Розрахунок та конструювання валів. Вибір підшипників кочення за динамічною вантажопідйомністю

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Кафедра конструювання верстатів і машин

Домашня контрольна робота 3

                  з дисципліни «Деталі машин»

Розрахунок та конструювання валів.

Вибір підшипників  кочення за динамічною  вантажопідйомністю

МІ51.ДМ 1706. 001 ПЗ

Керівник                                                                                Виконав доц. Стадник В. А.                                                                студент ММІ групи МІ-51

___________________                                                                          Цибуля П. А.

___________________                                                                          Зал. книжка №_________

(особистий підпис)                                                                               ______________________

(особистий підпис)

Київ

2007

                                                          Зміст

Вступ

1.Технічне завдання на проектування.

2.Розрахунок вихідного вала редуктора і підбір підшипників кочення за динамічною вантажопідйомністю…………………………………………………..4

2.1. Визначення сил в зачепленні закритої передачі і консольних сил. Схема навантаження вала………………………………………………...4

2.2.Вибір матеріалу вала і допустимих напружень на кручення………………..4

2.3.Попередній розрахунок вала…………………………………………………..4

2.4.Ескізна компоновка. Розрахункова схема вала………………………………5

2.5.Визначення розрахункових діаметрів вала…………………………………...6

2.6.Перевірний розрахунок вала на статичну міцність…………………………..9

2.7.Конструювання вала…………………………………………………………....9

2.8.Перевірний розрахунок вала на втомну міцність…………………………...10

2.9.Перевірний розрахунок шпонкових і шліцевих з'єднань…………………..12

2.10.Підбір та розрахунок довговічності (ресурсу) підшипників кочення за динамічною вантажопідйомністю……………………………………………………12

2.11.Робоче креслення вала………………………………………………………13

Література

      2. Розрахунок вихідного вала прямозубого конічно -                циліндричного      редуктора

Дано: передавана потужність Р = 2,5 кВт; частота обертання вала п = 70хв; передача нереверсивна;  к = 0,7; к = 0,5; q= 0,6;q₂ = 0,2; q₄ =0,2; строк служби peдуктора  t = 17000 год.; K= T/T = 1,8. Ділильний діаметр циліндричного колеса d_w= 209мм, ширина колеса b= 56мм.

                       2.1. Визначення сил в зачепленні закритої передачі

                               і консольних сил. Схема навантаження вала

Визначаємо діючі на вал навантаження:

Т = 341 Нм – беремо з попередніх робіт;

колову силу ;

радіальну силу .

2.2. Вибір матеріалу вала і допустимих напружень на кручення

Для виготовлення вала вибираємо середньовуглецеву леговану сталь 40Х за ГОСТ 1050-77 з характеристиками: НВ260, термообробка - поліпшення; _м = 950 МПа; _п =700 МПа;  = 420 МПа; =210 МПа;  = 0,15;  = 0,1; ; .

                                  2.3. Попередній розрахунок вала

Визначаємо орієнтовно діаметр вала:

;

, де [] = 40МПа.

За нормальним рядом R40 приймаємо d = 36 мм.

Визначаємо діаметр цапфи вала під підшипники d₂ = d+2t = 36 + 2·2,5 = 41мм. Приймаємо d ₂=40мм. Діаметр вала під колесом d = d₂+3,2r= 40 + 3,2 · 3 =

= 49,6 мм, приймаємо d= 50мм з радіусом галтелі в місці переходу г = 2,5мм.

Виконуємо попередній вибір підшипників кочення за діаметром вала.  Вибираємо за діаметром вала d₂ = 40 мм кулькові радіальні підшипники 308 середньої серії зі схемою установки „у розпір". Із каталога виписуємо геометричні розміри і характеристики підшипників: d =40мм; D = 90 мм, В = 23 мм; = =2,5мм, статичну вантажопідйомність С = 22700 Н; динамічну вантажопідйомність С = 31900 Н.

                     2.4. Ескізна компоновка. Розрахункова схема вала

Рис. 2.1. Ескізна компоновка конічно-циліндричного редуктора

S= 0,025a_w+ 3 = 0,025 · 140 +3 =6,5;

приймаємо S=  8 мм;

е =(1...1,2) = 1,2 · 8 = 9,6мм ; е = 6мм; в залежності від схеми установки підшипників і конструкції мастилоутримуючого кільця; е₂ = (0,5...1) = 8мм. Визначаємо відстань Lміж точками прикладення реакцій підшипників, в результаті компоновки одержали відстань L= 170мм.

Після визначення радіальної і колової сили та виконаної ескізної компоновки складаємо розрахункову схему для подальшого визначення реакцій в опорах, побудови епюр згинальних та крутних моментів, визначення сумарних моментів згину і приведених моментів. Даний вал розглядаємо як балку на двох опорах.

Рис. 2.2. Розрахункова схема вала

2.5 Визначення розрахункових діаметрів вала

Вертикальна площина YOZ: реакції опор.

Рис. 2.3. Компонувальна та розрахункова схема, епюри крутних і згинальних  моментів

Перевірка: ; ;

будуємо епюри моментів згину відносно осі Х.

Праворуч: ;