Оформление рабочих чертежей деталей. 10 страница
, (4.1)
где 
– предел выносливости при кручении;
, 
– соответственно амплитуда и среднее значение напряжения отнулевого цикла;
– коэффициент концентрации напряжений кручения, принимаем для шпоночного участка вала 
;
– масштабные факторы, принимаем 
;
– коэффициент влияния среднего напряжения цикла на усталостную прочность, для легированных сталей 
.
Осевой момент сопротивления:
.
.
.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям определяем аналогично:
(4.2)
где 
– предел выносливости при изгибе;
, 
– соответственно амплитуда переменных напряжений и среднее значение напряжения цикла (Учитывая характер работы вала, можно, если противное не обговорено особо, закон изменения вызванных изгибом нормальных напряжений считать симметричным, а сжатием и растяжением по отношению к изгибу пренебречь. При таких допущениях 
, 
. Учитывая силу и момент от муфты для нашего сечения А-А, 
);
– коэффициент концентрации напряжений изгиба, принимаем для шпоночного участка вала 
;
– масштабные факторы, принимаем 
;
– коэффициент асимметрии цикла, учитывающий влияние средних напряжений на величину усталостной прочности, 
.
Расчетный коэффициент запаса прочности для сечения А-А:
, (4.3)
где 
=1,5…2,5
.
Такой большой коэффициент запаса прочности объясняется увеличением диаметра вала для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя.
|
|
|
По той же причине проверять прочность в других сечениях нет необходимости.
Второй вал.
- крутящий момент на валу 
Н·м;
-окружная сила: 
H; 
H;
- радиальная сила: 
H; 
H;
- осевая сила: 
H; 
H.
Строим эпюры изгибающих моментов в горизонтальной плоскости.
Определяем опорные реакции.
Силовые реакции опор определяем из условия уравновешенности моментов в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно каждой из опор.
Н
Н
- проверяем правильность определенных реакций:
- строим эпюры изгибающих моментов 
, для чего определяем их значение в характерных сечениях вала:
Н·м;
Н·м.
В вертикальной плоскости:
Н
Н
Проверяем правильность определенных реакций:
- строим эпюры изгибающих моментов 
, для чего определяем их значение в характерных сечениях вала:
Н·м;
Н·м;
Н·м;
Н·м.
Строим эпюру крутящих моментов (рис. 4.3). Крутящий момент, передаваемый вдоль вала от середины второй шестерни до середины третьей шестерни: 
Н·м.
Определяем запас усталостной прочности в сильно нагруженном сечении Б-Б, в котором концентрация напряжений обусловлена шпоночной канавкой и возникают наибольшие моменты.
|
|
|
Суммарный изгибающий момент в сечении Б-Б:
Н·м.
Коэффициенты запаса прочности по напряжениям кручения определятся по формулам (4.1-4.3).
Расчетный коэффициент запаса прочности для сечения А-А
.
Рисунок 4.3 - Расчетная схема 2-го вала
Третий вал.
- крутящий момент на валу 
Н·м;
-окружная сила: 
H;
- радиальная сила: 
H;
- осевая сила: 
H;
- нагрузка на вал от цепной передачи: 
Н.
Строим эпюры изгибающих моментов в горизонтальной плоскости.
Определяем опорные реакции.
Силовые реакции опор определяем из условия уравновешенности моментов в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно каждой из опор.
Н
Н
- проверяем правильность определенных реакций:
- строим эпюры изгибающих моментов 
, для чего определяем их значение в характерных сечениях вала:
Н·м;
Н·м.
В вертикальной плоскости:
Н
Н
Проверяем правильность определенных реакций:
- строим эпюры изгибающих моментов 
, для чего определяем их значение в характерных сечениях вала:
Н·м;
Н·м;
Н·м.
Строим эпюру крутящих моментов (рис. 4.4). Крутящий момент, передаваемый вдоль вала от середины четвёртой шестерни ведущей звёздочке: 
Н·м.
Определяем запас усталостной прочности в сильно нагруженном сечении Г-Г, в котором концентрация напряжений обусловлена шпоночной канавкой под зубчатое колесо и возникают наибольшие моменты.
|
|
|
Суммарный изгибающий момент в сечении Б-Б:
Н·м.
Коэффициенты запаса прочности определятся по формулам (4.1-4.3).
.
Расчетный коэффициент запаса прочности для сечение А-А
.
Рисунок 4.4 - Расчетная схема 3-го вала
Сечение Л-Л – посадка подшипника с натягом.
- суммарный изгибающий момент в сечении II-II:
Н·м.
, 
, 
, 
Осевой момент сопротивления:
м3.
Нормальное напряжение изменяется по симметричному циклу с амплитудой:
МПа.
При отнулевом цикле изменения напряжения кручения:
МПа.
где – амплитудное значения напряжения цикла;
– среднее значение напряжения кручения цикла.
- определяем коэффициент запаса прочности вала в сечении II-II по нормальным и касательным напряжениям:
;
;
Расчетный коэффициент запаса прочности вала в сечении II-II.
.
Усталостная прочность в сечении Л-Л обеспечена.
Рассмотрим сечение К-К (шпоночный паз под звёздочку).
Изгибающий момент в сечении К-К:
Н·м.
Коэффициенты запаса прочности по напряжениям кручения определятся по формулам (4.1-4.3).
мм3
МПа
.
Расчетный коэффициент запаса прочности для сечения К-К
|
|
|
Усталостная прочность в сечении К-К обеспечена.
5 Подбор и расчет шпонок и подшипников
5.1 Подбор и расчет на смятие шпонок
Для соединения валов с деталями, передающими вращение, обычно применяются призматические шпонки из стали, имеющей 
МПа, например, из стали 45, Ст 6.
Призматические шпонки рассчитываются на смятие по формуле
, (5.1)
где 
– диаметр вала в месте установки шпонки, мм;
– высота шпонки, мм;
– глубина паза вала, мм;
– ширина шпонки, мм;
МПа – допускаемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной нагрузке.
Шпонки стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала по ГОСТ 23360 - 78.
Рассмотрим пример (рис. 4.1).
На первом валу применяем шпонку в месте посадки муфты.
Для нашего вала с 
мм выбираем шпонку со следующими параметрами: 
мм; 
мм, 
мм. Проверяем на смятие по формуле (5.1)
Условие выполняется.
На втором валу применяем шпонку для соединения с зубчатым колесом. Для данного диаметра 
мм выбираем шпонку со следующими параметрами: 
мм; 
мм, 
мм.
Проверяем на смятие:
Условие выполняется.
На третьем валу выбираем шпонку под звёздочку, как более нагруженную, что обусловлено небольшим диаметром вала. Для 
мм шпонка 
мм; 
мм, 
мм.
Проверяем на смятие:
Условие выполняется.
5.2 Подбор и расчет подшипников
Для первого вала (рис. 4.1) подбираем подшипники по более нагруженной опоре, для чего определяем суммарные реакции опор:
Н
Н
Опора 
более нагружена. Предварительно намечаем для установки на валу радиально-упорные роликовые подшипники средней серии 7206 (ГОСТ 333-79) со следующими параметрами: внутренний диаметр мм, наружный диаметр 
мм, толщина 
мм, 
кН и 
кН.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 152; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!