Расчет механизма натяжения ремня вентилятора. Требования предъявляемые к посадке с натягом. Удельное эксплуатационное давление по поверхности контакта

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО “Сибирский государственный технологический университет”

Механический факультет

Кафедра технологии конструкционных материалов и машиностроения

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА НАТЯЖЕНИЯ РЕМНЯ ВЕНТИЛЯТОРА

Пояснительная записка

(ТКММ. 000000.108ПЗ)

Руководитель:

_________________________

_________________________

(ОЦЕНКА,ДАТА)

Разработал:

Студент группы 93-7

____________

(подпись)

________________________

(дата)

Задание на курсовое проектирование

Тема:”Расчет механизма натяжения ремня вентилятора”

Таблица 1 – Исходные данные для расчета (вариант 15)

вариант

а

б

в

г

материал

d, мм

d2, мм

l, мм

Mk, Нм

Р, Кн

d, мм

d, мм

соединение

№ под

R, KH

Класс

условия

вал

втулка

15

Сталь 50

Чугун КЧ-30-6

45

65

60

120

1,5

45

55

Шпонка призматическая, соединение нормальное

209

1

0

Нагрузка с ударами, перегрузка до 150%

Таблица №2-Исходные данные для расчета размерной цепи

Замыкающее звено А₀ – толщина стопорного кольца

1.Анализ конструкции механизма натяжения ремня вентилятора

Привод вентилятора осуществляется 2-мя клиновыми ремнями. Крыльчатка вентилятора устанавливается на фланец (на чертеже не показана) шкива . Шкив установлен на 2-х подшипниках на оси. Ось запрессована в кронштейн .В оси нарезана резьба , в которую завинчивается натяжной болт с контргайкой. В кронштейне имеются отверстия – прорези , позволяющие перемещать на определенную величину вентилятор в сборе и тем самым регулировать натяжение ремня .

2.Расчет посадок с натягом

2.1 Требования предъявляемые к посадке с натягом

Посадки с натягом в механизмах применяют для соединения деталей и передачи крутящего момента. Прилагаемый к сопряжению крутящий момент должен передаваться за счет сил трения , возникающих на сопрягаемых поверхностях деталей под воздействием натяга. При выборе посадки для конкретного сопряжения необходимо выдержать  два условия:

1.При наименьшем натяге должна обеспечиваться передача внешнего момента, осевой силы или совместного их действия

2.При наибольшем натяге выбранная посадка не должна разрушать спрягаемые детали.

2.2 Расчет посадки с натягом

Для расчета предложено сопряжение коническая шестерня- вал редуктора. По заданию на сопряжение действует крутящий момент и осевая сила, поэтому расчет посадки с натягом будем вести для условия совместного действия крутящего момента и осевой силы.

Условия выбора посадки:

N_min>=[N_min]                        N_max<=[N_max]

Где [N_min],[N_max]- допустимый минимальный и максимальный натяг в сопряжении;

N_min,N_max- минимальный и максимальный натяг выбранной посадки

Величину натяга N_min вычисляем по формуле 2.8[1]

где P_э- удельное эксплуатационное давление по поверхности контакта, Па;

d- номинальный диаметр соединения, м;

Е₁,Е₂-модули упругости соединяемых деталей

С₁;С₂-коэфифциенты Ляме (формула 2.9 [1])

где d_1,d₂- диаметры колец, мм

-коэффициент Пуассона для металлов вала и отверстия (приложение А1 [1])

По формуле 2.12 [1] определим минимальное удельное давление [Р_{э min}]

где

n-коэффициент запаса прочности в соединении на возможные перегрузки;n=1,5-2,0

Учитывая наличие шпонки в соединении, примем  n=1

M_kp-наибольший прикладываемый к одной детали момент кручения, Нм

M_kp=120,0 Нм

Р- осевая сила

Р=1,0 Кн

d=0.045 мм

l-длина соединения, м ; l=0,06

f-коэффициент трения(приложение А.2 [1])

f=0,15(для деталей из стали)

По формуле 2.8 (приложение А1 [1]) определяем наименьший расчетный натяг, предварительно определив коэффициенты Ляме С₁ и С₂:

d₁=0; ==0.3 (приложение А1 [1])

Определим минимальный натяг [N_min], обеспечивающий передачу заданного крутящего момента и осевой силы ([1],пормула2.8 )

[N_min]=N^’ _min+U+Ut+Uц=0,125+2*(6,3*0,3+0,4*10)=11,90мкм где U=2(Rz1*К1+Rz2*К2)- поправка учитывающая смятие неровностей поверхностей деталей при запрессовки;

К-коэффициент смятия неровностей

К1=0,3 К2=0,4

Rz1 и Rz2- высота микронеровностей поверхностей вала и отверстия (приложение А5 [1]);

Rz1=6,3 мкм ,Rz2=10 мкм для диаметра 45 мм при точности изготовления вала по 7 квалитету, а отверстия 8 квалитету;

Ut-поправка на различные температурные условия при сборке и работе редуктора;

Uц-поправка на деформацию деталей под действием центробежных сил;

Ut=0,т.к. рабочая температура редуктора не более 100^оС;

Uц=0,т.к. рабочие скорости редуктора не более 10-15 м/с.

Определим максимально допустимый натяг N_max (формула2.19 [1])

[N_max]=N^’_max*U_уд+U+Ut+Uц где N^’_max-наибольший допустимый натяг для идеально гладких повехностей деталей;

U_уд-поправка на увеличение контактного давления у торцов охватывающей деталь, если длина ступицы l<d.

При l>d U_уд=1

Определим N^’_max по формуле 2.15 [1],приняв для расчета меньшее значение [P_доп]

[P_доп1]=2,204*10⁸ Па

[P_доп2]=0,53*10⁸ Па

[N_max]=76,32*1,9+11,77+0+0=156,78 мкм

Используя рекомендуемые посадки (ГОСТ 25346-89, прил.Г.3[1]), выберем предпочтительную посадку первого ряда

Минимальный и максимальный натяг выбранной посадки:

N_min=11,90 мкм  N_max=156,78 мкм

Условия выбора посадки выполняются

N_min 18,0 мкм> [ N_min] 11,90мкм  

N_max 59,0 мкм <[N_max] 156,78 мкм

2.3 Расчет деформации сопрягаемых деталей

При расчете посадок с натягом, после выбора посадки по стандарту, в необходимых случаях производится расчет деформации сопрягаемых деталей.

Расчет деформации сопрягаемых деталей выполняется в тех случаях