СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ
Проверка опасного сечения тихоходного вала
на долговечность*
Оценку сопротивления усталости вала выполняют по величине общего коэффициента запаса прочности S [7, c.169], [8, c.325]:
S = SsSt / (Ss2 + St2 )1/2 > [S ] = 1,5...2,5, (3.1)
где Ss = s–1 / (KsD sИ) – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба при симметричном цикле (R = –1, sm = 0, sa = smax = sи; sи = 103M / W);
St = 2t–1/ (KtD +yt)tK – коэффициент запаса прочности по касательтным напряжениям кручения при отнулевом цикле (R = 0, tm = ta = tmax / 2 = tK / 2; tK = 103T / WP );
KsD = (Ks / K ds +1/KFs – 1) /KV и KtD = (Kt / K dt + 1/KFt – 1) / KV -- коэффициенты снижения пределов выносливости реальной детали по сравнению с пределами (s–1, t–1) образцов;
yt – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.
В сответствии с рисунком 2.5 и таблицей 2.7 на валу два опасных сечения (по близким величинам моментов M = 538 и 629,4 Н×м).
Концентраторы напряжений:
сечение 1 – посадка с натягом подшипника, Æ55 L0/ k6.
сечение 2 – посадка с натягом колеса z2T Æ56 H7/ r6 и шпоночный паз
16 ´ 10 ´ 6, где t1 = 6 мм – глубина паза на валу.
Влияние на усталость посадки с натягом подшипника (при том же d) на
10% ниже [7, c.171], чем посадки с натягом зубчатого колеса, поэтому в
дальнейшем сечение 1 не рассматриваем.
Примечание * – Проверка выполняется для того вала, для которого в проекте по заданию руководителя разработан рабочий чертеж.
|
|
П а р а м е т р [7, c.170, 171] | Концентратор в сечении 2 | Примечание | |
посадка z2Т c натягом | шпоночный паз | ||
1 Эффективный коэффициент концентрации напряжений | Ks = 2,2 Kt = 2,05 | sВ = 900 МПа d = 56 мм | |
2 Коэффициент влияния абсолютных размеров сечения | K ds = 0,83 K dt = 0,72 | ||
3 Отношение | Ks / K ds = 4,6 Kt / K dt = 2,75 | 2,65 2,85 |
Так как Ks / K ds = 4,6 от посадки больше, чем от шпоночного паза (2,65) при незначительной разнице Kt / K dt , то [7, c.170] дальше расчет ведем
с учетом натяга от посадки колеса z2T.
Коэффициенты влияния качества поверхности [7, c.170] при чистовом шлифовании (R а = 0,8...1,6) KFs = 0,89; KFt = 0,94.
Коэффициент влияния поверхностного упрочнения [7, c.170]:
КV = 1– без упрочнения. Тогда
KsD = (4,6 + 1 / 0,89 – 1) / 1 = 4,72; KtD = (2,75 + 1 / 0,94 – 1) / 1 = 2,81.
Пределы выносливости образцов материала: сталь 45 [7, c.165] при D £ 80 мм и Н ³ 270 НВ s–1 = 410 МПа, t–1 = 230 МПа; коэффициент Yt = 0,1.
Момент сопротивления "нетто" (за вычетом шпоночного паза) поперечного сечения [7, c.166]:
а) на изгиб Wнетто = W – Wшп ,
где W = pd3 / 32 = p×563/ 32 = 17,24×103 мм3.– момент сопротивления
сплошного вала ("брутто").
|
|
Wшп = bh(2d – h)2/ (16d) = 16×10 (2×56 – 10)2/ (16×56) = 1,86×103 мм3– момент
сопротивления шпоночного паза;
Wнетто = (17,24 – 1,86)103 = 15,38×103 мм3
б) на кручение
W Рнетто = 2W – Wшп = (2×17,24 – 1,86)103 = 32,62×103 мм3.
Напряжения:
а) изгиба sИ = 103М / Wнетто = 103×629,4 / (15,38×103) = 40,9 МПа;
б) кручения tК = 103Т / W Рнетто = 103×928 / (32,62×103) = 28,4 МПа.
Коэффициенты: Ss = 410 / (4,72× 40,9) = 2,19;
St = 2×230 / [(2,81 + 0,1)28,4] = 5,57;
S = 2,19×5,57 / (2,192 + 5,572)1/2 = 1,98 » [S ] = 1,5...2,5 [7, c.169].
Сопротивление усталости в течение заданного срока службы в опасном сечении тихоходного вала обеспечивается.
3.2 Расчет болтов крепления редуктора к раме.
Схемы нагружения и стыка редуктора с размерами даны на рисунке 3.1
|
Рисунок 3.1 Расчетная схема стыка.
Внешняя нагрузка на редуктор: TБ = 63,1 Н×м; TT = 928 Н×м; FM = 5275 H; FP = 818 H.Болты (с. , таблица 2.4): М16, d1 = 13,835 мм; количество z = 4; диаметр отверстия под болт d0 = 18 мм.
Длины, необходимые для расчета, взяты с чертежа редуктора.
Собственной массой редуктора пренебрегаем в запас прочности.
Нагрузка на стыке: Fx = 0; F y = FM = 5275 H; F z = FP = 818 H (сжимающая); M x = TT + FP(0,255 + 0,032) = 928 + 818×0,287 = 1163 Н×м; M y = TБ = 63,1 Н×м;
|
|
T z = FМ×(0,08 + 0,062) = 5275×0,142 = 749 Н×м
Под действием F y и T z происходит сдвиг в плоскости стыка;
M x, M y, Fz вызывают отрыв (сжатие) стыка перпендикулярно его плоскости.
Наиболее нагруженный болт № 2.
Внешние усилия в зоне наиболее нагруженного болта [8, c.113]:
F Tz = 103T z / (zr),
где r = (x12 + y12)1/2 = (1052 + 2252)1/2 = 248 мм – расстояние от центра масс
стыка О до оси болта № 2;
F Tz = 103×749/ (4×248) = 755 Н ;
F Fy = F y / z = 5275 / 4 = 1319 Н; cosg = x1 / r = 105 / 248 = 0,4274;
Сдвигающая сила, приходящаяся на болт № 2 (рисунок 3.1): FS = (F T z2 ++ F F y2 +2F T z F F y cosg)1/2 = (7552 + 13192 + 2×755×1319×0,4274)1/2 = 1778 H;
FF z = F z / z = 818 / 4 = 205 H (сжимающая сила);
F М x = 103M x / (4y1) = 103×1163 / (4×225) = 1292 H;
F М y = 103M y / (4x1) = 103×63,1 / (4×105) = 150 H.
Отрывающая сила в зоне болта № 2:
F = F М x + F М y – F F z = 1292 + 150 – 205 = 1237 H.
Усилия предварительной затяжки: а) на сдвиг:
Fзат1 = k1 FS / (if ) – FF z = 1,5×1778 / (1×0,15) – 205 = 17575 H,
где k1 = 1,5 – коэффициент запаса сцепления на сдвиг (k1 = 1,5...2);
i = 1 – число стыков в соединении; f = 0,15 – коэффициент трения на стыке;
б) на отрыв :
Fзат2 = k2(1 – c)[ – F z + 103Aст (M x / WстX + M y / WстY)] / z ,
где k2 = 2 – коэффициент запаса на отрыв: при F– const (k2 = 1,5...2);
|
|
c = 0,25 – коэффициент внешней нагрузки при жестком стыке;
WстX = IстX / ymax , WстY = IстY / xmax – моменты сопротивления стыка
изгибу (приближенно, ввиду малости влияния отверстий d0 под болты, допуска-
ется вычислять без их учета):
IстX = 2bl3/ 12 = bl3/ 6 = 60×5103/ 6 = 1326,5×106 мм4,
ymax = 255 мм, WстX = 1326,5×106/ 255 = 5,2×106 мм3;
IстY = 2(b3l / 12 + bl×x12) = bl(b2/ 6 +2×x12) = 60×510(602/ 6 +2×1052)=18,4×106 мм4;
xmax = 125 мм WстY = 18,4×106/ 125 = 0,147×106 мм3;
Aст = 2bl = 2×60×510 = 61,2×103 мм2 – площадь стыка;
Fзат2 = 2(1 – 0,25)[– 818 + 61,2 (1163 / 5,2 + 63,1/ 0,147)] / 4 = 14677 H Так как Fзат1 > Fзат2 , то дальнейший расчет проводится с учетом Fзат1.
Расчетная сила на оси болта :
FБ = 1,3 Fзат1 + cF = 1,3×17575 + 0,25×1237 = 2315 Н.
Расчетное допускаемое напряжение на разрыв болта
[sР]' = 4 FБ./ (pd12) = 4×23157/ (p×13,8352)=154 МПа
Требуемая величина предела текучести sТ' = [sР]'×[s],
где [12, c.16] [s] = 2200k / [900 – (70000 – FБ)2×10–7] = 2200×1/ [900 – (70000 –
–23157)2×10–7] = 3,23 – коэффициент безопасности при неконтролируемой затяжке. Тогда sТ' = 154×3,23 = 497 МПа.
Исходя из sТ ³ sТ', принимаем класс прочности болтов 6.8, для которого sТ = 480 МПа (DsТ = 3,5% < [DsТ] = ±5% , что допустимо).
Потребное усилие рабочего при затяжке гаек стандартным ключем:
Fраб¢= Fзат / 70 = 17575 / 70 = 251H,
что в пределах допустимого [Fраб] = 200...300 H.
Таким образом, назначаем [7, c.437]
БОЛТ М16–6g ´ 55.68.016 ГОСТ 7796–70, где длина (l = 55 мм)
определена по чертежу общего вида привода.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Энергетический и кинематический расчеты приводов: Метод. указания по дисциплине “ Детали машин “ для студентов машиностроительных спец. всех форм обучения / НГТУ; Сост.: А.А. Ульянов.- Н.Новгород , 2000. – 27 c.
2 Зубчатые и червячные передачи. Ч.I: Проектировочный расчет: Метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А.А.Ульянов, Ю.П.Кисляков, Л.Т.Крюков.- Н.Новгород, 2000.- 31c.
3 Зубчатые и червячные передачи. Ч.II: Проверочный расчет. Силы в зацеплениях: Метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А.А.Ульянов, Ю.П.Кисляков, Л.Т.Крюков.- Н.Новгород, 2001.- 24 с.
4 Зубчатые и червячные передачи. Ч.III: Примеры расчетов: Метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А.А.Ульянов, Ю.П.Кисляков, Л.Т.Крюков, М.Н.Лукъянов.- Н.Новгород, 2001.- 31с.
5 Ременные передачи. Ч.I: Методика расчета: Метод. указания по дисципли-не “Детали машин” для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А.А.Ульянов, Н.В.Дворянинов, Ю.П.Кисляков. Н.Новгород, 1999.- 31 с.
6 Ременные передачи. Ч.II: Примеры расчета: Метод. указания по дисцип-лине “Детали машин” для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А.А.Ульянов, Н.В.Дворянинов, Ю.П.Кисляков.- Н.Новгород, 1999.-16 с.
7 Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин.- М.: Высш. шк., 2001.- 447 с.
8 Решетов Д.Н. Детали машин.- М.: Машиностроение, 1989.- 496 с.
9 Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование.- М.: Высш. шк., 1984.- 336 с.
10 Подбор подшипников качения: Метод. указания по дисциплине “Детали машин” для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А.А.Ульянов.- Н.Новгород, 1993.- 33 с.
11 Иванов М.Н. Детали машин.- М.: Высш. шк., 1998.- 383 с.
12 Соединения: Метод. указания к домашней работе по дисциплине “Детали машин” для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А.А.Ульянов, Н.В.Дворянинов, Ю.П.Кисляков.- Н.Новгород, 1998.- 23 с.
13 Правила оформления пояснительных записок и чертежей: Метод. указания по дисциплине “Детали машин” для студентов всех спец. и форм обучения / НГТУ; Сост.: А.А.Ульянов и др.- Н.Новгород, 2000.- 35 с.
Содержание
Предисловие .............................................................................. | 3 | |
Содержание проекта ............................................................ | 5 | |
Техническое задание ……………………………………….... | 6 | |
1 | Техническое предложение ………………………………..... | 8 |
1.1 Введение …………………………………………….………. | 8 | |
1.2 Энергетический и кинематический расчеты привода ..…... | 8 | |
1.3 Проектировочный расчет зубчатых передач редуктора …. | 11 | |
1.4 Предварительный расчет диаметров валов ………………. | 16 | |
1.5 Расчет ременной передачи ………………………………… | 16 | |
1.6 Подбор муфт ………………………………………………... | 21 | |
2 | Эскизный проект …………………………………………..... | 21 |
2.1 Основные параметры привода …………………………….. | 21 | |
2.2 Проверочный расчет зубчатых передач редуктора ………. | 22 | |
2.3 Конструкция зубчатых колес ……………………………… | 27 | |
2.4 Конструктивные элементы редуктора ……………………. | 28 | |
2.5 Смазка зацеплений и подшипников ………………………. | 28 | |
2.6 Усилия в передачах ……………………………………….... | 30 | |
2.7 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение ………… | 32 | |
2.8 Подбор подшипников качения …………………………….. | 36 | |
2.9 Расчет шпоночных соединений ……………........................ | 36 | |
3 | Технический проект ……………………………………….... | 39 |
3.1 Проверка опасного сечения тихоходного вала на долговечность ………………………………………….…… | 39 | |
3.2 Расчет болтов крепления редуктора к раме ………………. | 40 | |
4 | Список использованных источников …………………. | 43 |
Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 108; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!