6. Уточненный расчет валов

6.1 Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

Рисунок 2

Расчет ведущего вала.

Дано: , , F_оп = 2473Н

, , l₁=0,012, l₂=0,058, l₃=0,15

Определение реакций опор.

R₁ = d₁ / 2 =0,081 / 2 = 0,0405мм

Плоскость yоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси Y:

М_1X = М_4X = 0,

М_2X = F_оп ^. l₁ = 2473,2 ^. 0,085 = 210,22 Нм

М_3X = F_оп ^. (l₁ + l₂) + R_AY ^. l₂ = 2473,2*0,143-2488,6*0,058= 209,33 Нм

М_3X = R_BY ^. l₃ = -2488,6*0,058 = 186,93Нм

Плоскость xоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси X:

М_1Y = М_2Y = M_4Y = 0,

M_3Y = R_AX ^. l₂ = -746,3*0.052 = -38,8 Нм

Определение крутящих моментов:

Определение суммарных опорных реакций.

Определение суммарного изгибного момента в наиболее нагруженных сечениях:

\

Расчет промежуточного вала.

Дано: , l₁=0,06 м, l₂=0,078 м, l₃=0,073 м.

Определение реакций опор.

R₂ = d₂ / 2 = 239 / 2 = 119,5мм

Плоскость yоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси Y:

М_1x = М_4x = 0,

М_2x = R_AY ^. l₁ = 283,53 ^.0,06 = 17,01Нм

М_2x = M_2x - F_aБ d₂/2 = 17,01-553,1*0,1195 =-49,08 Нм

М_3x = R_BY ^. l₃ = 945,67 ^. 0.073 = 69,04 Нм

Плоскость xоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси X:

М_1Y = М_4Y = 0,

M_2Y = R_AX ^. l₁ = 4729,6 ^. 0.06 = 283,77 Hм

М_3Y = R_ВX ^. l₃ = 5372,8 ^.0.073 = 392,2 Нм

Определение крутящих моментов:

Определение суммарных опорных реакций:

Определение суммарного изгибного момента в наиболее нагруженных сечениях:

Расчет ведомого вала.

Дано: , l₁=0,142 м, l₂=0,077 м, l₃=0,195 м.

Сила от действия консольной нагрузки со стороны муфты.

Плоскость yоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси Х:

М_1X = М_4X =М_3X

М_2X = R_AY ^. l₁ = -864,9 ^.0,142 = -122,82 Н

Плоскость xоz:

Проверка:

Определение суммарных изгибающих моментов относительно оси Y:

М_1Y = M_4Y = 0,

М_2Y = R_AX ^. l₁ = -5720,4 ^.0.142 =-812,3 Нм

М_3Y=-F_м*l₃=-3753,9*0.195=-732,0

Определение крутящих моментов:

Определение суммарных опорных реакций.

Определение суммарного изгибного момента в наиболее нагруженных сечениях:

6.2 Расчёт ведущего вала на выносливость.

1. Сечение под подшипник

Находим эффективный коэффициент концентрации напряжений

а. Обусловленный проточкой

r = 1 по рис. 5.12 /3/ с. 48

табл. 5.11 /3/ с. 53

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.11 /3/ с. 53

К_ = 2,20, К_ = 1,75

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения:

Напряжения изгиба

Определяем пределы выносливости в расчетных сечениях

Коэффициент запаса для нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

Коэффициент запаса для касательных напряжений по формуле /3/ с. 51

Коэффициент запаса при одновременном действии касательных и нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

6.3 Расчёт промежуточного вала на выносливость.

1. Сечение под шестерней

Находим эффективный коэффициент концентрации напряжений

r = 1 по рис. 5.12 /3/ с. 48

табл. 5.11 /3/ с. 53

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.11 /3/ с. 53

К_ = 2,05, К_ = 1,65

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения:

b=14

t₁=5.5

Напряжения изгиба

Определяем пределы выносливости в расчетных сечениях

Коэффициент запаса для нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

Коэффициент запаса для касательных напряжений по формуле /3/ с. 51

Коэффициент запаса при одновременном действии касательных и нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

6.4 Расчёт ведомого вала на выносливость.

1.Сечение под колесом

Находим эффективный коэффициент концентрации напряжений

r = 1,6 по рис. 5.12 /3/ с. 48

табл. 5.11 /3/ с. 53

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов с галтельным переходом по табл. 5.11 /3/ с. 53

К_ = 2,2, К_ = 1,75

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:

Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения:

b=22

t₁=9

Напряжения изгиба

Определяем пределы выносливости в расчетных сечениях

Коэффициент запаса для нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

Коэффициент запаса для касательных напряжений по формуле /3/ с. 51

Коэффициент запаса при одновременном действии касательных и нормальных напряжений по формуле /3/ с. 51

7. ПРОВЕРКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВ.

7.1 Расчет подшипников ведущего вала.

Выбираю шариковый радиальный однорядный подшипник №308.

Подшипник А более нагружен, чем подшипник B, поэтому дальнейший расчет производится для подшипника А.

3

X = 0.56; Y = 1.99; V=1 /1/ с.107

Определение эквивалентной динамической нагрузки

/1/ с.106

/1/ с.107

из табл. 7.4 /1/ с.107

Определяем долговечность подшипника по формуле /1/ c. 108

L>L_{H min}

7.2 Расчет подшипников промежуточного вала.

Выбираю шариковый радиальный однорядный подшипник №309.

Подшипник А более нагружен, чем подшипник В, поэтому дальнейший расчет производится для подшипника А.

Y = 1.99; V=1 /1/ с.107

Определение эквивалентной динамической нагрузки

/1/ с.106

/1/ с.107

из табл. 7.4 /1/ с.107

Определяем долговечность подшипника по формуле /1/ c. 108

То же в часах по формуле /1/ c. 108

L>L_{H min}

7.3 Расчет подшипников ведомого вала.

Выбираю шариковый радиальный однорядный подшипник №313

Подшипник А более нагружен, чем подшипник B, поэтому дальнейший расчет производится для подшипника А.

F_a = 0; V=1 /1/ с.107

Определение эквивалентной динамической нагрузки

/1/ с.106

/1/ с.107

из табл. 7.4 /1/ с.107

Определяем долговечность подшипника по формуле /1/ c. 108

L>L_{H min}

8. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ.

8.1 Колесо промежуточного вала.

Призматическая шпонка: b x h x l

При d = 43мм:

b = 16, h = 10, t₁ = 6 табл. 5.19 /3/ с.60

Принимаем полную длину l=50

Определяем рабочую длину шпонки l_p:

Проверка шпонки на условие прочности:

Получили шпонку:

Шпонка 16х10х45 Гост 23360 - 78.

8.2 Колесо ведомого вала.

Призматическая шпонка: b x h x l

При d = 71мм:

b = 20, h = 12, t₁ = 7.5 табл. 5.19 /3/ с.60

Принимаем полную длину l=75

Определяем рабочую длину шпонки l_p:

Проверка шпонки на условие прочности:

Получили шпонку:

Шпонка 20х12х75 Гост 23360 - 78.

8.3 Ведомый шкив ремённой передачи.

Призматическая шпонка: b x h x l

При d = 36мм:

b = 10, h =8, t₁ = 5 табл. 5.19 /3/ с.60

Принимаем полную длину l=40

Определяем рабочую длину шпонки l_p:

Проверка шпонки на условие прочности:

Получили шпонку:

Шпонка 10х8х50 Гост 23360 - 78.

8.4 Шестерня промежуточного вала.

Призматическая шпонка: b x h x l

При d = 42мм:

b = 16, h = 10, t₁ = 6табл. 5.19 /3/ с.60

Принимаем полную длину l=60

Определяем рабочую длину шпонки l_p:

Проверка шпонки на условие прочности:

Получили шпонку:

Шпонка 16х10х65 Гост 23360 - 78.

8.5 Под полумуфту

Призматическая шпонка: b x h x l

При d = 62мм:

b = 18, h = 11, t₁ = 7 табл. 5.19 /3/ с.60

Принимаем полную длину l=90

Определяем рабочую длину шпонки l_p:

Проверка шпонки на условие прочности:

Получили шпонку:

Шпонка 18х11х90 Гост 23360 - 78.

9 СМАЗКА, ГЕРМЕТИЗАЦИЯ, ВЕНТИЛЯЦИЯ

Для редуктора применяем непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом

Сорт масла выбираю по табл. 10.29 /2/ с. 255 – Индустриальное И-Г-А-46.

Уровень масла контролируем с помощью маслоуказателя, т. к. у него простая конструкция и он достаточно надежен.

При работе масло загрязняется продуктами износа деталей передач, и его сливают и меняют. Для этой цели в корпусе предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой.

При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса, это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Для избежания этого существует отдушина в верхней части корпуса редуктора, закрываемая пробкой.

Смазывание подшипников происходит из картера в результате разбрызгивания масла колесами, образованием масляного тумана и растекания масла по валам.

10. ВЫБОР МУФТЫ

Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую, т.к. она обладает лучшей податливостью и мало требовательна в соосности валов. Материал полумуфт – сталь Ст3 (ГОСТ 21425-93).

Расчетный момент муфты:

Н∙м,

где К_р - коэффициент режима нагрузки (табл. 10.26 /2/), Т_т – вращающий момент на тихоходном валу (см. п.1.3)

Принимаем муфту 2000–63–2.1 ГОСТ 21425-93

11. КОНСТРУИРОВАНИЕ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

И КРЫШЕК

11.1. В качестве материала корпуса и крышки корпуса выбираем серый чугун СЧ 15

11.2.Определяем толщину стенок корпуса, отвечающих требованиям технологии литья, необходимой прочности и жесткости корпуса δ

мм,

принимаем δ=8 мм; значение Т_т см. п.1.3

11.3.Определяем внутренний r и внешний R радиусы сопряжений плоскостей стенок корпуса

мм,

принимаем r=4 мм

мм,

принимаем R=12 мм

11.4.Определяем толщину платиков обрабатываемых поверхностей h

мм,

принимаем h=3 мм

11.5.Определяем диаметры приливов для подшипниковых гнезд D

мм

мм,

мм,

где D – диаметры наружных колец подшипников соответствующих валов (см. табл. 6)

11.6.Определение размеров конструктивных элементов крепления крышки редуктора к корпусу

1.Определяем диаметры винтов крепления крышки d

мм,

принимаем d=12 мм

2.Определяем ширину фланцев К

мм,

принимаем К=40 мм

3.Определяем расстояние от внешнего края фланца до оси винта С

мм,

принимаем С=15 мм

4.Определяем диаметр штифтов d_шт

мм,

принимаем d_шт=8 мм

11.7.Определяем диаметры винтов крепления болтов крепления редуктора к плите d_к

мм,

принимаем d_к=16 мм

11.8.Определяем толщину проушин S

мм

Размеры корпусных деталей таблица 8

Параметр	Значение,мм
Толщина стенок корпуса δ	8
Внутренний радиус сопряжения плоскостей стенок корпуса r	4
Внешний радиус сопряжения плоскостей стенок корпуса R	12
Высота платиков обрабатываемых поверхностей h	3
Диаметр прилива для подшипникового гнезда подшипника быстроходного вала Dпб	122,5
Диаметры приливов для подшипниковых гнезд подшипников промежуточного вала Dпп	135
Диаметр прилива для подшипникового гнезда подшипника тихоходного вала Dпт	185
Диаметры винтов крепления крышки d	12
Ширина фланцев К	40
Расстояние от внешнего края фланца до оси винта С	15
Диаметр штифтов dшт	8
Диаметры винтов крепления болтов крепления редуктора к плите dк	16
Толщина проушин S	16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1998.

2. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд-е 2-е, перераб. и дополн. – Калининград: Янтар. сказ, 1999.

41