Уточнюючий розрахунок валів

Уточнюючий розрахунок валів полягає у визначенні коефіцієнтів запасу міцності в небезпечних перерізів валу і порівняти їх із допустимими значеннями запасу міцності: . Тобто, згідно розрахунків повинна виконуватись умова: .

 

Ведучий вал зубчатого редуктора.

Матеріал валу – сталь 45, поліпшена (прийнятий в 3-му пункті курсового проекту). В залежності від діаметра виступів зубчатого колеса: мм з (табл.3.3, стор.34) обираємо середнє значення границі міцності матеріалу: МПа.

Визначаємо границі витривалості при симетричному циклі згину:

МПа

Визначаємо границі витривалості при симетричному циклі кручення:

МПа

Розраховуємо коефіцієнт запасу міцності на ведучому валу на кінці валу. Концентрацію напружень викликає наявність шпонкової канавки. Розміри перерізу валу приймають згідно діаметра: мм за (табл.8.9, стор.169): мм, мм.

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності в небезпечному перерізі, який буде рівним коефіцієнту запасу міцності за дотичними напруженнями:

де – границя витривалості при симетричному циклі при крученні;

– коефіцієнт концентрації дотичних напружень, який приймають для валів з шпонковою канавкою (обирають за табл.8.5, стор.165): ;

– значення, масштабний фактор для дотичних напружень (обирають за табл.8.8, стор.166): ;

– значення, яке приймають умовно (приймають за стор.166): ( );

та – значення, амплітуди та середнього напруження віднульового циклу.

Розраховуємо амплітуду та середнє напруження від нульового циклу:

де – крутний момент ведучого валу зубчатого редуктора;

– момент опору при крученні;

Визначаємо момент опору при крученні:

де – діаметр ведучого валу зубчатого редуктора;

та – розміри шпонкового пазу (обирали за попереднім пунктом).

Отже, момент опору при крученні становитиме:

мм3

 

Отже, амплітуда і середнє напруження від нульового циклу становить:

МПа

Отже, коефіцієнт запасу міцності в небезпечному перерізі становитиме:

Умова виконана.

 

Ведений вал зубчатого редуктора.

Матеріал валу – сталь 45, поліпшена (прийнятий в 3-му пункті курсового проекту). В залежності від діаметра виступів зубчатого колеса: мм з (табл.3.3, стор.34) обираємо середнє значення границі міцності матеріалу: МПа.

Визначаємо границі витривалості при симетричному циклі згину:

МПа

Визначаємо границі витривалості при симетричному циклі кручення:

МПа

За розрахунковими значеннями згинальних моментів в горизонтальній та вертикальній площинах (розрахованих та прийнятих з дев'ятого пункту курсового проекту), визначаємо сумарний згинальний момент:

Н·мм.

Розраховуємо коефіцієнт запасу міцності на вихідному валу в місці де розміщується колесо зубчате. Концентрацію напружень викликає наявність шпонкової канавки. Розміри перерізу валу приймають згідно діаметра: мм за (табл.8.9, стор.169): мм, мм.

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності в небезпечних перерізах:

де – коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями;

– коефіцієнт запасу міцності за дотичними напруженнями

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями:

де – границя витривалості при симетричному циклі при згині;

– коефіцієнт концентрації нормальних напружень, який приймають для валів з шпонковою канавкою (обирають за табл.8.5, стор.165): ;

– значення, масштабний фактор для нормальних напружень (обирають за табл.8.8, стор.166): ;

– значення, яке приймають умовно (за стор.166): ( );

– значення, амплітуди циклу нормальних напружень, яке рівне найбільшому напруженню при згині;

– значення, середнього напруження циклу нормальних напружень (якщо вісеве навантаження на валу відсутнє або значення не велике, то приймають умовно, що ).

 

 

Визначаємо коефіцієнт запасу міцності за дотичними напруженнями:

де – границя витривалості при симетричному циклі при крученні;

– коефіцієнт концентрації дотичних напружень, який приймають для валів з шпонковою канавкою (обирають за табл.8.5, стор.165): ;

– значення, масштабний фактор для дотичних напружень (обирають за табл.8.8, стор.166): ;

– значення, яке приймають умовно (приймають за стор.166): ( );

та – значення, амплітуди та середнього напруження віднульового циклу.

Визначаємо амплітуду та середнє напруження циклу дотичних та нормальних напружень:

де – крутний момент веденого валу зубчатого редуктора;

– момент опору при крученні;

– момент опору при згині;

Визначаємо момент опору при крученні та при згині:

де – діаметр валу під колесо зубчате, веденого валу зубчатого редуктора;

та – розміри шпонкового пазу (обирали за попереднім пунктом).

Отже, момент опору при крученні та при згині становитиме:

мм3

 

мм3

Отже, амплітуда і середнє напруження циклу дотичних і нормальних напружень становитиме:

МПа,

 

МПа, середнє напруження приймаємо:

Отже, коефіцієнт запасу міцності по нормальним і дотичним напруженням становить:

Отже, коефіцієнт запасу міцності в небезпечних перерізах становитиме:

Умова виконана.

 

 

Посадки деталей редуктора

Посадка зубчатого колеса на вал Н7/р6 виконується з відхиленням по ГОСТ 25347–82. Шийки валів під підшипники виконуються з відхиленням валу k6. Відхилення отворів в корпусі під зовнішні кільця підшипників по Н7.

 

Вибір сорту мастила

Змащування зубчатого зачеплення здійснюється за допомогою занурення зубчатого колеса в масло, яке заливається в усередину корпусу до рівня, який забезпечує занурення колеса приблизно на 10мм. Об’єм масляної ванни V визначаємо з розрахунку 0,25 дм3 масла на 1 кВт переданої потужності:

дм3.

По [табл.10.8] встановлюємо в’язкість мастила. При контактних напруженнях МПа і швидкості м/с (значення взяті з другого розділу) рекомендована в’язкість мастила повинна бути приблизно рівна м2/с.

По [табл.10.10] приймаємо масло індустріальне И-40А (по ГОСТ 20799-75).

Камери для підшипників заповнюємо пластичним змащувальним матеріалом УТ-1, періодично поповнюючи їх шприцом через прес-маслянки.

Складання редуктора

Перед складанням внутрішню частину корпусу редуктора очищають та покривають мастило стійкою фарбою. Складання редуктора проводять у відповідності з кресленням загального виду, починаючи з валів.

Складені вали вкладають в основу корпусу редуктора і надівають кришку редуктора.

Перед постановкою кришок підшипників в проточки закладають войлочні кільця – сальники. Потім закручують пробку мастилозмийного отвору, заливають мастило в корпус та закривають оглядове віконце кришкою з прокладкою.

Складений редуктор обкатують та проводять випробування на дослідному стенді по заданій програмі.

 

Література

1. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов / С. А. Чернавский, К. Н. Боков, И. М. Чернин и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987г.

2. Детали машин. Атлас конструкций / Под ред. Д. Н. Решетова. М.: Машиностроение, 1979. 367 с.

3. Детали машин. Расчет и конструирование / Под ред. Н. С. Ачеркана. М.: Машиностроение, 1969. Т. 3. 470 с.

4. Иванов М. Н., Иванов В. Н. Детали машин: Курсовое проектирование. М.: Высш. шк., 1975. 552 с.

5. Киркач Н. Ф., Баласанян Р.А., Расчет и проектирование деталей машин: [Учеб. пособие для техн. вузов]: Ч. 1. – 2-е изд., перераб. и доп. – Х.: Выща шк. Изд-во при ХГУ, 1988. – 142 с.: схем.

6. Чернин И. М., Кузьмин А. В., Ицкович Г. М. Расчеты деталей машин. Минск: Вышейш. шк., 1978. 472 с.

 

Зміст

стор.

1. Короткий опис редуктора 3

2. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок 4

3. Розрахунок зубчатих коліс редуктора 6

4. Попередній розрахунок валів редуктора 9

5. Конструктивні розміри шестерні і колеса 10

6. Конструктивні розміри корпуса редуктора 11

7. Розрахунок пасової передачі 12

8. Перший етап компонування редуктора 14

9. Перевірка довговічності підшипників 15

10. Вибір та перевірочний розрахунок з’єднувальної муфти 17

11. Перевірка міцності шпонкових з’єднань 18

12. Уточнений розрахунок валів 19

13. Посадки деталей редуктора 21

14. Вибір сорту мастила 22

15. Складання редуктора 23

Література 24