Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78

Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок – сталь 40Х улучшенная.

Находим напряжение смятия и среза шпонок:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = 120 МПа

τср = 2Т/dlb < [τcp] = 0,6[σcм] = 72 МПа

где h – высота шпонки;

t1 – глубина паза;

l – длина шпонки;

b – ширина шпонки.

Быстроходный вал. Шпонка на входном конце вала 8×7×40

σсм = 2·15,92·103/24(7-4)(40-8) = 18,8 МПа

τср = 2·15,92·103/24·40·8 =4,1 МПа

Промежуточный вал. Шпонка под колесом 12×8×30

σсм = 2·61,05·103/40(8-5)(30-12) = 56,5 МПа

τср = 2·61,05·103/40·30·12 = 8,5 МПа

Тихоходный вал. Шпонка под колесом 16×10×37

σсм = 2·162,48·103/50(9-5,5)(30-14) = 116 МПа

τср = 2·162,48·103/50·30·14 = 15,5 МПа

Тихоходный вал. Шпонка на выходном конце вала 12×8×70

σсм = 2·162,48·103/40(8-5)(70-12) = 46,7 МПа

τср = 2·162,48·103/40·70·12 = 9,7 МПа.
Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru 10. Уточненный расчет валов

10.1. Быстроходный вал.

Рассмотрим сечение А-А, проходящее под опорой А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником, посаженным с гарантированным натягом.

Материал вала сталь 40Х, закалённая: sВ = 930 МПа [4c.34]

Пределы выносливости материала вала:

- при изгибе s-1 » 0,43×sВ = 0,43×930 = 400 МПа;

- при кручении t-1 » 0,58×s-1 = 0,58×400 = 232 МПа.

При d= 24мм, b= 8мм, t1= 4мм

WКНЕТТО = πd3/16 - bt1(d- t1)2/d = π·243/16 - 8•4(24-4)2/2•24= 2,44·103 мм3

WНЕТТО = πd3/32 - bt1(d- t1)2/d = π·243/32 - 8•4(24-4)2/2•24= 1,08·103 мм3

Принимаем kt= 1,9 [4табл.8.5], st= 0,83 [4табл.8.8] и yt = 0,1 [4с.166]

ГОСТ16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия радиальной консольной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина этой нагрузки для двух ступеней зубчатых редукторов на быстроходном валу должна быть 2,5(ТБ)1/2 при

25·103 мм< ТБ <250·103 Нмм

М= 2,5(15,92·103)1/2•(80/2)= 12,6103 Нмм

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений при кручении:

tv = tm = T1/2WКНЕТТО = 15,92·103/2·2,44·103 = 3,2 МПа.

Амплитуда нормальных напряжений:

σv = M/WНЕТТО = 12,6·103/1,08·103 = 11,7 МПа.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям.

sσ = σ-1/(kσσv/eσ ) = 400/(1,9·11,7/0,83) = 15,5

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

st = t-1/(kttv/et + yt tm) = 232/(1,93,2/0,83 + 0,1·3,2) = 31,5

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А

s = sσst/(sσ2 + st2)1/2 = 15,5·31,5/(15,52 +31,52)1/2 = 13,9 > [s] = 2 [2c162]

10.2. Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru Промежуточный вал.

Материал вала сталь 40Х, закалённая: sВ = 930 МПа [4c.34]

Рассмотрим сечение В-В. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

Суммарный изгибающий момент:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = (54,522 + (-2,92)2)1/2 = 55 Нмм

момент сопротивления сечения изгиба:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru ,

где t1 и b – параметры шпоночного паза

WНЕТТО = p×403/32 – [12×5×352]/2•40= 6,61×103 мм3

Момент сопротивления кручению:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru

WК_НЕТТО = p×403/16 – [12×5×352]/2•40= 12,3×103 мм3

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

tV = tm = Т2/2×Wк нетто = 62,05×103/2×12,3×103 = 2,5 МПа

Амплитуда нормальных напряжений:

sV = МИ/Wнетто = 55×103/6,1×103 = 9 МПа

Коэффициенты:

ks = 1,9 [1c. 165]; es = 0,70 [1с. 166];

kt = 1,9; et = 0,70;

yt = 0,1 [1с. 166].

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = 400/(1,9×9/0,70) = 16

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = 232/(1,9×2,5/0,70 + 0,1×2,5) = 33

Общий коэффициент запаса прочности:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = 16×33/(162 +332)1/2 = 14,4 > [s] = 2,0

10.3. Тихоходный вал.

Опасное сечение Д-Д проходит под колесом. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

Материал вала сталь 40Х, закалённая: sВ = 930 МПа.

Пределы выносливости:

- при изгибе s-1 » 0,43×sВ = 0,43×930 = 400 МПа;

- при кручении t-1 » 0,58×s-1 = 0,58×400 = 232 МПа.

Суммарный изгибающий момент:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = (71,12 + 11,92)1/2 = 72 Н×м

Момент сопротивления изгибу:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = p×503/32 – [14×5,5×(50-5,5)2]/(2×50)=10,7×103 мм3

Момент сопротивления кручению:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = 23×103 мм3

Амплитуда нормальных напряжений:

sV = МИ / Wнетто = 72×103/10,7×103 =6,7 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

tV = tm = Т3/ (2×Wк нетто) = 162,48×103/2×23×103 = 3,5 МПа

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru Коэффициенты:

ks = 1,9 [1c. 165]; es = 0,70 [1с. 166];

kt = 1,9; et = 0,70;

yt = 0,1 [1с. 166].

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = 400/(1,9×6,7/0,70) = 22

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = 232/(1,9×3,5/0,70 + 0,1×3,5) = 23,6

Общий коэффициент запаса прочности:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = 22∙23,6/(222 + 23,62)1/2 = 15,9 > [s] = 2,0 [1c. 162]

Рассмотрим сечение Е-Е проходящее через опору F

Суммарный изгибающий момент:

Ми = 40,3 Н∙м.

Коэффициенты:

kσ= 1,9 εσ = 0,73 [4c.166]

kτ= 1,9 ετ = 0,73; yt = 0,1.

Момент сопротивления изгибу:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = p×403/32 – [12×5×(40-5)2]/(2×40)=5,4×103 мм3

Момент сопротивления кручению:

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru = 11,7×103 мм3

Амплитуда нормальных напряжений:

σv = Mи/WНЕТТО =40,3∙103/5,4∙103 = 7,5 МПа; σm = 0

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

τv = τm = τmax/2 = T3/2Wp = 162,48∙103/2∙11,7∙103 = 6,9 МПа

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

sσ = σ-1/(kσσv = 400/1,9∙7,5/0,73 = 20,4

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

sτ = τ-1/[(kττv + ψττm] = 232/(1,9∙6,9/0,73+0,1∙6,9) = 12,4

Общий коэффициент запаса прочности:

s = sσst/(sσ2 + st2)0,5 = 20,4·12,4/(20,42 +12,42)1/2 = 10,5 > [s] = 2,0

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru 11. Расчет и проверка муфт.

Для передачи вращающего момента с вала электродвигателя на ведущий вал редуктора выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую МУВП по ГОСТ 21424-75 с допускаемым передаваемым моментом [T] = 125 Н·м.

Расчетный вращающий момент передаваемый муфтой:

Тр = kТ1 = 1,5·15,92= 23,88 Н·м < [T]=125Н·м

Условие Тр< [T] выполняется.

Выбор посадок.

Посадки назначаем согласно рекомендациям [1c.263]

Посадка зубчатых колес на вал Н7/р6;

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru Посадка полумуфт на вал Н7/n6;

Посадка внутренних колец подшипника на валы k6;

Посадка наружных колец подшипника в корпус Н7.

Смазка редуктора.

Проверка прочности шпоночных соединений. Применяются шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78 - student2.ru 13.1. Смазка зубчатого зацепления осуществляется путем окунания зубчатых колес в масляную ванну.

Объем масляной ванны:

V = (0,5¸0,8)Р = (0,5¸ 0,8)4,83 » 4 л

Рекомендуемое значение вязкости масла:

- для быстроходной ступени при v = 4,776 м/с ® n =28·10-6 м2

- для тихоходной ступени при v = 1,99 м/с ®n = 34·10-6 м2

среднее значение n = 31·10-6 м2

По этой величине выбираем масло индустриальное И-30А

13.2. Смазка подшипниковых узлов пластичная - смазочным материалом УТ-1.

Сборка редуктора.

Пред сборкой внутреннюю полость редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редук­тора, начиная с узлов валов.

На ведущий вал насаживают смазывающие колёса, манжеты, мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники предва­рительно нагретые в масле до 80 – 100 ºС и надевают закладную крышку подшипника с манжетным уплотнением.

В промежуточный вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в буртик вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают предварительно нагретые подшипники.

В тихоходный вал также закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в буртик вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца, манжету и устанавливают предварительно нагретые подшипники.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора, вставляют закладные крышки подшипников, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку и устанавливают крышку корпуса: центровка которой осуществляется с помощью двух конических штифтов; затягивают винты крепящие крышку к корпусу.

Затем устанавливают дополнительные оси для смазывающих колёс, на оси напрессовывают распорные втулки, на которые устанавливают смазочные колёса.

Далее вворачивают пробку маслоспускного отверстия, устанавливают маслоуказатель, заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Список использованной литературы

1. Расчет и проектирование деталей машин: Учебное пособие для вузов. Под ред. Г.Б. Столбина и К.П. Жукова. – М.: Высш. шк., 1978. – 247 с.

2. Стандарт.

3. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Высш. шк., 1991.–432 с.

4. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.Б. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

Содержание

Задание

1. Кинематический расчет……………………………………………………………………………………..с.3

2. Расчет быстроходной ступени………………………………………...............................с5

3. Расчет тихоходной ступени…………………………………………………………………………...с.10

4. Предварительный расчет валов…………………………………………………………………….с.15

5. Конструктивные размеры шестерни и колеса………………………………..….с.16

6. Конструктивные размеры корпуса редуктора…………………………………….с.17

7. Первый этап компоновки редуктора…………………………………………………………….с.18

8. Проверка долговечности подшипников………………………………………………………с.19

9. Проверка прочности шпоночных соединений……………………………….……….с.25

10. Уточненный расчет валов……………………………………….………………………………………...с.26

11. Расчет и проверка муфт……………………………………………………………….…………………...с.30

12. Выбор посадок………………………………………………………........................................................с.31

13. Смазка редуктора……………………………………………………..................................................с.32

14. Сборка редуктора……………………………………………………………………………………………………..с.33

Список использованной литературы………………………………………………………………………...с.34

Наши рекомендации