- •Федеральное агентство по образованию (Рособразование)
- •Курсовая работа
- •1. Технологическая часть
- •1.1 Составление схемы нижнего склада и подбор оборудования для различных его участков
- •1.2 Расчет производительности всех участков и определение места установки буферных магазинов
- •2. Общая часть
- •2.2 Анализ конструкции оборудования
- •2.4 Выводы о достоинствах и недостатках конструкций
- •3 Выбор и обоснование исходных данных для модернизации машины
- •3.1 Патентные исследования
- •4. Конструктивная часть
- •4.1 Описание конструкции модернизируемого узла
- •4.2 Гидромеханическая и электрическая схема колуна
- •4.3 Определение основных параметров роликового транспортера
- •4.4 Выбор электродвигателя
- •4.5 Кинематический и энергетический расчеты
- •4.6 Расчет закрытой зубчатой передачи
- •4.7 Расчет цепной передачи с роликовой приводной цепью
- •4.8 Конструирование звездочек
- •4.9 Расчет валов
- •4.10 Подбор подшипников качения
- •4.11 Подбор шпонок и проверочный расчет их на смятие
- •4.12 Подбор муфты
4.9 Расчет валов
4.9.1 Выбор материала вала и определение допускаемых напряжений.
Примем материалом для вала сталь 45. Механические характеристики стали 45:
НВ 270; ; ; ;; .
Определяем допускаемое напряжение
, (4.71)
где – коэффициент концентрации напряжений, = 1,7;
– требуемый коэффициент запаса прочности,
МПа.
Предварительная компоновка редуктора.
Рисунок 17 – Компоновочная схема редуктора
мм – длина ступицы муфты;
мм – длина ступицы звездочки.
мм; (4.71)
, (4.72)
. Принимаем 50 мм.
, (4.73)
мм.
4.9.2 Расчет быстроходного вала
Исходные данные: окружная сила = 1637,6 Н; радиальная сила = 596 Н; Т = 20,88 Н; диаметр шестерни d = 25,5 мм; 50 мм, 110 мм; материал вала – сталь 45; 120,59 МПа.
Рисунок 18 – Схема сил, действующих на вал
Вертикальная плоскость
Н. (4.74)
Проверка:
.
Строим эпюру изгибающих моментов от сил, действующих в вертикальной плоскости:
;
; (4.75)
Н м;
;
.
Горизонтальная плоскость
Определяем реакции опор ,
; (4.76)
Н.
Строим эпюру изгибающих моментов от сил, действующих в горизонтальной плоскости:
;
;
Н;
; (4.77)
.
Определяем суммарные реакции опор.
; (4.78)
Н.
Строим суммарную эпюру изгибающих моментов.
; (4.79)
Н м.
Строим эпюру крутящих моментов
; (4.80)
Н м.
Строим эпюру эквивалентных моментов
; (4.81)
Н м;
Н м;
.
Рисунок 19 – Эпюра моментов быстроходного вала
Определяем диаметры вала в сечениях по формуле
, (4.82)
где – допускаемое напряжение изгиба, = 120,59 МПа;
мм;
мм;
мм.
Принимаем диаметры вала мм; мм.
4.9.3 Расчет тихоходного вала
Исходные данные: окружная сила = 1637,6 Н; радиальная сила = 596 Н; сила действующая от звездочки Н; Т = 80,25 Н; 50 мм, 110 мм; материал вала – сталь 45; 120,59 МПа.
Рисунок 20 – Схема сил, действующих на вал
Вертикальная плоскость
; (4.83)
Н;
Строим эпюру изгибающих моментов
;
;
Н м;
; (4.84)
.
Горизонтальная плоскость
; ; (4.85)
Н.
; ; (4.86)
- перев.
Проверка:
; -1647,12+596+2737,52-1686,4 = 0.
Строим эпюру изгибающих моментов
;
Н м;
Н м.
Находим суммарные реакции опор аналогично предыдущему расчету по формуле (4.78).
Н;
Н.
Находим суммарный изгибающий момент аналогично предыдущему расчету
;
Н м;
Н м;
.
Определяем крутящий момент
; (4.87)
Н м.
Определяем эквивалентные моменты в сечениях по формуле (4.81).
;
Н м;
Н м;
Н м.
Все расчеты выполнялись в соответствии с методической литературой и учебными пособиями [12]. В расчетах эквивалентный момент на подшипнике получился больше чем эквивалентный момент на колесе. Это связано с тем, что изгибающий момент на подшипнике больше, чем на зубчатом колесе.
Рисунок 21 – Эпюра моментов тихоходного вала
Определяем диаметры вала
мм;
мм;
мм.
В соответствие с расчетами принимаем следующие диаметры вала в сечениях:
мм; мм; мм.
4.9.4 Проверочный расчет тихоходного вала в опасном сечении
4.9.4.1 Определяем амплитуду нормальных напряжений
, (4.88)
где – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала;
– осевой момент инерции,
МПа.
4.9.4.2 Средние напряжения цикла
, (4.89)
где – полярный момент сопротивления сплошного сечения вала,
МПа.
4.9.4.3 Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений
; .
4.9.4.4 Масштабные коэффициенты для нормальных и касательных напряжений
= 0,92; = 0,83.
4.9.4.5 Коэффициент шероховатости, учитывающий влияние шероховатости на усталостную прочность вала
= 1,0.
4.9.4.6 Коэффициент влияния поверхностного упрочнения на усталостную прочность
= 2,4
4.9.4.7 Вычисляем коэффициенты снижения предела выносливости
; (4.90)
.
; (4.91)
.
4.9.4.8 Коэффициент ассиметрии цикла
.
4.9.4.9 Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
, (4.92)
где – предел выносливости;
– коэффициент ассиметрии цикла нормальных напряжений, не определяется, так как напряжения изменяются по симметричному циклу и = 0,
.
4.9.4.10 Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
, (4.93)
.
4.9.4.11 Расчетный коэффициент запаса прочности
; (4.94)
.
4.9.4.12 Сравниваем расчетный коэффициент запаса прочности с требуемым .
. Так как 4,5 > 2,5, условие прочности выполнено.