Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов

Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.

Сила приходящаяся на один винт

F_в = 0,5R_BY = 0,5∙153= 77 H

Принимаем коэффициент затяжки К_з = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.

Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σ_в = 500 МПа, предел текучести σ_т = 300 МПа; допускаемое напряжение:

[σ] = 0,25σ_т = 0,25∙300 = 75 МПа.

Расчетная сила затяжки винтов

F_p = [K_з(1 – х) + х]F_в = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]77 =104 H

Определяем площадь опасного сечения винта

А = πd_p²/4 = π(d₂ – 0,94p)²/4 = π(12 – 0,94∙1,75)²/4 = 84 мм²

Эквивалентное напряжение

σ_экв = 1,3F_p/A = 1,3∙104/84 = 2 МПа < [σ] = 75 МПа

Уточненный расчет валов

Быстроходный вал

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

Материал вала сталь 45, улучшенная: s_В = 780 МПа [3 c. 34]

Пределы выносливости:

- при изгибе s_-1 » 0,43×s_В = 0,43×780 = 335 МПа;

- при кручении t_-1 » 0,58×s_-1 = 0,58×335 = 195 МПа.

Суммарный изгибающий момент

М_и = (70,9² +14,6²)^1/2 = 72,4 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π35³/32 = 4,21·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·4,21·10³ = 8,42 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 72,4·10³/4,21·10³ = 17,2 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

t_v = t_m = T₁/2W_p = 36,7·10³/8,42·10³ = 4,4 МПа

Коэффициенты [3 c. 165]:

k_σ/e_σ = 3,4; k_t/e_t = 0,6 k_σ/e_σ + 0,4 = 0,6·3,4 + 0,4 = 2,44

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/e_σ) = 335/3,4·17,2 = 5,7

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_t = t_-1/(k_tt_v/e_t + y_t t_m) = 195/(2,44·4,4 + 0,1·4,4) = 17,4

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_t/(s_σ² + s_t²)^0,5 = 5,7·17,4/(5,7² + 17,4²)^0,5 = 5,3 > [s] = 1,5

Тихоходный вал

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

Материал вала сталь 40X, улучшенная: s_В = 930 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

- при изгибе s_-1 » 0,43×s_В = 0,43×930 = 400 МПа;

- при кручении t_-1 » 0,58×s_-1 = 0,58×400 = 232 МПа.

Суммарный изгибающий момент

М_и = (268,8² + 97,8²)^1/2 =286,0 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π35³/32 = 4,21·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·4,21·10³ = 8,42 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 286,0·10³/4.21·10³ = 67,9 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

t_v = t_m = T₂/2W_p =110,7·10³/2·8.42·10³ = 6,6 МПа

Коэффициенты [3 c. 165]:

k_σ/e_σ = 3,2; k_t/e_t = 0,6 k_σ/e_σ + 0,4 = 0,6·3,2 + 0,4 = 2,32

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/e_σ) = 400/3,6·67,9 = 1,64

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_t = t_-1/(k_tt_v/e_t + y_t t_m) = 232/(2,32·6,6 + 0,1·6,6) =14,5

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_t/(s_σ² + s_t²)^0,5 = 1,64·14,5/(1,64² +14,5²)^0,5 = 1,63> [s] = 1,5

Технический уровень редуктор

Условный объем редуктора

V = LBH = 350∙245∙250 = 21∙10⁶ мм³

L = 350 мм – длина редуктора;

В = 245 мм – ширина редуктора;

Н = 250 мм – высота редуктора.

Масса редуктора

m = φρV∙10^-9 = 0,50∙7300∙21∙10⁶∙10^-9 = 78 кг

где φ = 0,50 – коэффициент заполнения редуктора

ρ = 7300 кг/м³ – плотность чугуна.

Критерий технического уровня редуктора

γ = m/T₂ = 78/110,7 = 0,70

При γ > 0,2 технический уровень редуктора считается низким, а редуктор морально устаревшим.

Литература

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

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

3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.

4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.

5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.

6. Альбом деталей машин.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.

8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.

Содержание

Задание

1.1 Кинематическая схема

1.2 Срок службы приводного устройства

2 Выбор двигателя, кинематический расчет привода

3 Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений

4 Расчет закрытой конической передачи

5 Расчет открытой цилиндрической передачи

6 Нагрузки валов редуктора

7 Разработка чертежа общего вида редуктора.

8 Расчетная схема валов редуктора

9 Проверочный расчет подшипников

10 Конструктивная компоновка привода

10.1 Конструирование зубчатых колес

10.2 Конструирование валов

10.3 Выбор соединений

10.4 Конструирование подшипниковых узлов

10.5 Конструирование корпуса редуктора

10.6 Конструирование элементов открытых передач

10.7 Выбор муфты

10.8 Смазывание.

11 Проверочные расчеты

11.1 Проверочный расчет шпонок

11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов

11.3 Уточненный расчет валов

12 Технический уровень редуктор

Литература