Требования техники безопасности. Уточненный расчет валов

Уточненный расчет валов

Уточненный расчет валов проводится для определения коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях валов и проверки условия: S>[S]_min=2,5, где S – расчетный коэффициент запаса прочности.

Материал вала червяка– сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-71. Предел прочности σ_В=1000МПа. Предел прочности стали при симметричном цикле изгиба:

σ_-1=440 МПа. Предел прочности стали при симметричном цикле кручения:

τ_-1=0,58·σ_-1= 0,58^.440=255,2МПа. [2,табл.1]

Материал вала колеса – сталь 45Х ГОСТ 4543-71. Предел прочности σ_В=950МПа. [2,табл.1] Предел прочности стали при симметричном цикле изгиба: σ_-1=420 МПа. Предел прочности стали при симметричном цикле кручения: τ_-1=0,58·σ_-1= 0,58^.420=243,6 МПа.

4.11.1 Ведущий вал.

Ведущий вал имеет три опасных сечения: на входном участке вала, сечение под опорой № 1 и в середине пролета между опорами (рис.7).Это связано с тем, что входной участок вала имеет наименьший диаметр, под подшипником №1 действует большой изгибающий момент и имеется сильный концентратор напряжений, под червяком изгибающий момент максимальный.

Рассмотрим сечение на входном участке вала (А –А, рис.7). Концентратор напряжений обусловлен наличием шпоночной канавки, вал испытывает напряжения кручения.

Коэффициенты концентрации напряжений по кручению:

К_t = 1, 9 [1, табл. 8.5]

Масштабный фактор:

e_t = 0,73 [1, табл. 8.8]

Амплитуда напряжений кручения :

τ_а =τ_m= Т₁/2W_{к нетто} , МПа.

где W_{к нетто}- момент сопротивления кручению поперечного сечения вала:

=

τ_а =τ_m=

Коэффициент запаса прочности по напряжениям кручения:

,

где ψ_τ=0,15 – для легированных сталей;

β – коэффициент, учитывающий качество обработки поверхности; β =0,97;

Сечение под опорой № 1 (Б –Б, рис. 6).

Концентратор напряжений обусловлен посадкой подшипника с натягом. Коэффициенты концентрации напряжений по кручению и изгибу:

[1, табл. 8.7]

Амплитуда напряжений изгиба:

где W_x- момент сопротивления изгибу:

W_x=0,1d_п1³ = 0,1^.45³=9,112 ·10³мм³.

М_изг – суммарный изгибающий момент в сечении под опорой №1

( из эпюр изгибающих моментов Τ (см. рис.7):

М_изг =

Амплитуда напряжений изгиба :

Коэффициент запаса прочности по напряжениям изгиба:

Момент сопротивления кручению:

W_к=2 W_х= 17,36 ·10³мм³

Амплитуда напряжений кручения :

τ _а =τ_m= Т₁/2W_к= 55,83^.10³/2^. 17,36 ·10³ =1,6МПа.

Коэффициент запаса прочности по кручению:

,

где ψ_τ=0,15 – для легированных сталей.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения (Б – Б):

Рассмотрим сечение в середине пролета под червяком сечение (В–В):

Концентратор напряжений – витки червяка. К_t = 1,5; e_t = 0,73 ε_σ = 1, 6; К_σ = 0,73; β=0,97.

W_{к нетто}- момент сопротивления кручению поперечного сечения вала:

=

Амплитуда напряжений кручения :

τ_а =τ_m=

W_x- момент сопротивления изгибу поперечного сечения вала: W_x=31,41^.10³мм³

М_изг – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении:

М_изг =

Коэффициент запаса прочности по напряжениям изгиба:

Результирующий коэффициент запаса прочности:

4.11.2 Ведомый вал

Наиболее опасное сечение- под опорой № 4, т.к. в этом сечении действует концентратор напряжений -посадка подшипника опоры № 4 с натягом и в этом сечении диаметр ведущего вала имеет меньшее значение, чем по зубчатым колесом, а величина изгибающего момента максимальна.

Коэффициенты концентрации напряжений по изгибу и кручению: [3, табл. 8.7]

Амплитуда напряжений изгиба:

где W_x- момент сопротивления изгибу поперечного сечения вала:

=

М_изг – суммарный изгибающий момент в сечении под опорой № 4 ( из эпюр изгибающих моментов М (см. рис.8):

М_изг =

Коэффициент запаса прочности по напряжениям изгиба:

Амплитуда напряжений кручения при моменте сопротивления кручению:

W_к=2 W_к= 33,26 ·10³мм³

τ _а =τ_m= Т₁/2W_к= 333,7/2^.33,26=5,04 МПа.

Коэффициент запаса прочности по кручению:

,

где ψ_τ=0,15 – для легированных сталей.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения под опорой №4:

Таким образом, в наиболее опасных сечениях ведомого вала , т.е. прочность ведущего и ведомого валов достаточна.

4.12 Посадки основных деталей редуктора

Посадки назначаем в соответствии с ГОСТ 25346-82.

Посадка червячного колеса на вал Н7/р6 по ГОСТ 25346-82 .

Посадка звездочки цепной передачи на вал редуктора H8/h8.

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением к6.

Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца поН7.

Посадка крышек подшипников H7/h8.

Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю поверхность (полость) корпуса редуктора тщательно обрабатывают, очищают и покрывают маслостойкой краской.

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

- на ведущий вал насаживают подшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100 градусов;

- в ведомый вал закладывают шпонки и напрессовывают червячное колесо до упора в бурт вала, затем надевают распорную втулку и устанавливают подшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укла­дывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса герметиком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью 2-х конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

Проверяют проворачивание валов, отсутствие заклинивания подшипников от руки и закрепляют крышки. В шпоночную канавку ведомого вала закладывают шпонку. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель, заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

6 Выбор муфты

Для соединения ведущего вала редуктора и вала электродвигателя выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 21423-93, которую подбираем по величине момента и частоте вращения.

При d_в. =38 мм предельный момент муфты [T]=250Нм.

Максимальный момент на входном валу:

Т_1max=Т_дв·К_э=57,25^.1,5= 85,83 Нм<[T].

К_э – коэффициент эксплуатации, принимаем К_э=1,5 [1,табл.11.1]

Проверим муфту по частоте вращения:

n₁=n_дв=968 мин^-1<[ n_max]= 3800мин^-1.

Муфта подходит частоте вращения. Принимаем муфту исполнения I с цилиндрическими расточками под валы.

Требования техники безопасности

1. В соответствии с правилами техники безопасности электродвигатель должен быть заземлен.

2. Все движущиеся части должны иметь ограждения, поэтому на муфту предусматриваем кожух.

3. Заливка и слив масла должны производиться только при остановленном редукторе, к маслоуказателю должен быть обеспечен свободный доступ.

4. К работе с редуктором и приводом допускаются только лица , имеющие соответствующую квалификацию.

Библиографический список

1. Курсовое проектирование деталей машин/Под ред. С.А. Чернавского. М.-1988.

2. Конструирование узлов и деталей машин/ Дунаев П.Ф., Леликов О.П. М.: Высш. шк.- 1998.

3. Баранцов В.Я. Методические указания к расчету зубчатых передач в курсовом проектировании по деталям машин. Липецк. –2004.

4. Зайцева Т.Г., Баранцов В.Я. Метод. указания. Разработка и оформление курсовых проектов по деталям машин и ПТУ. Липецк. –1988.

.