Материалы и термообработка валов. Проектный расчет валов. Для изготовления тихоходного вала назначаем Ст

Для изготовления тихоходного вала назначаем Ст. 45, улучшение.

 

[σ _в]=580МПа, [σ _τ ]=320МПа.

 

Проектный расчет валов

Диаметры различных участков вала определяют по формулам:

 

d ≥ (5-6) (3.21)

dn ≥ d+2ּ t (3.22)

dбп ≥ dn +3ּ r (3.23)

dк ≥ dбп (3.24)

 

где Tmux - крутящий момент на тихоходном вале, Нм;

d, dn, dбп, dк, – диаметры отдельных участков вала, мм.

Подставляя крутящий момент Tmux = 671 Нм в выражение (3.21) получим

 

d ≥ (5-6)  = 27.47-32.95 мм.

 

Согласуем полученный диапазон размеров с муфтой, выбранной по моменту на тихоходном валу

Назначаем d = 50 мм. dn ≥ 50+2ּ 4= 58 мм.

Назначаем dn = 50 мм. dбп ≥ 50 +3ּ 3 = 59 мм.

Назначаем dбп = 55 мм. Назначаем dк = 55 мм.

 

Проверочный расчет валов

Плоскость YOZ (вертикальная).

Для определения реакции Rb используем уравнение (3.4)

 

-Fr2 ּ 80 -Rb ּ 133=0;

Rb = .

 

Подставляя радиальное усилие Fr2 = 0, 49 кН получим

 

Rb = = 0, 295 кН.

 

Для определения реакции RА используем уравнение (3.5)

 

ּ 85 +RА ּ 133-Fr2 ּ 53 = 0

RА = = 0, 195 кН.

 

Строим опору изгибающих моментов Мх (z).

Сечение 1-1: Мх определяется по формуле (3.7).

Точка А: z =0, Мх = 0

Точка С: z = 80 мм, Мх = 15, 6 Нм.

Сечение 2-2: Мх = R_bּ z

Точка В: z =0, Мх = 0 Нм.

Точка С: z = 53 мм, Мх =15, 63 Нм

Плоскость XOZ (горизонтальная).

Реакцию Rb определяем по формуле (3.4)

Ft2 ּ 80 -Rb ּ 133 =0;

Rb =

 

Подставляя окружное усилие Ft2 =1, 35 кН получим

 

Rb = 0, 812 кН.

 

Реакцию RА определяем по формуле (3.5)

 

-Ft2ּ 53 +RА ּ 133 =0

RА =

RA=0, 538кН

 

Строим эпюру изгибающих моментов МY (z).

Сечение 1-1: МY определяется по формуле (3.7).

Точка А: z =0, МY = 0.

Точка С: z = 80 мм, МY = 43, 04 Нм.

Сечение 2-2: Мy = R_bּ z

Точка В: z = 0, МY = 0Нм

Точка С: z = 53мм, МY =43, 03Нм.

Опасным является сечение в месте посадки колеса на вал (рис.3.3).

Напряжение изгиба находим по формуле (3.12)

 

σ = = 2, 91МПа.

 

Находим напряжение кручения по формуле (3.13)

τ = = 4, 99 МПа.

 

Полученные напряжения подставляем в выражение (3.11)

 

σ э = = 9, 12МПа.

 

Предел выносливости для Ст. 45 σ -1 = 249, 4 МПа [2].

Коэффициент запаса сопротивления усталости назначаем S = 2.

Напрессованные на вал детали создают концентрацию напряжений. Влияние на сопротивление усталости напрессовки деталей существенно зависит от размеров. Поэтому ее влияние и влияние размера учитывают общим коэффициентом

ζ ’’=1(при p> 25МПа) наихудший вариант

Полученные напряжения подставляем в выражение (3.19)

 

ζ ’=0, 305+0, 0014ּ 580=1, 11

 =3, 2[1]

 

Полученные значения подставляем в выражение (3.18)

 

 

Проверяем условие (3.10)

 

9, 12≤

9, 12< 36, 46

 

Проверяем выходной конец тихоходного вала

Находим напряжение кручения по формуле (3.13)

 

τ = = 12, 95 МПа.

σ _τ ≤ ,

τ _-1=162, 4МПа;

 

Коэффициент запаса сопротивления усталости назначаем S = 2.

Коэффициент влияния абсолютных размеров ε =0, 70[1]

Эффективные коэффициенты концентраций касательных напряжений К_τ =2[1]

 

26, 84 ≤

26, 84≤ 28, 42

 

Условие выполняется, поэтому уточненный расчет производить нет необходимости.

Расчет и подбор подшипников

Расчет подшипников быстроходного вала

Выбор типа подшипников

В соответствии с установившейся практикой проектирования и эксплуатации машин тип подшипника выбирают по следующим рекомендациям.

Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колес редукторов и коробок передач применяют чаще всего шариковые радиальные подшипники.

Назначаем подшипник 204 ГОСТ 8338-75.

 

Расчет подшипника

Основными критериями работоспособности подшипников качения является долговечность по усталостному выкрашиванию и статическая грузоподъемность по пластическим деформациям.

Расчет на долговечность выполняют для подшипников, вращающихся с частотой n ≥ 10 об/мин. При n от 1 до 10 об/мин в расчет принимают n = 10 об/мин.

Невращающиеся подшипники или медленно вращающиеся (n < 1 об/мин ) рассчитывают на статическую грузоподъемность.

Расчет подшипников на долговечность производят по формуле

 

Lh= , (4.1)

 

где Lh- расчетная долговечность подшипника;

n- частота вращения вала, об/мин;

Cr- динамическая грузоподъёмность подшипника (берётся из справочных данных по подшипникам), кН;

Pr- эквивалентная нагрузка, кН;

Р- показатель степени, равный в соответствии с результатами экспериментов для шарикоподшипников p=3;

а₁- коэффициент, учитывающий надежность работы подшипника;

а₂₃- коэффициент, учитывающий качество металла подшипника и условия эксплуатации;

[L_h]- требуемая долговечность подшипника (для редуктора она равна сроку службы передач t∑ ), ч.

Нормальной надежностью подшипника считается величина, равная 0, 9. Значение коэффициента а₁ для такой надежности будет а₁ = 1 [1].

Коэффициент а₂₃ зависит от условий работы подшипника. Для обычных условий отсутствие повышенных перекосов и наличие масляной плёнки в контактах назначаем коэффициент а23 = 1[1].

Эквивалентную радиальную нагрузку для радиальных шарикоподшипников определяют по формуле.

 

Pr = (X ּ V ּ Fr +Y ּ Fa) ּ Кδ ּ Кt, (4.2)

 

где Pr – радиальная нагрузка (суммарная реакция в опоре), кН;

Fa – осевая нагрузка, кН;

X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок [1];

V – коэффициент вращения, равный 1 при вращении внутреннего кольца относительно направления нагрузки;

Кδ – коэффициент безопасности, для редукторов и коробок переда Кδ = 1, 3 –1, 5;

Кt – температурный коэффициент, вводимый при t > 100º С.

Рассчитываем опору В и опору А до долговечности, выявляем наиболее нагруженную и по ней производим расчет на долговечность.

Радиальную нагрузку определяем по формуле

 

F_A = , (4.3)

 

где R_AX, R_AY- реакция в опоре А, кН.

Осевая нагрузка Fа = 0, 04 кН. Сor =6, 2

Коэффициенты X и Y зависят от отношения составляющих Fа / V ּ Fr и их уровня, который задается отношением Fа / Сor (табл. 7.1) [1].

 

Fа / Сor = 0, 04 /6, 2 = 0, 006е=0, 27; Fа / V ּ Fr = 0, 04 /0, 111 = 0, 36 > е;

Х = 0, 56; Y =2, 30; V=1; K_б=1, 3; Kt=1.

 

Полученные значения подставляем в выражение (4.2)

 

Pr = (0, 56 ּ 1 ּ 0, 111 + 2, 30 ּ 0, 04) ּ 1, 3 ּ 1 = 0, 20

a₁=1, a₂₃=0.9, n=2805

L= =7227ч.

 

Требуемая долговечность обеспечивается.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: