Энергетический и кинематический расчеты привода

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Суммарные изгибающие моменты МИЗ в характерных участках вала

M	ИЗ1		M	2	ИХ 1	М	2	ИY 1		0	2	0	2	0

кН·м

M	ИЗ 2		M	2	ИХ 2	М	2	ИY 2		( 0.037)	2	( 0.118)	2	0.12

кН·м

M	ИЗ 3		M	2	ИХ 3	М	2	ИY 2		(0,053)	2	( 0.118)	2	0,13

кН·м

M	ИЗ 4		M	2	ИХ 4	М	2	ИY 3		( 0,085)	2	( 0.3)	2

0.31

кН·м

M	ИЗ 5		M	2	ИХ 5	М	2	ИY 3		( 0,069)	2	( 0.3)	2	0.32

кН·м

M	ИЗ6		M	2	ИХ 6	М	2		ИY 4		( 0,049)					2	( 0,28)	2
M	ИЗ7		M	2	ИХ 7	М	2	ИY 5			0	2	0	2	0

0,0284

кН·м

По полученным данным строят эпюры изгибающих моментов, эпюру крутящих моментов и эпюру суммарных крутящих моментов и изображаем их на рисунке 2.

Так как основным видом разрушения валов является усталостное, а

статическое встречается крайне редко, поэтому расчёт на усталость является основным, а на статическую прочность проверочным.

Для выбранных опасных сечений (под колесом и под подшипником)

определяем запасы сопротивления усталости и сравниваем с допустимым

([S]=1.5).

S S S / S 2 S 2 [S] ,

где S - запас сопротивления усталости по изгибу;

S - запас сопротивления усталости по кручению.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

S
S
					a
где					a
	m	,		m

1

a

K

/(K

d

K

F

)

m

1

K

/(K

d

K

F

)

m

,

,

a

- амплитуды переменных составляющих циклов напряжений

- амплитуды постоянных составляющих циклов напряжений

		,		- коэффициенты учитывающие влияние постоянной

составляющей цикла напряжений на сопротивление

усталости

(		0,1	,		0,05)

	1		,	1
K		d	, K		F

-пределы выносливости, МПа

-факторы масштабный и шероховатости

(K	d	0,9	, K	F	1)

K		, K

- эффективные коэффициенты концентрации напряжений при

(K

изгибе и кручении Расчёт вала под

	1,85,	K	1,4)

подшипником

	1	(0.4...0.5)	B

0.45 620

279

МПа

	1	(0.2...0.3)	B	0.25 620	155

МПа

						M			0,284 106					80
		a		0.1 d 3						0.1		353
m 0
							0.5 T						0.5 218,7 103		12,74
	a				m
							0.2 d 3						0.2 353

S				279				3,58
				80 1.85 /(1			0.9) 0.05 0
S							155	7,01
				12,74 1.4 /(1 0.9) 0 12,74
S				3,58 7,01			3,18
				3,582 7,012

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Условие прочности выполняется S>[S].

Расчёт вала под колесом

	1	(0.4...0.5)	B

0.45 620

279

МПа

	1	(0.2...0.3)	B	0.25 620 155

МПа

					M					0,284 10								6
																			25,51
		a						3									3
			0.1 d									0.1				38
		m	0
							0.5 T								0.5 218,7						10	3
																							14,3
	a			m		0.2 d					3								38	3
																	0.2
S													279								5,3
			25,51 1.85 /(1 0.9) 0.05 0
S											155										4,44
			14,3 1.4 /(1									0.9) 0 12,74
S				14,3 4,44											4,12
						2								2
			14,3					4,44

Условие прочности выполняется S>[S].

Статическую прочность проверяем с целью предупреждения статических деформаций и разрушения с учётом кратковременных перегрузок

				2	3	2	[ ]
	экв			u

u			M
			0.1 d 3
			T
		0.2 d 3
[ ] 0.8					T	0.8 335

268

МПа

Расчёт вала под подшипником

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

			0.284 10						6
									80МПа
	u			0.1 35				3
		218,7 10					3
									28,7 МПа
			0.2 35			3
	экв			80	2				3 28,7	2	94,1МПа

Условие прочности выполняется

Расчёт вала под колесо

экв

[

]

.

			0.284 10						6
									73,6 МПа
	u			0.1 38			3
		218,77 10						3
									28,7 МПа
			0.2 38		3
	экв			73,6		2			3 28,7	2	88,8МПа

Условие прочности выполняется

	экв

[

]

.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

5. Подбор подшипников

5.1 Проверочный расчет подшипников тихоходного вала по статической грузоподъемности

Для тихоходного вала принимаем подшипники роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами N92207 ГОСТ 831-75. Они имеют следующие характеристики

С=48400 Н С0=26500 Н

Производим проверочный расчет подшипников качения тихоходного вала по статической грузоподъемности

P	( X	0	F	F	Y ) С
0			r	n	0	0

где Х0,Y0-коэффициенты для роликовых радиальных подшипников

(Х0=1,Y0=0)

Р	1 3,89 0,44 0 3,89кН 26,5кН
0

Условие статической грузоподъемности выполняется.

5.2 Проверочный расчет подшипников тихоходного вала по динамической грузоподъемности

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку по формуле

Pr ( X0VFr Fa Y0 )k kТ ,

где X - коэффициент, зависящий от типа подшипника, X 1 ;

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

V	- коэффициент вращения,	V 1,0	;

kδ – коэффициент безопасности. Определяем по таблице 7.5.3[2]

k		1,0
			;
kТ– коэффициент, учитывающий влияние температуры
подшипникового узла. Находим по таблице 7.5.4[2]							k	Т	1,0	;
Fr	– радиальная нагрузка в опорах:			F		3,66кН ; F	3,89кН				.
					rA	rB
P		(1 1 3,66 0,44 0) 1 1 3,66кН ;
rA
P		(1 1 3,89 0,44 0) 1 1 3,89кН ;
rB

Расчетная динамическая радиальная грузоподъемность

С		P		60 n L		C
	расч		p		h		расч
		rср		10	6

где	n 65,21мин 1				- частота вращения вала;
L	10731час
h				- продолжительность работы передачи.
С расчA 3,663				60 241,3 10731					19,6 кН 48,4кН
				106
С расчB 3,893				60 241,3 10731					20,8кН 48,4
				106

Условие по динамической грузоподъемности выполняются.

Подбор шпонок соединений валов с колесами Расчет шпонки тихоходного вала по напряжениям среза

Выполним проверочный расчет шпонки под ступицей. Размеры поперечного сечения шпонки выбираем по ГОСТ 23360-78. Расчетную длину округляем до стандартного значения, согласуя с размером ступицы.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Выбранные шпонку проверяем на срез по формуле

см

где

	2 T3		,
	b l р d
	b	- ширина шпонки (

b

10мм

);

[τ] -допускаемое напряжение среза [τ]=96Мпа.

				2 241,3 10		3
						39,6 МПа 96МПа
		см1		10	32 38

Из вышеприведенного расчета следует, что выбор шпонки по напряжениям изгиба выполняются.

5.3Расчет шпонки тихоходного вала по напряжениям смятия

Выполним проверочный расчет шпонки под ступицей на смятие по формуле

	см	4 T3	см
		h l р d
			,

где

[σсм]-

h	- высота шпонки (	h 8мм	);

допускаемое напряжение смятия, [σсм]=110МПа

			4 241,3 10		3
	см		8	32 38

99,2МПа 110МПа

МПа

Из вышеприведенного расчета следует, что все условия для выбора шпонки выполняются.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

6.Смазка редуктора

Так как окружная скорость не превышает 12 м/с, то для смазка зацепления осуществляется окунанием колеса в масляную ванну на глубину не менее высоты зуба.

Объём масла:

V 0,7 Pэ 0,7 2,7 1,9

литров [1].

Рекомендуемая вязкость в градусах Энглера Е◦50.

Выбираем марку масла -			U 50	. Это индустриальное масло по ГОСТ
20799-75.
Масло	U 50	заливается в редуктор через смотровое окно, сливается –

через сливное отверстие, уровень масла показывается с помощью маслоуказателя.

Смазка подшипников осуществляется тем же маслом что и зубчатые колеса путем разбрызгиванием масла.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Заключение

При выполнении данной курсовой работы рассчитан привод и

спроектирован редуктор привода.

При расчёте

двухступенчатого редуктора

мы

выбрали

двигатель

4А132S4У3, у которого

мощность

P

7,5кВт

,

частота

вращения

эд

n

эд

1455мин

1

.

При разработке редуктора для конической передачи приняли сталь

20Х. В результате

термообработки допускаемое

контактное напряжение

получилось

H

852,6 МПа

,

допускаемое

напряжение

изгиба

F

375МПа

проверочный

расчёт

на

выносливость по

.Выполняя

напряжениям изгиба получили

F

230МПа

, что меньше чем допускаемое

напряжение изгиба

F . Контактное напряжение получилось н 801,7МПа ,

что меньше чем допускаемое контактное напряжение

н

852,6 МПа

.

Применив термообработку мы увеличили прочность зубчатых колес

конической передачи, а следовательно снизили их габариты и габариты всего редуктора.

Для цилиндрической передачи принимали сталь 45 и получили запас прочности по напряжениям контакта и изгиба, что позволяет не применять

закалку и дорогостоящую термообработку.

При расчёте валов на сопротивление усталости получили запас

сопротивления	усталости	S 4,44 ,	что больше требуемого запаса
сопротивления	усталости	S 1,5 .	Из этого следует, что возможно

использование полых валов, а также материала с более слабыми техническими характеристиками.

При расчёте подшипников выбрали подшипники легкой серии.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Список использованных источников

1Иванов М.Н. “Детали машин”. М., Высшая школа, 1998.-383с.

2Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда Детали машин. Проектирование:Учеб.

пособие.- Мн.: УП «Технопринт», 2001.- 290с.

3 Кузьмин А.В. и др. “Курсовое проектирование деталей машин”.

Справочное пособие. Часть 2. Минск, Высшая школа 1982 4 Методические указания по курсовому проектированию, 1999.-48с.