Сделай Сам Свою Работу на 5

Ориентировочный расчет вала

Тихоходный вал

 
 

 

 


1- хвостовик

2- уплотнение

3- участок в опоре

4- участок для установки детали

5- бортик, ориентирующий осевое положение зубчатого колеса

Предварительный расчет исходит из предположения, что хвостовик вала подвергается действию только крутящего момента.

 

Рис.1 Конструкция тихоходного вала

Расчет выполняется на кручение по пониженным допускаемым напряжениям [ k]=15 МПа. Для вала из стали 45. Ориентировочно определим диаметр вала, мм

d= = = 90 мм

 

где Т – крутящий момент в опасном сечении вала, T= 1922.51 Н×м.

Полученное значение округлим до ближайшего числа из ряда на с.86[1]: d=90 мм.

Длина хвостовика выбирается из диапазона l=(1.5…2) d =(48…64) и также округляют по ряду на с.86[1], примем

l = 90 мм.

Участок вала с номером 1 предназначен для шпоночного соединения:

d = 95 мм.

Участок вала с номером 2 предназначен для взаимодействия с уплотнением:

d = 100мм.

Участок с номером 3 и 7 предназначен для установки подшипника:

d = 105мм.

Участок с номером 4 предназначен для установки зубчатого колеса:

d = 110мм.

Участки 5 являются буртиками для осевой фиксации соответственно зубчатого колеса и подшипника:

d = 120мм,

B – ширина подшипника тихоходного вала;

d - диаметр заплечика подшипника, определяется по диаметру d из табл.5 [2].

 

Выберем пару подшипников для ,тихоходного вала средней серии,

обозначение – 217; В = 28 мм ; d = 85 мм, D = 150 мм (D – наружный диаметр).

D

dп

 

 

Рис.2 Конструкция подшипника

 

Размеры участков тихоходного вала

№ участка Диаметр, мм Длина, мм

 

Быстроходный вал

5

 
 


4

3 7

1

               
 
   
 
 
   
     
 


2 6

Рис.3Конструкция быстроходного вала

Быстроходный вал имеет также ступенчатую форму и состоит из семи участков. Передаточное число зубчатой передачи и=4, поэтому быстроходный вал выполняют в виде вал – шестерни.

Диаметр хвостовика вала ориентировочно определяют из расчета вала на кручение по пониженным допускаемым напряжениям

[ k]= 15 МП

d= = =55,04 мм,

где Т – крутящий момент в опасном сечении вала, T= 500.394 Н×м.

 

Полученное значение округлим до ближайшего числа из ряда на с.86[1]: d= 56мм.

Выберем пару подшипников для быстроходного вала легкой серии,

обозначение – 312; В =31 мм; d = 60 мм, D = 130 мм (D – наружный диаметр).

 

Размеры участков быстроходного вала

№ участка Диаметр, мм Длина, мм
- -

Определение опорных реакций

 

Определение опорных реакций для быстроходного вала.

Горизонтальная плоскость

 

R= 3.49 кН

R= 2.39 кН

 

Вертикальная плоскость

 

R= 6.83 кН

R= 10.97 кН

 

Радиальные опорные реакции:

R1 = = 7.66 кН

R2 = = 11.23 кН

Моменты и силы в опасном сечении

Наименование опасного сечения - 50

 

Суммарный изгибающий момент в опасном сечении

M = = 68.47 Н×м

где MГ - изгибающий момент в горизонтальной плоскости,

MГ =68.47 Н×м;

MB - изгибающий момент в вертикальной плоскости MB = 0 Н×м. Радиальная опорная реакция R1= 7.66 кН.

Уточненный расчет вала

Быстроходный вал

Геометрические характеристики опасного сечения

Значения площади поперечного сечения A, осевого и полярного моментов сопротивлений для типовых поперечных сечений определяют по формулам.

Для сплошного круглого вала

A = , = , = ;

 

A = 18.56 см3 , = 10.75 см3, = 23.02см3 .

 

Суммарный коэффициент запаса прочности

Определяем по формуле (2) [2]:

S = =6.004

где и - коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Условие прочности вала имеет вид

S [S]

где [S] – допускаемый коэффициент запаса прочности.

Рекомендуемое значение [S] =2…2.5, примем [S] = 2.

Значения и определяют по формулам

=

=

где и - пределы выносливости материала при симметричном цикле изгиба и кручения; и - амплитуды напряжений цикла; и - средние напряжения цикла, и - коэффициенты перехода от пределов выносливости образца к пределам выносливости детали, и - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла.

Значения и равны, = 790 МПа

= 0.02(1+0.01 )= 0.18,

= 0.5 =0.09

Пределы выносливости материала при симметричном цикле изгиба и кручения определяются по следующим формулам:

для углеродистых сталей = 0.43 =377 МПа

= 0.58 =218 МПа

При вычислении амплитуд и средних напряжений цикла принимают, что напряжения изгиба меняются по симметричному циклу, а касательные по наиболее неблагоприятному отнулевому циклу. В этом случае

= =6.371 МПа

= =1.649 МПа

= = = 10.869 МПа

Коэффициенты

= ( +KF –1)/KV, = ( +KF –1)/KV,

где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений:

= 2.04 , =1.88

и - коэффициенты влияния размера поперечного сечения вала;

= = 0.69, = = 0.69

KF – коэффициент влияния шероховатости поверхности, определяется по табл. в зависимости от

= 3.2, KF=1.33

KV – коэффициент влияния упрочнения.

При отсутствии упрочнения поверхности рассчитываемого участка вала принимают KV =1.

В результате расчета получили: = ( +KF –1)/KV, = ( +KF –1)/KV,

 

= ( +1,33–1)/1 =3.28, = ( +1,33–1)/1 =3.05

 

= 17.756, =6.38

 



©2015- 2017 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.