Проектный расчет валов цилиндрической передачи. Расчет валов на усталостную прочность

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Рис. 5. Кинематическая схема цилиндрической передачи

5. Проектный  расчет валов

Быстроходный вал

            Рассчитаем напряжения кручения:

где      n = 1,5 - коэффициент запаса прочности;

k = 1,5 - коэффициент концентрации напряжения;

τ-1= 0,4·σ= 360 МПа;

σb=900 МПа –  предел прочности для стали 40Х.

Приближенно оцениваем средний диаметр вала при [τ] = 92,8 МПа:

Рассчитаем диаметр вала в месте посадки шестерни:

dш = dn+3·r = 35+3·2 = 41мм, где r = 2 – координата фаски подшипника;

dn = d+2·t = 25+2·3,5 = 32мм – диаметр вала на месте посадки подшипника;

T = 3,5 – высота заплечика.

Диаметр буртика: dБ = dш+3·f = 45мм, где f = 1мм – размер фаски.

Используя табл. 24.1 и 24.10 [3] принимаем dш = 42мм, dn = 35мм, dБ = 45мм.

Рис. 6. Быстроходный вал

КП – 2068956 – 40 – 01 – 00

Лист

16

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

Промежуточный вал

Приближенно оцениваем средний диаметр вала:

Диаметр вала в месте посадки шестерни и колеса:

dк= dш = dn + 3·r = 45 + 3·2,5 = 52,5 мм ® dк = 52 мм;

dn = d + 2·t = 38 + 2·3,5 = 45 мм.

Диаметр буртика: dБ = dк + 3·f = 55,6 мм, где f = 1,2 мм – размер фаски.

Используя табл. 24.1 и 24.10 [3] принимаем dк = dш = 52 мм, dБ=56 мм.

Рис. 7. Промежуточный вал

Тихоходный  вал

Приближенно оцениваем средний диаметр вала:

Диаметр вала в месте посадки колеса:

dк = dn + 3·r = 75 + 3·3,5 = 85,5 мм, где r = 3,5 – координата фаски подшипника;

dn = d + 2·t = 63 + 2·4,6 = 72,2 мм – диаметр вала на месте посадки подшипника,

t = 4,6 – высота заплечика.

Диаметр буртика: dБ = dк + 3·f = 91 мм, где f = 2 мм – размер фаски.

Используя табл. 24.1 и 24.10 [3] принимаем dк = 85 мм, dБ = 90мм, dn = 75мм.

Рис. 8. Тихоходный вал

КП – 2068956 – 40 – 01 – 00

Лист

17

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

6. Расчет  ременной передачи

Определяем оптимальное значение диаметра ведущего шкива

где Р – мощность, Вт; n – угловая скорость, мин-1;

Принимаем ближайшее стандартное значение d1 = 280 мм.

Диаметр ведомого шкива

d2 = Uоткd1 = 2×280 = 560 мм.

Вычисляем оптимальное значение межосевого расстояния

а = 2(d1 + d2) = 2(280 + 560) = 1680 мм.

Угол обхвата ведущего шкива

Скорость ремня

Тяговая сила на всю ширину ремня

Вычисляем коэффициенты:

Сa –  коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата меньшего шкива;

Сa =1 – 0,003(180 – a1) = 1 – 0,003(180 – 170) = 0,97;

Сn – коэффициент, учитывающий влияние скорости резания;

Сn = 1,04 – 0,0004n2 = 1,04 – 0,0004×14,6532 = 0,95;

Ср –  коэффициент,  учитывающий  влияние  режимов  работы ( для  ленточных  транспортеров Ср = 1);

Сq –  коэффициент, учитывающий расположение передачи (для открытой передачи с углом наклона q £ 60° Сq = 1).

Максимально допускаемая нагрузка прокладки на единицу ширины для ремней из ткани  Б-800  ро= 3 Н/м.

С учетом вычисленных выше коэффициентов расчетная допускаемая нагрузка

[р] = ро Сa Сn Ср Сq = 3×0,97×0,95×1×1 = 2,76 Н/мм.

Толщина ремня

КП – 2068956 – 40 – 01 – 00

Лист

18

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

Так как толщина прокладки ремня из хлопчатобумажной ткани Б-800 равна 1,5 мм, то количество прокладок не должно превышать

принимаем z = 4.

Определяем требуемую ширину ремня

Ближайшее значение b по ГОСТ 23831 – 79 b = 80 мм.

7. Конструктивные размеры корпуса редуктора

Зазор между колесами и стенками корпуса

где L – расстояние между внешними поверхностями деталей передач;

Толщина стенки корпуса

d = 0,025а +1 = 0,025×180 +1 = 5,5 мм;

толщина стенки крышки

d1 = 0,02а +1 = 0,020×315 +1 = 7,3 мм;

принимаем  d = d1 = 8 мм.

Диаметр болтов для соединения крышки с корпусом

где Т – вращающий момент на тихоходном валу, Н×м;

принимаем М16, число болтов = 10.

КП – 2068956 – 40 – 01 – 00

Лист

19

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

8. Расчет посадки с натягом

Посадку рассчитываем для  тихоходного вала d = 85 мм; наружный диаметр ступицы dст = = d2 =  136 мм, вал сплошной (d1 = 0), длина ступицы lст = b2 = 126 мм, шероховатости вала и отверстия Rz1 =  Rz2, сборка осуществляется прессованием.

Окружная сила:

Осевая сила:

Fa = Fttgb = 95,13×103×tg10°13¢ = 17,15×103 H.

Определяем давление p, обеспечивающее передачу заданной нагрузки, приняв К = 2 – коэффициент запаса, f = 0,1 – коэффициент трения,

Определяем расчетный натяг:

где Е1 = Е2 = 22×104 Мпа – модули упругости стали для вала и втулки;

m1 = m1 = 0,3 – коэффициенты Пуассона стали для вала и втулки;

Определяем потребный минимальный натяг:

где u = 1,2(Rz1 + Rz2) = 1,2(6,3 + 6,3) = 15,12 мкм – поправка на срезание и сглаживание шероховатости поверхности при запрессовке.

По таблицам стандарта этот минимальный вероятностный натяг может гарантировать посадка .

Наименьший натяг             (Nmin)табл = 0,124 – 0,054 = 0,07 мм.

Наибольший натяг             (Nmax)табл = 0,178 – 0 = 0,178 мм.

Условие (Nmin)табл < (Nmin)расч, следовательно,  посадка подобрана правильно.

КП – 2068956 – 40 – 01 – 00

Лист

20

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

Рис. 9. Расчетная схема быстроходного ва 1

 
9. Расчет валов на статическую прочность

Быстроходный вал

Рис. 9. Расчетная схема быстроходного вала

Определяем силы в зацеплении

Fr1 = Ft1×tga = 5654×tg20° = 2058 H;

Fp = 924 H.

Определяем реакции в опорах

XOZ:          S МА = 0,       –Fr1×0,069 + B1×0,129 = 0,                               B1 = 1101 H;

S МB = 0,        Fr1×0,06 –  A1×0,129 = 0,                                  A1 = 957 H;

YOZ:          S МА = 0,       Fp×0,0665 + Ft1×0,069 –  B2×0,129 = 0,             B2 = 3501 H;

S МB = 0,        Fp×0,1955 –  Ft1×0,06 + A2×0,129 = 0,              A2 = 1229 H.

Строим эпюры моментов

Мy:          M1 = B1x,                                M1(0) = 0,                      M1(0,06) = 66 H×м;

M2 = B1(x + 0,06) – Fr1x,        M2(0) = 66 H×м,            M2(0,069) = 0 H×м;

Мx:          M1 = – B2x,                             M1(0) = 0,                      M1(0,06) = – 210 H×м;

M2 = – B2(x + 0,06) + Ft1x,     M2(0) = – 210 H×м,       M2(0,069) = – 61,5 H×м;

M3 = – Fpx,                              M3(0) = 0,                      M3(0,0665) = – 61,5 H×м.

Определяем изгибающий момент

КП – 2068956 – 40 – 01 – 00

Лист

21

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

 
Напряжение изгиба

Напряжение кручения

Находим максимальное эквивалентное напряжение по формуле:

где  –  коэффициент перегрузки;    

Промежуточный  вал

Рис. 10. Расчетная схема промежуточного вала

Определяем силы в зацеплении

Fа = Ft2×tgb = 15 499×tg10°13¢ = 2793 H.

КП – 2068956 – 40 – 01 – 00

Лист

22

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

Определяем реакции в опорах

XOZ:          S МА = 0,       – Fr1×0,0555 – Fr2×0,218 + Fa×0,097/2 + B1×0,203 = 0,           B1 = 3413 H;

S МB = 0,        – A1×0,293 – Fr1×0,2375 + Fr2×0,075 + Fa×0,097/2= 0,           A1 = 261 H;

YOZ:          S МА = 0,        – Ft1×0,0555 + Ft2×0,218 –  B2×0,293 = 0,                              B2 = 10 461 H;

S МB = 0,        – A2×0,293 + Ft1×0,2375 –  Ft2×0,075   = 0,                            A2 = 616 H.

Строим эпюры моментов

Мy:          M1 = B1x,                                                  M1(0) = 0,              M1(0,075) = 256 H×м;

M2 = B1(x + 0,075) – Fr2x + Fa×0,097/2,  M2(0) = 391 H×м,   M2(0,1625) = 14,5 H×м;

M3 = A1x,                                                 M3(0) = 0,               M3(0,0555) = 14,5 H×м;

Мx:          M1 = – B2x,                                               M1(0) = 0,              M1(0,0075) = – 784,6 H×м;

M2 = – B2(x + 0,075) + Ft2x,                     M2(0) = – 784,6 H×м;   M2(0,1625) = 34 H×м;

M3 = A2x,                                                  M3(0) = 0,                     M3(0,0555) = 34 H×м.

Определяем изгибающий момент

Напряжение изгиба

Напряжение кручения

Находим максимальное эквивалентное напряжение по формуле:

Тихоходный   вал

Определяем силы в зацеплении

Fа = 2793 H;     Ft2 = 15 499 H;     Fr2 = 5732 H;

Определяем реакции в опорах

XOZ:          S МА = 0,        Fr2×0,2275 –  Fa×0,532/2 – B1×0,327 = 0,            B1 = 17 164 H;

S МB = 0,         A1×0,327 – Fr2×0,0995 –  Fa×0,532/2= 0,            A1 = 4016 H;

YOZ:          S МА = 0,        – Ft2×0,2275 – B2×0,327 + FМ×0,4515 = 0,          B2 = 11 165 H;

S МB = 0,        – A2×0,327 + Ft2×0,0995 + FМ×0,1245 = 0,          A2 = 10 768 H.

КП – 2068956 – 40 – 01 – 00

Лист

23

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

 
 


Рис. 12. Расчетная схема тихоходного вала

Строим эпюры моментов

Мy:          M1 = – B1x,                               M1(0) = 0,                            M1(0,0995) = –  170,7  H×м;

M2 = – A1x,                               M2(0) = 0,                            M2(0,2275) = – 913,6 H×м;

Мx:          M1 = FMx,                                  M1(0) = 0,                            M1(0,1245 = 1979 H×м;

M2 = FM(x + 0,1245) + B2x,      M2(0) = 1979 H×м;              M2(0,0995) = 2450

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Детали машин
Тип:
Курсовые работы
Размер файла:
1 Mb
Скачали:
0