Уточнённый расчёт валов на выносливость

 

В этом расчете для всех опасных сечений определяют общий коэффициент запаса выносливости:

 

n = ≥/n/,

 

где /n/ = 1,5 ÷ 5,0 – рациональная величина;

n_σ,n_τ – соответственно коэффициенты запаса с учетом только нормальных напряжений (изгиб) и с учетом только касательных напряжений (кручение).

 

n_σ = n_τ =

Здесь σ_-1 – предел выносливости материала при симметричном цикле напряжений изгиба; τ_-1 – кручения;

K_σ, K_τ – эффективный коэффициент концентрации напряжений;

ε_σ, ε_τ – масштабный коэффициент;

K_F – коэффициент, учитывающий качество поверхности (в основном – шероховатость и твердость);

ψ_σ, ψ_τ – коэффициент асимметрии цикла;

σ_а, τ_а – амплитудное; σ_m, τ_m – среднее напряжение в цикле (σ_m = 0).

 

 

R_A F_n1 R

	Т1

B

 

F_n1 = 1110 H; R_A = 863 H; R_B = 247 H; l = 189 мм; b = 42мм; c = 147 мм.

Суммарный изгибающий момент:

M = R_A.b; M = 863. 42 = 36246 Н.мм.

Крутящий момент T₁ = 4,8. 104 Н.мм.

По этим данным строим эпюры изгибающих и крутящих моментов.

 

Изгиб:

σ_-1 = 335 МПа (из 2.1);

К_σ = 1,59 /5, табл. 9.2, с. 33/;

ε_σ = 0,874 /5, табл. 9.3, с. 34/; K_F = 1,0; ψ_σ = 0,2 /5, табл. 9.4, 9.5, с. 34/.

 

Осевой момент сопротивления:

 

W_H= ;

 

Кручение:

τ_-1 ≈ 0,5σ_-1 = 167,5 МПа;

K_τ = 1,42 /5, табл. 9.2, с. 33/;

ε_τ = 0,764 /5, табл. 9.3, с. 34/; K_F = 1,0; ψ_τ = 0,1 /5, табл. 9.5, с. 34/.

Полярный момент сопротивления:

;

 

Несколько завышенная величина n обусловлена динамической грузоподъемностью подшипника. Выносливость вала обеспечена.

 

 

Система смазки редуктора

 

В редукторах общего назначения обычно применяют картерную систему смазки.

Глубина корпуса (см. рис. 7):

 

Назначаю Н = 204.

 

Уровень масла:

Внутренние размеры корпуса в плане:

 

M = 636 мм = 63,6 см; L = 170 мм.

 

Требуемый объем масла по условиям компоновки:

 

V = ;

 

.

 

 

Марку масла выбирают по кинематической вязкости, которую, в свою очередь, назначают по окружной скорости 1-й ступени.

При v1 = 7 м/с, назначаю масло И-Г-А-32 ГОСТ 17479. /5, табл. 10.1, c. 35/

В редуктор залить 8,8 л масла И-Г-А-32 ГОСТ 17479.

 

Выбор муфты и проверка ее деталей на прочность

 

В приводах общего назначения чаще всего в качестве моторных применяют упругие втулочно-пальцевые муфты типа МУВП. Типоразмер муфты выбирают по расчетному крутящему моменту:

 

T_p = k_pT₁,

 

где k_p – коэффициент режима работы; k_p = 1,25÷1,5 /5, табл. 11.1, с. 42/.

 

T_p = 1,5 ^. 4,8 ^. 10⁴ = 72000 Н^.мм.

 

Выбираю муфту, способную передавать Т₁ = 125 Н^.м. /5, табл. 11.2, с. 43/

У этой муфты D₀ = 84 мм; d_n = 14 мм; l _n = 33 мм; z = 4; d_в = 27 мм; l _в = 28 мм.

 

Рис. 11. Муфта упругая втулочно-пальцевая

У выбранной муфты проверяю пальцы на изгиб:

где /σ_и/ = 90 МПа – допускаемое напряжение на изгиб для пальцев;

 

.

 

Втулки проверяю на смятие:

.

 

Выбранная муфта работоспособна.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При работе над курсовым проектом были закреплены знания методик расчетов типовых деталей машин общего назначения, получены навыки принятия решений при компоновке редуктора и конструировании его деталей.

Был выбран электродвигатель. Передаточные числа отдельных передач приняты согласно ГОСТ 2885-76 и 12289-76.

Проектный расчет зубчатых передач выполнен по критерию контактной прочности активной поверхности зубьев. После определения размеров передач проведены проверочные расчеты по критерию контактной и изгибной выносливости, а также при действии пиковых нагрузок. Все условия прочности выполняются. При компоновке механизма проработан вопрос оптимального размещения зубчатых передач в корпусе редуктора, определены схемы установки опор валов, способы осевой фиксации зубчатых колес, подшипников на валах. Были определены способ изготовления и размеры конструктивных элементов зубчатых колес, форма и размеры элементов корпуса редуктора.

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Детали машин и основы конструирования / под ред. Ерохина М.Н. - Москва: КолосС, 2008. - 462 с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. - М.: Высшая школа, 2004.

3. Дунаев, П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. Учебное пособие для студентов технических вузов 12-е изд., стер. / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. - Москва: Академия, 2009. - 496 с

4. Иванов М. Н. Детали машин: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 2000.

5. Костин В.Е., Щеглов Н.Д. Курсовое проектирование по деталям машин (расчет и конструирование цилиндрических зубчатых передач): Учеб. пособие / ВолгГТУ, Волгоград, 2004.

6. Левицкий В.С. Машиностроительное черчение: Учеб. для втузов – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1994.

7. Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник. – М.: Машиностроение, 1983.

8. Расчёт и проектирование механических передач с использованием систем автоматизированного проектирования: учеб. пособие / В. Е. Костин, В. Н. Тышкевич, А. В. Саразов, А. В. Синьков, В. Ф. Белуха; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. – Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2011. – 182 с.

9. Сборник задач по деталям машин: Уч. пособие для учащихся техникумов / М.Я. Романов, В.А. Константинов, Н.А. Покровский. М.: Машиностроение, 1984.

10. Тимофеев, С.И. Детали машин / С.И. Тимофеев. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. - 416 с.

11. Чернилевский Д.В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования: Учебное пособие для студентов вузов. 3-е изд., исправл. –М.: Машиностроение, 2004. 560 с, ил.

12. Чернин Н. М. и др. Расчеты деталей машин: Справочное пособие. - Минск: Высшая школа, 1978.

13. Чернавский С. А. и др. Проектирование механических передач. - М.: Машиностроение, 1976.

14. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд-е 2-е, перераб. и дополн. – Калининград: Янтар. сказ, 2002. – 454 с.