Расчёт привод

Подпись Дата.

σ = 130,3· 103/4071 = 32 МПа;

τ = 72,8· 103/8142 = 8,9 МПа.

SТσ = σТ/ σ = 800/32 = 25 — коэффициент текучести,.

SТτ = τТ/ τ = 500/8,9 = 56,2 — коэффициент текучести.

Коэффициент запаса по текучести:

SТ ≥ [SТ] = 2.

SТ = SТσ· SТτ/(SТσ 2 + SТτ2)½ = 25· 56,2/(252 + 56,22)½ = 22,8 > 2 — статическая прочность обеспечена.

Тихоходный вал.

Дано:

Ft2 = 1870 H.

Fr2 = 687 H.

Fα2 = 269 H.

FM = 2372 H.

Реакции опор (рис. 4):

в плоскости xz:

RAX = (Ft2b + FMc)/(a+b) =(1870· 49 + 2372· 88)/98 = 3065 Н;

RBX = (Ft2a — FM (a+b+c))/(a+b) =(1870· 49 — 2372· 186)/98 = -3567 Н;

Проверка: RAX + RBX + FM — Ft2= 3065 — 3567 + 2372 — 1870 = 0.

в плоскости yz:

RAY = (Fr2b + Fα2(d2/2))/(a+b) =(687· 49 + 269· 108,1)/98 = 640 Н;

RBY = (Fr2a — Fα2(d2/2))/(a+b) =(687· 49 — 269· 108,1)/98 = 47 Н;

Проверка: RAY + RBY — Fr2 = 640 + 47 — 687 = 0.

Суммарные реакции:

RA = = = 3131 H;

RB = = = 3567 H;

Опасным сечением является вторая опора.

Мy = 0.

Мx = FM c = 2372∙0,088 = 209 Н· м.

ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 22 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Мк = 202,1 Н· м КП = 2,2 — коэффициент перегрузки.

Определим нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:

σ = Mmax· 103/W;

τ = Mкmax· 103/Wк, где.

Mmax = KП ((Mx2 + My2)½ + Mк) = 904,4 Н· м Мкmax = KП Мк = 444,6 Н· м Схема тихоходного вала.

Рис. 4.

W = 0,1d3 = 6400 мм³.

Wк = 0,2d3 = 12 800 мм³.

ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 23 Изм. Лист № докум. Подпись Дата.

σ = 904,4· 103/6400 = 141,3 МПа;

τ = 444,6· 103/12 800 = 34,7 МПа.

SТσ = σТ/ σ = 800/141,3 = 5,7 — коэффициент текучести,.

SТτ = τТ/ τ = 500/34,7 = 14,4 — коэффициент текучести.

Коэффициент запаса по текучести:

SТ ≥ [SТ] = 2.

SТ = SТσ· SТτ/(SТσ 2 + SТτ2)½ = 5,7· 14,4/(5,72 + 14,42)½ = 5,3 > 2 — статическая прочность обеспечена.

2.7 Подбор подшипников качения Быстроходный вал.

Осевые нагрузки присутствуют, поэтому берем радиально-упорные шариковые подшипники № 46 205 ГОСТ 831–75, со следующими параметрами.

Динамическая грузоподъемность:

С = 15,7 кН.

Статическая грузоподъемность:

С0 = 8,34 кН.

Диаметр отверстия внутреннего кольца:

d = 25 мм.

Диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца:

D = 52 мм.

Ширина подшипника:

B = 15 мм.

S1 = e' · R1 = 0,68 · 2185 = 1486 H; α = 26° > 18°; e' = e = 0,68.

S2 = e' · R2 = 0,68 · 551 = 375 H; α = 26° > 18°; e' = e = 0,68.

Осевые нагрузки подшипников:

Рα1 = S1 = 1486 H.

Рα2 = S2+ Fα1 = 375 + 269 = 644 H.

ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 24 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Подшипник № 1:

Рα1 / R1 = 1486 / 2185 = 0,67 < е РЭ1 = v · R1 · kσ · kT = 1 · 2185 · 1,2 · 1 = 2622 H.

Подшипник № 2:

Рα2 / R2 = 644 / 551 = 1,2 > е РЭ2 = (x · v · R2 + y · Рα2) · kσ · kT = (0,44 · 1 · 551 + 1,65 · 644) · 1,2 · 1 = 1566 H.

Расчетная долговечность, млн. об.:

L = (C/ РЭ1)3 · = (15,7/ 2,622).

3 · = 390 млн. об.

Ресурс (срок службы привода):

Lh = 4625 часов.

Расчетная долговечность, ч:

Lh' = (L · 106)/(60 · n2) = (390 · 106)/(60 · 1432) = 4839 ч > Lh = 4625 часов Условие выполнено. Подшипники пригодны.

Тихоходный вал.

Осевые нагрузки присутствуют, поэтому берем радиально-упорные шариковые подшипники № 46 208 ГОСТ 831–75, со следующими параметрами.

Динамическая грузоподъемность:

С = 36,8 кН.

Статическая грузоподъемность:

С0 = 21,4 кН.

Диаметр отверстия внутреннего кольца:

d = 40 мм.

Диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца:

D = 80 мм.

Ширина подшипника:

B = 18 мм.

Осевые составляющие радиальных реакций:

S1 = e'· R1 = 0,68 · 3131 = 2129 H; α = 26° > 18°; e' = e = 0,68.

S2 = e'· R2 = 0,68 · 3567 = 2426 H; α = 26° > 18°; e' = e = 0,68. ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 25 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Осевые нагрузки подшипников:

Рα1 = S1 = 2129 H.

Рα2 = S2+ Fα = 2426 + 269 = 2695 H.

Подшипник № 1:

Рα1 / R1 = 2129 / 3131 = 0,67 < е РЭ1 = v · R1 · kσ · kT = 1 · 3131 · 1,2 · 1 = 3757 H.

Подшипник № 2:

Рα2 / R2 = 2695 / 3567 = 0,8 > е РЭ2 = (x · v · R2 + y · Рα2) · kσ · kT = (0,44 · 1 · 3567 + 1,65 · 2695) · 1,2 · 1 = 7219 H.

Расчетная долговечность, млн. об.:

L = (C/ РЭ2)3 · = (36,8/ 7,219).

3 · = 228 млн. об.

Ресурс (срок службы привода):

Lh = 4625 часов.

Расчетная долговечность, ч:

Lh' = (L · 106)/(60 · n3) = (228 · 106)/(60 · 227,3) = 16 718 ч > Lh = 4625 часов Условие выполнено. Подшипники пригодны.

2.8 Расчет шпоночных соединений Шпонки призматические по ГОСТ 23 360–78 (рис. 5).

Материал шпонок: сталь 45, нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности:

σсм = 2 Т / d (l — b)(h — t1) ≤ [σ]см Допускаемые напряжения смятия:

— стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа;

Быстроходный вал Ø25 мм, шпонка 8×7×32, t1 = 3,5 мм.

σсм = 2 · 33,1 · 103 / 25 · (32 — 8)(7 — 3,5) = 31,5 МПа < [σ]см Тихоходный вал Ø36 мм, шпонка 10×8×63, t1 = 5 мм.

σсм = 2 · 202,1 · 103 / 36 · (63 — 10)(8 — 5) = 70,6 МПа < [σ]см.

ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Тихоходный вал Ø45 мм, шпонка 14×9×45, t1 = 5,5 мм.

σсм = 2 · 202,1 · 103 / 45 · (45 — 14)(9 — 5,5) = 82,8 МПа < [σ]см Условия выполняются. Шпонки пригодны.

Рис. 5.

ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 27 Изм. Лист № докум. Подпись Дата.

3 Технический проект.

3.1 Проверка опасного сечения выходного вала на сопротивление усталости Материал вала — сталь 40Х, НВ = 240, σв = 790 МПа, σ-1 = 370 МПа, τ-1 = 210 МПа, [2].

Опасным сечением является вторая опора.

Мy = 0.

Мx = 209 Н· м Мсеч = Мx = 209 Н· м.

Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.

Напряжение изгиба:

σа = σu = Мсеч / 0,1d13 = 209 · 103 / 0,1 · 403 = 32,7 МПа Напряжение кручения:

τа = τк /2 = Т3 / 2 · 0,2d13 = 202,1 · 103 / 0,4 · 403 = 7,9 МПа Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];

KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].

Кσ, Кτ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений.

Кdσ, Кdτ - коэффициенты влияния абсолютных размеров сечения.

KV — коэффициент влияния поверхностного упрочнения.

Коэффициенты снижения пределов выносливости реальной детали по сравнению с пределами (-1, -1) образцов:

KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ - 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 — 1) · 1 = 3,8.

KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ - 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 — 1) · 1 = 2,2.

σ-1Д = σ-1 / KσД = 370 / 3,8 = 97,4 МПа.

τ-1Д = τ -1 / KτД = 210 / 2,2 = 95,5 МПа Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба при симметричном цикле:

Sσ = σ-1Д / σа = 97,4 / 32,7 = 3,0; ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения при отнулевом цикле:

Sτ = τ -1Д / τ а = 95,5 / 7,9 = 12,1.

Общий коэффициент запаса прочности:

S = Sσ Sτ / = 3,0 · 12,1 / = 2,9 > [S] = 2,5.

Прочность вала обеспечена.

3.2 Расчет болтов крепления редуктора. Конструкция рамы Конфигурацию и размеры рамы определяют тип и размеры редуктора и электродвигателя. Расстояние между ними зависит от муфты. Размеры и конструкцию рамы определяем в процессе вычерчивания чертежа общего вида привода.

Раму конструируем сварной из двух продольно расположенных швеллеров и приваренных к ним поперечно расположенных швеллеров.

Раму при сварке сильно коробит, поэтому все базовые поверхности обрабатываем после сварки, отжига и правки (рихтовки).

Диаметр болта крепления редуктора к раме:

dф = 1,25d,.

где d — диаметр болта крепления крышки и корпуса редуктора.

dф = 1,25∙10 = 12,5 мм.

Примем М16.

Число болтов принимаем в зависимости от межосевого расстояния тихоходной ступени: аwT < 315, z=4.

Возьмем фундаментный болт М16.

Размеры болта:

l1 = 8d = 8 · 16 = 128 мм.

l2 = 4d = 4 · 16 = 64 мм.

ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 29 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Ширина сторон колодца для размещения болта:

b = (6…8)d = (6…8)· 16 = 96…128 мм Глубина заложения болта:

h = 20d = 20· 16 = 320 мм.

ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 30 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Список использованной литературы.

1. С. А. Чернавский и др. — Курсовое проектирование деталей машин,.

Москва, «Машиностроение», 1988 г.

2. П. Ф. Дунаев, С. П. Леликов — Конструирование узлов и деталей машин, Москва, «Высшая школа», 1998 г.

3. М. Н. Иванов — Детали машин, Москва, «Высшая школа», 1998 г.

4. А. Е. Шейнблит — Курсовое проектирование деталей машин, Калининград, «Янтарный сказ», 2002 г.

ОК-02.07−00.

11.01−0000.ПЗ Лист 31 Изм. Лист № докум. Подпись Дата.