Принимаем 7 степень точности передачи

Согласно [1], c. 65, т. 4.7 находим значение коэффициента динамичности Kv=1,2

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки K_b=1+(Z₂/q)³(1-x)

По [1], c. 64, т. 4.6 при Z₂=2, q=10 q=86; при незначительных колебаниях нагрузки вспомогательный коэффициент x=0,6.

K_b=1+(10/86)^{3 .} (0,4)=1,005

Коэффициент нагрузки K= Kv K_b=1,005^.1,2=1,206

8. Проверка выполнения условия прочности по контактным напряжениям.

[s_н]_р= 170/2 M₂K({z2/q}+1)³ = 170/2 217,045^.10^3.1,206^.27/150³= 122,9 Мпа

[s_н]_р <[s_н]=148 Мпа

Недогрузка: {([s_н] - [s_н]_р)/[s_н]}^.100%={(148-122,9)/148}^.100%=16,938%

II. Проверка зубьев червячного колеса на выносливость пол напряжениям изгиба.

1. Эквивалентное число зубьев.

Zv=Z₂/cos³g=20/( cos(11°19’))³=21

По [1], c. 63, т. 4.5 коэффициент формы зуба Y_F=2,43

2. Напряжение изгиба

s_F=1,2M₂K ^.Y_F/Z₂b₂m²= 1,2 ^. 217,0455^. 1,206 ^. 2,43/20 ^. 11,25 ^. (10)²=4,218<

<[s_-1F]=28 МПа

IV. Расчет диаметра выходных концов вала.

Исходные данные: M₂=217,0445 Н^.м

Материал вала – сталь 45

[t]=15¸20 МПа

1. Расчетный диаметр

d_{B2 расч}= ³ M₂/0,2[t] ; Примем [t]= 18 МПа

d_{B2 расч}= ³ 217,0445^.10³/0,2^.18 = 40 мм.

2. Увеличение расчетного значения диаметра.

d_B2= d_{B2 расч}(1+(0,1¸0,15))=40(1+0,1)=44 мм

Принимаем диаметр вала ближайшим большим под муфту МПР: d_B2=45 мм

V. Конструирование валов

1. Выбор диаметра резьбы под гайку.

М45: шаг резьбы 1,5

D=70 мм; H=10 мм; D₁=56 мм; b=6 мм; c=1,0 мм; h=3 мм; Гайка круглая шлицевая ([1], c. 188, т. 9.1)

Шайба стопорная многолапчатая ([1], c. 189, т. 9.2)

D=45,5 мм; D₁=56 мм; h=5 мм; r=0,5 мм; D=72 мм; b=5,8 мм; l=42 мм; S=1,6 мм

2. Расчет ступицы колеса

l_cт=(1,4¸1,5) d_B Принимаем l_cт=1,4 d_B

d_cт=(1,6¸1,8) d_B Принимаем d_cт=1,6 d_B

l_cт=55,25 мм; d_cт=76,5 мм

3. Расчет и подбор шпонок

По ([1], c. 169, т. 8.9): b=14 мм; h=9 мм

l_шп= l_cт-(5¸10) мм=65,25-10=55,25 мм

Принимам (по ГОСТ 23360-78, [1], с. 169) l_шп=56 мм

l_раб= l_шп –b=56-14=42 мм

s_см=2М/{d_B(l_шп –b)(h-t1)}=2^. 217,0455/45^.10^-3.42^.10^-3.3,5^.10^-3=65 МПа>[s_см]=50¸60 МПа – ставим 2 шпонки.

tср=P/Fcp=P/ l_шп b=2M/d_Bl_шп^.b=2.217,0455^.10³/45^.56^.14=12,29 МПа

4. Подбор подшипников.

Легкая, узкая серия, угол контакта 12, d_B =50 мм, 36210

В=20 мм, D=90 мм, С_ст=2,7 кН, С_дин=43, 2 кН

5. Диаметр вала под подшипники.

D_носика=D_{нар.кол.подш}.=90 мм

VI. Расчет вала на выносливость

Исходные данные: М₁=25,785 н^.м; М₂=217,0455 н^.м

P_t1=P_a2=2M₁/d₁=2^.25,785^.10³/125=412,56 н.

P_t2=P_a1=2M₂/d₂=2^.217,0455^.10³/250= 1735, 552 н

P_h1= P_h2= P_t2 ^. tga=1735,552^.tg20°=631,689 н

1. Приведем силы P_a1 и P_a2 к оси вала:

M(P_a2)= P_a2^.d₂/2=412,56^.200/2=41256 н^.мм

M(P_t1)= P_t2^.d₂/2=1735,552^.200/2=173555 н^.мм

2. Построим эпюры изгибающих и крутящих моментов

Плоскость YZ: Mxc= -M(P_a2)=-41256 н^.мм

M^x_a= - M(P_a2)+ P_h2^.a=-9279,12

M^x_b=0

Плоскость XZ:

М^y_c=0; M^y_b=0

M^y_a= P_t2^.a=138800 н^.мм

80 85 120

3. Определение опасного сечения.

Опасное сечение находится под первым подщипником d_подш = 45 мм

4. Определение моментов сопротивления сечения

W_изг=0,1 d³_подш=9112,5 мм³

W_кр=0,2 d³_подш =18225 мм³

5.Определение суммарного изгибающего момента

М^S_изг= (M^x_a)²+ (M^y_a)² = (41256)²+(138800)² = 144801,6 н^.мм

6. Определене наиболбших касательных и нормальных напряжений

s_max= М^S_изг / W_изг= 15,89 МПа; tmax=Mкр/ W_кр =M(P_t2)/W_кр =9,52 МПа

7. Определение циклов напряжения

а) s меняются по симметричному циклу

s_min= s_max= 15,89 Мпа

s_ампл= s_max= 15,89 Мпа

s_m= 0

s

s_ампл s_max

t

s_min

б) t меняются по отнулевому циклу

t_а=t_м=t_max/2=4,76 Мпа

t

t_max t_а

t

t_м

8. Материал вала

Сталь 45, s_врем=610 МПа

Предел выносливости s_-1= 260 МПа, t_-1=130 МПа

9. Определение эффективного коэффициета концетрации напряжения

K_s/e_s= f(d_вала)=3 ( [1], c. 166, т. 8.7)

K_t/e_t=0,6^.K_s/e_s+0,4=2,2

10. Определение коээфициентов запаса прочности.

S_s={s_-1/ [(K_s/e_sb)_ss_a+Y_s^.s_m]}=260/3^.15,89=5,45

b=1; Y_s=0,2; Y_t=0,1

S_t={t_-1/ [(K_t/e_tb)^.t_a+Y_t^.t_m]}=(130/[2,2 ^. 4,76+0,1 ^. 4,76])=11,87

SS= S_s ^.S_t / S_s² + S_t² =64,69/12,99=4,97>4; прочность и жесткость вала обеспечены.

VII. Расчет посадки.

+15

Рассчитать посадку 45 H7/K6.

К6 Н7

1) Система отверстия +2

Отверстие H7: Верхний предел отклонения +21 мкм

Нижний предел отклонения 0 мкм

Вал К6: Верхний предел отклонения +15 мкм

Нижний предел отклонения +2 мкм

2) Предельные размеры

Отверстие: наибольший предельный диаметр 45,021 мм

Наименьший предельный диаметр 45,0 мм

Вал: наибоьший предельный диаметр 45, 015 мм

Наименьший предельный диаметр 45,002 мм.

VIII .Расчет элементов корпуса аппарата

1. По таблице 17.1 для стали 3 при t=200° C принимаем допускаемое напряжение [s]=134 н/мм²

2. Толщина стенки обечайки

Sоб=(pDв/[2j[s]-p])+c=[1,4^.1000/(2^.0,9^.134-1,4)]+3=8,838 мм

j-коэффициент прочности сварного шва, для стыковки соединения при двусторонней обварке j=0,9

с-прибавка на коррозию с=3 мм-Принимаем по ГОСТ 12621-67 S=10 мм.

3. Толщина стенки конического днища по напряжениям изгиба

S₁=(pD_вy/4j[s])+c={1,4^.1000^.2/4^.0,9^.134}+3=8,51 мм

4. Толщина стенок днища в зоне перехода

Sk=[pDp/{(2[s]j-p)cosa]+c

Где Dp=Dв-2[sв(1-соsa)+sina DвS1/cosa ] =640,94 мм

Sk=[1,4^.640,94/(2^.0,9^.134-1,4)^.0,707]+3=7,12 мм

Для окончательного исполнения из двух значений S=10 мм и S=7 мм выбираем большее S=10 мм. Такая величина предусмотрена ГОСТ 12621-67.

Так как днище приварено к обечайке, то принимаем окончательно и Sоб=10 мм

5. Толщина стенки эллиптоической крышки

Skp=pDв/(2j[s]-p)+c=1,4^.1000/(2^.0,9^.134-1,4)+3=8,83 мм

По ГОСТ 6533-68 принимаем толщину стенки эллиптической крышки

Skp=10 мм

IX. Pасчет фланцевых соединений

1. Определение жесткости болта

C_б=Е_бF_б/L_раб

Е_б=2^.10⁵ н/мм²

F_б=pD²_cp/4; D_cp=М-шаг=20-1,5=18,5 мм

F_б=3,14^.(18,5)²/4=268,663 мм

L_раб=2b+h+4 мм

По ГОСТ 9493-60 выбираем условное давление Pу=0,6 Мпа

B=65, h=2мм

Lраб=2^.65+2+4=136 мм

Сб=2^.10^5.268,67/136=3,95^.10⁵ н/мм

2. Жесткость прокладки

C_пр=Е_прF_пр/h_пр

Е_пр=3^.10³ н/мм (для поронита)

F_пр=p(D₄²-D₅²)/4z=3,14([1065]²-[1029]²)/4^.44=1344.92 мм²

h_пр=2 мм

С_пр=3^.10^3.1344,9/2=2,02^.10⁶ н/мм

3. Определение усилия от внутреннего давления, приходящегося на 1 болт

Qд=ppD_cp²/4z=1,4^.3,14^.(1067)²/4^.44=28436 Н=28,44 кН

4. Определение коэффициента основной нагрузки

К=C_б/(С_пр+С_б)= 3,95^.10⁵ /(3,95^.10⁵+2,02^.10⁶)=0,164

5. Определение усилия предварительной затяжки болта

V=Kст(1-K)Qд

Кст=1,3¸1,5 (коэффициент запаса прочности)

V=1,5(1-0,164)^.28436=30900 Н=30 кН

6. Определение деформации болта и прокладки от усилия предварительной затяжки болта.

DLб=V/Cб=30900/3,95^.10⁵=0,072 мм

DLпр=V/Спр=30900/2,02^.10⁶=0,0153 мм

7. Определение усилия остаточной затяжки и суммарного растягивающего усилия (по диаграмме совместой деформации болта и прокладки)

V’= ; V’>0, прокладка герметична

Проверка (аналитический расчет):

V’=V-(1-K)Qд=

Рб=V+KQд=

Сталь 35 М20 Рб=21 кН для 20° С и 20 кН для° 200 С

Рб= <[Рб], условие прочности выполняется.

X.Оценка прочности сварных швов.

1. Условие прочности стыкового шва

s=P/F=ppDв²/4SpDв= pDв/4S£[s]

[s]=134 н/мм²

s=1,4^.1000/4^.10=35 н/мм²

Условие прочности выполняется

2. Валиковые швы в нахлесточном и тавровом соединении

Расчетная высота шва h=Kcos45°=0,7K

K=S для тонкостенных оболочек

h=0,7^.10=7 мм

При расчете на срез углового шва, выполненного электродуговой сваркой, допускаемое напряжение равно:

[t]=0,65[s]=0,65^.134=87,1 н/мм²

Условие прочности сварного шва:

t=P/F=ppDв²/4^.0,7KpDв= pDв/4^.0,7K=50 н/мм²

Для учета 2 шва:

t= pDв/2^.4^.0,7K=25 н/мм²

t=25<87,1=[t]

Предусмотренный конструкцией сварной шов выдерживает “+” нагрузки