Эпюры суммарного и приведенного моментов

 

Суммарный момент, действующий на вал, будет находиться по формуле:

; (23)

причем он находится для каждого сечения.

Рассчитаем согласно формуле (23) для сечения 1

Н.

Рассчитаем суммарный момент согласно формуле (23) для сечения 2

Н м.

Рассчитаем суммарный момент согласно формуле (23) для сечения 3

Н м.

Рассчитаем согласно формуле (30) для сечения 4

Н м.

Построим эпюру суммарного момента:

 

 

 

 

Рис.16 Эпюра суммарных моментов

 

 

Приведенный момент (для каждого сечения) находится по формуле:

. (24)

Найдем согласно формуле (24) для сечения 1

Н м.

Найдем согласно формуле (24) для сечения 2

Н м.

Найдем согласно формуле (24) для сечения 3

Н м.

Найдем согласно формуле (24) для сечения 4

Н м.

Построим эпюру приведенного момента:

 

Рис. 17 Эпюра приведённых моментов

 

Построение теоретического профиля вала

 

Для изготовления вала выбираем углеродистую сталь 45 ГОСТ 8479-70 [1].

По приведенному моменту определяются минимально допустимые диаметры вала в опасных сечениях по следующей формуле:

, (25)

где [σ] – допускаемое напряжение материала, которое вычисляется по следующей формуле:

, где σ_Т – предел текучести для стали 45: σ_Т=360Мпа [1]; S – коэффициент запаса, равный 1,5.

Определим диаметры вала по формуле (25) подставляя соответствующие значения крутящего момента:

;

;

;

;

Построим теоретический профиль вала (рис. 18).

 

Рис. 18 Теоретический профиль вала

Выбор подшипников

 

Выбираем роликовые радиальные однорядные подшипники, так как у нас отсутствуют осевые нагрузки, и наши опоры находятся в одном корпусе. Подшипники подбираем по динамической грузоподъемности C, которая рассчитывается по следующей формуле:

 

(25),

где P – эквивалентная нагрузка, которая вычисляется по следующей формуле:

 

(26),

где V – коэффициент вращения, равный 1 (при вращении внутреннего колеса),

k_T – температурный коэффициент, равный 1 при рабочей температуре подшипника t<100^o,

k_δ – коэффициент безопасности, который принимаем 1.4 [4] (для среднего режима работы),

F_a, F_r – радиальная и осевая нагрузки в опорах, F_a=0, → принимаем X=1, Y=0 [4],

L_h – номинальная долговечность, которую мы приняли равной 10000 часам

n – частота вращения, равная 130об/мин,

m – показатель степени, который для роликовых подшипников равен 10/3.

По формулам (26) и (25) рассчитываем эквивалентную нагрузку и динамическую грузоподъемность в опорах А и В:

 

Тогда в соответствии с ГОСТ 8328-75 мы выбираем подшипники, данные о которых приведены в таблице 5.

Таблица 8

Параметры подшипников

Тип: 2307	Тип:2308
СA, кН	d1,мм	D1,мм	B1,мм	CB,кН	d2,мм	D2,мм	B2,мм
53,66				63,15

 

Построение реального профиля вала

 

Так как у нас уже выбраны подшипники, то можно сказать, что диаметр вала на опоре А будет равен диаметру внутреннего кольца подшипника, то есть =35 мм, а на опоре В: =40 мм. Конструктивно принимаем =50 мм, =50 мм. С учетом того, что подшипники и зубчатые колеса должны упираться в вал, принимаем промежуточные диаметры мм, =65 мм =45 мм

 

 

Рис.19 Практический профиль вала

 

Подбор шпонок

Для закрепления зубчатого колеса и шестерни на валу необходимы шпонки. Выбираем призматические шпонки, изготовленные из стали 45,с пределом текучести МПа.

; (30)

t= £[t], (31)

где - напряжение смятия; [ ] -допускаемое напряжение смятия; [ ]=0,8 =0,8·315=252 МПа; [t] - допускаемое касательное напряжение; [t]=0,6[ ]=0,6·252=151,2 МПа; с - число шпонок; h - высота шпонки; - рабочая длина шпонки;

, (32)

где - длина шпонки; принимается = -(5…10) мм [1]; b - ширина шпонки; d - диаметр вала.

Определим параметры и количество шпонок для зубчатого колеса.

Выбираем шпонку сечением b x h =14 x 9. Найдем длину шпонки: = - 5 = 40 - 5=35 мм; принимаем =35 мм. Рабочая длина шпонки согласно формуле(32): =35 - 14=21 мм. Найдем количество шпонок из формулы(31):

, принимаем с=1.

Проверим шпонку на смятие:

Условие не выполняется,следовательно принимаем с=2.

Проверим шпонки на смятие:

Окончательно выбираем 2 шпонки 14х9х35 ГОСТ 23360-78.

Определим параметры и количество шпонок для шестерни. Выбираем шпонку сечением b x h =14 x 9. Найдем длину шпонки: = - 7=68 - 5= 63 мм; принимаем =63 мм. Рабочая длина шпонки согласно формуле(32): =63 - 14=49 мм. Найдем количество шпонок из формулы(31):

, принимаем с=1.

Проверим шпонку на смятие:

;

Окончательно выбираем 1 шпонку 14 x 9 x 63 ГОСТ 23360-78.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В результате выполнения курсовой работы были рассчитаны и спроектированы болтовые соединения с зазором и без зазора, узел фермы, промежуточный вал зубчатой передачи.

По части 1. В результате выполненного расчета болтового соединения фланцев барабана следует:

в случае установки болтов с зазором должны быть использованы болты с резьбой М16 и более;

в случае установки болтов без зазора должны быть использованы болты с резьбой М10 и цилиндрической частью диаметром 11.

По части 2. Для заданных усилий и конструкции фермы были приняты следующие стержни:

для пояса уголки №9 с толщиной полок 7 мм, для правого раскоса уголки №7,5 с толщиной полок 5 мм, а для левого раскоса уголки №9 с толщиной 7 мм. Была выбрана косынка с толщиной 7 мм. Длины сварных швов: на поясе – 155 мм, на правом раскосе-165 мм, а на левом раскосе – 140 мм. В случае заклёпочного соединения, представленного на рис. 5, количество заклёпок (с диаметром 14 мм) на поясе - 9, на правом раскосе – 7, на левом раскосе-8.

По части 3. В результате выполненного расчета параметров промежуточного вала, зубчатой передачи, шпонок, опорных подшипников следует:

Общая длина вала L=211,2 мм, материал: углеродистая сталь 45 ГОСТ 8479-70.

Параметры зубчатой передачи указаны в таблице 6 Для колеса и шестерни передачи I выбираем Сталь 40Х ГОСТ 8479-70. Для колеса выбираем сечение поковки 501-800 мм, твердость HB =390, для шестерни - сечение поковки 101-321 мм, твердость HB =440. Для колеса и шестерни передачи II выбираем Сталь 40Х ГОСТ 8479-70. Для колеса выбираем сечение поковки 501-800 мм, твердость HB =390, для шестерни - сечение поковки 101-321 мм, твердость HB =440

Для закрепления зубчатого колеса и шестерни на валу выберем призматическую шпонку 14 x 9 x 63 ГОСТ 23360-78. Материал: сталь 45

Выбираем роликовые радиальные однорядные подшипники, параметры которых приведены в таблице 5.

 

.

 

Литература

 

1. ИВАНОВ М.Н. Детали машин – 5-е изд., перераб. – М.: Высш. шк., 1991

2. ГОСТ 24705-2004 Резьба метрическая

3. Справочник по кранам Гохберг М.М. т.I

4. ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные

5. ГОСТ 14797-85 Заклёпки с полукруглой головкой (повышенной точности)

6. Гохберг М.М., Справочник по кранам, Т. 2, Л, 1988, 594 с.

7. Анурьев В.И., Справочник конструктора-машиностроителя, Т. 2, М, 1979, 560 с.