Проверочный расчет валов на статическую прочность

7 Проверочный расчет валов на статическую прочность

В соответствии с табл.5 наиболее опасным является сечение 3-3 тихоходного вала, в котором имеются концентраторы напряжений от посадки зубчатого колеса с натягом, шпоночного паза и возникают наибольшие моменты.

Исходные данные для расчета:

М_Иэкв= 89Нм;

М_И=79Нм;

Т_3-3=42,5Нм;

d_в=35мм;

в=10мм – ширина шпонки,

t=5мм – глубина шпоночного паза,

l=22мм – длина шпонки.

При расчете принимаем, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения – по отнулевому циклу.

Определяем диаметр вала в рассчитываемом сечении при допускаемом напряжении при изгибе [σ_-1]_и=60МПа:

мм; 35>20.

Условие соблюдается.

Определяем напряжения изгиба:

σ_и=М_и/W;

где W – момент сопротивлению изгибу. По [4,табл.11.1]:

;

мм³;

σ_и=79000/3566=22Н/мм².

При симметричном цикле его амплитуда равна:

σ_а= σ_и =22Н/мм².

Определяем напряжения кручения:

τ_к=Т_3-3/W_к;

где W_к – момент сопротивлению кручению. По [4,табл.22.1]:

;

мм³;

τ_к=42500/7775=5,4Н/мм².

При отнулевом цикле касательных напряжений амплитуда цикла равна:

τ_а= τ_к /2=5,4/2=2,7Н/мм².

Определяем коэффициенты концентрации напряжении вала [4, с.258]:

(К_σ)_D=( К_σ/К_d+ К_F-1)/ К_y; (К_τ)_D=( К_τ/К_d+ К_F-1)/ К_y; (7.1)

где К_σ и К_τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений, по табл.11.2 [4] выбираем для шпоночных пазов, выполненных концевой фрезой К_σ =1,6, К_τ =1,4;

К_d – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, по табл.11.3 [4] выбираем К_d =0,75;

К_F- коэффициент влияния шероховатости, по табл.11.4 [4] выбираем для шероховатости R_а=1,6 К_F=1,05;

К_y - коэффициент влияния поверхностного упрочнения, по табл.11.4 [4] выбираем для закалки с нагревом ТВЧ К_y =1,5.

Подставив значения в формулы (7.1) получим:

(К_σ)_D=( 1,6/0,75+ 1,05-1)/ 1,5=1,45;

(К_τ)_D=( 1,4/0,75+ 1,05-1)/ 1,5=1,28.

Определяем пределы выносливости вала [4, c263]:

(σ_-1)_D=σ_-1/(К_σ)_D; (τ_-1)_D=τ_-1/(К_τ)_D; (7.2)

где σ_-1 и τ_-1 – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, по табл.3. [4] σ_-1 = 380Н/мм² , τ_-1 ≈0,58 σ_-1 =220Н/мм²;

 (σ_-1)_D=380/1,45=262Н/мм²; (τ_-1)_D=220/1,28=172 Н/мм².

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям 4, c263]:

s_σ=(σ_-1)_D/ σ_а; s_τ=(τ_-1)_D/ τ_а. (7.3)

s_σ=262/ 22=12; s_τ=172/ 2,7=63,7.

Определяем общий коэффициент запаса по нормальным и касательным напряжениям [4, c263]:

(7.4)

где [s]=1,6…2,1 – допускаемый коэффициент запаса прочности.

Сопротивление усталости вала в сечении 3-3 обеспечивается, расчет остальных валов не проводим, т.к. расчет проведен на самом опасном сечении, и коэффициент запаса прочности значительно превышает допустимый.

8 Выбор и проверочный расчет подшипников

Предварительно выбранные подшипниками с действующими на них радиальными нагрузками приведены в табл.7.

Таблица 7 Параметры выбранных подшипников

Подшипники устанавливаем по схеме «враспор». Пригодность подшипников определяем по условиям [4, c.129]:

С_р≤С; L_р≥L_h;

где С_р – расчетная динамическая грузоподъемность;

L_h – требуемая долговечность подшипника, для зубчатых редукторов L_h =10000ч.

; [4, c.129] (8.1)

где ω – угловая скорость соответствующего вала (см. табл.1);

m=3 для шариковых подшипников;

R_Е – эквивалентная динамическая нагрузка, при отсутствии осевых усилий [4, табл.9.1]:

R_Е=V×R_АК_δК_τ (8.2)

где K_d - коэффициент безопасности; K_d =1,1…1,2 [4, табл.9.4]. Принимаем K_d =1,1.

V – коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца V=1

K_τ – температурный коэффициент; K_τ =1 (до 100ºС) [4, табл.9.4].

Определяем расчетную долговечность подшипников в часах [4, c.129]:

(8.3)

Подставив значения в формулы (8.1)-(8.3) проверяем подшипники.

Для быстроходного вала:

R_Е=323х1,1=355Н;

  - условие выполняется;

- условие выполняется.

Для промежуточного вала:

R_Е=1419х1,1=1560Н;

- условие выполняется;

- условие выполняется.

Для тихоходного вала:

R_Е=2118х1,1=2330Н;

- условие выполняется.

- условие выполняется.

Окончательные параметры подшипников приведены в табл.7.

Параметры выбранных подшипников

9 Выбор масла, смазочных устройств

Используем картерную систему смазывания. В корпус редуктора заливаем масло так, чтобы венец зубчатого колеса был в него погружен на глубину h_м (рис.10):

h_{м max} £ 0.25d₂ = 0.25×102 = 25,5мм;

h_{м min}= 2×m = 2×1,5 = 3мм.

При вращении колеса масло будет увлекаться его зубьями, разбрызгиваться, попадать на внутренние стенки корпуса, откуда стекать в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которым покрываются поверхности расположенных внутри корпуса деталей, в том числе и подшипники.

Рис.10 Схема определения уровня масла в редукторе

Объем масляной ванны принимаем из расчета 0,5 л на 1кВт передаваемой мощности V = 0,5×N_дв = 0,5×0,25 = 0,125 л.

Контроль уровня масла производится жезловым маслоуказателем, который ввинчивается в корпус редуктора при помощи резьбы. Для слива масла предусмотрена сливная пробка. Заливка масла в редуктор производится через съемную крышку в верхней части корпуса.

Выбираем смазочный материал. Для этого ориентировочно рассчитаем необходимую вязкость:

где ν₅₀ – рекомендуемая кинематическая вязкость смазки при температуре 50°С;

ν₁ =170мм²/с – рекомендуемая вязкость при v=1м/с для зубчатых передач с зубьями без термообработки;

v=1,2м/с – окружная скорость в зацеплении

Принимаем по табл.10.29 [4] масло И-220А.

И для шестерни, и для зубчатого колеса выберем манжетные уплотнения типа 1 из ряда 1 по ГОСТ 8752-79. Установим их рабочей кромкой внутрь корпуса так, чтобы обеспечить к ней хороший доступ масла.

Список использованной литературы

1. Основы конструирования: Методические указания к курсовому проектированию/ Сост. А.А.Скороходов, В.А Скорых.-СПб.:СПбГУКиТ, 1999.

2. Дунаев П.Ф., Детали машин, Курсовое проектирование. М.: Высшая школа, 1990.

3. Скойбеда А.Т., Кузьмин А.В., Макейчик Н.Н., Детали машин и основы конструирования, Минск: «Вышейшая школа», 2000.

4.  Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1991

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. -8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 1999

Похожие работы

Редуктор двухступенчатый соосный двухпоточный с внутренним зацеплением тихоходной ступени

Скачать

27067

7

11

... 281 59,4 -79% σF2 257 55 -78% 4. Расчет быстроходной ступени привода Межосевое расстояние для быстроходной ступени с учетом того, что редуктор соосный и двухпоточный, определяем половину расстояния тихоходной ступени: а=d2-d1; а=84-14=70мм. Из условия (3.2) принимаем модуль mn=1,5мм Определяем суммарное число зубьев по формуле (3.12) [1,c.36]: zΣ=2а/mn; ...

Технологический процесс приемочного контроля детали "зубчатое колесо" и активный контроль на операции шлифование отверстия

Скачать

40289

11

4

... и организации процесса контроля. Статус контроля В данном курсовом проекте техническим заданием предусмотрена разработка этапов процесса приемочного контроля детали редуктора цилиндрического соосного двухступенчатого двухпоточного – зубчатое колесо и активный контроль на операции шлифование отверстия. Методы активного и приемочного контроля взаимно дополняют друг друга, сочетаются. Активный ...

Мелиоративные машины

Скачать

60840

2

6

... для дефлекторных насадок равен 0, 8...0, 9. Половинчатые или щелевые насадки применяют, если нужно получить односторонний полив. Рис. 1 Рабочие органы дожде­вальных машин и установок: а, б, в и г — короткоструйные насадки: дефлекторная, половинчатая, щелевая, центробежная; е — еднеструйный и дальнеструйный дождевальные аппараты; 1—дефлектор; 2 — корпус; 3—верхняя Крышка; 4 — ...