Навигация
6.1. Тихоходный вал.
6.1.1. Расчет тихоходного вала на прочность.
Марка стали тихоходного вала – Сталь 45.
Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.
В расчете используется коэффициент перегрузки
Кп = Тmax/Т,
где Тmax - максимальный кратковременно действующий вращающий момент (момент перегрузки),
Т – номинальный (расчетный) вращающий момент.
Для выбранного ранее двигателя Кп = 2,2.
По рассчитанным ранее реакциям в опорах и известных силах, действующих на валах строим эпюры изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и эпюру крутящего момента. Данные эпюры были приведены ранее, при определении реакций в опорах подшипников.
В расчете определяют нормальные s и касательные t напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:
При анализе эпюры изгибающих моментов, приходим к выводу, что нас интересуют 2 сечения, представляющих опасность, оценку их значимости будем производить по величинам нормальных и касательных напряжений, т.к. имеем разные моменты сопротивления.
s = 103*Mmax / W + Fmax / A,
t = 103*Mkmax/Wk,
где M1max = Кп*М = 108,5*2,2 = 238,7 Нм.
F1max = Кп*Fa = 2,2*484,5 = 1066 Н.
W = p*D3 /32,- сечение круглое для контактной поверхности колеса и вала.
где D1 = 40 мм,
W1 = 6283,2 мм3
W1k = 2*W = 12566,4 мм3.
А = p*d2/4,
A1 = 1256,6 мм2
s1 = 38,8 МПа.
Мkmax = Кп*Т = 2,2*184,9 = 407 Нм.
t 1= 32,4 МПа.
Переходим к рассмотрению следующего сечения:
где M2max = Кп*М2 = 229 Нм.
F2max = Кп*F2a = 1066 Н.
W = p*D3 /32,- сечение круглое для контактной поверхности колеса и вала.
где D2 = 35 мм,
W2 = 4209,25 мм3
W2k = 2*W = 8418,5 мм3.
А = p*d2/4,
A2 = 962,1 мм2
s1 = 55,5 МПа.
Мkmax = Кп*Т = 2,2*184,9 = 407 Нм.
t 2= 48,3 МПа.
Оценивая нагруженность участков, приходим к выводу, что наиболее нагружен участок вала под первой опорой подшипника.
Рассчитаем частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Sтs = sт/s, sт = 540 МПа.
Sтt = tт/t, tт = 290 МПа.
Sтs = 540/55,5 = 9,7
Sтt = 290/48,3 = 6
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений:
Sт = Sтs*Sтt/( Sтs2+ Sтt2)1/2 ³ [Sт] = 1,3…2
Sт = Sтs*Sтt/( Sтs2+ Sтt2)1/2 = 9,7*6/( 9,72+ 36)1/2 = 5,11
Получили, что
Sт = 5,11 ³ [Sт] = 1,3…2
6.1.2. Расчет тихоходного вала на сопротивление усталости.
Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчет выполняют в форме проверки коэффициента S запаса прочности.
S = Ss*St/( Ss2+ St2)1/2 ³ [S] = 1,5…2,5
Где Ss,St - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, определяемые по зависимостям:
Ss = s-1D/(sa + ysD*sm), St = t-1D/(ta + ytD*tm),
Здесь sa, ta – амплитуды напряжений цикла,
sm, tm – средние напряжения цикла,
ysD, ytD – коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения.
В расчетах валов принимают, что напряжения изменяются по симметричному циклу нагружения: sa = sи и sm = 0, а касательные напряжения – по отнулевому циклу: ta = tк /2 и tm = tк /2.
Тогда
Ss = s-1D/sa,
Напряжения в опасных сечениях вычисляются по формулам
sa = sи = 103*М/W; ta = tк /2 = 103*Мк/(2*WК).
Подставляя, получаем
sa = sи = 54,4 МПа.
ta = tк /2 = 24,15 МПа.
Пределы выносливости в рассматриваемом сечении
s-1D = s-1/КsD, t-1D = t-1/ КtD,
где s-1, t-1 – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения;
КsD, КtD – коэффициенты снижения предела выносливости.
Значения КsD ,КtD вычисляются по зависимостям
КsD = (Кs/ Кds + 1/ КFs - 1)/ КV,
КtD = (Кt/ Кdt + 1/ КFt - 1)/ КV,
Где Кs, Кt - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;
Кds, Кdt - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;
КFs, КFt - коэффициенты влияния качества поверхности;
КV - коэффициент влияния поверхностного упрочнения.
Так как у нас шлицевое соединение, то
Кs/ Кds = 3,87;
Кt/ Кdt = 2,34;
КFs = 0,88; КFt = 0,93
КV = 2,6- продлен участок вала под закалку ТВЧ до посадочной поверхности подшипника для упрочнения поверхности опасного сечения.
Тогда имеем
КsD = (3,87 + 1,14 – 1)/2,6 = 1,54
КtD = (2,34 + 1,08 - 1)/2,6 = 0,93
s-1D = s-1/КsD = 360/1,54 = 233,8 МПа,
t-1D = t-1/ КtD = 200/0,93 = 215,05 МПа.
ytD = yt/ КtD = 0,09/0,93 = 0,097.
Получаем
Ss = s-1D/sa = 233,8/54.5 = 4,3
St = t-1D/(ta + ytD*tm) = 8,12,
Тогда коэффициент запаса
S = Ss*St/( Ss2+ St2)1/2 = 4,3*8,12/( 4,32+ 8,122)1/2 = 3,8
S = 3,8 ³ [S] = 1,5…2,5 – по сопротнвлению усталости проходит.
Похожие работы
... – проектный (приближенный) расчет валов на чистое кручение , 2-й — проверочный (уточненный) расчет валов на прочность по напряжениям изгиба и кручения. 1. Определение сил в зацеплении закрытых передач. В проектируемых приводах конструируются червячные редукторы с углом профиля в осевом сечении червяка 2а = 40° .Угол зацепления принят α= 20°. а) на колесе: 1.1 Окружная сила Ft2, Н: Ft2= где T2 ...
... 2. Тип элементов, входящих в изделие и количество элементов данного типа; 3. Величины интенсивности отказов элементов , входящих в изделие. Все элементы схемы ячейки 3 БУ привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС сведены в табл. 13.1. Среднее время безотказной работы блока можно рассчитать по формуле: (13.5) где L - интенсивность отказов БУ следящего привода. ...
... по программе, устанавливаемой техническими условиями. Заключение По данным задания на курсовой проект спроектирован привод к скребковому конвейеру, представляющий собой электродвигатель, двухступенчатый цилиндрический косозубый редуктор и сварную раму. В процессе проектирования подобран электродвигатель, произведён расчёт редуктора. Расчёт редуктора включает в себя кинематические расчёты ...
... (3) Угловая скорость выходного вала III тогда составит рад/с, а вала электродвигателя I – рад/с. Общее передаточное отношение привода получится равным: . (4) Для дальнейшего проектирования необходимо произвести распределение передаточного отношения между ремённой передачей и редуктором. Назначаем передаточное отношение редуктора равным ...
0 комментариев