Проектирование машинного агрегата (стр. 4 из 4)
Сила приходящаяся на один винт
Fв = 0,5СX = 0,5∙6039 =3020 H
Принимаем коэффициент затяжки Кз = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.
Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σв = 500 МПа, предел текучести σт = 300 МПа; допускаемое напряжение:
[σ] = 0,25σт = 0,25∙300 = 75 МПа.
Расчетная сила затяжки винтов
Fp = [Kз(1 – х) + х]Fв = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]3020 = 4077 H
Определяем площадь опасного сечения винта
А = πdp2/4 = π(d2 – 0,94p)2/4 = π(12 – 0,94∙1,75)2/4 = 84 мм2
Эквивалентное напряжение
σэкв = 1,3Fp/A = 1,3∙4077/84= 63,1 МПа < [σ] = 75 МПа
Уточненный расчет валов
Быстроходный вал
Быстроходный вал
Рассмотрим сечение, проходящее под опорой А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом. Материал вала сталь 45, улучшенная: sВ = 780 МПа [2c34]
Пределы выносливости:
- при изгибе s-1 » 0,43×sВ = 0,43×780 = 335 МПа;
- при кручении t-1» 0,58×s-1 = 0,58×335 = 195 МПа.
Суммарный изгибающий момент: Ми = Мх = 16,7 Н·м
Осевой момент сопротивления
W = πd3/32 = π253/32 = 1,53·103 мм3
Полярный момент сопротивления
Wp = 2W = 2·1,53·103 = 3,06·103 мм3
Амплитуда нормальных напряжений
σv= Mи/W = 16,7·103/1,53·103 = 10,9 МПа
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
tv = tm = T2/2Wp = 11,6·103/2·3,06·103 = 3,8 МПа
Коэффициенты:
kσ/eσ= 3,2; kt/et = 0,6 kσ/eσ+ 0,4 = 0,6·3,2 + 0,4 = 2,3
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
sσ = σ-1/(kσσv/eσ)= 335/3,2·10,9 = 9,6
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
st = t-1/(kttv/et+ yttm) = 195/(2,30·3,8 + 0,1·3,8) = 21,4
Общий коэффициент запаса прочности
s= sσst/(sσ2 + st2)0,5 = 9,6·21,4/(9,62 + 21,42)0,5 = 8,7 > [s] = 2,0
Тихоходный вал
Рассмотрим сечение, проходящее под опорой С. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом. Материал вала сталь 45, улучшенная: sВ = 930 МПа [2c34]
Пределы выносливости:
- при изгибе s-1 » 0,43×sВ = 0,43×930 = 400 МПа;
- при кручении t-1» 0,58×s-1 = 0,58×400 = 232 МПа.
Суммарный изгибающий момент Ми = 356,6 Н·м.
Осевой момент сопротивления
W = πd3/32 = π453/32 = 8,95·103 мм3
Полярный момент сопротивления
Wp = 2W = 2·8,95·103 =17,9 мм
Амплитуда нормальных напряжений
σv= Mи/W = 356,6·103/8,95·103 = 39,8 МПа
мплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
tv = tm = T2/2Wp =184,5·103/2·17,9·103 = 5,2 МПа
Коэффициенты:
kσ/eσ= 4,2; kt/et = 0,6 kσ/eσ+ 0,4 = 0,6·4,2 + 0,4 = 2,9
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
sσ = σ-1/(kσσv/eσ)= 400/4,2·39,8 = 2,4
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
st = t-1/(kttv/et+ yttm) = 232/(2,90·5,2 + 0,1·5,2) =14,9
Общий коэффициент запаса прочности
s= sσst/(sσ2 + st2)0,5 = 2,4·14,9/(2,42 +14,92)0,5 = 2,3 > [s] = 2,0
Тепловой расчет редуктора
Температура масла в корпусе редуктора:
= 95 °С,где tв = 18 °С – температура окружающего воздуха;
Kt = 17 Вт/м2×К – коэффициент теплопередачи;
А = 0,36 м2 – площадь поверхности охлаждения
tм = 18 + 0,705×103(1 – 0,78)/17×0,36 = 43 °С.
Условие tм < [tм] выполняется.
Технический уровень редуктор
Масса редуктора
m = φρd10,785d22∙10-9 = 9,5∙7300∙50∙0,785∙2002∙10-9 =109 кг
где φ = 9,5 – коэффициент заполнения редуктора
ρ = 7300 кг/м3 – плотность чугуна.
Критерий технического уровня редуктора
γ = m/T2 =109/185 = 0,59
При γ > 0,2 технический уровень редуктора считается низким, а редуктор морально устаревшим.
Литература
1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.
2. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.
3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.
4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.: Высш.шк.,1990.
5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.: Высш. шк., 2002.
6. Альбом деталей машин.
7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.
8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.