Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов
Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.
Сила приходящаяся на один винт
Fв = 0,5RBY = 0,5∙153= 77 H
Принимаем коэффициент затяжки Кз = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.
Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σв = 500 МПа, предел текучести σт = 300 МПа; допускаемое напряжение:
[σ] = 0,25σт = 0,25∙300 = 75 МПа.
Расчетная сила затяжки винтов
Fp = [Kз(1 – х) + х]Fв = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]77 =104 H
Определяем площадь опасного сечения винта
А = πdp2/4 = π(d2 – 0,94p)2/4 = π(12 – 0,94∙1,75)2/4 = 84 мм2
Эквивалентное напряжение
σэкв = 1,3Fp/A = 1,3∙104/84 = 2 МПа < [σ] = 75 МПа
Уточненный расчет валов
Быстроходный вал
Рассмотрим сечение, проходящее под опорой B. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.
Материал вала сталь 45, улучшенная: sВ = 780 МПа [3 c. 34]
Пределы выносливости:
- при изгибе s-1 » 0,43×sВ = 0,43×780 = 335 МПа;
- при кручении t-1 » 0,58×s-1 = 0,58×335 = 195 МПа.
Суммарный изгибающий момент
Ми = (70,92 +14,62)1/2 = 72,4 Н·м
Осевой момент сопротивления
W = πd3/32 = π353/32 = 4,21·103 мм3
Полярный момент сопротивления
Wp = 2W = 2·4,21·103 = 8,42 мм
Амплитуда нормальных напряжений
σv = Mи/W = 72,4·103/4,21·103 = 17,2 МПа
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
tv = tm = T1/2Wp = 36,7·103/8,42·103 = 4,4 МПа
Коэффициенты [3 c. 165]:
kσ/eσ = 3,4; kt/et = 0,6 kσ/eσ + 0,4 = 0,6·3,4 + 0,4 = 2,44
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
sσ = σ-1/(kσσv/eσ) = 335/3,4·17,2 = 5,7
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
st = t-1/(kttv/et + yt tm) = 195/(2,44·4,4 + 0,1·4,4) = 17,4
Общий коэффициент запаса прочности
s = sσst/(sσ2 + st2)0,5 = 5,7·17,4/(5,72 + 17,42)0,5 = 5,3 > [s] = 1,5
Тихоходный вал
Рассмотрим сечение, проходящее под опорой C. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.
Материал вала сталь 40X, улучшенная: sВ = 930 МПа [2c34]
Пределы выносливости:
- при изгибе s-1 » 0,43×sВ = 0,43×930 = 400 МПа;
- при кручении t-1 » 0,58×s-1 = 0,58×400 = 232 МПа.
Суммарный изгибающий момент
Ми = (268,82 + 97,82)1/2 =286,0 Н·м
Осевой момент сопротивления
W = πd3/32 = π353/32 = 4,21·103 мм3
Полярный момент сопротивления
Wp = 2W = 2·4,21·103 = 8,42 мм
Амплитуда нормальных напряжений
σv = Mи/W = 286,0·103/4.21·103 = 67,9 МПа
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
tv = tm = T2/2Wp =110,7·103/2·8.42·103 = 6,6 МПа
Коэффициенты [3 c. 165]:
kσ/eσ = 3,2; kt/et = 0,6 kσ/eσ + 0,4 = 0,6·3,2 + 0,4 = 2,32
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
sσ = σ-1/(kσσv/eσ) = 400/3,6·67,9 = 1,64
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
st = t-1/(kttv/et + yt tm) = 232/(2,32·6,6 + 0,1·6,6) =14,5
Общий коэффициент запаса прочности
s = sσst/(sσ2 + st2)0,5 = 1,64·14,5/(1,642 +14,52)0,5 = 1,63> [s] = 1,5
Технический уровень редуктор
Условный объем редуктора
V = LBH = 350∙245∙250 = 21∙106 мм3
L = 350 мм – длина редуктора;
В = 245 мм – ширина редуктора;
Н = 250 мм – высота редуктора.
Масса редуктора
m = φρV∙10-9 = 0,50∙7300∙21∙106∙10-9 = 78 кг
где φ = 0,50 – коэффициент заполнения редуктора
ρ = 7300 кг/м3 – плотность чугуна.
Критерий технического уровня редуктора
γ = m/T2 = 78/110,7 = 0,70
При γ > 0,2 технический уровень редуктора считается низким, а редуктор морально устаревшим.
Литература
1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.
2. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.
3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.
4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.
5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.
6. Альбом деталей машин.
7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.
8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.
Содержание
Задание
1.1 Кинематическая схема
1.2 Срок службы приводного устройства
2 Выбор двигателя, кинематический расчет привода
3 Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений
4 Расчет закрытой конической передачи
5 Расчет открытой цилиндрической передачи
6 Нагрузки валов редуктора
7 Разработка чертежа общего вида редуктора.
8 Расчетная схема валов редуктора
9 Проверочный расчет подшипников
10 Конструктивная компоновка привода
10.1 Конструирование зубчатых колес
10.2 Конструирование валов
10.3 Выбор соединений
10.4 Конструирование подшипниковых узлов
10.5 Конструирование корпуса редуктора
10.6 Конструирование элементов открытых передач
10.7 Выбор муфты
10.8 Смазывание.
11 Проверочные расчеты
11.1 Проверочный расчет шпонок
11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов
11.3 Уточненный расчет валов
12 Технический уровень редуктор
Литература