Определение напряжения смятия и условия прочности

9.2. Определение напряжения смятия и условия прочности

Gсм = 2Т /d(h-t1)(L-b) ≤ {Gсм}, (9.1)

где Gсм - напряжения смятия и условия прочности, мПа;

Т - вращающий момент на валу, Н·м;

d - диаметр вала, мм;

h - высота шпонки, мм;

L – длинна шпонки, мм;

в – ширина шпонки, мм.

Допускаемое напряжение при стальной ступице - {Gсм} = 100 ÷ 120МПа;

при чугунной - {Gсм} = 50 ÷ 70 МПа.

Принимаю: для чугунной ступицы {Gсм}=70 МПа;

 для стальной ступицы {Gсм}=120 МПа.

Ведущий вал:

b×h=8×7 мм; t1=4 мм; t2=3,3 мм; d=30 мм; L=53 мм; фаска 0,25×45°

(материал шкива – чугун марки СЧ-15).

Gсм = 2Т1/d (h-t1)(L-b) , (9.2)

Gсм = 2·78,5·103/30(7-4)(53-8)=157·103/4050=38,76 МПа<{Gсм}

38,76 МПа<70 МПа

Условие выполнено

9.3. Ведомый вал

b×h=14×9 мм; t1=5,5 мм; t2=3,8 мм; d=45 мм; L=65 мм; фаска 0,3×45°.

Проверка шпонки под муфтой:

Gсм = 2Т3/d (h-t1)(L-b); (9.3)

(материал полумуфты СЧ-20).

Gсм = 2·259,553·103/45 (9-5,5)(65-14)=519,106·103 /8032,5=64,62 МПа<{Gсм}

64,62 МПа<70 МПа

Условие выполнено

9.4. Проверка шпонки под зубчатым колесом:

b×h=16×10 мм; t1=6 мм; t2=3,8 мм; d=55 мм; L=40 мм; фаска 0,35×45°.

Gсм=2Т2/d (h-t1)(L-b) <{Gсм}, (9.4)

(зубчатое колесо из стали)

Gсм=2·367,42·103/55 (10-6)(40-16)=529,7·103/5280=100,32 МПа< {Gсм}

100,32 МПа< 120 МПа

Условие выполнено

10. Проверочный расчет ведомого вала

10.1. Проверочный (уточненный) расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнения их с требуемыми (допускаемыми) значениями {S}

Соблюдение прочности при S≥ {S}=25 Л.3 с. 161

Согласно сборочному чертежу составил расчетную схему и построить эпюры Mx, My, Mk,Ft,Fa Ry4

Ry3 С

Rx3  L3			А Fr L2							В  Rx4 L2
			+							МyВ
			MxBслева							+ MxB справа Mк =Т2
			+

 

Горизонтальная

плоскость

My

Mx

Mk

МуА=0,

Му слева =Му справа =Rx3L2,

MyC=0.

Му слева =Му справа =1105,5·0,05 =55,275 Н·м

Вертикальная плоскость

MxA=0,

MxB слева= Ry3L2,

MxB справа= Ry4 L2,

MxC=0,

Mк=T2.

MxB слева=86,2 ·0,05=-0,945 Н·м

MxB справа=1053,7·0,05=39,695 Н·м

Mк=T2=367,42Н·м

10.2.Согласно расчетов построения эпюр опасным является сечение под зубчатым колесом

Материал вала - сталь 45 нормализованная (Табл. 3.3. Л1 с. 34

Gв = 570 МПа)

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

G-1 ≈ 0,43Gв, (10.1.)

G-1 ≈ 0,43·570=245,1 МПа

10.3. Определяю предел выносливости при симметричном цикле касательных

τ-1 ≈ 0,58G-1, (10.2.)

Нормальное напряжение от изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные от кручения – по нулевому (пульсирующему)

τ-1 ≈ 0,58·245,1=142,158 МПа

Диаметр вала под зубчатым колесом

d =55 мм

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки согласно Табл. 10.1. Л.1 КG ≈1,6; Kτ≈1,5;

Табл. 10.1. Л.1 εG ≈0,82; ετ≈0,7;

Л1. с 313 φG≈0,15 ; φτ≈0,1.

Крутящий момент Т2=264,85 H·м

10.4. Определение суммарного изгибающего момента:

Ми =,

Ми ===68,05 Н·м

Момент сопротивления кручению (вал под колесом d =55 мм, b =16 мм, t1=6 мм; табл. 10.5. )

W к нетто =πd3 / 16 – в·t1(d-t1)2 / 2d, (10.3.)

где Wк нетто – момент сопротивления кручения, мм;

d – диаметр вала, мм.

W к нетто =3,14·553 / 16 – 16·6(55-6)2 / 2·55=30555,7 мм3

Момент сопротивления изгибу

W к нетто = πd3/ 32-в·t1(d-t1)2 /2d,

W к нетто = 3,14·553/ 32-16·6(55-6)2 /2·55=14230 мм3

10.5. Определение амплитуды и среднего напряжения цикла касательных напряжений

 

τv = τm= T2/2W к нетто, (10.4.)

τv = 367,42·103/2·30555,7=4,33 МПа

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

Gv=Ми / W к нетто, (10.5.)

Gv=68,05·103 /14,23·103=4,78МПа

Среднее напряжение Gm = 0

10.6. Определение коэффициента запаса прочности нормальным напряжением

, (10.6)

=26,3

10.7. Определение коэффициента запаса прочности по касательным напряжениям

, (10.7)

=14,63

10.8. Определение результирующего коэффициента запаса прочности для сечения под зубчатым колесом

>[S]=2,5, (10.8)

===12,787>2,5

Условие выполнено

11. Подбор и проверочный расчет муфты

Для соединения ведомого вала редуктора с валом барабана ленточного конвейера выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 21424-75-приложение

Произведем проверочный расчет резиновых втулок.

11.1. Расчетный момент

Тр=kpТ3,

где Тр - Расчетный момент, Н·м;

kp=1,25…1,5-коэфициент режима работы для ленточных транспортеров.

Т3-момент передаваемый муфтой, Н·м.

Тр=1,3·259,553=337 Н·м

11.2. По ГОСТ 21424-75 выбираю муфту с [T]=500 Н·м; d=45 мм;

D=170 мм; dn=18 мм; Св=36

11.3. Проверка резиновых втулок на смятие поверхностей их сопряжения с пальцами

Gсм= Ft/Sсм= Ft/dn Св≤[Gсм],

где Ft- окружная сила, передаваемая одним пальцем, Н.

Ft=Tр/ 0,5D·z,

где допускаемое напряжение смятия резины [Gсм]=2,0 МПа.

Ft=337/ 0,5·170·10-3·6=660,8 Н

Gсм=660,8/18·36=1,02 МПа

Gсм≤[Gсм]

1,02 МПа≤2 МПа

12. Посадки зубчатого колеса и подшипников

 

Посадки зубчатого колеса на вал H7/р6 по ГОСТ 25347-82.

Шейки валов под подшипники выполняю с отклонением вала k6.

Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по H7.

Муфты при тяжелых ударных нагрузках H7.

Распорные кольца, сальники H8.

Шкивы и звездочки H7.

13. Смазка редуктора

 

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны V определяю из расчета 0,25 дм3 масла на 1кВт передаваемой мощности.

V = 0,25·N, (13.1)

где V -объем масляной ванны, дм3;

N -передаваемая мощность двигателя, кВт.

V = 0,25·3=0,75 дм3

При контактной нагрузке до 600 МПа при υ=1,155 м/с кинематическая вязкость смазывающего материала 34·10-3 и подходит индустриальное масло марки И-40А

Камеры подшипников заполняю пластичным смазочным материалом Литол-24 ГОСТ 21150-75; температура эксплуатации от -40 до +130°С; Температура каплепадения 180°С.

14. Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

Ø   на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-1000С;

Ø    в ведомый вал закладывают шпонку BxHxL=16х10х40 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала;

Ø   затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку 14х9х65, устанавливают полумуфту.

Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Список литературы

1.         Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя Т.1 М. «Машиностроения» 1980г.

2.         Чернилевский Д.В. Курсовое проектирование деталей машин и механизмов М. «Высшая школа» 1980г.

3.         Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин Н.М. и др. Курсовое проектирование деталей машин. М. «Машиностроения» 1988г.

4.         Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М. «Высшая школа» 1991.

5.         ГОСТ 2.104-68 ЕСКД Основные надписи.

6.         ГОСТ 2. 105-95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам.

7.         ГОСТ 2. 306-68 ЕСКД Обозначение графических материалов и правила нанесения их на чертежах.

8.         ГОСТ 2. 316-68 ЕСКД Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц.

9.         Дзюба В.П. Методические указания для студентов по выполнению курсового проекта по дисциплине детали машин, Белогорск 2006.