Смекни!
smekni.com

Расчет и проектирование привода (стр. 5 из 6)


- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

m = Fa / ( x D2 / 4) = 0 / (3,142 x 452 / 4) = 0 МПа, Fa = 0 МПа - продольная сила,

-  = 0,2 - см. стр. 164[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k/ = 3,102 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

S = 335,4 / ((3,102 / 0,97) x 34,819 + 0,2 x 0) = 3,012.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S = -1 / ((k  / (tx )) x v + tx m), где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

v = m = max / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 176715,629 / 17892,352 = 4,938 МПа,

здесь

Wк нетто =  x D3 / 16 =

3,142 x 453 / 16 = 17892,352 мм3

- t = 0.1 - см. стр. 166[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k/ = 2,202 - находим по таблице 8.7[1];


Тогда:

S = 194,532 / ((2,202 / 0,97) x 4,938 + 0,1 x 4,938) = 16,622.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Sx S / (S2 + S2)1/2 = 3,012 x 16,622 / (3,0122 + 16,6222)1/2 = 2,964

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

3 - е сечение.

Диаметр вала в данном сечении D = 50 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Ширина шпоночной канавки b = 14 мм, глубина шпоночной канавки t1 = 5,5 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S = -1 / ((k / (x )) x v + x m) , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

v = Mизг. / Wнетто = 180669,841 / 10747,054 = 16,811 МПа,

здесь

Wнетто =  x D3 / 32 - b x t1x (D - t1)2/ (2 x D) =

3,142 x 503 / 32 - 14 x 5,5 x (50 - 5,5)2/ (2 x 50) = 10747,054 мм3,

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

m = Fa / ( x D2 / 4) = 0 / (3,142 x 502 / 4) = 0 МПа, Fa = 0 МПа - продольная сила,

-  = 0,2 - см. стр. 164[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

-  = 0,85 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S = 335,4 / ((1,8 / (0,85 x 0,97)) x 16,811 + 0,2 x 0) = 9,139.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S = -1 / ((k  / (tx )) x v + tx m), где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

v = m = max / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 176715,629 / 23018,9 = 3,838 МПа,

здесь

Wк нетто =  x D3 / 16 - b x t1x (D - t1)2/ (2 x D) =

3,142 x 503 / 16 - 14 x 5,5 x (50 - 5,5)2/ (2 x 50) = 23018,9 мм3,

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- t = 0.1 - см. стр. 166[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

-  = 0,73 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S = 194,532 / ((1,7 / (0,73 x 0,97)) x 3,838 + 0,1 x 3,838) = 20,268.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Sx S / (S2 + S2)1/2 = 9,139 x 20,268 / (9,1392 + 20,2682)1/2 = 8,331

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

12.2 Расчёт 2-го вала

Крутящий момент на валу Tкр. = 955266,557 Hxмм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности b = 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

-1 = 0,43 x b = 0,43 x 780 = 335,4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

-1 = 0,58 x -1 = 0,58 x 335,4 = 194,532 МПа.

1 - е сечение.

Диаметр вала в данном сечении D = 65 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S = -1 / ((k  / (tx )) x v + tx m), где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

v = m = max / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 955266,557 / 50662 = 9,428 МПа,

здесь

Wк нетто =  x D3 / 16 - b x t1x (D - t1)2/ (2 x D) =

3,142 x 653 / 16 - 18 x 7 x (65 - 7)2/ (2 x 65) = 50662 мм3

где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t1=7 мм - глубина шпоночного паза;

- t = 0.1 - см. стр. 166[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

-  = 0,7 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S = 194,532 / ((1,7 / (0,7 x 0,97)) x 9,428 + 0,1 x 9,428) = 7,925.

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 Tкр1/2x l / 2 = 2,5 x 955266,5571/2x 80 / 2 = 97737,739 Нxмм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S = -1 / ((k / (x )) x v + x m) , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

v = Mизг. / Wнетто = 97737,739 / 23700,754 = 14,846 МПа,

здесь

Wнетто =  x D3 / 32 - b x t1x (D - t1)2/ (2 x D) =

3,142 x 653 / 32 - 18 x 7 x (65 - 7)2/ (2 x 65) = 23700,754 мм3,

где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t1=7 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

m = Fa / ( x D2 / 4) = 0 / (3,142 x 652 / 4) = 0 МПа, где


Fa = 0 МПа - продольная сила в сечении,

-  = 0,2 - см. стр. 164[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

-  = 0,82 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S = 335,4 / ((1,8 / (0,82 x 0,97)) x 14,846 + 0,2 x 0) = 9,983.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Sx S / (S2 + S2)1/2 = 9,983 x 7,925 / (9,9832 + 7,9252)1/2 = 6,207

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

3 - е сечение.

Диаметр вала в данном сечении D = 75 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок. Ширина шпоночной канавки b = 20 мм, глубина шпоночной канавки t1 = 7,5 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S = -1 / ((k / (x )) x v + x m) , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

v = Mизг. / Wнетто = 159201,543 / 32304,981 = 4,928 МПа,

здесь

Wнетто =  x D3 / 32 - b x t1x (D - t1)2/ D =

3,142 x 753 / 32 - 20 x 7,5 x (75 - 7,5)2/ 75 = 32304,981 мм3,

где b=20 мм - ширина шпоночного паза; t1=7,5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

m = Fa / ( x D2 / 4) = 0 / (3,142 x 752 / 4) = 0 МПа, Fa = 0 МПа - продольная сила,

-  = 0,2 - см. стр. 164[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

-  = 0,76 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S = 335,4 / ((1,8 / (0,76 x 0,97)) x 4,928 + 0,2 x 0) = 27,874.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S = -1 / ((k  / (tx )) x v + tx m), где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

v = m = max / 2 = 0,5 x Tкр. / Wк нетто = 0,5 x 955266,557 / 73722,463 = 6,479 МПа,

здесь

Wк нетто =  x D3 / 16 - b x t1x (D - t1)2/ D =

3,142 x 753 / 16 - 20 x 7,5 x (75 - 7,5)2/ 75 = 73722,463 мм3,

где b=20 мм - ширина шпоночного паза; t1=7,5 мм - глубина шпоночного паза;

- t = 0.1 - см. стр. 166[1];

-  = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

-  = 0,65 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S = 194,532 / ((1,7 / (0,65 x 0,97)) x 6,479 + 0,1 x 6,479) = 10,738.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Sx S / (S2 + S2)1/2 = 27,874 x 10,738 / (27,8742 + 10,7382)1/2 = 10,02

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

13.Тепловой расчёт редуктора

Для проектируемого редуктора площадь теплоотводящей поверхности А = 0,73 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:

t = tм - tв = Pтрx (1 - ) / (Ktx A)  [t],

где Ртр = 8,899 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:

t = 8899 x (1 - 0,899) / (15 x 0,73) = 82,082o > [t],

где [t] = 50oС - допускаемый перепад температур.

Для уменьшения t следует соответсвенно увеличить теплоотдающую поверхность корпуса редуктора пропорционально отношению:

t / [t] = 82,082 / 50 = 1,642, сделав корпус ребристым.

14. 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 8,899 = 2,225 дм3.

По таблице 10.8[1] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях H = 380,784 МПа и скорости v = 2,261 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 30 x 10-6 м/с2. По таблице 10.10[1] принимаем масло индустриальное И-30А (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.

15. 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].

16. 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.