Определение фактического коэффициента запаса прочности штока паровой машины, проверка условия прочности для данного штока

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Кафедра деталей машин

ОСНОВЫ РАСЧЁТОВ НА ПРОЧНОСТЬ

Пояснительная записка

Курсовая работа

Студент группы 2033/2 ____________________(Молчанов А.С.)

Руководитель                  ____________________(Ашейчик А.А.)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2006г.

Оглавление

Введение                                                                                                                 3

1. Расчёт деталей на усталостную прочность                                                          4

1.1. Техническое задание                                                                                      4

1.2. Расчёт коэффициента запаса прочности                                                       5

2. Расчёт напряжённого резьбового соединения                                                    11

2.1. Проектировочный расчёт болта                                                                  11

2.2. Проверочный расчёт болта на прочность                                                  13

3. Проектирование узла привода                                                                            16

3.1. Энергокинематический расчёт узла привода                                             16

3.2. Расчёт косозубой цилиндрической передачи                                             19

3.2.1. Проектировочный расчёт передачи по контактной выносливости зуба                                                                                      19

3.2.2. Проверочный расчёт зубьев на контактную выносливость           22

3.2.3. Проверочный расчёт зубьев на изгибную выносливость               23

3.2.4. Проверочный расчёт зубьев при перегрузках                                 24

3.3. Расчёт размеров шестерни прямозубой цилиндрической передачи         26

3.4. Расчёт и проектирование промежуточного вала на опорах качения        27

3.4.1. Проектировочный расчёт вала                                                         27

3.4.2. Выбор и проверочный расчёт подшипников качения                     27

3.4.3. Выбор и проверочный расчёт шпонок                                            32

3.4.4. Проверочный расчёт промежуточного вала                                   34

Литература                                                                                                               38

Введение

Цель данной работы – ознакомиться с проведением некоторых основных расчетов на прочность таких как: расчет на усталостную прочность, расчет резьбового соединения, проектировочный и проверочный расчет узла привода.

В разделе «Расчет детали на усталостную прочность» был проверен шток паровой машины на наличие усталостной поломки.

В разделе «Расчет напряженного резьбового соединения» был проведен проверочный расчет болта по таким критериям прочности, как усталостная прочность и герметичность соединения.

В разделе «Проектирование узла привода» были проведены энергокинематический расчет, расчет цилиндрических зубчатых передач и расчет промежуточного вала на опорах качения.

При рассмотрении косозубой цилиндрической передачи, были проведены проверочные расчеты по таким критериям прочности, как контактная и изгибная выносливость, проведен расчет зубьев передачи при перегрузках.

Для промежуточного вала на опорах качения разработан чертеж, прилагающийся к работе, а также определены критерии выбора подшипников качения и шпонок при проектировании.

1.Расчет детали на усталостную прочность

1.1. Техническое задание

Шток паровой машины перемещает ползун в прямом и обратном направлениях с усилиями F1  F2 соответственно.

Определить коэффициент запаса прочности штока в сечении Б-Б, если требуемый ресурс составляет 7∙105 двойных ходов. Высота микронеровностей в опасной зоне – Rz 20мкм.

Схема механизма.

Рис.1.1

Таблица 1.1.

№ варианта	d мм	d1 мм	z мм	F1	F2	Материал штока
5	56	70	5	170	150	Сталь 40Х

Исходные данные.

1.2. Расчет коэффициента запаса прочности

Задачей является определение фактического коэффициента запаса прочности штока паровой машины, а также проверка условия прочности для данного штока.

Вероятный вид разрушения – усталостная поломка.

Критерий расчета – усталостная прочность, характеризующаяся коэффициентом запаса прочности, который определяется по формуле

S =

(1.1)

где S – фактический коэффициент запаса прочности; σ – предельное напряжение, Н/мм2

Фактическое напряжение σmax определим по формуле

σmax =

(1.2)

где F1 – усилие штока (рис.1.1), кН; Аmin – минимальная площадь штока, мм2.

Минимальную площадь опасного сечения найдем по формуле