Привод торцовочного станка (стр. 5 из 17)

0=0

Проверка выполнена.

Определим реакции опор в вертикальной плоскости XOZ = 0:

∑М_В = 0 (сумма моментов относительно точки В равна 0)

, Н

∑М_А = 0: (сумма моментов относительно точки А равна 0)

, Н

Проверка: ∑Z = 0: (сумма проекций сил на ось Z равна 0)

– 186,85 + 968,23 – 781,38 = 0,

0 = 0.

Проверка выполнена.

Определим изгибающие моменты (горизонтальная плоскость XOY):

точка С: М_CY=0,

точка А: М _AY = F_K·l₁= 90 · 0,07 = 6,3 Н,

точка В: M_BY=0,

точка D: М_DY= 0.

Определим изгибающие моменты (вертикальная плоскость XOZ):

точка С: M_CZ=0,

точка A: M_AZ = 0,

точка В: M_BZ = – Q_кл · l₃ = -781,38 · 0,055 = – 42,98 Н,

точка D: M_DZ=0.

Эпюры изгибающих моментов представлены на рис. 2.7.

Рис. 2.7 – Эпюры изгибающих моментов

Определяем результирующие реакции опор:

, Н

Определяем результирующие изгибающие моменты:

, Н·м

Н·м

, Н·м

Н·м

Опасным является сечение в точке В.

При одновременном действии напряжений изгиба и кручения коэффициент запаса усталостной прочности определяем по формуле:

, (2.10)

где n_σ, n_τ– коэффициенты запаса по изгибу и кручению;

[n] – допустимый коэффициент запаса усталостной прочности, [n]= 1,5…2,5.

Так как вал не работает на кручение, то расчет ведем только по напряжениям изгиба.

Коэффициент запаса усталостной прочности по изгибу определяем по формуле:

, (2.11)

где

– предел выносливости стали при изгибе;

=410 МПа;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе,

=1;

β – коэффициент влияния на предел усталости состояния поверхности вала, β = 1,6;

– масштабный фактор для нормальных напряжений,

= 0,83;

– переменная составляющая цикла напряжений;

- коэффициент, отражающий влияние постоянной составляющей цикла напряжений на величину предела выносливости,

= 0,1;

– постоянное напряжение цикла,

= 0.

Переменная составляющая цикла напряжений равна:

, (2.12)

где М_и – изгибающий момент в опасном сечении, Н·м;

W_u– момент сопротивления изгибу, мм.

Для опасного сечения:

, мм³

мм³

Переменная составляющая цикла напряжений по формуле (2.12) равна:

МПа

Коэффициент запаса усталостной прочности по изгибу определяем по формуле (2.11):

Определяем коэффициент запаса прочности вала по формуле (2.10):

Условие усталостной прочности соблюдается, т.е. вал обладает запасом прочности при усталостном разрушении.

2.2.7 Расчет подшипников на долговечность

Подшипник опоры В более нагружен, чем А, поэтому дальнейший расчет проводим для подшипника опоры В. В расчете используем справочные данные [7].

Эквивалентную динамическую нагрузку для радиальных подшипников определяем по формуле:

, Н,

где X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, X = 1, Y= 0;

К_к – коэффициент вращения, К_к = 1 при вращении внутреннего кольца подшипника;

R– радиальная нагрузка, R = 968,62 Н (см. п. 2.2.6.);

А – осевая нагрузка, А=0;

K_σ – коэффициент безопасности, K_σ = 1,4;

К_τ – температурный коэффициент, К_τ = 1.

Тогда эквивалентную динамическую нагрузку определим как:

Рассчитаем требуемую долговечность подшипников по формуле:

,ч,

где С – каталожное значение грузоподъемности, С = 25500 Н;

п – число оборотов вала, п = 3000 мин^-1;

р – показатель степени наклонного участка кривой выносливости, Р = 3 для шарикоподшипников.

Расчетный ресурс подшипников будет равен:

При этом должно выполняться условие:

36940,41 ³ 25000

Условие выполняется, подшипник пригоден. Окончательно выбираем шариковые радиальные однорядные подшипники 207 ГОСТ 1284.1–80.

3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологического процесса изготовления пильного вала

3.1.1 Характеристика детали

Валы относятся к деталям типа тел вращения. Они широко применяются в машиностроении и служат для передачи крутящего момента в приводах, редукторах, коробках передач, двигателях и других механизмах.

Валы изготавливают из проката – сортового или специального. Ступенчатые валы с большими перепадами диаметров изготавливают из поковок и штамповок.

Деталь, для которой разрабатывается технологический процесс – пильный вал торцовочного станка модели Т1. Он используется в приводе главного движения и служит для передачи крутящего момента от клиноременной передачи к дисковой пиле. Вал устанавливается в специальном корпусе, крепящемся к раме станка, и вращается на двух радиальных однорядных шарикоподшиниках.

Пильный вал является многоступенчатым (ступень 030 мм, две ступени 035 мм, ступень 042 мм, ступень 032 мм), имеет наружную резьбу М30 и 3 шпоночные канавки (одна для крепления ведомого шкива, две для крепления дисковой пилы), также имеется квадрат для крепления дисковой пилы.

Материал, из которого изготовлен вал – сталь 40Х (легированная хромистая) – очень распространенный и не содержит дефицитных и дорогостоящих добавок, поэтому считается недорогим. Сталь имеет высокий предел текучести и выносливости, достаточный запас вязкости, хорошие механические свойства (особенно, сопротивление хрупкому разрушению).

Химический состав и механические свойства стали приведены в табл. 3.1. и табл. 3.2.

Таблица 3.1. Химический состав стали 40Х, %

С	Si	Мn	не более		Ni	Сr
			S	Р
0,37–0,4	0,17–0,37	0,5–0,8	0,045	0,045	0,3	1,5

Таблица 3.2. Механические свойства стали 40Х

σ_т, МПа	σ_b, МПа	d₅, %	ψ, %	α_н,Дж/см²	НВ (не более)
не менее				горячекатаной	отожженной
52	75	15	50	6	285	230

3.1.2 Анализ технологичности детали

Одним из факторов, существенно влияющим на характер технологических процессов, является технологичность конструкции изделия и соответствующих его деталей.

При конструировании отдельных деталей необходимо достичь удовлетворения не только эксплуатационных требований, но также и требований наиболее рационального и экономичного изготовления изделия. В этом и состоит принцип технологичности конструкции.

Технологическая конструкция изделия должна предусматривать:

– создание деталей наиболее рациональной формы с легкодоступными для обработки поверхностями и достаточной жесткостью с целью уменьшения трудоемкости и себестоимости механической обработки деталей и всего механизма (необходимая жесткость деталей позволяет обрабатывать их на станках с наиболее производительными режимами резания);