- •96Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
- •Курсовой проект
- •Пояснительная записка
- •Содержание
- •Введение
- •1 Кинематический и силовой расчет привода
- •2 Допускаемые напряжения при расчете зубчатой передачи
- •3 Расчет геометрических параметров и проверка прочности зцкп
- •4 Расчет валов
- •Из расчетов видно, что данная муфта подходит, т.К. Расчетные напряжения смятия и изгиба меньше допустимых.
- •5 Подбор подшипников качения
- •6 Расчет шпоночных соединений
- •7 Расчет цепной передачи
4 Расчет валов
4.1 Выбор муфты
Учитывая конструкционные особенности вала (d=40 мм.) и крутящий момент (T = 351,9 H·м) выбираем муфту МУВП.
Муфты упругие втулочно–пальцевые получили широкое распространение благодаря относительной простоте конструкции и удобству замены упругих элементов. Однако они имеют небольшую компенсирующую способность и при соединении несоосных валов оказывают достаточно большое силовое воздействие на валы и опоры, при этом резиновые втулки быстро выходят из строя. На муфты МУВП имеется ГОСТ 21424-93.
Размеры муфты по заданному крутящему моменту подбираем по справочнику.
Материал полумуфт – чугун марки СЧ-21 по ГОСТ 1412-79. Материал пальцев – сталь 45, ГОСТ 1050-74 с твердостью 241…285 НВ. Материал упругих втулок – резина с пределом прочности не менее 80 МПа.
Упругие элементы специальной муфты проверяют на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами:
где Твр – вращающий момент, Н·м;
D0 = 0,13 м – диаметр оси пальцев;
z = 8 – число пальцев;
dn = 0,01 м – диаметр пальца;
lвт = 0,045 м – длина упругого элемента;
Пальцы муфты, изготовленные из стали 45, рассчитывают на изгиб:
где С = 0,005 м – зазор между полумуфтами;
где – предел текучести материала пальцев;
Из расчетов видно, что данная муфта подходит, т.К. Расчетные напряжения смятия и изгиба меньше допустимых.
4.2 Расчет быстроходного вала
По условию на быстроходном валу есть муфта. Материал вала – сталь. Определяем муфту по справочнику по вращающему моменту.
Внешняя сила, действующая на вал со стороны муфты ([2], с. 263)
Длина участков вала
Рисунок 1 – Схема силовой нагрузки вала
Диаметр быстроходного вала определяем по формуле:
, (14)
где [τ]кр=14МПа (для сечения I-I под зубчатым колесом); [τ]кр=20МПа (для сечения II-II под подшипником качения); [τ]кр=25МПа (для сечения III-III под муфтой) – допускаемые напряжения кручения материала вала.
Схема силовой нагрузки вала в горизонтальной плоскости XOY (рис.2).
Рисунок 2
Реакции на опорах в горизонтальной плоскости:
Схема силовой нагрузки вала в вертикальной плоскости YOZ (рис.3).
Рисунок 3
Реакции на опорах в вертикальной плоскости:
Определим суммарные реакции на опорах вала:
4.2 Расчет тихоходного вала
По условию на тихоходном валу установлена цепная передача. Материал вала сталь. Длину ступицы звезды определяем как .
Длина участков вала:
Рисунок 4 – Схема силовой нагрузки вала
Диаметр вала определяем по формуле (14)
Схема силовой нагрузки вала в горизонтальной плоскости XOY (рис.5).
Рисунок 5
Реакции на опорах в горизонтальной плоскости:
Схема силовой нагрузки вала в вертикальной плоскости YOZ (рис.6).
Рисунок 6
Реакции на опорах в вертикальной плоскости:
Определим суммарные реакции на опорах вала:
5 Подбор подшипников качения
5.1 Для быстроходного вала
Выбираем ([3], с. 380, табл. 24.10) однорядный радиальный шарикоподшипник по ГОСТ 8338 - 75 № 409, у которого: С =76,1 кН - динамическая грузоподъёмность; С0=45,5 кН - статическая грузоподъёмность; d=45 мм - внутренний диаметр.
Определяем эквивалентную нагрузку по правому подшипнику качения определим по формуле:
(15)
где X – коэффициент радиальной нагрузки на подшипник. V – коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо подшипника вращается (при вращении внутреннего кольца V=1,0); Y – коэффициент осевой нагрузки на подшипник; – коэффициент безопасности. Берем его равным 1,2 ([2], с. 292); – температурный коэффициент. Берем его равным 1,0 ([2], с. 292).
Определяем отношение известных параметров:
.
По нему находим параметр осевой нагрузки е ([3], с.81, табл. 7.1).
;
Определяем отношение известных параметров
;
Т.к. отношение , то рассчитываем по полной формуле. Коэффициент Y = 1,99; X = 0,56.
Определяем требуемую долговечность подшипников:
Подстановкой всех известных параметров в формулу (14) получаем:
Определяем часовую долговечность для выбранного подшипника по формуле:
(16)
где m=3,0 для шарикоподшипников.
Подстановкой известных параметров в формулу (15) получаем
Следовательно, выбранный подшипник качения № 409 удовлетворяет требуемой долговечности.
5.2 Для тихоходного вала
Выбираем ([3], с. 380, табл. 24.10) однорядный радиальный шарикоподшипник по ГОСТ 8338 - 75 № 211, у которого: С=43,6 кН - динамическая грузоподъёмность; С0=25,0 кН - статическая грузоподъёмность; d=55 мм - внутренний диаметр. Так как передача прямозубая, подшипники воспринимают радиальную нагрузку.
Определяем эквивалентную нагрузку по правому подшипнику качения. определим по формуле (15).
Определяем отношение известных параметров:
;
По нему находим параметр осевой нагрузки е ([3], с.81, табл. 7.1).
;
Определяем отношение известных параметров
;
Т.к. отношение , то рассчитываем по полной формуле. Коэффициент Y = 1,71; X = 0,56.
Подстановкой всех известных параметров в формулу получаем:
Подстановкой известных параметров в формулу (15) получаем
Следовательно, выбранный подшипник качения № 211 удовлетворяет требуемой долговечности.