2.11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов

d₂=12мм; класс точности 5.6 из стали 30 по ГОСТ 11738-84; шаг 1,75.

а) Определяем силу, приходящуюся на один винт:

F_B = 0,5*R_yc , (133)

где R_y – максимальная реакция вертикальной плоскости опоры подшипника,

F_B = 0,5*3359,06 =1679,5 H.

б) Определяем механические характеристики материала винтов:

предел прочности: G_B=500 Н/мм², предел текучести: G_T=300 Н/мм².

в) Определяем допускаемые напряжения:

г) Определяем расчетную силу затяжки:

F_p = [K₃*(1-x)+x]*F_B, (134)

где K₃ – коэффициент затяжки, К₃ = 1,5;

х- коэффициент основной нагрузки, х = 0,27,

F_p = [1,5*(1-0,27) + 0,27]*308,276 =3191,05 H.

д) Определяем площадь опасного сечения винта:

А = , (135)

А = мм².

е) Определяем эквивалентные напряжения:

σ_экв = , (136)

Н/мм² < [σ].

σ_экв < [σ]

Условие выполнено.

2.11.3 Проверочный расчет валов. Расчет опасных сечений быстроходного вала

а) Третья ступень, где находится шестерня

Определяем напряжения в опасных сечениях:

, (137)

где σ_а-амплитудное напряжение, Н/ мм²;

σ_и-расчетное напряжение изгиба, Н/ мм²;

М- суммарный изгибающий момент, ;

W_нетто- осевой момент сопротивления сечения, мм³,

, (138)

W_нетто = мм³,

,

t_а= , (139)

где М_к - крутящий момент, Н∙м;

W_рнетто - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм³,

, (140)

где d-диаметр сечения;

b-ширина шпонки;

t₁-высота шпоночного паза,

мм³,

t_а= Н/мм².

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений:

(K_σ)_D = _, (141)

где К_σ-коэффициент концентрации напряжения, К_σ=1,7;

К_d-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d=0,7;

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_σ)_D = ,

(K_τ)_D = _, (142)

где К_{t -} коэффициент концентрации напряжения, К_t=1,55;

К_d-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d=0,7;

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_τ)_D = .

Определяем пределы выносливости:

(σ_-1)_D = , (143)

где G_-1-предел выносливости при изгибе, σ_-1 = 380 Н/мм²,

(σ_-1)_D = Н/ мм²

, (144)

где t_-1- предел выносливости при кручении, Н/ мм²:

,

Н/мм²,

(τ_-1)_D = H/мм².

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

S_σ = , (145)

S_σ = ,

S_τ = , (146)

S_τ = .

Определяем общий коэффициент запаса прочности:

S = > [S], (147)

S = ,

103,216> [S] = 1,5.

Условие выполнено.

б) Вторая ступень, где находится подшипник

Определяем напряжения в опасных сечениях:

σ_а = σ_u = , (148)

где σ_а-амплитудное напряжение, Н/ мм²;

σ_и-расчетное напряжение изгиба, Н/ мм²;

М - суммарный изгибающий момент, ;

W_нетто- осевой момент сопротивления сечения, мм³,

(149)

где d - диаметр сечения, мм,

,

,

t_а= = , (150)

где М_к - крутящий момент, Н∙м;

W_рнетто - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм³,

(151)

мм³,

H/мм².

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений:

(K_σ)_D = _, (152)

где

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_σ)_D = ,

(K_τ)_D = _, (153)

где

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_τ)_D = .

Определяем пределы выносливости:

(σ_-1)_D = , (154)

где G_-1-предел выносливости при изгибе, σ_-1 =380 Н/ мм²,

(σ_-1)_D = Н/ мм²,

, (155)

где t_-1- предел выносливости при кручении, Н/ мм²:

, (156)

Н/мм²,

(τ_-1)_D = H/мм².

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

S_σ = , (157)

S_σ = ,

S_τ = , (158)

S_τ = .

Определяем общий коэффициент запаса прочности:

S = > [S], (159)

S = ,

6,493> [S] = 1,5.

Условие выполнено.

в) Первая ступень, место где находится шкив:

Определяем напряжение в опасных сечениях:

,

где σ_а-амплитудное напряжение, Н/ мм²;

σ_и-расчетное напряжение изгиба, Н/ мм²;

М – суммарный изгибающий момент, ;

W_нетто- осевой момент сопротивления сечения, мм³,

, (160)

W_нетто = мм³,

,

t_а= , (161)

где М_к - крутящий момент, Н∙м;

W_рнетто - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм³,

, (162)

где d-диаметр сечения, мм;

b-ширина шпонки, мм;

t₁-высота шпоночного паза, мм,

мм³,

t_а= H/мм².

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений:

(K_σ)_D = _, (163)

где К_σ-коэффициент концентрации напряжения, К_σ=1,7;

К_d-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d=0,73;

К_F-коэффициент влияния шероховатости К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_σ)_D = ,

(K_τ)_D = _, (164)

где К_{t -} коэффициент концентрации напряжения, К_t=2;

К_d-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d=0,73;

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_τ)_D = .

Определяем пределы выносливости:

(σ_-1)_D = , (165)

где σ_-1-предел выносливости при изгибе, σ_-1 = 380 Н/мм²,

(σ_-1)_D = Н/ мм²,

, (166)

где t_-1- предел выносливости при кручении, Н/ мм²:

,

Н/мм²

(τ_-1)_D = H/мм².

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

S_σ = , (167)

S_σ =

S_τ = , (168)

S_τ = .

Определяем общий коэффициент запаса прочности:

S = > [S], (169)

S = ,

31,161> [S] = 1,5.

Условие выполнено.

2.11.4 Расчет опасных сечений тихоходного вала

а) Третья ступень, место где находится колесо

Определяем напряжения в опасных сечениях по формуле:

, (170)

где σ_а-амплитудное напряжение, Н/ мм²;

σ_и-расчетное напряжение изгиба, Н/ мм²;

М- суммарный изгибающий момент, ;

W_нетто- осевой момент сопротивления сечения, мм³,

, (171)

W_нетто = мм³,

,

t_а= , (172)

где М_к - крутящий момент, Н∙м;

W_рнетто - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм³,

, (173)

где d-диаметр сечения, мм;

b-ширина шпонки, мм;

t₁-высота шпоночного паза, мм,

мм³,

t_а= Н/мм².

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных

напряжений по формулам:

(K_σ)_D = _, (174)

где К_σ-коэффициент концентрации напряжения, К_σ=1,7;

К_d-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d=0,7;

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_σ)_D = ,

(K_τ)_D = _, (175)

где К_t - коэффициент концентрации напряжения, К_t=2;

К_d-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d=0,7;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_τ)_D = .

Определяем пределы выносливости:

(σ_-1)_D = , (176)

где σ_-1-предел выносливости при изгибе, σ_-1 = 380 Н/мм²,

(σ_-1)_D = Н/ мм²,

, (177)

где t_-1- предел выносливости при кручении, Н/ мм²:

,

Н/мм²

(τ_-1)_D = H/мм².

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

S_σ = , (178)

S_σ = ,

S_τ = , (179)

S_τ = .

Определяем общий коэффициент запаса прочности:

S = > [S], (180)

S = ,

15,28 > [S] = 1,5.

Условие удовлетворено.

б) Вторая ступень, место где находится подшипник

Определяем напряжение в опасных сечениях:

σ_а = σ_u = , (181)

где σ_а-амплитудное напряжение, Н/ мм²;

σ_и-расчетное напряжение изгиба, Н/ мм²;

М - суммарный изгибающий момент, ;

W_нетто- осевой момент сопротивления сечения, мм³,

(182)

,

,

t_а= = , (183)

где М_к - крутящий момент, Н*м;

W_рнетто -полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм³,

(184)

,

Н/мм².

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений по формулам:

(K_σ)_D = _, (185)

где

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_σ)_D = ,

(K_τ)_D = _, (186)

где ;

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3

(K_τ)_D = .

Определяем пределы выносливости:

(σ_-1)_D = , (187)

где σ_-1-предел выносливости при изгибе, Н/ мм²,

(σ_-1)_D = Н/ мм²,

, (188)

где t_-1- предел выносливости при кручении, Н/ мм²:

,

Н/мм²

(τ_-1)_D = H/мм².

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям по формулам:

S_σ = , (189)

S_σ = ,

S_τ = , (190)

S_τ = .

Определяем общий коэффициент запаса прочности:

S = > [S], (191)

S = ,

3,431> [S] = 1,5.

Условие выполнено.

в) Четвертая ступень, где находится полумуфта

Определяем напряжения в опасных сечениях:

, (192)

где σ_а-амплитудное напряжение, Н/ мм²;

σ_и-расчетное напряжение изгиба, Н/ мм²;

М- суммарный изгибающий момент, ;

W_нетто- осевой момент сопротивления сечения, мм³,

, (193)

W_нетто = мм³,

,

t_а= , (194)

где М_к - крутящий момент, Н*м;

W_рнетто - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм³:

, (195)

где d-диаметр сечения, мм,

b-ширина шпонки, мм,

t₁-высота шпоночного паза, мм,

мм³

t_а= H/мм².

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных

напряжений по формулам:

(K_σ)_D = _, (196)

где К_σ-коэффициент концентрации напряжения, К_σ=1,7;

К_d-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d=0,73;

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(Kσ)D = ,

(Kτ)D = , (197)

где К_{t -} коэффициент концентрации напряжения, К_t=2;

К_d-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d=0,73;

К_F-коэффициент влияния шероховатости, К_F=1;

К_y-коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_y=1,3,

(K_τ)_D = .

Определяем пределы выносливости:

(σ_-1)_D = , (198)

где G_-1-предел выносливости при изгибе, σ_-1 = 380 Н/мм²

(σ_-1)_D = Н/ мм²,

, (199)

где t_-1- предел выносливости при кручении, Н/ мм²,

,

Н/мм²,

(τ_-1)_D = Н/мм².

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям по формулам:

S_σ = , (200)

S_σ = ,

S_τ = , (201)

S_τ = .

Определяем общий коэффициент запаса прочности:

S = > [S], (202)

S = ,

39,264 > [S]= 1,5.

Условие выполнено.

2.12 Смазка и смазочные устройства

а) Смазывание зубчатого зацепления:

Для смазывания редуктора применяем жидкое масло. Способ смазывания – разбрызгиванием.

Выбираем сорт масла И-Г-А-46 ГОСТ 17479.4-87.

б) Определяем количество необходимого масла:

V= (203)

где V-объем масла, л;

Р - мощность двигателя, Р=2,2 кВт,

V= =0,5 л.

Для слива масла конструируем сливное отверстие и пробку с цилиндрической резьбой

Чтобы избежать просачивания масла, применяем крышку-отдушину и устанавливаем ее в верхней части корпуса.

Подшипники смазываются жидким маслом. Смазочный материал наливаем вручную и заменяем при ремонте.