Прикладная механика (Задание 1, вариант 4)

Тихоходный вал.

Опасное сечение — опора А.

МAFм = FM · с = 1281 · 0,1 = 128,1 Н· м.

Mx = 0

Мк = 105 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 + МAFм 2)½ + Mк) = 513 Н· м Мкmax = KП Мк = 231 Н· м

W = 0,1d3 = 6400 мм³

Wк = 0,2d3 = 12 800 мм³ Лист 21 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

σ = 513· 103/6400 = 80,2 МПа;

τ = 231· 103/12 800 = 18,0 МПа.

SТσ = σТ/ σ = 800/33,9 = 23,6 — коэффициент текучести,

SТτ = τТ/ τ = 500/18,0 = 27,8 — коэффициент текучести.

Коэффициент запаса по текучести:

SТ ≥ [SТ] = 2

SТ = SТσ· SТτ/(SТσ 2 + SТτ2)½ = 23,6· 27,8/(23,62 + 27,82)½ = 18,0 > 2 — статическая прочность обеспечена.

Лист 22 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

9. Расчет валов на усталостную прочность

Быстроходный вал.

Материал вала — сталь 45, НВ = 240, σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].

Опасное сечение — опора С. Мсеч = FM · d = 247 · 0,08 = 20 Н· м.

Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.

σа = σu = Мсеч / 0,1d13 = 20 · 103 / 0,1 · 253 = 12,8 МПа

τа = τк /2 = Т1 / 2 · 0,2d13 = 3,9 · 103 / 0,4 · 253 = 0,6 МПа Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];

KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].

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 = 360 / 3,8 = 94,7 МПа

τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа

Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 12,8 = 7,4; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 0,6 = 151,6

S = Sσ Sτ / = 7,4 · 151,6 / = 7,4 > [S] = 2,5

Прочность вала обеспечена.

Промежуточный вал.

Опасное сечение — место под шестерню второй цилиндрической передачи.

Материал вала — сталь 45, НВ = 240, σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].

Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:

Му = REX (k+l) — Ft2l = 494 · 0,138 — 277 · 0,09 = 43 Н· м;

Мх = REY (k+l) — Fr2l= 180 · 0,138 — 101 · 0,09 = 16 Н· м;

Мсеч = = = 46 Н· м.

Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.

σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 46 · 103 / 0,1 · 47,33 = 4,3 МПа

τа = τк /2 = Т2 / 2 · 0,2d3 = 24 · 103 / 0,4 · 47,33 = 0,6 МПа

Лист 23 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];

KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].

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 = 360 / 3,8 = 94,7 МПа

τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа

Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 4,3 = 22,0; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 0,6 = 151,6

S = Sσ Sτ / = 22,0 · 151,6 / = 21,7 > [S] = 2,5

Прочность вала обеспечена.

Тихоходный вал.

Опасное сечение — опора А.

Концентрация напряжений в опасном сечении вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал с натягом.

Материал вала — сталь 45, НВ = 240, σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].

Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.

МAFм = FM · с = 1281 · 0,1 = 128,1 Н· м.

σа = σu = МAFм / 0,1d33 = 128,1 · 103 / 0,1 · 403 = 20,0 МПа

τа = τк /2 = Т3 / 2 · 0,2d33 = 105 · 103 / 0,4 · 403 = 4,1 МПа Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];

KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].

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 = 360 / 3,8 = 94,7 МПа

τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа

Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 20 = 4,7; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 4,1 = 22,2

S = Sσ Sτ / = 4,7 · 22,2 / = 4,6 > [S] = 2,5

Прочность вала обеспечена.

Лист 24 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

10. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений

Шпонки призматические по ГОСТ 23 360–78.

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 Ø19 мм, шпонка 6×6×32, t1 = 3,5 мм.

σсм = 2 · 3,9 · 103 / 19 · (32 — 6)(6 — 3,5) = 6,3 МПа < [σ]см Промежуточный вал Ø35 мм, шпонка 10×8×36, t1 = 5 мм.

σсм = 2 · 24 · 103 / 35 · (35 — 10)(8 — 5) = 18,3 МПа < [σ]см Тихоходный вал Ø30 мм, шпонка 10×8×40, t1 = 5 мм.

σсм = 2 · 105 · 103 / 30 · (40 — 10)(8 — 5) = 77,8 МПа < [σ]см Тихоходный вал Ø50 мм, шпонка 14×9×45, t1 = 5,5 мм.

σсм = 2 · 105 · 103 / 50 · (45 — 14)(9 — 5,5) = 38,7 МПа < [σ]см Условия выполняются. Шпонки пригодны.

Лист 25 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

11. Выбор и расчет количества масла

Смазка зубчатых зацеплений осуществляется окунанием одного из зубчатых колес в масло на полную высоту зуба.

Вязкость масла по [2]:

[σ]Н = 401 МПа

V1 = 0,947 м/с — V40° = 34 мм2/с

V2 = 0,284 м/с — V40° = 34 мм2/с

V40°ср = 34 мм2/с По [2] принимаем масло индустриальное И-Г-А-32, у которого

V40°C = 29−35 мм2/с. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана. Лист 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

12. Сборка редуктора

Детали перед сборкой промыть и очистить.

Сначала устанавливаем в корпус редуктора быстроходный вал. Подшипники закрываем крышками.

Далее собираем промежуточный и тихоходный валы: закладываем шпонки; закрепляем колесо; устанавливаем подшипники. Собранные валы укладываем в корпус редуктора.

Закрываем редуктор крышкой и стягиваем стяжными болтами. Устанавливаем крышки подшипников.

После этого редуктор заполняется маслом. Обкатываем 4 часа, потом промываем.

Лист 27 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Список использованной литературы

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

Москва, «Машиностроение», 1988 г.

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

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

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

Лист 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дата