Привод вертикального вала смесителя

а) сечение 1:

S = 7,5∙19,9 / (7,52 + 19,92)½ = 7,0 > [1,5…2,5];

б) сечение 2:

S = 1,57∙16,5 / (1,222 + 16,52)½ = 1,56 > [1,5…2,5].

Сопротивление усталости в опасных сечениях вала обеспечивается.

Ресурс подшипников качения

Рассчитаем ресурс нижнего подшипника, так как он воспринимаем наибольшую нагрузку и от зубчатой передачи и от звездочки.

Ранее были рассчитаны внешние нагрузки на опорах:

Fa = 1722 Н.

Рr1 = 1273 Н, Р r2 = 6708 Н.

Ранее мы подобрали подшипник 7308: d = 40 мм; D = 90 мм; В = 23 мм;

Т = 25,25; С = 66 кН; С0 = 47,5 кН.

Осевые составляющие радиальных составляющих конических подшипников:

где е = 0,38,

Осевые нагрузки подшипников в нашем случае: S1 > S2; Fa> 0.

Тогда Pa1 = S1 = 402 H;

Pa2 = S2 + Fa = 2115 + 1722 = 3837 H.

Отношение Следовательно, осевую нагрузку учитываем.

Эквивалентная нагрузка:

Для заданных условий: V = Кб = КТ = 1, X = 0,4, Y = 1,465.

Скорректированный расчетный ресурс при 90%-й надежности:

L10ah′ = [106a1a23 / (60n)](Cr / PEr) p,

где а1 = 1 — коэффициент надежности при 90%-й гарантии;

а23 — обобщенный коэффициент, учитывающий влияние качества металла и условий эксплуатации: конические подшипники, условия обычные (1-го вида), а23 = 0,65;

расчетная долговечность:

L10ah′ = [106 · 1·0,65 / (60· 229,3)](66 000 / 8054)

10/3 = 52 415 ч.

Заданный ресурс Lh = 20 814 ч.

Расчетный ресурс значительно превышает заданный.

Возьмем подшипники 7508 d = 40 мм; D = 80 мм; В = 23,5 мм;

Т = 24,75; С = 42,4 кН; С0 = 32,7 кН.

L10ah′ = [106 · 1·0,65 / (60· 229,3)](42 400 / 8054)

10/3 = 11 991 ч.

Но, как мы видим, подшипники легкой серии не обеспечивают заданный ресурс.

Вывод. Для обеспечения заданного ресурса в 20 814 ч в качестве опор данного вала следует принять подшипники 7308 ГОСТ 27 365–87.

Расчет шпоночных соединений

Диаметр тихоходного вала под колесом принимаем равным dП = 45 мм.

Ступица колеса соединяется с валом призматической шпонкой для d = 45 мм сечение (табл. 3.1): b x h = 14×9 мм; глубина паза t1 = 5,5 мм.

Стандартные шпонки проверяют только на смятие боковых поверхностей по формуле, МПа: (СМ = 2000 Т / (dlPk) ([(СМ], (11.1)

где lP = l — b (для шпонок с двумя скругленными концами) — расчетная длина,

k = (h — t1) — глубина врезания шпонки в ступицу,

t1 — глубина врезания шпонки;

[(СМ] - допускаемое напряжение смятия: для стальной ступицы [2, c. 121] [(СМ] = 110…190 МПа. для чугунной ступицы [(СМ] = 70…100 МПа.

(СМ = 2000· 146,45 / (45· 20·3,5)= 93 ([(СМ],

По формуле расчетная длина шпонки из условия смятия:

lP′ = 2000ТТ /{d (h — t1)[σСМ]}, (11.2)

где [σСМ] примем равным для стальной ступицы 150 МПа.

Тогда lP′ = 2000∙146,45 / [45∙(9 — 5,5)∙150] = 16 мм.

Принимаем lP = 20 мм. Полная длина шпонки со скругленными концами l = lP + b = 20 +12 = 32 м м, что соответствует стандарту.

Обозначение шпонки: ШПОНКА 14×9×32 ГОСТ 23 360–78.

Длина ступицы колеса по формуле:

lСТ′ = l + (5…10) = 32 + 8 = 40 мм.

Принимаем lСТ = 40 мм.

Шпонка под полумуфтой: d = 32 мм, 10×8, глубина паза t1 = 5,0 мм.

(СМ = 2000· 48,45 / (32· 32·3)= 32 ([(СМ],

lP′ = 2000∙48,45 / [32∙(8 -5)∙150] = 7 мм.

l = lP + b = 32 +8 = 40.

Выбираем шпонку: ШПОНКА 10×8×40 ГОСТ 23 360–78.

Шпонка под звездочкой: d = 32 мм, 10×8, глубина паза t1 = 4,0 мм.

(СМ = 2000· 146,45 / (32· 32·3)= 96 ([(СМ],

lP′ = 2000∙146,45 / [32∙(8 -5)∙150] = 21 мм.

l = lP + b = 32 +8 = 40.

Выбираем шпонку: ШПОНКА 10×8×40 ГОСТ 23 360–78.

Расчет болтов крепления редуктора к раме

На болты, которые крепят к раме редуктор, наибольшая сила действует со стороны цепной передачи. Сила FВ, действующая на тихоходный вал редуктора равна FВ = 3337,5 Н. Правда она не находится на одной оси с линией среза, следовательно, создает какой-то момент. Но примем, что они находятся на одной линии: FВ = Fd = 3337,5 Н/

Сила Fd уравновешивается силами трения Ff на стыках. Они создаются силой затяжки Fзат болта при сборке (рис. 12.1):

Ff = iFзатf (Fd .

Откуда требуемая сила затяжки:

Fзат = KFd / (if), (12.1)

где К = 1,5…2 — коэффициент запаса затяжки на сдвиг; i — число плоскостей стыка; f — коэффициент трения материалов деталей на стыке.

Рис.

12.1. Схема действия сил на болт

Примем К = 1,5, f = 0,15, i = 1, требуемая сила Fзат должна быть в 10 раз больше внешней сдвигающей силы Fd. При расчете из условия среза определяют диаметр стержня dC:

dC (([4Fd / (([(]ср]½

с округлением до стандартного dC из условия dC (dC (и проверкой напряжений смятия по формуле:

(см = Fd / (dC (hmin) ([(]см, где (hmin — наименьшая сумма толщин соединяемых деталей, сминаемых с одной стороны.

(В = 6(100 = 600 МПа; (Т = 6(8(10 = 480 МПа; (Т / (В = 8(10 = 80%. [(] = (0,025…

0,03)(В = 18 МПа.

dC (([4· 3337,5/ (3,14· 18]½= 15,4 мм.

Принимаем диаметр болтов 16 мм.

Общая формула силы затяжки Fзат болта с зазором из условия отсутствия сдвига деталей в плоскости стыка :

Fзат1 = КFd / (if) ((1 — ()Fz / z, (12.2)

где z — общее число болтов; (- коэффициент основной (внешней) нагрузки; знак плюс — сила Fz отрывающая; знак минус — сила Fz сжимающая; К, i, f — см. формулу (12.1). Fz = 0. (она мала по сравнению с Fd)

Fзат = 1,5· 3337,5 / (0,15· 1,0) = 33 375Н.

Возможность затяжки болтов рабочим стандартным гаечным ключом определяется из соотношения Fзат = 70Fраб, откуда требуемое усилие рабочего:

Fраб (= Fзат / 70 ([Fраб] = [300…500] Н.

Если Fраб (< [Fраб], то необходим контроль затяжки при сборке. Если Fраб (> [Fраб], то следует предусмотреть дополнительные меры по беспечению Fзат .

Fзат =70 · [300…500] = 21 000…35 000 Н.

Следовательно, берем 8 болтов диаметром М16.

1. Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для техн. спец. вузов. 7-е изд. / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов.- М.: Высшая школа, 2001.- 447 с.

2. Дунаев, П. Ф. Детали машин. Курсовое проектирование: учеб. пособие для машиностроит. спец. учреждений среднего профессионального образования. 3-е изд. / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов.- М.: Машиностроение, 2002.- 536 с.

3. Правила оформления пояснительных записок и чертежей: метод. ука-зания по дисциплине «Детали машин» для студентов всех спец. и форм обучения. 2-е изд ./ НГТУ; сост.: А. А. Ульянов, Н. В. Дворянинов и др.- Н. Нов-город, 2000 и 2003.- 35 и 36 с.

4. Пример выполнения пояснительной записки: метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. всех форм обучения. 3-е изд., перераб. и доп. / НГТУ; сост.: А. А. Ульянов, Ю. П. Кисляков, Л. Т. Крюков.- Н. Новгород, 2002.- 44 с.

5. Ульянов, А. А. Детали машин и основы конструирования: комплекс учебно-методических материалов для студентов безотрывных форм обучения: в 2 ч. Ч.

2. Курсовой проект / А. А. Ульянов.- Н. Новгород, НГТУ, 2007.- 95 с.

6. Атлас конструкций узлов и деталей машин: учеб. пособие; под ред. О. А. Ряховского. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005, 384 с.

7. Детали машин: атлас конструкций: в 2 ч. Ч. 1 5-е изд.; под ред. Д. Н. Решетова. — М.: Машиностроение, 1992. -352 с.

8. Курмаз Л. В. Детали машин. Проектирование: справочное учебно-метод. пособие / Л. В. Курмаз, А. Т. Скойбеда. — М.: Высшая школа, 2004. — 308 с.

9. Шейнблит, А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие для техникумов, 2-е изд., перераб. и доп. / А. Е. Шейнблит.- Калининград: Янтарный сказ, 2003.- 454 с.

10. Ременные передачи: метод. указания по дисциплине «Детали машин»

для студентов машиностроительных спец. в 2 ч. / НГТУ; сост.: А. А. Ульянов, Н. В. Дворянинов, Ю. П. Кисляков.- Н. Новгород, 1999.- 31 и 16 с.

11. Расчет цепных передач: метод. указания к курсовому проекту по дис;

циплине «Детали машин» для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; сост.: А. А. Ульянов, Ю. П. Кисляков и др.- Н. Новгород, 1999.- 23 с.

12. Энергетический и кинематический расчеты приводов: метод. указания по дисциплине «Детали машин» для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; сост.: А. А. Ульянов.- Н. Новгород, 2000.- 27 с.

13. Расчет и конструирование валов: метод. указания к курсовому про;

екту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. всех форм обучения / НГТУ; сост.: А. А. Ульянов, Ю. П. Кисляков, Л. Т. Крюков.- Н. Новгород, 1999.- 36 с.

14. Муфты приводов: метод. указания по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов всех специальностей и форм обучения / НГТУ; сост.: А. А. Ульянов, Л. Т. Крюков, В. В. Андреев.- Н. Новгород, 2006.- 34 с.

15. Подбор подшипников качения: метод. указания по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов всех спец. и форм обучения / НГТУ; сост.: А. А. Ульянов, С. Н. Муравьев, С. Н. Бабушкин. — Н. Новгород, 2004.- 27 с.

16. Расчет болтовых соединений: метод. указания по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов машиностроительных спец. всех форм обучения / НГТУ; сост.: А. А. Ульянов, Л. Т. Крюков и др.- Н. Новгород, 2004.- 31 с.

17. Ульянов, А. А. Детали машин: учеб. пособие / А. А. Ульянов.- Н. Новгород, НГТУ, 2006.- 199 с.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Листов

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лит.

Пояснительная

записка

Утверд.

ОК — 06.07 — 00.

23.01

1 — электродвигатель;

2 — муфта;

3 — редуктор конический одно;

ступенчатый вертикальный;

4 — цепная передача;

5 — рама привода;

6 — винтовой смеситель

Рисунок 1 — Кинематическая схема

Н. Контр.

Реценз.

Провер.

Разраб.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Fd/2

Fd/2

Fd/2

Fd

Fзат Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ОК — 06.07 — 00.

23.01- 0000 ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.