Расчет на статическую прочность
Опорные реакции в плоскости YOZ от сил 
, 
, 
, 
:
,
,
Опорные реакции в плоскости XOZ от сил 
и 
:
,
Н,
,
Опасными сечениями данной схемы вала являются сечения 2 и 4.
Рассмотрим сечение 2, имеющее существенно меньший диаметр по сравнению с валом–шестерней в сечении 4.
Результирующий суммарный изгибающий момент (индекс указывает на номер сечения)
Нм.
Нормальные напряжения
мм2,
для диаметра вала 
мм выбираем (таблица А.10) шпонку с сечением b×h=14×9, глубиной паза вала t1=5,5 мм.
и 
можно определить также из таблицы А.5.
Касательные напряжения
МПа,
Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям
Общий коэффициент запаса прочности
КП = 2,2 – коэффициент перегрузки из каталога на электродвигатели.
Расчет на усталостную прочность (на выносливость)
Амплитудные напряжения цикла
МПа,
МПа при непрерывном вращении (нереверсивном).
Средние напряжения цикла
МПа,
МПа при нереверсивном вращении.
В сечении 2 одновременно действуют два фактора, создающие концентрацию напряжений: шпоночный паз и посадка колеса на вал. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для шпоночного паза, выполненного концевой фрезой, (таблица А.10)
; 
.
Коэффициенты, учитывающие масштабный фактор, т.е. влияние абсолютных размеров поперечного сечения (таблица А.6) для легированной стали
; 
.
Коэффициенты влияния качества обработки поверхности при 
МПа по таблице А.7 при 
мкм (таблица А.16) или по формулам [1]:
|
|
|
,
.
Для шпоночного паза определим отношения коэффициентов
,
.
Кроме соединения колеса с валом при помощи шпонки колесо устанавливается на вал также по посадке, например, переходной H7/k6 или с натягом H7/r6. Для посадки H7/k6 по таблице А.14 линейной интерполяцией находим уже готовые отношения коэффициентов 
, 
, а для посадки H7/r6 – 
, 
. В дальнейшем в расчете производим учет одновременного воздействия двух факторов в соединении (посадки и шпоночного паза) путем выбора отношений 
и 
, имеющих бóльшие значения. В случае наличия посадки с натягом H7/r6, посадка оказывается более опасным фактором, так как значения отношений коэффициентов являются бóльшими и именно их следует принять в дальнейшем расчете, т.е. 
, 
.
В техническом задании для данного вала указана посадка H7/k6, поэтому из двух опасных воздействий (посадки и шпоночного паза) максимальные значения для обоих отношений дает наличие шпоночного паза, что и учтем в дальнейшем.
Значения коэффициентов 
и 
,
.
Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений
,
.
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным 
и касательным 
напряжениям
|
|
|
,
.
Общий коэффициент запаса прочности
.
При полученном коэффициенте запаса прочность вала несколько завышена, но благодаря этому он обладает достаточной жесткостью (S2>[S]= 2,5...3,0).
Опасное сечение 4 проверяется аналогичным образом. Но здесь шпоночный паз отсутствует, так как это вал–шестерня, расчетный диметр 
как для сплошного сечения вала, а эффективные коэффициенты концентрации напряжений определяются как для эвольвентных шлицев по таблице А.11.
Ведущий вал одноступенчатого конического редуктора или двухступенчатого с быстроходной конической передачей с круговым зубом (рисунок 7)
Исходные данные
Крутящий момент на валу Т1 = 323,6 Нм; z1 = 26 – число зубьев шестерни; 
мм – внешний окружной модуль; 
– угол делительного конуса шестерни; 
– угол наклона линии зуба на среднем делительном диаметре.
Определим средний делительный диаметр шестерни
мм.
Если на рисунке 3 быстроходную цилиндрическую передачу заменить соответствующей конической, то получим коническо–цилиндрический редуктор, у которого расчетная схема вала представлена на рисунке 7. При этом вместо ведомого шкива ременной передачи на консоли вала установлена муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) по ГОСТ 21424–75.
|
|
|
В передаче с круговым зубом во избежание заклинивания зубьев при значительных зазорах в подшипниках необходимо обеспечить направление осевой силы 
на ведущей шестерне к основанию делительного конуса. Для этого направление вращения ведущей шестерни (если смотреть со стороны вершины делительного конуса) и направление наклона зубьев должны совпадать. В задании на данный вал направление вращения указано влево, т.е. против хода часовой стрелки, и зуб шестерни левый.
При соблюдении этого условия определим силы в зацеплении на среднем делительном диаметре:
а) окружная сила на шестерне
Н,
б) радиальная сила на шестерне (равная осевой силе на колесе 
)
в) осевая сила на шестерне (равная радиальной силе на колесе 
)
Примечание –При выполнении расчета конической передачи на прочность с применением пакета программ для ЭВМ, разработанным на кафедре, геометрические характеристики и силы в зацеплении находятся в результате расчета передачи, и вычислять их по приведенным выше формулам не требуется.
Материал конического вала–шестерни сталь 18ХН3А по ГОСТ 4543–71 цементованная с механическими характеристиками (таблица А.2):
|
|
|
МПа; 
МПа; 
МПа; 
МПа; 
МПа.
Ориентировочный расчет вала
Диаметр входного конца вала
мм,
МПа.
Этот вал при помощи муфты соединяется с электродвигателем. Диаметр входного конца вала 
согласовывают с диаметром вала электродвигателя и с внутренним диаметром применяемой муфты МУВП по ГОСТ 21424–75.
Рисунок 7 – Схема к расчету вала конической шестерни
Исходя из этого, а также для повышения жесткости вала принимаем 
мм согласно ГОСТ 6639–69 на нормальные линейные размеры, предпочтительнее по ряду 
(таблица А.1), а резьбу под корончатую гайку для закрепления подшипникового узла М 48×1,5.
Консольная сила 
(неуравновешенная составляющая окружной силы муфты) вращается вместе с валом и определяется по формуле (таблица А.15)
Н,
мм – диаметр начальной окружности муфты (на котором расположены пальцы) [4, 5, 8].
Остальные размеры вала, исходя из схемы компоновки, приведены на рисунке 7.
На валу установлены подшипники качения радиально–упорные роликовые 7310 по ГОСТ 8338–85. Технические данные подшипника из каталога [6] следующие: внутренний 
мм и наружный 
мм диаметры, ширина подшипника Т=29,25 мм, коэффициент осевой нагрузки 
.
Расстояние между торцом подшипника и расчетной точкой опоры эквивалентной схемы вала А или В
мм,
–тангенс угла наклона контактной линии.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 385; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!