Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
St = t-1 / ((k t / (et x b)) x tv + yt x tm), где:
- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:
tv = tm = tmax / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 122652,556 / 17892,352 = 3,428 МПа,
здесь
Wк нетто = p x D3 / 16 =
3,1416 x 45,03 / 16 = 17892,352 мм3
- yt = 0.1 - см. стр. 166[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].
- kt/et = 2,8 - находим по таблице 8.7[1];
Тогда:
St = 194,532 / ((2,8 / 0,97) x 3,428 + 0,1 x 3,428) = 19,004.
Результирующий коэффициент запаса прочности:
S = Ss x St / (Ss2 + St2)1/2 = 3,316 x 19,004 / (3,3162 + 19,0042)1/2 = 3,267
Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.
3-E СЕЧЕНИE.
Диаметр вала в данном сечении D = 50,0 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Ширина шпоночной канавки b = 14,0 мм, глубина шпоночной канавки t1 = 5,5 мм.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Ss = s-1 / ((ks / (es x b)) x sv + ys x sm) , где:
- амплитуда цикла нормальных напряжений:
sv = Mизг. / Wнетто = 166151,807 / 10747,054 = 15,46 МПа,
здесь
Wнетто = p x D3 / 32 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 50,03 / 32 - 14,0 x 5,5 x (50,0 - 5,5)2/ (2 x 50,0) = 10747,054 мм3,
где b=14,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;
- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:
sm = Fa / (p x D2 / 4) = 267,259 / (3,142 x 50,02 / 4) = 0,136 МПа, Fa = -267,259 МПа - продольная сила,
- ys = 0,2 - см. стр. 164[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];
- ks = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];
- es = 0,82 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,82 x 0,97)) x 15,46 + 0,2 x 0,136) = 9,579.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
St = t-1 / ((k t / (et x b)) x tv + yt x tm), где:
- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:
tv = tm = tmax / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 122652,556 / 23018,9 = 2,664 МПа,
здесь
Wк нетто = p x D3 / 16 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 50,03 / 16 - 14,0 x 5,5 x (50,0 - 5,5)2/ (2 x 50,0) = 23018,9 мм3,
где b=14,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;
- yt = 0.1 - см. стр. 166[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].
- kt = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];
- et = 0,7 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
St = 194,532 / ((1,7 / (0,7 x 0,97)) x 2,664 + 0,1 x 2,664) = 28,044.
Результирующий коэффициент запаса прочности:
S = Ss x St / (Ss2 + St2)1/2 = 9,579 x 28,044 / (9,5792 + 28,0442)1/2 = 9,065
Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.
РАСЧЁТ 2-ГО ВАЛА.
Крутящий момент на валу Tкр. = 372929,696 Hxмм.
Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:
- предел прочности sb = 780,0 МПа;
- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба
s-1 = 0,43 x sb = 0,43 x 780,0 = 335,4 МПа;
- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения
t-1 = 0,58 x s-1 = 0,58 x 335,4 = 194,532 МПа.
2-E СЕЧЕНИE.
Диаметр вала в данном сечении D = 55,0 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Ширина шпоночной канавки b = 16,0 мм, глубина шпоночной канавки t1 = 6,0 мм.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Ss = s-1 / ((ks / (es x b)) x sv + ys x sm) , где:
- амплитуда цикла нормальных напряжений:
sv = Mизг. / Wнетто = 207209,186 / 14238,409 = 14,553 МПа,
здесь
Wнетто = p x D3 / 32 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 55,03 / 32 - 16,0 x 6,0 x (55,0 - 6,0)2/ (2 x 55,0) = 14238,409 мм3,
где b=16,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=6,0 мм - глубина шпоночного паза;
- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:
sm = Fa / (p x D2 / 4) = 267,259 / (3,142 x 55,02 / 4) = 0,112 МПа, Fa = 267,259 МПа - продольная сила,
- ys = 0,2 - см. стр. 164[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];
- ks = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];
- es = 0,76 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,76 x 0,97)) x 14,553 + 0,2 x 0,112) = 9,433.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
St = t-1 / ((k t / (et x b)) x tv + yt x tm), где:
- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:
tv = tm = tmax / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 372929,696 / 30572,237 = 6,099 МПа,
здесь
Wк нетто = p x D3 / 16 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 55,03 / 16 - 16,0 x 6,0 x (55,0 - 6,0)2/ (2 x 55,0) = 30572,237 мм3,
где b=16,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=6,0 мм - глубина шпоночного паза;
- yt = 0.1 - см. стр. 166[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].
- kt = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];
- et = 0,65 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
St = 194,532 / ((1,7 / (0,65 x 0,97)) x 6,099 + 0,1 x 6,099) = 11,406.
Результирующий коэффициент запаса прочности:
S = Ss x St / (Ss2 + St2)1/2 = 9,433 x 11,406 / (9,4332 + 11,4062)1/2 = 7,269
Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.
3-E СЕЧЕНИE.
Диаметр вала в данном сечении D = 50,0 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Ширина шпоночной канавки b = 14,0 мм, глубина шпоночной канавки t1 = 5,5 мм.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Ss = s-1 / ((ks / (es x b)) x sv + ys x sm) , где:
- амплитуда цикла нормальных напряжений:
sv = Mизг. / Wнетто = 263644,353 / 10747,054 = 24,532 МПа,
здесь
Wнетто = p x D3 / 32 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 50,03 / 32 - 14,0 x 5,5 x (50,0 - 5,5)2/ (2 x 50,0) = 10747,054 мм3,
где b=14,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;
- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:
sm = Fa / (p x D2 / 4) = 267,259 / (3,142 x 50,02 / 4) = 0,136 МПа, Fa = 267,259 МПа - продольная сила,
- ys = 0,2 - см. стр. 164[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];
- ks = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];
- es = 0,82 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,82 x 0,97)) x 24,532 + 0,2 x 0,136) = 6,039.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
St = t-1 / ((k t / (et x b)) x tv + yt x tm), где:
- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:
tv = tm = tmax / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 372929,696 / 23018,9 = 8,101 МПа,
здесь
Wк нетто = p x D3 / 16 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 50,03 / 16 - 14,0 x 5,5 x (50,0 - 5,5)2/ (2 x 50,0) = 23018,9 мм3,
где b=14,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;
- yt = 0.1 - см. стр. 166[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].
- kt = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];
- et = 0,7 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
St = 194,532 / ((1,7 / (0,7 x 0,97)) x 8,101 + 0,1 x 8,101) = 9,223.
Результирующий коэффициент запаса прочности:
S = Ss x St / (Ss2 + St2)1/2 = 6,039 x 9,223 / (6,0392 + 9,2232)1/2 = 5,052
Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.
РАСЧЁТ 3-ГО ВАЛА.
Крутящий момент на валу Tкр. = 806333,672 Hxмм.
Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:
- предел прочности sb = 780,0 МПа;
- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба
s-1 = 0,43 x sb = 0,43 x 780,0 = 335,4 МПа;
- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения
t-1 = 0,58 x s-1 = 0,58 x 335,4 = 194,532 МПа.
2-E СЕЧЕНИE.
Диаметр вала в данном сечении D = 70,0 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Ширина шпоночной канавки b = 20,0 мм, глубина шпоночной канавки t1 = 7,5 мм.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Ss = s-1 / ((ks / (es x b)) x sv + ys x sm) , где:
- амплитуда цикла нормальных напряжений:
sv = Mизг. / Wнетто = 222629,98 / 29488,678 = 7,55 МПа,
здесь
Wнетто = p x D3 / 32 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 70,03 / 32 - 20,0 x 7,5 x (70,0 - 7,5)2/ (2 x 70,0) = 29488,678 мм3,
где b=20,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=7,5 мм - глубина шпоночного паза;
- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:
sm = Fa / (p x D2 / 4) = 0,0 / (3,142 x 70,02 / 4) = 0,0 МПа, Fa = 0,0 МПа - продольная сила,
- ys = 0,2 - см. стр. 164[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];
- ks = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];
- es = 0,76 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,76 x 0,97)) x 7,55 + 0,2 x 0,0) = 18,195.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
St = t-1 / ((k t / (et x b)) x tv + yt x tm), где:
- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:
tv = tm = tmax / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 806333,672 / 63162,625 = 6,383 МПа,
здесь
Wк нетто = p x D3 / 16 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 70,03 / 16 - 20,0 x 7,5 x (70,0 - 7,5)2/ (2 x 70,0) = 63162,625 мм3,
где b=20,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=7,5 мм - глубина шпоночного паза;
- yt = 0.1 - см. стр. 166[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].
- kt = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];
- et = 0,65 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
St = 194,532 / ((1,7 / (0,65 x 0,97)) x 6,383 + 0,1 x 6,383) = 10,899.
Результирующий коэффициент запаса прочности:
S = Ss x St / (Ss2 + St2)1/2 = 18,195 x 10,899 / (18,1952 + 10,8992)1/2 = 9,35
Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.
4-E СЕЧЕНИE.
Диаметр вала в данном сечении D = 60,0 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
St = t-1 / ((k t / (et x b)) x tv + yt x tm), где:
- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:
tv = tm = tmax / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 806333,672 / 39462,051 = 10,217 МПа,
здесь
Wк нетто = p x D3 / 16 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 60,03 / 16 - 18,0 x 7,0 x (60,0 - 7,0)2/ (2 x 60,0) = 39462,051 мм3
где b=18,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=7,0 мм - глубина шпоночного паза;
- yt = 0.1 - см. стр. 166[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].
- kt = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];
- et = 0,65 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
St = 194,532 / ((1,7 / (0,65 x 0,97)) x 10,217 + 0,1 x 10,217) = 6,809.
ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия консольной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина этой нагрузки для редукторов должна быть 2,5 x Т1/2.
Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l = 80 мм, получим Мизг. = 2,5 x Tкр1/2 x l / 2 = 2,5 x 806333,6721/2 x 80 / 2 = 89796,084 Н*мм.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Ss = s-1 / ((ks / (es x b)) x sv + ys x sm) , где:
- амплитуда цикла нормальных напряжений:
sv = Mизг. / Wнетто = 89796,084 / 18256,3 = 4,919 МПа,
здесь
Wнетто = p x D3 / 32 - b x t1 x (D - t1)2/ (2 x D) =
3,142 x 60,03 / 32 - 18,0 x 7,0 x (60,0 - 7,0)2/ (2 x 60,0) = 18256,3 мм3,
где b=18,0 мм - ширина шпоночного паза; t1=7,0 мм - глубина шпоночного паза;
- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:
sm = Fa / (p x D2 / 4) = 0 / (3,142 x 60,02 / 4) = 0,0 МПа, Fa = 0 МПа - продольная сила,
- ys = 0,2 - см. стр. 164[1];
- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];
- ks = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];
- es = 0,76 - находим по таблице 8.8[1];
Тогда:
Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,76 x 0,97)) x 4,919 + 0,2 x 0,0) = 27,927.
Результирующий коэффициент запаса прочности:
S = Ss x St / (Ss2 + St2)1/2 = 27,927 x 6,809 / (27,9272 + 6,8092)1/2 = 6,616
Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ РЕДУКТОРА
Для проектируемого редуктора площадь телоотводящей поверхности А = 1,089 мм2 (здесь учитывалась также площадь днища, потому что конструкция опорных лап обеспечивает циркуляцию воздуха около днища).
По формуле 10.1[1] условие работы редуктора без перегрева при продолжительной работе:
Dt = tм - tв = Pтр x (1 - h) / (Kt x A) <= [Dt],
где Ртр = 6,776 кВт - требуемая мощность для работы привода; tм - температура масла; tв - температура воздуха.
Считаем, что обеспечивается нормальная циркуляция воздуха, и принимаем коэффициент теплоотдачи Kt = 15 Вт/(м2xoC). Тогда:
Dt = 6775,872 x (1 - 0,885) / (15 x 1,089) = 47,5o <= [Dt],
где [Dt] = 50oС - допускаемый перепад температур.
Температура лежит в пределах нормы.
ВЫБОР СОРТА МАСЛА
Смазывание элементов передач редуктора производится окунанием нижних элементов в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение элемента передачи примерно на 10-20 мм. Объём масляной ванны V определяется из расчёта 0,25 дм3 масла на 1 кВт передаваемой мощности:
V = 0,25 x 6,776 = 1,694 дм3.
По таблице 10.8[1] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях sH = 200,286 МПа и скорости v = 1,875 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 32,0 x 10-6 м/с2По таблице 10.10[1] принимаем масло авиационное МС-22 (по ГОСТ 20799-75*).
Выбираем для подшипников качения пластичную смазку УТ-1 по ГОСТ 1957-73 (см. табл. 9.14[1]). Камеры подшинпиков заполняются данной смазкой и периодически пополняются ей.
ВЫБОР ПОСАДОК
Посадки элементов передач на валы - Н7/р6, что по СТ СЭВ 144-75 соответствует легкопрессовой посадке.
Посадка муфты на выходной вал редуктора - Н8/h8.
Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6.
Остальные посадки назначаем, пользуясь данными таблицы 8.11[1].
ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ РЕДУКТОРА
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.
На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Мазеудерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М., Ицкевич Г.М., Козинцов В.П. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие для учащихся. М.:Машиностроение, 1988 г. 416с.
2. Дунаев П.Ф. ,Леликов О.П. 'Детали машин. Курсовое проектирование', М.: Высшая школа, 2003. 495 c.
3. Березовский Ю.Н., Чернилевский Д.В., Петров М.С. 'Детали машин', М.: Машиностроение, 1983. 384 c.
4. Боков В.Н., Чернилевский Д.В., Будько П.П. 'Детали машин: Атлас конструкций.' М.: Машиностроение, 1983. 575 c.
5. Гузенков П.Г., 'Детали машин'. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1986. 360 с.
6. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Р.Решетова. М.: Машиностроение, 1979. 367 с.
7. Дружинин Н.С., Цылбов П.П. Выполнение чертежей по ЕСКД. М.: Изд-во стандартов, 1975. 542 с.
8. Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козинцов Б.П. 'Расчеты деталей машин', 3-е изд. - Минск: Вышейшая школа, 1986. 402 c.
9. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., 'Детали машин' 3-е изд. М.: Высшая школа, 1984. 310 c.
10. 'Мотор-редукторы и редукторы': Каталог. М.: Изд-во стандартов, 1978. 311 c.
11. Перель Л.Я. 'Подшипники качения'. M.: Машиностроение, 1983.588 c.
12. 'Подшипники качения': Справочник-каталог / Под ред. Р.В. Коросташевского и В.Н. Нарышкина. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.
13. 'Проектирование механических передач' / Под ред. С.А. Чернавского, 5-е изд. М.: Машиностроение, 1984. 558 c.
Курсовой проект выполнен на сайте Детали машин
www.detm.narod.ru
Выполняем следующие виды расчетов :
· расчет плоскоременной передачи
· расчет клиноременной передачи
· расчет цепной передасчи
· расчет конической передачи
· расчет цилиндрической передачи
· расчет червячной передачи
· кинематический расчет привода
· рачет одно-двух-трех ступечатого редуктора
· расчет цилиндрического редуктора
· расчет червячного редектора
· расчет червячно - цилиндрического редектора
· расчет коническо - цилиндрического редектора
· и других видов редукторов и приводов ( до шести передач одновременно)
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
