Расчёт деталей машины на прочность

5.5 Расчёт деталей машины на прочность

5.5.1 Расчёт вала подвенцовой шестерни

Исходные данные:

1)  передаваемый валом вращающий момент-Т= Т2 = 13446 Н.м =13446 ×10³ Н.мм;

2)  угловая скорость ω =ω2= 3,86 рад/с;

3)  окружная сила на шестерне -Ft = 49,8 × 10³ Н;

4)  радиальная сила на шестерне -Fr= 18,1 × 10³Н;

Проектировочный расчёт

Определяем диаметр конца вала (под полумуфту) из расчёта только на кручение:

где Мк - крутящий момент, действующий в сечениях конца вала, Н.мм;

Мк=T= 13446 × 10³ Н.мм;

[ĩ]к - допускаемое напряжение кручения, МПа (н/мм²); [ĩ]к = 20.. .30 н/мм²;

принимаем [ĩ]к = 30 МПа (н/мм²)

принимаем по ГОСТ 6036-69 d =150 мм.

Проверочный расчёт вала

Вычерчиваем схему подвенцовой шестерни и назначаем диаметры шеек вала (см.рис. 5.4а): слева - направо:

1)  d1 = 150 мм - под посадку полумуфты;

2)  dп = 170 мм - под посадку подшипников;

3)  dш =190 мм - под посадку подвенцовой шестерни.

Вычерчиваем расчётную схему вала (рис. 7.46). На шестерню действуют взаимно перпендикулярные окружная Ft и радиальная Fv силы. Заменим их действие на вал действием результирующей силы:

Сила Fрез пересекает ось вала в точке "С" под прямым углом. Повернём вал так, чтобы Fрез была направлена вертикально и вычертим расчётную схему (см. рис. 7.4в). На вал действует плоская система сил Fрез, реакции подшипников Ra и Re. Т. к. сила Fрез расположена на одинаковом расстоянии от подшипников А и Б, то их реакции направлены, как показано на схеме, и равны:

Ra = Rb = Fрез/2 = 53 × 10³/2 = 26,5 × 10³ Н = 26,5 КН.

Выбираем для изготовления вала сталь 45 ГОСТ 1050-88, имеющую следующие механические свойства: предел прочности δв = 890 МПа (н/мм²), предел текучести δт = 650 МПа (н/мм²), предел выносливости по нормальным напряжениям δ-1 = 380

МПа (н/мм²), предел выносливости по касательным напряжениям

ĩ -1 = 0,58 × δ-1=0,58 × 380 = 220 МПа (н/мм²),

средняя твердость - 285 НВ, термообработка -улучшение.

Определяем изгибающие моменты в сечения вала:

Миа = Мив = Миб = 0; Мис = Ra × 0,4 = 26,5 × 10^з× 0,4 = 10,6 × 10³Н.м.

Строим эпюру изгибающих моментов (рис. 5.4г).

Вращающий момент передаётся от середины ступицы полумуфты, насаженной на крайнюю левую шейку вала (см. рис. 5.4) до середины подвенцовой шестерни по часовой стрелке (если смотреть со стороны полумуфты). Под его действием в сечениях вала на участке ВС возникают крутящие моменты, одинаковые в каждом сечении и равные: Мк = Т - 13446 Н.м. Строим эпюру крутящих моментов (рис. 5.4д). Как видно из эпюр Ми и Мкр, опасным является сечение вала в точке "С" диаметром d=220 мм = 0,22 м. Определяем действующие в нём напряжения:

1)  изгиба –

2)  кручения –

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу с амплитудой, равной: δа = δи = 10,0 МПа, (н/мм²). Напряжения кручения изменяются по отнулевому циклу с амплитудой, равной: ĩа = ĩк/2 = 6,3/2 = 3,15 МПа. В сечении вала "С" - два концентрата напряжения: шпоночный паз с галтелью и посадка с натягом. Согласно примечанию в (2) - С. 15, табл. 02, в расчёт принимаем концентрацию напряжений от посадки шестерни. Определяем для опасного сечения "С" вала коэффициенты, влияющие на концентрацию напряжений:

1)  коэффициент влияния шероховатости поверхности - Kf = 1,2 (2) - С. 15, табл. 03;

2)  коэффициент влияния поверхностного упрочнения (без него) - Kv = 1,0; (2) - С. 15, табл. 04;

3)  отношение эффективных коэффициентов концентрации напряжений

4) коэффициент концентрации для опасного сечения

Определяем пределы выносливости вала в опасном сечении:

Определяем расчётные коэффициенты запаса прочности вала в опасном сечении по нормальным и касательным напряжениям:

Определяем общий расчётный коэффициент запаса прочности вала в сечении "С":

Выносливость вала обеспечивается, т. к. S > [S] = 2,5.

Рис. 5.4. Схемы к расчёту вала

Похожие работы

Проект реконструкции отделения "белой фильтрации" для ЗАО "Крымский Титан"

Скачать

144506

3

25

... внизу. Фильтрат из распределительной головки выводится в вакуум-сборники 8. После разгрузки фильтровальная ткань промывается и просушивается [(4) стр. 72 ]. 2. Описание технологической схемы фильтрации   Белая фильтрация предназначена для отделения гидратированной двуокиси титана (ГДТ) от гидролизной кислоты и отмывки ГДТ от хромофорных примесей путем фильтрования на листовых вакуум-фильтрах в ...

Технология ремонта центробежных насосов и теплообменных аппаратов цеха НПЗ ОАО "Салаватнефтеоргсинтез"

Скачать

104402

14

0

... Рабочие колеса не должны иметь износа лопаток и дисков от коррозии и эрозии более 25% от их номинальной толщины. Изгиб лопаток не допускается. 4.2.2 Ведомость дефектов на ремонт центробежного насоса Таблица 4.3 - Ведомость дефектов на ремонт насоса Наименование узлов и деталей подлежащих ремонту Характер неисправности Метод устранения Необходимые материалы Наименование Кол-во Ед. ...

Направления экономии материальных ресурсов на промышленном предприятии

Скачать

56812

2

1

... конечном счете, повышению эффективности деятельности промышленных предприятий и предприятий сферы обращения. Реализация эффективной программы экономии материальных ресурсов на промышленном предприятии, прежде всего, обусловлено наличием грамотно организованной и систематически функционирующей системы анализа их использования. 1.3. Методика анализа использования материальных ресурсов   Одним ...

Тепловое оборудование для горячего цеха предприятия общественного питания

Скачать

23033

4

0

... ввода коммуникаций учтены рекомендуемые расстояния точек ввода до краев оборудования. На монтажный план нанесено только монтируемое тепловое, холодильное, механическое и вспомогательное оборудования. На предприятиях общественного питания обычно принимают четырехпроводные электрические сети, имеющие напряжение 380В, реже 220В. Передача электроэнергии от трансформатора к электрическим приемникам ...