Здравствуйте уважаемые студенты!

9. Проверка прочности шпоночных соединений

9. 1. Ведущий вал:

d_ш = 45 мм;

Размеры шпонки: b * h * l = 14*9*42; t₁ = 5, 5 мм

по ГОСТ 23360-78 табл. 8. 9 стр. 169 [2]

Условие прочности на смятие

2Т_ш

σ _cм^max = —————— ≤ [σ _см]

d (h - t₁) (l – b)

2*54, 1*10³

σ _cм^max = —————— =24, 5 МПа

45(9-55)(42-14)

Следовательно, условия прочности соблюдаются, то есть 24, 5< 100 ÷ 120 МПа,

или σ _cм^max< [σ см]

9. 2. Ведомый вал:

d_к= 50 мм; Длинна шпонки l = 50 мм.

b * h * l = 14 * 9 * 50 мм; t₁ = 5, 5 мм

Размеры шпонок определяем по ГОСТ 23360 – 78 табл. 8. 9. стр. 169 [2]

2Т_к

σ _c_м^max = —————— ≤ [σ ]

d (h - t₁) (l – b)

Допускаемое напряжение смятия при стальной ступице [σ см] = 100 ÷ 120 МПа

Т_к = 199 * 10³ Н * мм.

2 * 270, 7 * 10³

σ _cм^max = ————————— = 87 МПа

50(9 – 5, 5) (50 – 14)

σ _cм^max< [σ см], т. е. 87 < 100 ÷ 120 МПа, Условие прочности для шпоночного соединения выполняется. Следовательно, для валов применяем призматические шпонки из Стали 45 нормализованной по ГОСТ 23360-78

10. Уточненный расчет валов

10. 1. Ведущий вал

Построим эпюры изгибающих моментов.

Э_nM_x. M_x₁ = 0; M_x₂ = 0; M_x^max = R_y * l₁= 270 * 56 = 15120 Н * мм

Э_nM_у. M_у1 = 0; M_у2 = 0; M_у^max = R_х* l₁= 675 * 56 = 37800 Н * мм

Эпюра крутящих моментов:

М_z= T_ш = 54, 1 * 10³ Н. мм.

Суммарный изгибающий момент

______________ _____________

М_и^max = √ ( M_x^max)² + ( M_у^max)²= √ 15120²+ 37800²= 40, 7 кНмм.

Материал вала тот же, что и для шестерни – сталь 40Х, улучшенная. По

табл. 3. 3. при диаметре заготовки d_ш = d_а = 66 (т. е. до 100 мм)

σ _b= 930 МПа.

σ _-1= 0, 43 σ _b= 0, 43 * 930 = 400 МПа

τ _-1= 0, 58 * σ _-1= 0, 58 * 400 = 232 МПа

Определяем коэффициент запаса прочности на кручение

τ _-1 T_ш

S = S_τ = ———————— ≤ [S]; τ _ν = τ _m= ——

К_τ 2W_к_НЕТТО

—— * τ _ν + ψ _τ * i_m

ε _τ

π d³ bt₁(d - t₁)²π * 45³14 * 5, 5 (45 – 5, 5)²

W_к_НЕТТО = ——— - ————— = ——— - ———————— = 16548 мм³

32 2d_ш 16 2 * 45

π d³ bt₁(d - t₁)²17883

W _НЕТТО = ——— - ————— = ——— - 1335 = 7607 мм³

32 2d 2

T_ш54, 1 * 10³

τ _ν = τ _m= ————— = ————— = 1, 63 МПа

2W_{к НЕТТО} 2 * 16548

К_τ = 1, 9 табл. 8. 5. стр. 165 [2]

ψ _τ = 0, 1 стр. 166 [2] для легированных сталей.

ε _τ = ε _σ = 0, 67 табл. 8. 8. [2].

τ _-1 232

S = S_τ = ———————— = —————————— = 48, 43 > [S]

К_τ1, 9

—— * τ _ν + ψ _τ * τ _m—— * 1, 63 + 0, 1 * 1, 63

ε _τ 0, 67

Допускаемый коэффициент запаса прочности [S] = 2, 5 стр. 162 [2];

Условие прочности соблюдается, то есть S > [S]

Коэффициент запаса на изгиб

σ _-1

S = S_σ = ————————

К_σ

—— * σ _ν + ψ _σ * σ _m

ε _σ

σ _m= 0; К_σ = 1, 9 табл. 8. 5. [2]; ε _σ = 0, 67 табл. 8. 8. [2];

М_ис 40, 7 * 10³

σ _ν = ———— = —————— = 5, 35 МПа.

W _НЕТТО7607

σ _-1 400 400

S = S_σ = ———————— = ———————— = ——— = 26, 37 > [S]

К_σ 1, 9 11, 1

—— * σ _ν + ψ _σ * σ _m—— * 5, 35 + 0

ε _σ 0, 67

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S_σ * S_τ 26, 37 * 48, 43

S = ———— = —————— = 20

√ S_σ²+ S_τ²√ 26, 37² + 48, 43²

Итак, имеем S > [S], т. е. 20 > 2, 5

Так как нагрузка на вал сравнительно небольшая, получили большой коэффициент запаса прочности. А это значит, что для вала можно применять сталь с более низкими механическими характеристиками.

Примем для обоих валов сталь 45, улучшенную.

10. 2. Ведомый вал.

Рассчитаем и построим эпюры изгибающих моментов. Расчет ведем по характерным сечениям.

Э_n. M_x: M_x₃ = 0; M_x₄ = 0; M_x_с = R_y₃ * l₂= 270 * 57 = 15390 Н мм.

Э_n. M_у: M_у3 = 0; M_у4 = 0; M_ус = R_х3 * l₂= 675 * 57 = 38475 Н мм.

Э_n крутящих моментов: М_z= T_к= 270, 7 * 10³Н мм.

Суммарный изгибающий момент:

___________ ___________

М_ис = √ М_хс² + М_ус²= √ 15, 4² + 38, 5² = 95500 Н мм.

Материал вала сталь 40Х улучшенная. Временное сопротивление для d_к= 50 мм (до 120 мм)

σ _-1= 0, 43 σ _b= 0, 43 * 930 = 400 МПа

τ _-1= 0, 58 * σ _-1= 0, 58 * 400 = 232 МПа

_в= 930 МПа

Определяем коэффициент запаса на кручении:

τ _-1 T_к

S = S_τ = ———————— ≤ [S]; τ _ν = τ _m= ——

К_τ 2W_к_НЕТТО

—— * τ _ν + ψ _τ * i_m

ε _τ

d_к = 50 мм; b_х_h= 14 * 9; t₁= 5, 5 мм; T_к = 199 * 10³ Н * мм.

π d³ bt₁(d - t₁)²π * 50³14 * 5, 5 (50 – 5, 5)²

W_к_НЕТТО = ——— - ————— = ——— - ———————— = 24531 -

32 2d_к 16 2 * 50

15250 = 23 * 10³ мм³

π d³ bt₁(d - t₁)²24531

W_НЕТТО = ——— - ————— = ——— - 1525 = 10, 7 * 10³ мм³

32 2d 2

T_к270, 7 * 10³

τ _ν= τ _m= ————— = —————— = 7, 2 МПа

2W_{к НЕТТО} 2 * 17, 7 * 10³

π d³ bt₁(d - t₁)²π * 50³14 * 5, 5 (50 – 5, 5)²

W_{к НЕТТО} = ——— - ————— = ——— - ———————— = 17648 мм³

32 2d_к 16 2 * 50

95500

S_σ = ———————— = 35,

1, 9

——

0, 67

где σ _ν = 12, 2 МПа

W_{к НЕТТО} = 7824 мм³

Дальнейший расчёт можно не продолжать так как, учитывая расчёт ведущего вала, видим, что получим большой коэффициент запаса прочности вала. Значит, размеры ведомого вала можно уменьшить.

Урок (13. 01. 22)

Здравствуйте уважаемые студенты!

Напоминаю, нам разрешили провести консультацию в техникуме. В понедельник в 10 часов утра жду вас всех в кабинете №204. Самойлова Н. В. вам об этом сообщит дополнительно.

Сегодня высылаю вам материал по следующим главам курсового проекта. Этот материал есть в учебнике С. А. Чернавский, Курсовое проектирование деталей машин, в примере расчетов.

11. Посадки соединений

Н7

Посадка зубчатого колеса на вал —— ГОСТ 25347- 82

р6

Н7

Посадка шкивов клиноременной передачи ——.

Шейки валов под подшипники выполняются с отклонением вала К6.

Отклонение отверстий в корпусе под наружные кольца подшипников Н7.

Н7

Мазеудерживающие кольца ——

12. Выбор сорта масла

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, погруженного на 10 ÷ 15 мм.

Объем масла в редукторе подсчитываем из расчета 0, 25 дм³ масла на 1 кВт передаваемой мощности.

V = 0, 25 * 3, 4 = 0, 85 дм³

По данным таблицы 10. 8. [2] устанавливаем вязкость масла. При σ _н = 59, 5 МПа и окруженной скорости V = 2, 5 ^м/_с табл. 10. 8. [2].

По табл. 10. 10 [2] выбираем сорт масла:

масло индустриальное И – 40 А по ГОСТ 20799 – 75*

Для подшипников применяем пластичную смазку УТ – 1 табл. 9. 14. [2].

13. Сборка редуктора

Перед сборкой редуктора внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищаем и покрываем маслостойкой краской. Сборку производим в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валом.

13. 1. Ведущий вал.

Вал выполнен заодно целое с шестерней. На вал устанавливаем распорную втулку, надеваем мазеудерживающие кольца, устанавливаем шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80 ÷ 100 ⁰С.

13. 2. Ведомый вал.

Собирают аналогично, но вначале в шпоночный паз закладывают призматическую шпонку, напрессовывают до упора в буртик вала, зубчатое колесо, а затем производят те же операции, что и в § 13. 1.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно стыки крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки отверстий крышки и корпуса применяем бородок или штифты. Затем закладывают пластичную смазку в подшипниковые узлы, далее ставят крышки подшипников с металлическими регулировочными прокладками.

Вывод.

В данном курсовом проекте согласно кинематической схеме я выполнил кинематический и силовой расчет привода, выбрал для него электродвигатель, сделал разбивку передаточного числа привода.

Также выполнил расчет зубчатых колес редуктора и проверил их на прочность.

Рассчитал валы редуктора с учетом заданной нагрузки.

Определил конструктивные размеры шестерни и колеса, а также корпуса редуктора.