Энергетический и кинематический расчет привода

Z2=34мм; M2=Fr*34=1.3*34=44.2 Н*м

Z2=68; M2=Fr*34-Rb*68=-13.09 Н*м

 

III-III  

Z3=0; M3=0

Z3=114.5;

M3= Fr*34-Rb*68-Fм*114.5=-44.9 Н*м

 

По построенным эпюрам выделяем опасные сечения:

1. Опора А
2. Точка В.

5.1.4. Упрощённый  расчёт вала

Точка А:

     (5.4)

где σЭ – эквивалентное нагружение, МПа;

σ – номинальные напряжения изгиба, МПа;

τ – напряжения изгиба, МПа.

    (5.5)

      (5.6)

где σ-1 – предел выносливости материала при изгибе, МПа;

σ-1=0,43σв      (5.7)

σ-1=275.2 МПа;

S – коэффициент запаса сопротивления усталости, S=1,5;

Кδ – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений,

Кδε = 2,6 – коэффициент для валов с напрессованными деталями.

σЭ = 21.43<

=104.8 МПа

Прочность в сечении обеспечена.

Второе опасное сечение:

    (5.4)

где σЭ – эквивалентное нагружение, МПа;

σ – номинальные напряжения изгиба, МПа;

τ – напряжения изгиба, МПа.

    (5.5)

      (5.6)

где σ-1 – предел выносливости материала при изгибе, МПа;

σ-1=0,43σв      (5.7)

σ-1=275.2 МПа;

S – коэффициент запаса сопротивления усталости, S=1,5;

Кδ – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений,

Кδε = 2,6 – коэффициент для валов с напрессованными деталями.

σЭ = 24.66<

=104.8 МПа

Прочность в сечении обеспечена.

5.3. Расчёт тихоходного  вала

5.3.1. Материал и термообработка вала

Сталь 45 горячекатанная.

σв=580МПа

σТ=320МПа

 

 

 

5.3.2. Проектный  расчёт вала

d       (5.19)

dn d+2t      (5.20)

dБn dn+3γ         (5.21)

dк

dБn

d

3,62*5=18,1мм

3,62*6=21,72мм

Назначаем d=20мм, t=3

dn

20+2·3=26мм

Назначаем dn=25мм; r=1,5

dБn

25+3·1,5=30мм

Назначаем dБn=30мм; dБn= dк=30мм.

5.3.3. Проверочный расчёт вала

Ft=0,48 кН, Fr=1,06 кН,

Т=47,75кН*м

Вертикальная плоскость:

Определяем реакции:

ΣМA=0; -Ft·34+Rb*68+Fм *114.5=0

RBY=

ΣМВ=0; RAY·68+Ft·34-Fм·114,5=0

RAY=

 

                                Строим эпюру:

I-I  

Z0=0; M0=0

Z1=34; M=Ft*34

II-II

Z2=0;   M2=0

Z2=34; M2=Ft*34=1060*34=36.04Н*м

Z2=68; M2=Ft*34-Rb=36040+922.29*68=98.75Н*м

III-III

Z3=0; M3=0

Z3=114.5; M3=Ft*34-Rb*68-Fм*114.5=0

Горизонтальная плоскость:

Определяем реакции:

ΣМA=0;   -Fr*34+Rb*68+Fm*114.5 =0

RBY=

ΣМВ=0;   -RAY·68+Fr*34-Fм*46,5=0

RAY=

Строим эпюру:

I-I  

                                                              Z1=0; M=0

                                                              Z1=34мм; M=Fr*34   

II-II 

Z2=0; M2=0

Z2=34мм; M2=Fr*34=1.06*34=36,04 Н*м

Z2=68; M2=Fr*34-Rb*68=99,03 Н*м

 

III-III  

Z3=0; M3=0

Z3=114.5;

M3= Fr*34-Rb*68-Fм*114.5=-88.8 Н*м

 

По эпюрам выделяем опасные сечения:

Опасное сечение – точка С (место посадки колеса на вал).

5.3.4. Упрощённый  расчёт вала

 (5.23)

где σЭ – эквивалентное нагружение, МПа;

σ – номинальные напряжения изгиба, МПа;

τ – напряжения изгиба, МПа.

σ-1=275,2МПа; ε=0,8; S=1,5; Кδ = 1,4 – шпоночный паз.

   (5.24)

σ = 19,6<

=45,4 МПа

Прочность в сечении обеспечена.

 

6. Выбор и  расчёт подшипников качения

6.1. Расчёт подшипников быстроходного вала

6.1.1. Выбор типа  подшипников

Роликовый конический шариковый 205

n=695 мин-1; р=3; а1=0,9; а23=1,4; Сr=14кН; Сor=6,95кН;Y=0.

6.1.2. Расчёт подшипников качения

Расчёт подшипников качения на долговечность производится по формуле:

Lh=

,  (6.1)

где  Lh- расчетная долговечность подшипника, ч;

        n- частота вращения вала, об/мин;

        Cr- динамическая грузоподъёмность подшипника (берётся  из справочных данных по подшипникам), кН;

        Pr- эквивалентная нагрузка, кН;

        Р- показатель  степени, равный в соответствии  с результатами экспериментов для роликоподшипников p=3;

        а1- коэффициент, учитывающий надежность работы подшипника, а1=0,9;

        а23- коэффициент, учитывающий качество металла подшипника и условия эксплуатации, а23=1,4;

        [Lh]- требуемая долговечность подшипника (для редуктора она равна сроку службы передач tΣ=8979ч.).

Эквивалентную нагрузку определяют по формуле:

Pr = (X ּV  ּ Fr +Y ּ Fa) ּ Кδ ּ Кt,                                       (6.2)

где  Fr – радиальная нагрузка,кН;

       Fa – осевая нагрузка, кН;

       X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

       V – коэффициент  вращения, равный 1 при вращении внутреннего  кольца относительно направления нагрузки;

       Кδ – коэффициент безопасности, для редукторов Кδ = 1,4;

       Кt – температурный коэффициент, вводимый при t >100º С, Кt =1.

При установке вала на радиально-упорных подшипниках осевые силы Fa, нагружающие подшипники, находят с учётом осевых составляющих S от действия сил Fr.

Для конических шариковых

6.1.3. Выбор типа подшипников

Шариковый радиальный однорядный 208.

n=695мин-1; р=3; а1=0,9; а23=1,4; Сr=14кН; Сor=6,95кН.

6.1.4. Расчёт подшипников качения

P = (X ּV  ּ Fr ) ּ Кδ ּ Кt,

где Fr =1,3кН – усилие от ременной передачи.

V=1; X=1; Y=0; Кδ = 1,4; Кt =1

Р=1·1·1,3·1,4·1=1,82кН.

Lh=

Долговечность подшипников обеспечена.

6.2. Расчёт подшипников промежуточного вала

6.2.1. Выбор типа подшипников

Шариковый  конический однорядный 205А.

n=173,75 мин-1; р=3; а1=0,9; а23=1,4; Сr=14кН; Сor=6,95кН;Y=0;

6.2.2. Расчёт подшипников качения

Pr = (X ּV  ּ Fr) ּ Кδ ּ Кt

Fr=1,06кН;

Pr = (1 · 1 ·1,06) ּ 1,4 ּ 1 = 2,2 кН.

Lh=

Долговечность подшипника обеспечена.

6.3. Расчёт подшипников тихоходного вала

6.3.1. Выбор типа  подшипников

Шариковый  конический однорядный 205А.

n=173,75 мин-1; р=3; а1=0,9; а23=1,4; Сr=14кН; Сor=6,95кН;Y=0;

6.3.2. Расчёт подшипников качения

Pr = (X ּV  ּ Fr) ּ Кδ ּ Кt

Fr=1,06кН;

Pr = (1 · 1 ·1,06) ּ 1,4 ּ 1 = 2,2 кН.

Lh=

7. Расчёт шпоночных соединений

7.1. Расчёт шпонки, установленной на тихоходном валу

Шпонка 10х8х63 ГОСТ 23360-78

Т=436,7Н·м; d=20мм; lp = 20мм.

σСМ =

< [σсм]=60МПа,

Прочность обеспечена.

 

Список 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.- 447 с., ил.

2. Иванов М.Н. Детали. – 5-е изд., перераб. –М.: Высш. шк., 1991. -383с.: ил.

3. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов  и деталей машин: Учеб. пособие  для вузов. -3-е изд., перераб. и  доп. – М.: Высш. шк., 1978. – 352с., ил.

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение В

Спецификация и таблица составных частей к графической части