11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.

Сила приходящаяся на один винт

F_в = 0,5D_x = 0,5∙3509 =1755 H

Принимаем коэффициент затяжки К_з = 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 σ_в = 500 МПа, предел текучести σ_т = 300 МПа; допускаемое напряжение:

[σ] = 0,25σ_т = 0,25∙300 = 75 МПа.

Расчетная сила затяжки винтов

F_p = [K_з(1 – х) + х]F_в = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]1755 = 2368 H

Определяем площадь опасного сечения винта

А = πd_p²/4 = π(d₂ – 0,94p)²/4 = π(12 – 0,94∙1,75)²/4 = 84 мм²

Эквивалентное напряжение

σ_экв = 1,3F_p/A = 1,3∙2368/84 = 36,6 МПа < [σ] = 75 МПа

11.3 Уточненный расчет валов

Быстроходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Материал вала сталь 45, улучшенная: _В = 780 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

• при изгибе _-1  0,43_В = 0,43780 = 335 МПа;

• при кручении _-1  0,58_-1 = 0,58335 = 195 МПа.

Суммарный изгибающий момент

М_и = М_х = 33,7 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π35³/32 = 4,21·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·4,21·10³ = 8,42·10³ мм³

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 33,7·10³/4,21·10³ = 8,0 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₁/2W_p = 17,7·10³/2·8,42·10³ = 2,1 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 3,5; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,5 + 0,4 = 2,5

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/3,5·8,0 =12,0

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,50·2,1 + 0,1·2,2) = 35,7

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 =12,0·35,7/(12,0² + 35,7²)^0,5 =11,4 > [s] = 2,5

Тихоходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой D. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Суммарный изгибающий момент

М_и = 118,6 Н·м.

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π45³/32 = 8,95·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·8,95·10³ =17,9 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 118,6·10³/8,95·10³ = 13,3 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/2W_p =170,1·10³/2·17,9·10³ = 4,8 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 3,6; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,6 + 0,4 = 2,6

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/3,6·13,3 = 7,0

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,60·4,8 + 0,1·4,8) =15,0

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 7,0·15,0/(7,0² +15,0²)^0,5 = 6,3 > [s] = 2,5

12. Технический уровень редуктор

Условный объем редуктора

V = LBH = 450∙168∙340 = 26∙10⁶ мм³

L = 450 мм – длина редуктора;

В = 168 мм – ширина редуктора;

Н = 340 мм – высота редуктора.

Масса редуктора

m = φρV∙10^-9 = 0,43∙7300∙26∙10⁶∙10^-9 = 82 кг

где φ = 0,43 – коэффициент заполнения редуктора

ρ = 7300 кг/м³ – плотность чугуна.

Критерий технического уровня редуктора

γ = m/T₂ = 82/170,1= 0,48

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.