Расчет на статическую прочность. Используя схемы к расчету промежуточного вала цилиндрического двухступенчатого редуктора, определим опорные реакции в плоскости YOZ от сил

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 8Следующая ⇒

Используя схемы к расчету промежуточного вала цилиндрического двухступенчатого редуктора, определим опорные реакции в плоскости YOZ от сил , , , (см. рис. 6, в):

Проверка: ; .

Опорные реакции в плоскости XOZ от сил и (см. рис. 6, д):

Н,

Проверка: ; .

Определим величины изгибающего момента в плоскости YOZ (см. рис. 6, в), для чего рассмотрим расчетную схему по характерным участкам:

	ø: ø; ; Н×м. Н×м.
	ø: ø; ; Н·м Н·м
	ø: ø; ; Н×м. Н×м.
	ø: ø; ; Н·м Н·м

Определим величины изгибающего момента в плоскости ХOZ (см. рис. 6, д), для чего рассмотрим расчетную схему по характерным участкам:

	ø: ø; ; Н×м. Н×м.
	ø: ; ; Н×м. Н×м.
	Проверим полученный результат, рассмотрев балку с другой стороны: ø: ø; ; Н×м. Н×м, что является приемлемым.

Согласно выполненным расчетам построим эпюры изгибающих моментов в двух плоскостях М_У и М_Х (см. рис. 6, г и 6, е), а также эпюру крутящего момента Т (рис. 6, ж).

Рисунок 6 – Схема к расчету промежуточного вала цилиндрического двухступенчатого редуктора по развернутой схеме: а) эскиз вала; б) пространственная расчетная схема; в) расчетная схема для плоскости YOZ; г) эпюра изгибающего момента в плоскости YOZ; д) расчетная схема для плоскости XOZ; е) эпюра изгибающего момента в плоскости XOZ; ж) эпюра крутящего момента.

Опасными сечениями данной схемы вала являются сечения Б-Б и В-В.

Рассмотрим сечение Б-Б, имеющее существенно меньший диаметр по сравнению с валом–шестерней в сечении В-В.

Результирующий суммарный изгибающий момент (индекс Б-Б указывает на номер сечения):

Н×м.

Нормальные напряжения:

мм²,

для диаметра вала мм выбираем (таблица А.10) шпонку с сечением b×h=14×9, глубиной паза вала t₁=5,5 мм.

и можно определить также из таблицы А.5.

Касательные напряжения:

МПа,

Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности:

где К_П= 2,0 – коэффициент перегрузки из каталога на электродвигатели ( ) (таблица А.17).

Расчет на усталостную прочность (на выносливость)

Амплитудные напряжения цикла:

МПа,

МПа при нереверсивном вращении.

Средние напряжения цикла:

МПа,

МПа при нереверсивном вращении.

В сечении Б-Б одновременно действуют два фактора, создающие концентрацию напряжений: шпоночный паз и посадка колеса на вал. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для шпоночного паза, выполненного концевой фрезой, (таблица А.10): ; .

Коэффициенты, учитывающие масштабный фактор, т.е. влияние абсолютных размеров поперечного сечения (таблица А.6) для легированной стали: ; .

Коэффициенты влияния качества обработки поверхности при МПа по таблице А.7 при мкм (таблица А.16) или по формулам [1]:

Для шпоночного паза определим отношения коэффициентов:

Кроме соединения колеса с валом при помощи шпонки колесо устанавливается на вал также по посадке, например, переходной H7/k6 или с натягом H7/r6. Для посадки H7/k6 по таблице А.14 линейной интерполяцией находим уже готовые отношения коэффициентов , , а для посадки H7/r6 – , . В дальнейшем при расчете производим учет одновременного воздействия двух факторов в соединении (посадки и шпоночного паза) путем выбора отношений и , имеющих бóльшие значения. В случае наличия посадки с натягом H7/r6, посадка оказывается более опасным фактором, так как значения отношений коэффициентов являются бóльшими и именно их следует принять в дальнейшем расчете, т.е. , .

В техническом задании для данного вала указана посадка H7/k6, поэтому из двух опасных воздействий (посадки и шпоночного паза) максимальные значения для обоих отношений дает наличие шпоночного паза, что и учтем в дальнейшем.

Значения коэффициентов и :

Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений:

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности:

При полученном коэффициенте запаса прочность вала несколько завышена, но, благодаря этому, он обладает достаточной жесткостью (S >[S]= 2,5...3,0).

Опасное сечение В-В проверяется аналогичным образом. Но здесь шпоночный паз отсутствует, так как это вал–шестерня, расчетный диаметр , как для сплошного сечения вала, а эффективные коэффициенты концентрации напряжений определяются, как для эвольвентных шлицев по таблице А.11.

Ведущий вал одноступенчатого конического редуктора или двухступенчатого с быстроходной конической передачей с круговым зубом (рисунок 7)

Исходные данные

Крутящий момент на валу Т₁= 323,6 Нм; z₁ = 26 – число зубьев шестерни; мм – внешний окружной модуль; – угол делительного конуса шестерни; – угол наклона линии зуба на среднем делительном диаметре.

Определим средний делительный диаметр шестерни:

мм.

Если на рисунке 3 быстроходную цилиндрическую передачу заменить соответствующей конической, то получим коническо–цилиндрический редуктор, у которого расчетная схема вала представлена на рисунке 7. При этом вместо ведомого шкива ременной передачи на консоли вала установлена муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) по ГОСТ 21424–93.

В передаче с круговым зубом во избежание заклинивания зубьев при значительных зазорах в подшипниках необходимо обеспечить направление осевой силы на ведущей шестерне к основанию делительного конуса. Для этого направление вращения ведущей шестерни (если смотреть со стороны вершины делительного конуса) и направление наклона зубьев должны совпадать. В задании на данный вал направление вращения указано влево, т.е. против хода часовой стрелки, и зуб шестерни левый.

При соблюдении этого условия определим силы в зацеплении на среднем делительном диаметре:

а) окружная сила на шестерне:

Н,

б) радиальная сила на шестерне:

в) осевая сила на шестерне:

Материал конического вала–шестерни - сталь 18ХН3А по ГОСТ 4543–71 цементованная с механическими характеристиками (таблица А.2):

МПа; МПа; МПа; МПа; МПа.

Ориентировочный расчет вала

Диаметр входного конца вала:

мм,

МПа.

Этот вал при помощи муфты соединяется с электродвигателем. Диаметр входного конца вала согласовывают с диаметром вала электродвигателя и с внутренним диаметром применяемой муфты МУВП по ГОСТ 21424–93.

Исходя из этого, а также для повышения жесткости вала принимаем мм согласно ГОСТ 6639–69 на нормальные линейные размеры, предпочтительнее по ряду (таблица А.1), а резьбу под корончатую гайку для закрепления подшипникового узла М 48×1,5.

Рисунок 7 – Схема к расчету вала конической шестерни: а) эскиз вала; б) пространственная расчетная схема; в) расчетная схема для плоскости YOZ; г) эпюра изгибающего момента в плоскости YOZ; д) расчетная схема для плоскости XOZ; е) эпюра изгибающего момента в плоскости XOZ; ж) расчетная схема для консольной силы муфты; з) эпюра изгибающего момента от действия консольной силы муфты; и) эпюра крутящего момента.

Консольная сила (неуравновешенная составляющая окружной силы муфты) вращается вместе с валом и определяется по формуле (таблица А.15)

Н,

где мм – диаметр начальной окружности муфты (на котором расположены пальцы) [4, 5, 8].

Остальные размеры вала, исходя из схемы компоновки, приведены на рисунке 7.

На валу установлены подшипники качения радиально–упорные роликовые 7310 по ГОСТ 8338–85. Технические данные подшипника из каталога [6] следующие: внутренний мм и наружный мм диаметры, ширина подшипника Т=29,25 мм, коэффициент осевой нагрузки .

Расстояние между торцом подшипника и расчетной точкой опоры:

мм,

– тангенс угла наклона контактной линии.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 591; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!