Механика \ Механика

Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. Обоснование применения материалов, термообработки и допускаемых напряжений. Проверочный расчёт цилиндрической зубчатой передачи, страница 2

d_к2 = d_п2+5=50+5=55

6.3 Шестерня за одно целое с валом, так как минимальное расстояние х от впадины зуба до шпоночного паза

при этом t₂ выбирается предварительно из таблицы 8 при заданном d_к1

-3,165<6,46

6.4 Зубчатые цилиндрические колёса состоят из обода толщиной

δ₀ = (2,5÷4)m = 4*2,5=10

ступицы насаживаемой на вал диаметр которой

d_ст2 = 1,6*d_к2 = 1,6*55=88

и длиной

l_ст2 = (1,2÷1,5) d_к2 ≥ b₂

l_ст2 = 1,2*55 = 66 > 36,8

диска, соединяющего обод со ступицей, толщиной

С₂ = 0,3b₂ = 0,3*36,8=11

7. Проверочный расчёт валов.

Расчетные схемы нагружения валов представлены на рис.8, где расстояния между опорами и прилагаемыми силами а₁ и а₂ взяты из рис. на миллиметровке, а величины сил из раздела 5.

Расчёты ведём в трёхмерной системе координат YOX и XOZ, при этом валы нагружаются внешними силами действующими симметрично относительно опор А – В и С – Д

Ведущий вал

7.1 Определяем реакции опор Y_A и Y_B в вертикальной плоскости YOZ для чего составляем уравнения изгибающих моментов относительно этих опор.

Определяем реакции опор X_а и Х_в в горизонтальной плоскости XOZ

X_A =X_В =0,5*F_t = 0,5*1953,3=976,65

Для проверки правильности определения реакций составляем уравнение проекций сил на оси Y и X, т.е.

Y_A +Y_В – F_r = 0

246,54+488,36 – 734,9 = 0

Х_А+Х_В – F_t = 0

976,65+976,65 – 1953,3 = 0

0,5* F_t+0,5* F_t - F_t = 0

0,5*1953,3+0,5*1953,3 – 1953,3 = 0

7.2 Строим эпюры изгибающих моментов характерных сечений (точках А,Е и В) в плоскости YOZ

М_А = М_В = 0; М^лев_Е = Y_A*a₁ = 246,54*0,04915 = 12,12

М^прав_Е = Y_В*a₁ = 488,36*0,04915 = 24

Т.к. Y_В> Y_A , то М^прав_Е = М_Y_max = 24

Теперь в плоскости XOZ

М_А = М_В = 0; М^лев_Е = X_A*a₁ = М^прав_Е = X_B*a₁ = М_{X max} = 48

Крутящий момент Т₁ определён ранее, поэтому в выбранном масштабе стоим эпюры изгибающих и крутящего моментов.

T₁ = 49,23

7.3 Из эпюры следует, что у ведущего вала есть опасное сечение Е, поэтому необходимо определить коэффициент запаса выносливости для этого сечения. При совместном действии напряжений изгиба и кручения

- коэффициент запаса по изгибу

- коэффициент запаса по кручению

- предел выносливости при изгибе для углеродистых сталей – улучшение

(значения брать из таблицы 3)

- предел выносливости при кручении

- постоянная составляющая симметричного цикла напряжений изгиба

- постоянная составляющая отнулевого цикла напряжений кручения

- амплитуда переменной составляющей симметричного цикла напряжений изгиба

где - суммарный изгибающий момент

- амплитуда переменной составляющей отнулевого цикла напряжений кручения

- коэффициенты влияния постоянной составляющей цикла напряжений (табл. 9)

k_d = 0,82 – масштабный коэффициент для напряжений кручения и изгиба (табл. 10) – углеродистая сталь

k_F = 1 – коэффициент шероховатости (шлифование)

- коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении (табл. 11)

16 > 1,5

7.4 Проводим проверку статической прочности в целях предупреждения пластических деформаций и разрушений в опасном сечении Е

где

- предельное допустимое напряжение (значение берём из табл. 3)

10,5 < 320

Ведомый вал

7.5 Определяем реакции опор Y_C и Y_D в вертикальной плоскости YOZ, для чего составляем уравнения изгибающих моментов относительно этих опор

Знак “ - ” т.к. d₂ >> d₁; a₁≈ a₂

Определяем реакции опор X_c и Х_D в горизонтальной плоскости XOZ

X_C =X_D =0,5*F_t = 0,5*1953,3=976,65

Для проверки правильности определения реакций составляем уравнение проекций сил на оси Y и X, т.е.

Y_C +Y_D – F_r = 0

– 19,98+754,88 – 734,9 = 0

Х_C+Х_D – F_t = 0

976,65+976,65 – 1953,3 = 0

0,5* F_t+0,5* F_t - F_t = 0

0,5*1953,3+0,5*1953,3 – 1953,3 = 0

7.6 Строим эпюры изгибающих моментов характерных сечений (точках C,Е′ и Д) в плоскости YOZ

М_С = М_В = 0; М^лев_Е = Y_С*a₂ = - 19,98*0,0605 = - 1,21

М^прав_Е = Y_D*a₂ = 754,88*0,0605 = 45,67

Т.к. Y_D> Y_C , то М^прав_Е = М_Y_max = 45,67

Теперь в плоскости XOZ

М_C = М_D = 0; М^лев_Е′ = X_C*a₂ = М^прав_Е′ = X_D*a₂ = М_X_max = 976,65*0,0605 = 59,09

Крутящий момент Т₂ определён ранее, поэтому в выбранном масштабе стоим эпюры изгибающих и крутящего моментов.

T₂ = 179,2

7.7 Далее определяем коэффициент запаса выносливости S и эквивалентное напряжение используя значение d_k₂

(значения брать из таблицы 3)

(значение t₁ выбирается предварительно в случае насадного колеса из табл.8)

где

k_d = 0,7 легированная сталь

k_F = 1

13,6 > 1,5

7.8 Проводим проверку статической прочности в целях предупреждения пластических деформаций и разрушений в опасном сечении Е

где

14,65 < 320

8 Проверочный расчёт подшипников.

Ведущий вал

V – коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо подшипника вращается (если внутреннее то V = 1)

- коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки = 1,3÷1,5 – умеренные толчки

k_T – температурный коэффициент = 1 (табл.12)

k_н = - коэффициент нагрузки

Находим суммарную радиальную реакцию (нагрузку) в опорах А или В

Далее выбираем максимально нагруженную опору по которой и ведётся дальнейший расчёт.

< е = 0,68

X = 1; Y = 0

Эквивалентная нагрузка

Определяем расчётную долговечность подшипника

где С – грузоподъёмность подшипника = 42,6

Ведомый вал

V = 1

= 1,4

k_T = 1

k_н = 0,978

Находим суммарную радиальную реакцию (нагрузку) в опорах С или Д

Далее выбираем максимально нагруженную опору по которой и ведётся дальнейший расчёт.

< е = 0,54

X = 1; Y = 0

Эквивалентная нагрузка

Определяем расчётную долговечность подшипника

где С – грузоподъёмность подшипника = 43,2

9 Подбор муфт

Рекомендуется на хвостовике ведущего вала y₁ устанавливать комбинированную муфту для соединения вала электродвигателя с ведущим валом редуктора. Такая муфта состоит из предохранительной – многодисковой фрикционной – на валу электродвигателя и на ведущий вал – полумуфту упругую втулочно-пальцевую (МУВП). На хвостовик ведомого вала – полумуфту МУВП.

Типоразмер муфты выбираем по величине расчётного крутящего момента Т_р и диаметру вала d_в1 и d_в2

T_p₁ = k*T₁ ≤