Привод технологической машины

2. Проверка прочности шпоночных соединений на ведомом валу

Укажем характерные сечения на расчетной схеме вала арабскими цифрами 1…5.

Крутящие моменты на участках равны:

на участке 5…3: Мк 5−3 = 2238,5 Н· м;

на участке 3…2: Мк 3−2 = 1119,25 Н· м.

Размеры призматических шпонок выбираются по ГОСТ 23 360–78 в зависимости от диаметра и длины участка вала, участвующего в соединении.

Условие прочности шпоночных соединений определяются по формуле

где Т — крутящий момент на расчетном участке вала, Н· м;

[σсм]- допускаемое напряжение смятия, [σсм] = 120МПа.

d — диаметр участка вала;

h — высота шпонки;

b — ширина шпонки.

Для участка диаметром 90 мм (место установки муфты) имеем: сечение шпонки 25×14, глубина паза на валу t1 = 9 мм длину шпонки принимаем l = =125 мм.

Для участка вала диаметром d = 110 мм, имеем сечение шпонки 32×18, t1 = 11,0 мм; длину шпонки l = 80 мм при длине ступицы 90 мм.

Крутящий момент, передаваемый шпонкой:

Отсюда:

Из приведенных расчетов следует, что условие прочности шпонок на ведомом валу обеспечено.

9.

3. Расчет ведомого вала на усталостную прочность

Изгибающий момент в сечении 1:

Изгибающий момент в сечении 2:

.

Изгибающий момент в сечении 3:

.

Изгибающий момент в сечении 4:

.

Расчет проводим для предположительно опасного сечения I-I.

Определим изгибающий момент М в сечении. Концентратором напряжения в указанном сечении является перепад диаметров с галтелью. Ширина колеса В=90 мм, длина плеча, а = l1 — В / 2 = 300 — 45 = 255 мм, Материал вала — Сталь 45 термообработанная улучшением. При диаметре вала 75…125 мм предел прочности стали 45

Предел выносливости для нормальных напряжений равен:

Предел выносливости для касательных напряжений равен:

Коэффициент запаса прочности S вала определяется по формуле:

где — коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям;

запас прочности;

Рисунок 8 — Расчетная схема ведомого вала с эпюрами крутящих и изгибающих моментов

;

.

Коэффициенты чувствительности к ассиметрии цикла определяются по формулам:

Определяем, эффективные коэффициенты концентрации напряжений по формулам:

;

В рассматриваемом сечении действует концентратор напряжений в виде перепада диаметров с D = 110 мм на d = 100 мм, с D/d = 110/100 = 1,1 и галтелью.

Радиус галтели равен:

(канавка для выхода шлифовального круга).

Определяем отношения r/d и t/r:

; .

Из таблицы с учетом интерполяций табличных значений определяем

Kσ = 2,65, Kτ = 1,65.

Определяем коэффициенты влияния размеров поперечного сечения вала и :

Коэффициент влияния упрочнения материала равен Кv = 1, так как поверхностное упрочнение вала не предусмотрено.

Коэффициент влияния шероховатости поверхности зависит от шероховатости поверхности вала. Посадочные поверхности валов диаметров более 80 мм под колесом обрабатываются с параметрами шероховатости Ra = 2,5 мкм. Такой поверхности соответствует KF = 1,33.

Суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении:

Осевая сила в рассматриваемом сечении Fa = 0 кН.

Осевой момент инерции сечения:

.

Амплитудное значение цикла нормальных напряжений:

Среднее значение цикла нормальных напряжений составляет:

.

Крутящий момент в этом сечении Т = 1119,25 Н· м = 1119,25· 103Н·мм.

Полярный момент инерции сечения:

Амплитудное значение цикла касательных напряжений:

Среднее значение цикла касательный напряжений :

;

;

;

.

Коэффициент запаса прочности S вала в рассматриваемом сечении:

Следовательно, вал достаточно прочен при принятых размерах.

9.

4. Расчет ведомого вала на статическую прочность

Наибольшая кратковременная нагрузка на вал возникает при пуске машины. В момент пуска крутящий момент на валы редуктора увеличивается в kп = 2,14 раз.

Максимальное нормальное напряжение в рассматриваемом сечении:

Максимальное нормальное напряжение в рассматриваемом сечении:

Эквивалентное расчетное напряжение:

Предел текучести материала вала

Отсюда:

Вал выдержит кратковременные перегрузки при пуске машины.

Библиографический список

Приводы машин: справочник/под ред. В. В. Длоуголий. Л. Машиностроение, 1982. 384 с.

Редукторы и мотор-редукторы общемашиностроительного применения: справочник/ Л. С. Бойко [и др.]. М.: Машиностроение, 1984. 247 с.

Иванов М. Н. Детали машин. Курсовое проектирование М.: Высшая школа. 1984. 551 с.

Расчет зубчатых передач: методические указания по курсам «Детали машин» и «Механика"/ Г. И. Казанский [и др.]. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ — УПИ, 2002. 36 с.

Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин.

М.: Высшая школа. 1985.

Дунаев П.Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование — М.: Высшая школа. 2002.

Дунаев П.Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин — М.: Высшая школа. 1985.

Детали машин. Атлас конструкций. Под редакцией Д. Н. Решетова. -М. Машиностроение, 1979.

Гутин С.Я., Власов М. Ю. Информационные технологии в эскизном проектировании и оптимизации параметров зубчатых цилиндрических редукторов. — М.: Высшая школа. 2004.

ГОСТ 21 354–87. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность.

Рекомендации. Расчеты и испытания на прочность. Расчеты на прочность валов и осей. Р 50−83−88.-М.: Госстандарт, 1988.

Перель Л. Я. Подшипники качения. Расчет, проектирование и обслуживание опор: справочник/ Л. Я. Перель, А. А. Филатов. М.: Машиностроение, 1992. 608с.

Иванов М. Н. Детали машин./М.Н. Иванов, В. А. Финогенов. М.: Высшая школа. 2003. 408 с.

Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин.

М.: Янтарный сказ. 2004, 455 с.

Решетов Д. Н. Детали машин./Д.Н. Решетов. М.: Машиностроение. 1989. 496 с.

Ряховский О. А. Справочник по муфтам. Л. Политехника, 1991. 381 с.

Вешкурцев В. И. Посадки основных деталей редукторов: учебное электронное текстовое издание. Информационный портал ГОУ ВПО УГТУ — УПИ, 2005

Режим доступа:

http://www.ustu.ru.