Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
-8-
|
Исходные данные: эскиз вала (см. рис.13-пример конструкции); Тв, Ft, Fr, Fa, FM*, d2, a, b, c, dв1…5.
Составить рациональную схему нагружения** вала (стремясь к равномерности нагрузки его сечений и ПК; для приве денной конструкции см. рис. 14.1), пронумеровать характерные сечения 1…4, и определить сос тавляющие реакций R1(2) опор 1(2) от нагрузок, действующих в горизонтальной плоскости – Ft, в вертикальной – Fr и Fa, и в пло скости случайного направления - FM. |
В горизонтальной плоскости (рис.14.2).
Составить уравнение равновесия вала отно сительно опоры1:
SMг(1) = R2г.(a+b) - Ft.a = 0, откуда R2г =Ft.a/(a+b).
Аналогично отно сительно опоры 2:
SM г (2) = R1г.(a+b) -Ft.b = 0, откуда R1г = Ft.b / (a+b).
Проверка по условию: SFг = R1г - Ft + R2г = 0.
Найти изгибающий момент в сечении 3: M3г = R1г.a.
В вертикальной плоскости (рис.14.3).
Из SMв(2)=R1в.(a+b)-Fr.b-Fa.d2/2=0 … R1в=(Fr.b+Fa.d2/2)/(a+b).
Из SMв(1)=R2в.(a+b)-Fr.a+Fa.d2/2=0 … R2в=(Fr.a-Fa.d2/2)/(a+b),
(если R2В - отрицательная, то изменить её нап равление).
Проверка по условию: SFв = R1в – Fr ± R2в = 0.
Изгибающий момент в сечении 3 со стороны опоры 1: M3в1 = R1в . a ; и со стороны опоры 2: M3в2 = R2в . b.
В плоскости случайного направления - рис.14.4.
Из SMМ(1) = FM.(a+b+c)-R2М.(a+b) = 0 … R2М = FM.(a+b+c)/(a+b).
Из SMМ(2) = FM.c – R1М.(a + b) = 0 … R1М = FM.c / (a + b).
Проверка: SFМ = R1М - R2М + FM = 0. М2М = FM.c; М3М = R1М.a.
Эпюра крутящих моментов представлена на рис.14.5.
Определить наибольшие значения нагрузок в характерных сечениях вала, полагая вектор результирующей нагрузки от составляющих в горизонтальной и вертикальной плоскостях совпадающим с вектором нагрузки случайного направления: Mi = ÖMi2г + Mi2в + MiМ и Rj = Ö Rj 2г + Rj 2в + RjМ
Анализируя нагрузки и размеры характерных сечений вала, найти опасные сечения (наиболее нагруженные и (или) тонкие, их обычно одно или два), для которых выполнить проверочные расчеты на прочность.
Исходные данные: опасное сечение № ..-, M, T, d, наличие паза под шпон ку сечением bХh; вид концентратора напряжений, чистота обработки поверхности, вид упрочнения поверхности.
Назначить материал вала и выписать его мех. характеристики: sв, s-1, t-1, Yt -см.табл.1.
Оценить прочность вала, сопоставляя запасы выносливости: допускае мый [n] и расчетный n-1 запас, зависящий от запасов выносливости ns - только при изгибе и nt -только при кручении:
([n] = 1,6…1,8) £ n-1 = ns.nt/, при ns = s-1/[(Ks/Kd+KRА-1)/Кy.sa],
nt = t-1/[(Kt/K'd+KRА-1)/Кy.ta+yt.tm];
где: sa(m) и ta(m) - амплитуды (средние значения) напряжений изгиба и кручения,
|
- для симметричного цикла sa = sи = M·103/Wи sm = 0, |
при Wи = |
0,1.d3 - для круглого сечения, 0,1.d3-D - для сечения с пазом под шпонку bxh, здесь D = b.h (2d-h.)2/(16.d); |
|
|
- для отнулевого цикла ta =tm =tk/2 =T·103/(2Wк) |
при Wк = |
0,2.d3 - для круглого сечения, 0,2.d3-D - для сечения с пазом под шпонку bxh; |
* Сила от муфты FM » 50 , Н; здесь ТВ - передаваемый крутящий момент в Нм.
** Силы приводить к оси вала в серединах ступиц соответствующих деталей.(Точнее, реакции опор R1(2) от РУР и РУШ приводить к оси вала в точках пересечения с ней нормалей, проведенных через середины контактных площадок ПК- см. рис. 15...18).
- 9 -
Ks и Kt – эффективные коэффициенты концентрации напряжений, см. табл. 2; если в сечении действует несколько концентраторов- принять наибольший;
Kd - масштабный фактор, Kd =1,2-0,1·3√d ≤ 1 - при изгибе углеродистых сталей; при изгибе высокопрочных легированных и кручении всех сталей значение Kd уменьшить в 1,15 раза;
KRZ- фактор чистоты поверхности, KRZ =0,9+0,2·3√Rа, где Ra– параметр шероховатости в мкм;
Ку - коэффициент упрочнения поверхности, - см. табл. 3.
Таблица 1.
|
Марка стали |
Диаметр заготовки, мм |
Твердость не ниже, НВ |
Механические характеристики в МПа |
Yt |
||||
|
sв |
sТ |
tТ |
s-1 |
t-1 |
||||
|
45 |
любой |
200 |
560 |
280 |
150 |
250 |
150 |
0,06 |
|
£80 |
270 |
900 |
650 |
390 |
410 |
230 |
0,10 |
|
|
40Х |
любой |
200 |
730 |
500 |
280 |
320 |
200 |
0,09 |
|
£120 |
270 |
900 |
750 |
450 |
410 |
240 |
0,10 |
|
|
40ХН |
любой |
240 |
820 |
650 |
390 |
360 |
210 |
0,09 |
|
£200 |
270 |
920 |
750 |
450 |
420 |
230 |
0,10 |
|
|
20Х |
£120 |
197 |
650 |
400 |
240 |
310 |
170 |
0,07 |
|
12XНЗА |
£120 |
260 |
950 |
700 |
490 |
430 |
240 |
0,10 |
|
18XГТ |
£60 |
330 |
1150 |
950 |
660 |
500 |
280 |
0,12 |
Таблица 2.
|
sв МПа |
Шпоночный паз* |
Шлицы**, зубья эвольвентные |
Посадка*** с натягом |
Галтель**** |
||||||||||
|
Ks/Kd при d мм |
Kt/Kd при d мм |
Ks при R/d |
Kt при R/d |
|||||||||||
|
Ks * |
Kt |
Ks |
Kt** |
30 |
50 |
³100 |
30 |
50 |
³100 |
0,02 |
0,05 |
0,02 |
0,05 |
|
|
500 900 1200 |
1,6 2,15 2,5 |
1,4 2,05 2,4 |
1,45 1,7 1,75 |
1,43 1,55 1,6 |
2,5 3,5 4,25 |
3,05 4,3 5,2 |
3,3 4,6 5,6 |
1,9 2,5 2,95 |
2,25 3,0 3,5 |
2,4 3,2 3,8 |
1,8 2,0 2,15 |
1,75 2,0 2,2 |
1,55 1,65 1,7 |
1,55 1,7 1,75 |
Таблица 3.
|
Вид упрочнения поверхности вала |
коэффициент упрочнения Ку при: |
||
|
Ks =1,0 |
Ks =1,1 ... 1,5 |
Ks 1,8 |
|
|
Закалка ТВЧ Азотирование |
1,3 ... 1,6 1,15...1,25 |
1,6 ... l,7 1,3 ...1,9 |
2,4…2,8 2,0…3,0 |
|
Накатка роликом Наклеп дробеструйный |
1,2 ... 1,4 1,1 ... 1,3 |
1,5…1,7 1,4 ...1,5 |
I,8…2,2 I,6... 2,5 |
Исходные данные: опасное сечение № ...; sи; tk; Кп; sт.
Проверить прочность вала по условию nт = sт/( КпÖs2и+3t2k) ³ [n]т***** »1,5…1,6.
Сделать вывод о прочности вала, а в случае получения неудовлетворительного результата доработать конструкцию вала в эскизном проекте путем либо снижения концентрации нагрузок, либо изменением размеров или материала вала; и расчеты повторить.
Пример расчетов вала на прочность – см. с. 14.
- 10 -
4. Подбор подшипников качения (ПК).
Исходные данные: схема установки и типоразмер ПК (согласно эскизного проекта) и их каталожные характеристики: С и С0 - грузоподъем ность динамическая и статическая, nmax - предельная частота вращения, е - параметр нагружения, x и y - коэффициенты радиальной и осевой сил; R1(2) и Fa - внешние радиальные и осевые силы на ПК; n - частота вращения ко лец ПК; Lh– ресурс и tр- температура ПК (редуктора); график нагружения (θi, λi); Kп.
Цель подбора - проверка работоспособности ПК по ресурсу или по грузоподъемности.
При n³ 10 об/мин устраняют износ (выкрашивание) ПК, обеспечивая его ресурс LПК ³ Lh
Lh ≤ LПК = (С/FЭ).m ∙106 ∙ а1 ∙ а23 /(60 ∙ n), час
где m - показатель степени усталости; m =3 -для шариковых ПК; m =10/3 -для роликовых;
а1 - коэффициент учета надежности "р" ПК; a1 = [ lg p / (-0,046)] 0,67; при р = 0,9 … a1=1;
а23 - коэффициент условий работы и материалов ПК; для обычных условий и материалов значение а23 см. в табл. 4;
FЭ - нагрузка, эквивалентная по повреждению действию радиальной R и полной осевой FА сил на ПК, FЭ = (v.x.R + у.FА) .КБ.Кt.КE;
v – коэффициент вращения; v = 1 при вращении внутреннего кольца ПК, иначе – v = 1,2;
КБ – коэффициент безопасности; КБ » 1,3 (при ударной нагрузке КБ = 1,5 … 2,5);
Кt – коэффициент температуры; Kt = 1 при t o £ 100o С, иначе Kt = 1+(tp - 100)/400;
КE – коэффициент режима (графика) нагружения; КЕ =
х и у - коэффициенты радиальной R и полной осевой FА сил на ПК - см. табл. 4. Для радиальных ПК полная FА равна внешней осевой силе, воспринимаемой именно этим ПК: FА= Fа.
Для радиально-упорных однорядных ПК полные FА1(2) подсчитывают с учетом осевых составляющих S1(2), возникающих от действия радиальных R1(2) сил: S1 = e'1.R1, S2 = e'2.R2, где
e'1(2) - коэффициенты минимальной осевой нагруз ки на ПК, значения которых или расчетную формулу см. в табл.4. При этом величины FA1 и FA2 находят с учетом условия равновесия вала. Например, для схемы нагружения по рис. 15 (установка ПК "враспор") или по рис.16 (установка ПК "врастяжку"), где направление внешней осевой силы Fa совпадает с направлением S2, имеем:
- при Fa + S2 ³ S1 … получаем FA1 = Fa + S2 и FA2 = S2;
- при Fa + S2 < S1 … получаем FA1 = S1 и FA2 = S1 - Fa.
Затем, сравнивая отношение FA1(2)/(v·R1(2)) с параметром "е", выбирают значения коэффициентов х и у (см. табл. 4),… подсчитывают FЭ и LПК и делают вывод о работоспособности выбранных ПК. При неудовлетворительном резуль тате расчета изменяют серию, тип или схему установки ПК,- корректиру ют эскизный проект и повторяют расчеты, добиваясь работоспособности ПК.
При установке в одной опоре сдвоенных ПК (см. рис. 17 и 18, здесь выгодно применить РУР с α > 18о), их рассчитывают таким же методом, принимая FA = Fа и соответствующие значения x, y и CS - см. табл. 4. При Fа/(v·R)>e допустимо считать, что работает только один из сдвоенных ПК, который и рассчитывают как однорядный при FA = Fa.
При n£ 10 об/мин, а также при FЭ>C/2 ограничивают пластические деформации ПК, сравнивая их статическую грузоподъёмность С0 (или СS0 двухрядных ПК) с эквивалентной статической нагрузкой FЭ0 по условию C0³FЭ0=(х0·R+у0·Fa)∙КП³R∙КП, где значения х0 и у0 -см. в табл. 4.
Характеристики некоторых типов ПК см. в табл. 5…7.
- 11 -
Таблица 4.
|
Тип ПК=a0 а23 |
e’ |
e |
однорядные |
2-рядные и сдвоенные |
||||||||||
|
FA/(v·R)>e |
x0 |
y0 |
FA/(v·R)£e |
FA/(v·R)>e |
x0=1 y0 |
|||||||||
|
x |
y |
x=1 y |
x |
y |
||||||||||
|
РШ* = 00 0,7…0,8 |
0 |
0,52 |
Fa |
0,24 |
0,56 |
0,44/e |
0,6 |
0,5 |
- |
- |
- |
- |
||
|
C0* |
||||||||||||||
|
РУР £160 0,6…0,7 |
0,83·e* |
e * |
0,4 |
y* |
0,5 |
0,33/e* |
0,67/e* |
0,67 |
1/e* |
0,66/e* |
||||
|
РУР ³250 0,6…0,7 |
||||||||||||||
|
РУШ***=120 0,7…0,8 |
0,56 |
R |
0,2 |
0,62 |
FА |
0,16 |
0,45 |
0,55/e |
0,5 |
0,47 |
0,625/e |
0,74 |
0,882/e |
0,94 |
|
C0* |
C0* |
|||||||||||||
|
РУШ = 260 0,7…0,8 |
0,68 |
0,68 |
0,41 |
0,87 |
0,5 |
0,37 |
0,92 |
0,67 |
1,41 |
0,74 |
||||
|
РУШ = 360 0,7…0,8 |
0,95 |
0,95 |
0,37 |
0,66 |
0,5 |
0,28 |
0,66 |
0,6 |
1,07 |
0,56 |
Примечания:1.* - значение характеристики заимствовать из ГОСТ – см. табл. 7.
2.** - для РШ 0,19 £ е £ 0,44: при Fa/(vR) £ 0,19 принять x=1 и y=0; при Fa/(vR)³0,44 … x=0,56 и y=1.
3.*** - для РУШ с a=120 0,3£e£0,55.
4.для всех однорядных ПК: у = (1-х)/е; а также при Fa/(vR) £ е принять x=1 и y=0.
5.для всех сдвоенных ПК принять CS0=2·C0 и CS=C×1,63 – для шариковых и CS=С×1,71–для роликовых.
Исходные данные: схема нагружения выбранных радиальных шариковых ПК – см. рис. 19; R1(2)=4300(5490)Н;Fa=1350 H; n=160 об/мин; t 0p=700C; Lh=8000 ч, Kt=1; график нагружения – постоянный, KE=1; KБ=1,3; v=1; проектный тип ПК – 207, для которых С=25,5 кН, С0=13,7 кН, nmax=11000 об/мин – см. ГОСТ 8338-75 или табл. 5.
Находим параметр нагружения ПК-1, воспринимающего силу Fa e=0,52·(Fa/C0)0,24 = =0,52·(1350/13700)0,24 =0,3. Т.к. FА1=Fa, то при Fа1/(v·R1)=1350/4300=0,31>e принимаем x1=0,56 и y1=0,44/e= 0,44/0,27=1,63.
Для ПК-2 осевая сила FА2=0 и значит x2=1 и y2=0.
Находим эквивалентные нагрузки на ПК: FЭ=(v·x·R + y·Fa) ·KБ·Kt·KE,
FЭ1 = (1·0,56·4300+1,63·1350)·1,3·1·1=5991 H, FЭ2= (1·1·5490+0)·1,3·1·1=7137 H.
Находим ресурс наиболее нагруженного ПК-2, приняв a1=1, a23=0,75 и m=3:
LПК2 = (С/FЭ2).m ∙106∙а1∙а23 /(60∙n)= (25,5/7,137) 3∙106∙1∙0,75 /(60∙160)= 3360 час.
Вывод: ПК 207 не надежны, т.к. LПК < Lh=8000 час. Не подходят и ПК 307* (С=33,2 кН), т.к. подсчитав их ресурс, нашли ... L307=7410 час < Lh. Неприемлемы и ПК 407 только из-за слишком больших габаритов.
Проверим применимость ПК 7207, для чего необходимо доработать эскизный проект редуктора и найти новые значения реакций R1(2) опор, однако ниже значения R1(2) условно сохранены.
Исходные данные: схема нагружения ПК – см. рис. 20; тип ПК - 7207 : С=38,5 кН; е=0,37; у=1,62 и х=0,4 при FA/(v·R) > e; прочие данные см. выше.
Находим осевые составляющие S1(2) от радиальных сил S1(2)=0,83eR1(2), S1=0,83·0,37·4300=1320 H, S2=0,83·0,37·5490 = 1686 H.
Находим полные осевые силы FA, действующие на ПК. Т.к. S2+FA=1686+ +1350=3036 H больше S1, то примем для ПК-1 FA1=3036 H [при этом FA1/(v·R1)=3036/(1·4300)=0,71 > e, и значит х1=0,4 и у1=1,62], а для ПК-2 FA2=S2 [при этом х2=1, у2=0].
Определяем эквивалентные нагрузки на ПК FЭ1(2)=(v·x·R1(2)+y·FA1(2))·KБ·Kt·KE,
FЭ1=(1·0,4·4300+1,62·3036)·1,3·1·1=8630 H, FЭ2=(1·1·5490+0)·1,3·1·1=7137 H.
Найдём ресурс опасного ПК1, приняв а23=0,65 и m = 3,33:
LПК1 = (38,5/8,63) 3,33 ∙106 ∙1∙0,65 /(60∙160)= 9850 час.
Вывод: ПК 7207 работоспособны, т.к. ресурс LПК1 > Lh = 8000 час.
* возможно применение ПК 307 при их переустановке в опорах вала по истечении 50% ресурса, т.к. их средний ресурс Lср=2∙L1 ∙L2 /(L1+L2) > Lh.
- 12 -
|
|
Таблица 5. Подшипники шариковые однорядные радиальные типа 0000 по ГОСТ 8338-75 и радиально-упорные типов 36000 и 46000 по ГОСТ 831-75. Эквивалентные нагрузки: динамическая – FЭ=v×R×КБ×Kt×KTE при FA/(v×R)£e, FЭ=(v×x×R+y×FA)×KБ×Kt×KTE при FA/(vR)>e статическая – FЭ0=x0×R+y0×FA, но не менее R. |
|||||||||
|
Обозначение |
Размеры в мм |
C кН |
C0 кН |
C Кн |
C0 Кн |
C кН |
C0 кН |
|||
|
D |
D |
B |
r |
|||||||
|
Лёгкая узкая серия типа : |
200 |
36200 |
46200 |
|||||||
|
204, 36204, 46204 |
20 |
47 |
14 |
1,5 |
12,7 |
6,2 |
15,7 |
8,3 |
14,8 |
7,6 |
|
205, 36205, 46205 |
25 |
52 |
15 |
1,5 |
14 |
7 |
16,7 |
9,1 |
15,7 |
8,3 |
|
206, 36206, 46206 |
30 |
62 |
16 |
1,5 |
19,5 |
10 |
22 |
12 |
21,9 |
12 |
|
207, 36207, 46207 |
35 |
72 |
17 |
2 |
25,5 |
13,7 |
30,8 |
17,8 |
29 |
16,4 |
|
208, 36208, 46208 |
40 |
80 |
18 |
2 |
32 |
17,8 |
38,9 |
23,2 |
36,8 |
21,3 |
|
209, 36209, 46209 |
45 |
85 |
19 |
2 |
33,2 |
18,6 |
41,2 |
25,1 |
38,7 |
23,1 |
|
210, 36210, 46210 |
50 |
90 |
20 |
2 |
35,1 |
19,8 |
43,2 |
27 |
40,6 |
24,9 |
|
211, 36211, 46211 |
55 |
100 |
21 |
2,5 |
43,6 |
25 |
58,4 |
34,2 |
50,3 |
31,5 |
|
212, 36212, 46212 |
60 |
110 |
22 |
2,5 |
52 |
31 |
61,5 |
39,3 |
60,8 |
38,8 |
|
Средняя узкая серия типа : |
300 |
36300 |
46300 |
|||||||
|
304 - 46304 |
20 |
52 |
15 |
2 |
15,9 |
7,8 |
- |
- |
17,8 |
9 |
|
305 - 46305 |
25 |
62 |
17 |
2 |
22,5 |
11,4 |
- |
- |
26,9 |
14,6 |
|
306 - 46306 |
30 |
72 |
19 |
2 |
28,1 |
14,6 |
- |
- |
32,6 |
18,3 |
|
307 - 46307 |
35 |
80 |
21 |
2,5 |
33,2 |
18 |
- |
- |
42,6 |
24,7 |
|
308, 36308, 46308 |
40 |
90 |
23 |
2,5 |
41 |
22,4 |
53,9 |
32,8 |
50,8 |
30,1 |
|
309 - 46309 |
45 |
100 |
25 |
2,5 |
52,7 |
30 |
- |
- |
61,4 |
37 |
|
310 - 46310 |
50 |
110 |
27 |
3 |
61,8 |
36 |
- |
- |
71,8 |
44 |
|
311 - - |
55 |
120 |
29 |
3 |
71,5 |
41,5 |
- |
- |
Примечание. Быстроходность указанных ПК не ниже 4300 об/мин .
|
Тип 2000……..12000….32000…42000 |
Таблица 6. Подшипники радиальные с короткими цилиндрическими роликами по ГОСТ 8328-75 Эквивалентные нагрузки: динамическая – FЭ=v×R×KБ×Kt×KTE, (а23 =0,5…0,6); статическая – FЭ0=R. |
||||||
|
Обозначение |
D Мм |
С кН |
С0 Кн |
Обозначение |
d Мм |
Сr кН |
С0 кН |
|
Лёгкая серия |
Средняя серия |
||||||
|
2204…42204 |
20 |
14,7 |
7,4 |
2304…42304 |
20 |
20,5 |
10,4 |
|
2205…42205 |
25 |
16,8 |
8,8 |
2305…42305 |
25 |
28,6 |
15 |
|
2206…42206 |
30 |
22,4 |
12 |
2306…42306 |
30 |
36,9 |
20 |
|
2207…42207 |
35 |
31,9 |
17,6 |
2307…42307 |
35 |
44,6 |
27 |
|
2208…42208 |
40 |
41,8 |
24 |
2308…42308 |
40 |
56,1 |
32,5 |
|
2209…42209 |
45 |
44 |
25,5 |
2309…42309 |
45 |
72,1 |
41,5 |
|
2210…42210 |
50 |
45,7 |
27,5 |
2310…42310 |
50 |
88 |
52 |
|
2211…42211 |
55 |
56,1 |
34 |
2311…42311 |
55 |
102 |
67 |
Примечание. 1. Прочие размеры D, B и r принять такими же, как у РШ соответствующей серии.
- 13 –
|
Эквивалентные нагрузки: динамическая – FЭ = v×R×KБ ×Kt ×KTE при FA/(v×R) £ e, FЭ=(v×0,4×R+y×FA)KБ ×Kt ×KTE при FA/(v×R) > e. cтатическая – FЭ0=0,5×R+y0 ×FA, но не менее R. |
|
Тип 7200А |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
Тип 1027300А |
- |
0,4 |
Примечание: быстроходность указанных ПК не ниже 3400 об/мин. |
|||||||
|
y |
1,7 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,5 |
1,4 |
1,5 |
1,5 |
- |
0,72 |
|||||||||||
|
e |
0,35 |
0,37 |
0,37 |
0,37 |
0,37 |
0,4 |
0,43 |
0,4 |
0,4 |
- |
0,83 |
|||||||||||
|
C0 кН |
16,6 |
21 |
25,5 |
32,5 |
40 |
50 |
55 |
61 |
70 |
- |
23,2 |
29 |
39 |
54 |
60 |
72,5 |
80 |
96,5 |
||||
|
C кН |
26,0 |
29,2 |
38 |
48,4 |
58,3 |
62,7 |
70,4 |
84,2 |
91,3 |
- |
35,8 |
44,6 |
57,2 |
69,3 |
85,8 |
99 |
114 |
134 |
||||
|
y0 |
Тип 7200 |
0,92 |
0,92 |
0,9 |
0,89 |
0,86 |
0,8 |
0,88 |
0,8 |
0,94 |
Тип 7300А |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
1,1 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
||
|
y |
1,67 |
1,67 |
1,64 |
1,62 |
1,56 |
1,45 |
1,6 |
1,46 |
1,71 |
2 |
2 |
1,9 |
1,9 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
||||
|
e |
0,36 |
0,36 |
0,36 |
0,37 |
0,38 |
0,41 |
0,37 |
0,41 |
0,35 |
0,3 |
0,3 |
0,31 |
0,31 |
0,35 |
0,35 |
0,35 |
0,35 |
0,35 |
||||
|
C0 кН |
13 |
17,5 |
22 |
26 |
32,5 |
33 |
40 |
46 |
58 |
20 |
28 |
39 |
50 |
56 |
72 |
90 |
110 |
120 |
||||
|
C Кн |
21 |
24 |
31 |
38,5 |
46,5 |
50 |
56 |
65 |
78 |
39,1 |
41,8 |
52,8 |
68,2 |
80,9 |
101 |
117 |
134 |
161 |
||||
|
T Мм |
Лёгкая узкая серия |
15,5 |
16,5 |
17,5 |
18,5 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
Средняя узкая серия |
16,5 |
18,5 |
21 |
23 |
25,5 |
27,5 |
29,5 |
32 |
34 |
||
|
D Мм |
47 |
52 |
62 |
72 |
80 |
85 |
90 |
100 |
110 |
52 |
62 |
72 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
||||
|
d мм |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
||||
|
Обозначение |
7204, 7204A |
7205, 7205А |
7206, 7206А |
7207, 7207A |
7208, 7208A |
7209, 7209A |
7210, 7210A |
7211, 7211A |
7212, 7212A |
7304А |
7305A, 1027305A |
7306A, 1027306A |
7307A, 1027307A |
7308A, 1027308A |
7309A, 1027309A |
7310A, 1027310A |
7311A, 1027311A |
7312A, 1027312A |
||||
|
A = (0,79…0,83)T, B = (0,9…1,0)T, r – см. табл. 5, a = arctg (e/1,5). |
- 14 -
Исходные данные: Т; dВ; b×h; материалы деталей ШпС; пример - см. в табл. 8.
Расчёт сводится к назначению длины L призматической шпонки не менее допускаемой [L] из условия несминаемости ШпС - sсм £ [s]см=150(80) Мпа – для стальных (чугунных) ступиц [при прессовой посадке значение [s]см увеличить в 1,3 раза] : L ³ [L] = 4×103×T/(dВ×h×[s]см) + b, мм.
Итоги расчетов примеров ШпС – см. в табл. 8.
Таблица 8.
|
Исходные данные |
Итоги расчета |
|||||||
|
№ вала |
Т Нм |
dB мм |
Сеч. шпонки b×h* в мм |
Материал Вала |
Материал ступицы |
[s]см МПа |
[L] мм |
L мм |
|
1 2 2 |
85,8 416 416 |
32 H7/k6 40 H7/k6 42 H7/s6 |
10×8 12×8 12×8 |
сталь 40Х сталь 40Х сталь 40Х |
чугун СЧ15 сталь 45 сталь 40Х |
80 150 200 |
26,8 46,7 36,8 |
28 50 40 |
*Выбрать сечение шпонки b·h в зависимости от диаметра вала- см. ГОСТ 23360-78, [3], [4].
Пример 3. 3. Проверочные расчеты вала редуктора на прочность.
3.1 Определение нагрузок на вал в характерных сечениях.
Исходные данные: чертеж вала – см. рис.27.1; Т=416 Нм, Ft=3680 H, Fr=1390 H, Fa=990 H, FM=2770 H, d2=233,3 мм, а=55 мм, с=95 мм.
Составляем рациональную схему нагружения вала с нумерацией характерных сечений 1..4– см. рис.21.1. Находим составляющие реакций опор и изгибающие моменты вала, возникающие в плоскостях действия нагрузок, и строим эпюры моментов.
В горизонтальной плоскости (рис.21.2): при симметрии нагружения R1Г =R2Г =Ft/2= 3680/2 = 1840 H, M3Г =R1Г ·a=1840·55·10-3= 101 Нм.
В вертикальной плоскости (рис.21.3): R1B(2B)=(Fa·d2/2)/(2·a)+(-)Fr/2=…= =1745 (355) H, проверка ΣFB=R1B-Fr-R2B=1745-1390-355= 0;
M3B1=R1B·a=1745·55·10-3 = 96 Нм, M3B2=R2B·a=355·55·10-3=19,5 Нм.
В плоскости случайного направления (рис.21.4): R1M=FM·c/(2a)= =2770·95/(2·55)=2392 H, R2M=FM·(c+2·a)/(2·a)=2770·(95+2·55)/(2·55)= 5162 H, проверка ΣF=R1-R2+FM = 2392-5162+2770 = 0;
M 2м=FM·c = 2770·95·10-3 = 263 Нм , M 3м = M2М/2= 131,5 Нм.
Эпюру крутящих моментов см. на рис.21.5, где TB=416 Нм.
Определяем наибольшие нагрузки в характерных сечениях.
В сеч. 1, d=40мм: T=0=M1, R1=R1M+(R21Г+R21B)0.5=2392+(18402+17452)0.5=4928 H.
В сеч. 2, d=40мм: T= 416Нм, M2=M2M= 263Нм,
R2=R2 M +(R22Г+R22B)0.5=5162+(18402+3352) 0.5= 7036 Н.
В сеч. 3, d=42мм:
- со стороны опоры 1: T=0, M31=M3M+(M23Г+M23B1)0.5=
=131,5+ (1012+ 962) 0.5 = 271Нм;
- со стороны опоры 2: T=416Нм, M32=M3M+(M23Г+M23B2)0.5=131,5+(1012+19,52)0.5= 234Нм.
В сеч. 4, d=36мм: T=416 Нм, M = 0.
Сопоставляя нагрузки и размеры сечений, заключаем; что опасным является сечение №2.
Исходные данные: опасное сечение №2: d=40мм; T=416 Нм; M=263 Нм, концентратор напряжения – прессовая посадка ПК, чистота поверхности Ra=0,8 мкм, упрочнение отсутствует (Ку=1).
Задаем материал вала – сталь 40Х: σв=900 МПа, σ-1=410 МПа, t-1=240 МПа, Yt=0,1(см.табл.1).
Определяем амплитуды и средние значения напряжений цикла
σa=M/(0,1·d3)=263·103/(0,1·403)=41,1 МПа и ta=tm=t/2=T·103/(2·0,2d3)=416·103/(0,4·403)=16,3 МПа.
Определяем запасы выносливости сечения, принимая значения коэффициентов … …**:
К/ Kd=3,9; К/ Kd=2,8; KRZ=0,9+0,2·3√Ra = 0,9+0,2·3√0,8 = 1,09 (см. с. 7).
Тогда n= σ-1/[( К/ Kd+ KRZ –1)·σa] = 410/[(3,9+1,09-1)·41,1]= 2.5,
n=t-1/[(К/ Kd+ KRZ –1)·ta+Yt·tm] = 240/[(2,8+1,09-1)·16,3+0,1·16,3] = 4.9
Исходные данные: опасное сечение №2: σ и= 41 МПа, tk=2·ta=32,6 МПа; Кп=1,5; σт= 750 МПа.
Находим запас текучести опасного сечения nт=σт/[ Кп·(σ и2 + 3·tk2)0,5] = 750/[1,5(412 + 332,62)0,5] = 7,2,
что больше чем [n] = 1,5, т.е. вал прочен.
- 15 -
Графическая часть проекта включает: чертеж общего вида привода (в уменьшенном масштабе), сборочный чертеж редуктора (в М 1:1) и рабочие чертежи 2...3 деталей (по указанию консультанта; в М 1:1). Оформление чертежей - в основном по нормам ЕСКД, см. [3].
Сборочный чертеж (СБ) редуктора (см. рис. 25; 27; 28) разрабатывается на основе его уточненного эскизного проекта. Чертежи СБ должны содержать: изоб ражение (необходимое число проекций, сечений...), размеры (габаритные, монтаж ные, присоединительные, посадочные), выноски с номерами позиций деталей, техническую характеристику и технические требования (к сборке, отладке, внешнему виду - … приводить на первом листе чертежей над основной надписью). Форму основной надписи на первых листах - см. рис.23; на следующих листах – рис.24 и [3]. Чертежи СБ сопровождать спецификацией (форму - см. на рис.22), поясняющей состав изделия по разделам, название, содержание и порядок которых понятны из примеров- см. табл.9, 11, 12 и [3].
Рабочие чертежи изделий должны содержать информацию, необходимую для их изготовления и контроля: о материале и (Х)ТО, о форме и размерах с предельными отклонениями, о шероховатости… Харак теристики зацеплений приводить в таблице, прочие - в технических требованиях,- см.рис.30, 31, [3] и [4].
Чертеж общего вида (ВО) привода должен раскрывать его конструкцию: двигатель, муфты, редуктор (согласно их размеров), раму (или плиту,- проектировать из удобства монтажа и крепления к фундаменту) и детали соединений изделий. Сварную раму конструировать из минимального числа прокатных профилей, размер полок которых обеспечивает размещение фундаментных болтов DБФ » 1,2dБФ редуктора. Чертёж ВО должен содержать размеры и выноски с № позиций изделий, тех. характеристику и тех. требования, например- см. рис.26 и 29. Разработать спецификацию ВО привода – см.т.10 и 13. Спецификации привести в приложении к пояснительной записке.
* значения приведены для обработки паза концевой фрезой; при обработке паза дисковой фрезой значения Ks уменьшить в 1,25 раза, Kt сохранить.
** для прямобочных шлицев значения Kt увеличить B 1,7 раза, Ks - сохранить.
*** для переходных посадок значения Ks/Kd и Kt/Kd уменьшить в 1,3 раза;
для посадок с зазором - уменьшить в 1,5 раза.
****значения приведены для отношения высоты t уступа к ра диусу R галтели
t/R =2; для t/R =1 значения уменьшить в 1,25 раза; для t/R =3 значения увеличить в 1,1 раза.
***** Значения допускаемых запасов прочности [n] и [n]Т приведены для конструкций средней ответственности при повышенных требованиях к технологии, контролю и достоверности нагрузок.
** Пояснять обозначения всех впервые используемых характеристик.