рассеяния значений звеньев; T_i и T_xi – допуски на составляющие звенья; ξ _xi – передаточное отношение; n - число составляющих звеньев; n_x - число звеньев с векторными ошибками.

В проектных расчётах принимаем ; [37, с.28];

Так как в данном случае звеньев с векторными ошибками нет, то допуск замыкающего звена (5) получим:

мм

Координата середины поля допуска:

D₀_D= (0+(– 0, 2)+(– 0, 315)) – (3 ∙ (– 0, 06) – 3 ∙ (– 0, 2)) = 0, 265 мм.

Следовательно, при отсутствии компенсирующего звена Б₂, обеспечивается минимальный осевой зазор.

Таблица 4 – Размерная цепь Б

Звено размерной цепи	Наименование звена	Номинальный размер	Допускаемые предельные отклонения	Допуск	Координата середины поля допуска	Примечание (ГОСТ, нормаль, метод и вид обработки, класс точности)
Б_Δ	Осевой зазор		+ 1, 0 - 0, 5	1, 5	+ 0, 25	конструктивно
Б₁	расстояние между торцами впускного патрубка		+ 0, 15 - 0, 15	0, 3		Токарная обработка по Js14.
Б₃	Расстояние между торцами корпуса		- 0, 4	0, 4	- 0, 2	Токарная обработка по h12.
Б₄	Расстояние между торцами опорного кронштейна		- 0, 63	0, 63	- 0, 315	Фрезерная обработка по h12.
Б₅	Толщина регулировочной прокладки					Определяется размерной цепью «В»
Б₆	Расстояние между торцами крышки подшипника		+ 0, 15 - 0, 15	0, 3		Токарная обработка по Js14.
Б₇	зазор между торцом крышки подшипника и обоймой подшипника					Определяется размерной цепью «В»
Б₈	монтажная высота радиального подшипника		- 0, 12	0, 12	- 0, 06	ГОСТ 520 - 89
Б₉	расстояние между торцами распорной трубы		- 0, 4	0, 4	- 0, 2	Токарная обработка по h12.
Б₁₀, Б₁₁	монтажная высота радиального подшипника		- 0, 12	0, 12	- 0, 06	ГОСТ 520 - 89
Б₁₂	расстояние между торцами ступени вала		- 0, 4	0, 4	- 0, 2	Токарная обработка по h12.
Б₁₃	расстояние между торцами рабочего колеса		- 0, 4	0, 4	- 0, 2	Токарная обработка по h12.

Анализ технологичности узла

Целью анализа является обеспечение возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте.

Оценим конструкцию узла по ряду признаков с учетом требований стандарта по ГОСТ 14.201-83 [6], ГОСТ 14.205-83 [7], а так же в соответствии с рекомендациями [46, с.865 – 901]. Дадим качественную оценку соответствия конструкции следующим требованиям:

Требования к составу

1) Конструкция консольного насоса выполнена в соответствии с основными требованиями, предъявляемыми изделиям подобного типа, имеет простую типовую компоновку и простое конструктивное решение не вызывающих затруднений при сборке.

2) Узел расчленяется на рациональное число составных частей, имеющих комплекты основных и вспомогательных конструкторских баз.

3) Составные части узла: комплекты и подузлы легко монтируются при сборке и демонтируются при разборке узла.

4) Сборку подузлов можно производить параллельно, независимо, выполняя без промежуточной разборки и повторной сборки составных частей.

5) Фундаментная плита представляет собой базовую частью, которая является основой для размещения остальных составных частей. Ее легко установить на сборочном столе или приспособлении относительно основных конструкторских баз, которые можно так же использовать в качестве технологических и измерительных. Это позволит при сборке производить необходимую регулировку подузлов и комплектов для достижения точности относительного положения вала электродвигателя и вала консольного насоса, получения необходимых зазоров в подшипниках для компенсации теплового удлинения вала.

6) Конструкция узла позволяет выполнять общую сборку узла на одном рабочем месте (сборочном стенде).

Требования к конструкции соединений составных частей

1) В узле использованы стандартные детали и комплекты: штифты, винты, болты, шпильки, шайбы, гайки, манжеты, подшипники.

2) Применены унифицированные конструктивные элементы деталей: резьбы, галтели, фаски, отверстия, шпоночные пазы.

3) Назначенные посадки в сопряжениях соответствуют особенностям конструкции узла.

4) Применение метода неполной взаимозаменяемости и регулирования исключает точную обработку сопрягаемых поверхностей деталей изделия при их изготовлении, а так же дополнительную обработку их при сборке.

5) Наличие конструктивных элементов, таких как распорные втулки, позволяет однозначно ориентировать детали в процессе сборки.

Требования к точности и методу сборки

Данный проектируемый узел, является сборочной единицей состоящей из большого числа составляющих звеньев, поэтому достижение требуемой точности замыкающих звеньев сборочных цепей, обеспечиваются методом неполной взаимозаменяемости. При этом наличие стандартных деталей с высокой степенью точности позволяет обеспечивать точность остальных составляющих звеньев при изготовлении с экономически достижимой степенью точности изготовления.

Вывод: проведя анализ конструкции узла, выявив ряд показателей технологичности можно сказать, что при минимуме недостатков конструкцию узла можно считать достаточно технологичной, удобной для обслуживания и ремонтнопригодной.

Методы и схемы контроля

2.5.1 Для обеспечения насосом необходимого напора и в тоже время легкого вращения рабочего колеса, необходимо обеспечить радиальный зазор Δ = 0, 3 ±0, 1 мм, между цилиндрической ступенью рабочего колеса и внутренней цилиндрической поверхностью компенсирующего кольца. Контроль осуществлять с помощью калибрующего кольца и щупа (рис. 5).

2.5.2 Так же для обеспечения свободного вращения рабочего колеса, необходимо обеспечить осевой зазор мм, между торцом рабочего колеса и торцом всасывающего патрубка. Зазор обеспечивается установкой прокладки необходимой толщины. Величина зазора контролируется щупом.

2.5.3 Для обеспечения легкого вращения вала насоса, необходимо обеспечить осевой зазор в шариковых радиальных подшипниках. Неправильно установленный зазор служит основной причиной преждевременного износа подшипников. Осевой зазор в шариковых радиальных подшипниках, регулируют осевым смещением наружных колец подшипников. Контролируют осевое перемещение вала. Контроль проводят с помощью индикатора ИЧ – 25 с ценой деления 0, 01мм. Погрешность измерения ИЧ – 25, составляет 10 мкм.

2.5.4 Для нормальной и долговечной работы муфты с упругими элементами, при сборки необходимо обеспечить:

· Соосность осей валов с допуском Т = 0, 1 мм. Контроль параметра проводят с помощью щупа, контролируя зазор между внутренней и поверхностями полумуфт.

· Параллельность осей валов с допуском Т = 0, 1/100. Контроль осуществляют калибрующими пальцами, устанавливаемыми в отверстия муфты под резиновые пальцы.

· Осевой зазор Δ = 3 мм между полумуфтами. Контроль проводят с помощью щупа необходимой толщины.

Рисунок 5 – Контроль радиального зазора

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒