Розрахунок зусиль, що діють на вали
Зусилля в зачепленні:
- колове
;
- радіальне
;
- осьове
Зусилля на ведучому валу від пасової передачі:
Fр=Q=1398 Н.
УB
ХB
В
УA Fr1
ХA
Ft2 Fа1
Q шг Fм
А Fа2 Ft1 Д
Fr2
|
|
|
С
Рисунок 5.1 – Схема зусиль, що діють на вали
Розрахунок провідного вала
Оскільки підшипник кульковий радіально-упорний встановлений в розпір, та відстань між точками додатка реакцій підшипників буде рівна:
l = lп – 2a,
де l – відстань між умовними опорами,
lп – відстань між торцями підшипників зовнішніх кілець,
lп = 218мм,
а – зсув положення умовної опори від широкого торця.
де В = 21 мм – ширина підшипника [4, табл. К29],
D = 80 мм– діаметр зовнішнього кільця підшипника [4, табл. К29],
d = 35 мм– діаметру внутрішнього кільця підшипника [4, табл. К29],
α = 26о.
Тоді l = 218 – 2 × 24,5 = 169 мм.
Відстань від середини шпонки під шківом до торця підшипника 69 мм.
Тоді відстань від середини шпонки шківа до умовної опори
l = 68 +24,5 = 92,5 мм. Приймаємо 93 мм.
Складаємо схеми навантаження валу і будуємо епюри моментів, що вигинають, у вертикальній і горизонтальній площинах.
Горизонтальна площина
Qшг =1398,Н RАг= 1560,4Н Ft1 = 2540,6Н RВг = 2703Н
|
|
|
А В
82 40 40
Ми=114636 Нмм
Ми = 108800 Нмм
Вертикальна площина
RАВ =715Н RВВ=244Н
|
|
|
А Fr1 = 959Н В
Fа1= 698Н
9760 Нмм
38000 Нмм
Момент, що крутить
Т = 68470 Нмм
Малюнок 5.2 Епюр моментів вхідного валу, що вигинають
Горизонтальна площина:
Σ MА = 0, 
;
Σ MB = 0, 
Перевірка: ΣХ = 0, -Qшг + RАг – Ft1 + RBг = 0
–837,9 + 1825,5 – 1588,8 + 601,2 = 0 – вірно.
Моменти, що вигинають М1 = 0; М2 = – Qшг × 93 = – 837,9 ×93 = 77925 Нмм.
|
|
|
М3 = – Qшг×(93+113) + RАг× 113 = – 837,9 × 206 + 1825,5 × 113 = 33674 Нмм.
М4 = 0; М3 = RBг × 56 = 601,2 × 56 = 33667 Нмм.
Вертикальна площина:
Σ MА = 0, 
;
Σ MB = 0, 
Перевірка: ΣХ = 0,
– Qшв + RАв + Fr1 – RBв= – 837,9 + 1013,24 + 599,7 – 775,04 = 0 – верно.
Моменти, що вигинають М1 = 0;
М2 = – Qшв × 93 = – 837,9 × 93 = – 77925 Нмм.
М3 = – Qшв × (93+113) + RАв × 113 =
= – 837,9 × 206 + 1013,24 × 113 = – 58111 Нмм. М4 = 0;
М3 = – RBв × 56 = – 775,04 × 56 = – 43402 Нмм.
Епюра моменту, що крутить, будується по моменту на шківі (Т = 75,6 Н(м).
З аналізу епюр виходить, що небезпечними перетинами є перетини а – а і б–б.
Сумарний момент, що вигинає, в цих перетинах:
Розрахунок ведемо по перетину а-а, оскільки діаметр менше а момент більший.
Визначимо загальний запас міцності валу в небезпечному перетині.
,
де 
- запас міцності по нормальній напрузі;
- запас міцності по дотичній напрузі;
Для нормалізованої сталі 40Х 
МПа; 
МПа; 
МПа.
Перетин а-а (коло діаметром 30 мм, підшипник кочення).
; 
(табл.13).
; 
(табл.11);
(табл..11);
= 1 – поверхностное упрочнение не предусмотрено.
Приймаються зміни нормальної напруги такими, що відбуваються по симетричному циклу:
;
;
мм3, 
- діаметр валу в небезпечному перетині 
Æ30 мм.
Приймаються зміни нормальної напруги по пульсуючому циклу:
- полярний момент опору перетину валу.
Таким чином, 
. 
.
Підставивши набутих числових значень в рівняння (5.4) отримаємо:
.
Рекомендовані запаси міцності для валів 
.
- втомна витривалість валу забезпечена.
Виконаємо перевірочний розрахунок валу на статичну міцність.
Приймаємо, що під час перевантажень напруги у всіх перетинах валу зростають в 2,76 разу (див. розд. 5).
Розрахункова умова: 
.
Для сталі 40Х приймаємо 
,
Тоді: 
;
;
< 
.
Статична міцність забезпечена.
Розрахунок вихідного валу
На вихідному валу знаходиться колесо прямозубої передачі. Встановлені радіальні кулькові підшипники. Відстань між опорами 169 мм. Відстань від середини колеса до середини підшипника 58 мм. Відстань від середини шпонки зірочки до середини підшипника 88 мм.
Горизонтальна площина:
Σ MА = 0, 
;
Σ MB = 0, 
Перевірка: ΣХ = 0, – Fлг + RАг – Ft4 + RBг = 0
–1853,3 + 857,3 – 2774,5 + 3770,5 = 0 – вірно.
Моменти, що вигинають М1 = 0; М2 = RАг × 58 = 857,3 ×58 = 49723 Нмм.
М3 = RАг × (58+111) – Ft4 × 111 = 857,3 × 169 – 2774,5 × 111 = – 163086 Нмм.
М4 = 0; М3 = – Fлг × 88 = –1853,3 × 88 = – 163090 Нмм.
Вертикальна площина:
Σ MА = 0, 
;
Σ MB = 0, 
Перевірка: ΣХ = 0,
Горизонтальна площина
Ft2=2540,5 Н
RАг= 2380,8 RВ =2061,5Н Fлг =2221
А В
38,5 38,5 87
77
а – а б – б
193227 Нмм
91630 Нмм
163090 Нмм
Вертикальна площина
RАВ =1628,3Н RВВ=2471,8Н Fлв=
Fr4= 1009,8Н 1853,3
А В
Ми = 163090 Нмм
Ми = 94441 Нмм
Момент, що крутить Т = 226,7 Н×м
Малюнок 5.3 Епюри моментів вихідного валу, що вигинають
RАв – Fr4 – RBв + Fлв = 1628,3 – 1009,8 – 2471,8 + 1853,3 = 0 – верно.
Моменти, що вигинають М1 = 0;
М2 = RАв × 58 = 1628,3 × 58 = 94441 Нмм.
М3 = RАв × (58+111) – Fr4 × 111 =
= 1628,3 × 169 – 1009,8 × 111 = 163095 Нмм. М4 = 0;
М3 = Fлв × 88 = 1853,3 × 88 = 163090 Нмм.
Епюра моменту, що крутить, будується по моменту на зірочці (Т = 226,7 Н(м).
З аналізу епюр виходить, що небезпечними перетинами є перетини а – а і б–б.
Сумарний момент, що вигинає, в цих перетинах:
Розрахунок ведемо по перетину б-б, оскільки діаметр менше а момент більший.
Визначимо загальний запас міцності валу в небезпечному перетині.
де - запас міцності по нормальній напрузі;
- запас міцності по дотичній напрузі;
Для нормалізованої сталі 45 
МПа; 
МПа; 
МПа.
Перетин а-а (коло діаметром 45 мм, підшипник кочення).
; (табл.13).
; (табл.11);
при шероховатости Rа0,8 (табл..11);
= 1 – поверхностное упрочнение не предусмотрено.
Приймаються зміни нормальної напруги такими, що відбуваються по симетричному циклу:
;
;
мм3, - діаметр валу в небезпечному перетині Æ45 мм.
Приймаються зміни нормальної напруги по пульсуючому циклу:
- полярний момент опору перетину валу.
Таким чином, 
. 
.
В результаті, підставивши набутих числових значень в рівняння (5.4) отримаємо: 
.
Рекомендовані запаси міцності для валів 
.
- втомна витривалість валу забезпечена.
Виконаємо перевірочний розрахунок валу на статичну міцність.
Приймаємо, що під час перевантажень напруги у всіх перетинах валу зростають в 2,57 разу (див. разд. 5.1).
Розрахункова умова: 
.
Для сталі 45 приймаємо 
МПа,
де 
МПа – напруга текучості матеріалу валу [6, табл. 6].
Тоді: 
;
МПа;
МПа < 
МПа.
Статична міцність забезпечена.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 358; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!