Материал валов. Размеры ступеней. Подшипники

Вал Сталь 40Х σ-1 = 380 Н/мм 2 σТ = 630 Н/мм 2 σв = 800 Н/мм 2	Размеры ступеней, мм	Подшипники
d1	d2	d3	d4	Типо- размер	d´D´B(T)	Динами-ческая грузоподъ-ёмность Сr,кН	Статическая грузо- подъём-ность C0r,кН
l1	l2	l3	l4
Быстроход-ный					Роликовые конические	35´80´33	76,0	61,5
		-
Тихоходный					Радиальные шариковые	45´85´19	35,1	19,8
		-

 

8. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ВАЛОВ РЕДУКТОРА

8.1. Определение реакций в подшипниках (быстроходный вал).

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.

Дано: F_t1 = 1594,24 Н, F_r1 = 580, 26 Н, F_оп = 3592 Н, d₁ = 76,5 мм, L_б = 112 мм, L_оп = 73 мм.

Горизонтальная плоскость:

а) Определяем опорные реакции, Н:

F_t1 ´ L_б /2 + R_DX ´ L_б =0

Н.

Н.

Проверка:

797,12 – 1594,24 + 797,12 = 0

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y.

Нм.

Вертикальная плоскость.

а) Определяем опорные реакции, Н:

Н.

Н.

Проверка

- 3592 + 6223 - 2051 – 580,26 = 0

 

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X.

Нм.

-3592´129 + 6223´56 = -114 Нм.

Нм.

Строим эпюру крутящего момента, Нм.

Нм.

Определяем суммарные радиальные реакции, Н.

Н.

Н.

5. Определяем суммарный изгибающий момент в опасных сечениях.

Нм.

Нм.

8.2. Определение реакций в подшипниках (тихоходный вал).

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.

Дано: F_t2 = 1743,16, F_r2 = 634,45, F_м = 2232,57, d₂ = 366 мм, L_Т = 110, L_М = 114,5

 

 

Горизонтальная плоскость.

а) Определяем опорные реакции, Н.

 

 

Н.

Н.

 

Проверка

-3195,48 + 1743,16 + 3685 – 2232,57 = 0

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y.

Нм.

-3195,48´110 + 1743,16´55 = -255 Нм.

Вертикальная плоскость.

а) Определяем опорные реакции, Н.

F_r2 ´ L_T /2 + R_BУ ´ L_Т = 0

Н.

F_r2 ´ L_T /2 + R_АУ ´ L_Т = 0

Н.

Проверка

-317,2 + 635,45 – 317,2 = 0

 

 

б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X.

Нм.

Нм.

Строим эпюру крутящего момента, Нм.

Нм.

Определяем суммарные радиальные реакции, Н.

Н.

Н.

5. Определяем суммарный изгибающий момент в опасных сечениях.

Нм.

Нм.

 

9. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ПОДШИПНИКОВ

 

9.1. Проверяем пригодность подшипников 7608 быстроходного вала цилиндрического одноступенчатого редуктора, работающего с умеренными колебаниями.

Частота вращения кольца подшипника n₁ = 270 об/мин.

Реакции в подшипниках R₁ = 6273,8 Н, R₂ = 2200,45 Н.

Характеристика подшипников: С_r = 76,0 кН, Х = 0,4, е = 0,296, Y = 2,026, V = 1, К_б = 1,3, К_Т = 1, а₁ = 1, а₂₃ = 0,7.

Требуемая долговечность подшипника L_h = 35000 ч.

 

Подшипники установлены по схеме в распор.

а) Определяем составляющие радиальных реакций:

R_s1 = 0,83 еR_r1 = 0,83´0,296´6273,8 = 865,09 Н.

R_s2 = 0,83 eR_r2 = 0,83´0,296´2200 = 234,05 Н.

б) Определяем осевые нагрузки подшипников (табл. 9.6.). Так как R_s1 < R_s2, то

R_a1 = R_a2 = R_s2 = 865,09 Н.

в) Определяем отношения:

г) По соотношению > e и < e выбираем соответствующие формулы для определения R_E:

R_E1 = (XVR_r1 + YR_a1 )К_бК_Т =

= (0,4´1´952,68 + 2,026´865,09)´1,3´1 = 2773,88 Н.

R_E2 = VR_r2К_бК_Т = 1´3521,21´1,3´1 = 4577,57 Н.

 

д) Определяем динамическую грузоподъёмность по большему значению эквивалентной нагрузки:

Подшипник пригоден.

 

е) Определяем долговечность подшипника

.

 

9.2. Проверяем пригодность подшипников 210 тихоходного вала цилиндрического одноступенчатого редуктора, работающего с умеренными колебаниями.

Частота вращения кольца подшипника n = 53,6 об/мин.

Реакции в подшипниках R₁ = 1947,16 Н, R₂ = 2053,48 Н.

Характеристика подшипников: С_r = 33,2 кН, C_0r = 18,6 кН, Х = 0,56, V = 1, К_б = 1,3, К_Т = 1, а₁ = 1, а₂₃ = 0,7.

Требуемая долговечность подшипника L_h = 35000 ч.

Подшипники установлены по схеме в распор.

а) Определяем отношение

б) Определяем отношение

в) По соотношению < e выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника.

R_E = VR_r1К_бК_Т = 1´1947,16´1,3´1 = 2531,31 Н.

г) Определяем динамическую грузоподъёмность:

Подшипник пригоден.

 

д) Определяем долговечность подшипника

.

 

10. ВЫБОР МУФТ

 

10.1. Определяем расчетный момент

Т_р = К_р ´ Т₂ = 1,5´319 = 478,00 Нм.

где: К_р = 1,5 – коэффициент режима таб. 10.26.

 

10.2. Выбираем номинальный момент исходя из условия

Т_р < T

Т = 315 Нм

Выбираем упругую муфту с торообразной оболочкой 315-1-45-1-У2 ГОСТ 20884-93

Рис 8.1. Муфта упругая с торообразной оболочкой

Размеры муфты: Материал полумуфт — Ст3 (ГОСТ 380–71); материал упругой оболочки — резина с пределом прочности при разрыве не менее 10 Н/мм².

 

11. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШПОНОК

где: - площадь смятия, мм² .

= (0,94h – t₁ )l_p

где: t₁ - глубина паза; l_p – рабочая длина шпонки.

Принимаем = 120 Н/мм² .

Так как привод работает при умеренных колебаниях, то снижаем на 20%:

= 120´0,8 = 96 Н/мм² .

11.1. Проверяем шпонку на быстроходном валу под шкивом

Шпонка 8´7´28 ГОСТ 23360-78:

l_p = 28 – 8 = 20 мм.

= (0,94´7 – 4)´20 = 51,6 мм² .

Условие прочности выполняется, шпонка подходит.

 

11.2. Проверяем шпонку на тихоходном валу под муфтой.

Шпонка 14´9´45 ГОСТ 23360-78:

l_p = 45 – 14 = 31 мм.

= (0,94´9 – 5,5)´31 = 91,76 мм² .

Условие прочности выполняется, шпонка подходит.

 

11.3. Проверяем шпонку на тихоходном валу под колесом.

Шпонка 14´9´36 ГОСТ 23360-78:

l_p = 36 – 14 = 22 мм.

= (0,94´9 – 5,5)´22 = 65,12 мм² .

Условие прочности выполняется, шпонка подходит.

12. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

 

12.1. Быстроходный вал

Условие прочности:

S [ S ]

Принимаем [ S ]= 1,6

Определяем источник концентрации напряжения в опасном сечении:

Концентрация напряжений на второй ступени:

- посадка подшипника с натягом;

- ступенчатый переход галтелью.

а) посадка подшипника с натягом:

интерполированием таб. 11.2. находим

б) ступенчатый переход галтелью:

t = (d₃ – d₂)/2 = (60 – 50)/2 = 5; r = 2

К_d = 0,73

1,94/0,73 = 2,66

Наибольший опасный концентратор – посадка подшипника с натягом.

Определяем напряжения в опасных сечениях вала, Н/мм² .

а) Нормальное напряжение:

Н/мм² .

где: - осевой момент сопротивления сечения вала, мм³.

мм³ .

б) касательные напряжения

Н/мм² .

где: - полярный момент инерции.

= 0,2´ 8575 мм³ .

 

3. Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:

где: = 1 – коэффициент влияния шероховатости по таб. 11.4.

Интерполированием по таб. 11.2. находим

4. Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм² .

Н/мм² .

где: =380 предел выносливости задача 7.

Н/мм² .

где: - предел выносливости

= 0,58´ = 0,58´380 = 220,4 Н/мм² .

5. Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Н/мм² .

Н/мм² .

6. Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

Условие прочности выполняется.

 

12.2. Тихоходный вал.

1. Определяем источник концентрации напряжения в опасном сечении:

Концентрация напряжений на второй ступени:

- посадка подшипника с натягом;

- ступенчатый переход галтелью.

а) посадка подшипника с натягом:

Интерполированием таб. 11.2. находим

б) ступенчатый переход галтелью:

t = (d₃ – d₂)/2 = (56 – 45)/2 = 5,5; r = 2,5

К_d =

1,94/0,693 = 2,80

Наибольший опасный концентратор – посадка подшипника с натягом.

2, Определяем напряжения в опасных сечениях вала, Н/мм² .

а) Нормальное напряжение:

Н/мм² .

где - осевой момент сопротивления сечения вала, мм³.

мм³ .

б) касательные напряжения:

Н/мм² .

где - полярный момент инерции.

= 0,2´ 18225 мм³ .

3. Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:

где = 1 – коэффициент влияния шероховатости по таб. 11.4.

Интерполированием по таб. 11.2. находим

 

4. Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм²

Н/мм² .

где: =380 предел выносливости задача 7.

Н/мм² .

где: - предел выносливости

= 0,58´ = 0,58´380 = 220,4 Н/мм² .

5. Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Н/ мм² .

Н/мм² .

6. Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

Условие прочности выполняется.

 

13. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ РЕДУКТОРА

 

13.1. Определяем массу редуктора:

где: - коэффициент заполнения, определяем по рис 12.1., в зависимости от межосевого расстояния a_w; = 7,4´ кг/м³ – плотность чугуна; V – условный объём редуктора.

V = L´B´H =378´298´366=41227704 мм³ .

m = 0,43´7,4´10³´41227704´10^-9=131,2 кг.

13.2. Определяем критерий технического уровня редуктора:

Технический уровень редуктора

 

Тип редуктора	Масса т, кг	Момент Т2, Нм	Критерий	Вывод
Цилиндрический одноступенчатый	131,2	185,33	0,71	Технический уровень очень низкий, редуктор морально устарел.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. А.Е.Шейнблит. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Высшая школа, 1999. – 432 с.

2. П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 2000.

3. Детали машин и основы конструирования: Учебное пособие/ ред.М.Н.Ерохин. – М.: Колос С, 2004. – 462 с.

4. Д.В.Чернилевский. Проектирование приводов технологического оборудования: Учеб.пособие. – 3-е изд., испр. – М.: Машиностроение, 2003. – 560 с.

5. В.Г.Клоков. Расчет и проектирование деталей передач, в 2-х ч. Ч 2: Учебное пособие для выполнения курс.проекта по деталям машин. – М.: МГИУ, 2001. – 55 с.

6. Расчет зубчатых передач: Учеб.пособие для выполнения курсового проекта. В 2-х ч. Ч.1. – М.: МГИУ, 2000. – 52 с.

7. В.И. Анурьев. Справочник конструктора машиностроителя. Том2 – М.: Машиностроение, 200. – 900 с.