Расчет ведомого вала на усталость.

Расчет вала на усталостную прочность производится для наиболее нагружен-ного вала в опасном сечении.

 

Исходные данные:

M₂=55,55 H

F_a2=452,7 de₂=144,8 мм

F_r2=141,08 Н b h=10 8

F_t2=377Н Y_А=496H

L=37 мм Y_B=601H

t₁=5 мм [S]=2.5 коэффициент запаса прочности

Х_В= Х_А= 188,5Н

 

1.Для материала вала – сталь 45:

σ_пч = 570 МПа σ_т = 290МПа [2, т.3.3, с.34]

 

 

 

2.Определение крутящих проектов и построение эпюры М_К.

М_К1=0

М_К2=М₂=55,55

М_К3=М₂=55,55

 

Масштаб 1:45

 

3.Определяем изгибающих моментов и построение эпюры М_Х.

М_Х1=0

М_Х1-2=Y_A L₁=496 37 = 18,352 кH м

М_Х2= М_Х1-2 + F_a2 = = 244 кH м

М_Х2-3= М_Х2 – F_r2 L₁ = 244-141,08 = 244,141 кH м

Масштаб 1:10

 

4.Определение не сгибающих моментов и построение эпюры М_y.

M_y1=0

M_y2=X_A L₁=188,5 0,037=6,9795 кH м

M_y3=X_A 2L₁-F_t2 L₁=188,25 кH м

Масштаб 1:25

 

Определение суммарных изгибающих моментов.

М_u1=0

M_u2= = =244 кH м

М_u3=0

 

Определение коэффициента запаса прочности.

Определение расчетного коэффициента запаса прочности на усталость по нормальным напряжением.

 

=0,43 σ_пч =0,43 570=245МПа - придел выносливости при симметричном цикле нагружения. [2, с.162]

=1.6-эффективный коэффициент концентрации нормального напряжения [2, т.8.5, с.165]

[2, т. 8.8, с.166]

=0,96 - коэффициент шероховатости поверхности [2, с.162]

W_HETTO - осевой момент сечения вала, с учетом шпоночной канавки.

 

 

 

5,4

Определяем расчётный запас прочности на усталость по касательным напряжениям.

 

=0,58 245 = 142 МПa – предел выносливости вала при симметричном цикле по касательным напряжениям. [2, c.164]

=1,5– эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений. [2,т.8.5, с.165]

= 0,73 [2,т.8.8, с.166]

Ψ_τ=0,1– коэффициент асимметрии цикла. [2, с.166]

 

=

 

 

6.3 Определяем коэффициент запаса прочности на усталость:

Условие прочности удовлетворяется.

Конструктивные размеры редуктора и деталей

Толщина стенки корпуса и крышки редуктора:

б = 0,05 R_e +1=0,05 +1 =5,23мм

т.к б<8, принимаем б=8

 

Толщина стенки корпуса и крышки редуктора:

= 0,04 R_e +1=0,04 +1 =4,38мм

т.к б<8, принимаем б=8

 

Толщина верхнего пояса корпуса:

b=1,5 б=1,5 8=12 мм

 

Толщина нижнего пояса крышки корпуса:

b₁=1,5 б₁=1,5 8=12 мм

 

Диаметр фундаментных болтов:

d₁=0,072 R_e+12=0,072 84,74+12= 18,1 мм

по ГОСТ принимаем d₁=18 мм

 

Диаметр болтов у подшипников:

d₂=(0,7÷0,75) d₁= (0,7÷0,75) 18=12,6÷13,5

по ГОСТ принимаем d₂=13 мм

 

Диаметр болтов соединяющих корпус и крышку:

d₃=(0,5÷0,6) d₁=(0,5÷0,6) 18 = 9÷10,8

по ГОСТ принимаем d₃=10 мм

 

Диаметр ступицы колеса:

d_ст2=1,6 d₂′′′=1,6 35 = 56 мм

 

Длина ступицы:

l_ст2=1,2 d₂′′′=1,2 35 = 42 мм

 

Толщина обода:

=3 m =1,81 3 = 5,43 мм

 

Толщина диска:

=0,25 b =0,25 15,92 = 3,98 мм

 

 

11. Выбор посадок деталей редуктора

 

 

Н7 – Наружныекольца подшипников;

k6 – Внутренние кольца подшипников;

 

[2, т.10.13, с.263]

 

Смазка редуктора и его деталей.

Смазывание конических зубчатых колёс уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а так же предохраняет детали от коррозии. Снижение потерь на трение обеспечивает повышение КПД редуктора. Зубья конических колёс погружают в масло на всю длину. При смазывании окунанием объёма масляной ванной на 1кВт передаваемой мощности. Смазка редуктора осуществляется маслом марки И-30А.

[2, т.10.10, с.253]

 

Подбор и проверка муфт

Для соединения ведущего вала редуктора с валом электродвигателя и для соединения ведомого вала с валом привода необходимо подобрать муф-ты.

Так как проектируемый редуктор общего назначения и не требуется специальных условий выбираем соединительную фланцевую муфту.

Типоразмер муфты принимаем по ГОСТ в зависимости от d и рас-чётного момента: M_p = M∙k, где k = 1,2 – коэффициент, учитывающий усло-вия эксплуатации муфт. [2, т. 11.3, с. 272]

Ведущий вал	Ведомый вал
M1 = 29,5 Hм Mp1 = M1 ∙ k = 29,5∙ 1,2 = 35,4 Hм lp (шпонки) = 11,8 мм b (шпонки) = 6 мм Материал болтов сталь – Сталь 5. [ = 80 МПа Принимаем фланцевую муфту. МФ 31,5 16 40 1 D1 = 90 мм L1 = 84 мм	M2 = 55,55Hм Mp1 = M1∙k = 55,55 ∙ 1,2=109,56Hм lp (шпонки) = 24,3 мм b (шпонки) = 8 мм Материал болтов сталь – Сталь 5. [ = 80 МПа Принимаем фланцевую муфту. МФ 125 25 60 1 D2 = 112 мм L2 = 124 мм

[2, т. 11.1, с. 268 – 269]

 

Проверяем выбранные муфты на прочность болтов по касательным напряжением среза.

d_б1 = 0,08 ∙ 16 = 1,28 мм. Принимаем d_б = 4 мм.

d_б2 = 0,08 ∙ 25 = 2 мм. Принимаем d_б = 4 мм.

Z = 4 – число болтов устанавливаемых на муфту.

Условию прочности удовлетворяет.

Условию прочности удовлетворяет.

 

Ведущий вал	Ведомый вал
мм Z1 = 4 dб1 = 4 мм = 6,6 МПа	Z = 4 dб2 = 4 мм = 15,9 МПа

 

 

Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов.

На ведущий вал насаживают сальники и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80˚÷100˚C.

В ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала. Затем надевают распорную втулку, сальник и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Затягивают болты, крепящие крышку корпуса.

После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшип-никовые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки под-шипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают вой-лочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют про-ворачиванием валов отсутствие заклинивание подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами. Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают муфту. Затем ввёртывают пробку масло-спускного отверстия с прокладкой и жезловой масло указатель. В корпус заливают масло.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде

по программе, устанавливаемой техническими условиями.

 

Литература.

 

1. Березовский Ю.Н. «Детали машин», [Текст], учебник для ССУЗов, М., Машиностроение 1983 – 384 с.

 

2. «Курсовое проектирование деталей машин», [Текст], учебное пособие для ССУЗов, С.А. Чернавский и др. 1987 – 416 с.

3. Скойбеда А.Т. «Детали машин и основы конструирования», [Текст], учебник для ВУЗов, Мн., Высшая школа, 2006 – 560 с.

4. Курмаз Л.В. «Детали машин, проектирование», справочное учебно-методическое пособие для ВУЗов, М., Высшая школа, 2005 – 410 с.