11. Розрахунок швидкохідного вала редуктора на втомну міцність
Для розрахунку перевіримо коефіцієнт запасу міцності найбільш навантаженого перерізу за наступною умовою:
Коефіцієнт запасу міцності S обчислюється за формулою:
де
і
– коефіцієнти міцності за нормальними
і дотичними напруженнями відповідно.
Запишемо формули розрахунку цих
коефіцієнтів та розрахуємо їх необхідні
складові:
В
формулах 11.3 та 11.4
та
– границі витривалості матеріалу, що
обчислюються за формулами:
– границя
міцності матеріалу при розтягу. Для
обраного матеріалу (сталь 45)
Коефіцієнти
ефективної концентрації напружень
і
є табличними значеннями і обираються
відповідно до матеріалу та наявних
концентраторів напруження (шпонкові
пази). Оберемо
,
.
розраховується як добуток масштабного
коефіцієнта на коефіцієнт якості
поверхні (табличні значення), і дорівнює
для нашого випадку 0,8.
,
,
і
– нормальні напруження згину, стиску
та дотичні напруження, що визначаються
за формулами:
де
і
– осьовий і полярний моменти опору
перерізу відповідно,
– площа перерізу. Відповідно
,
оскільки осьова сила
.
Запишемо формули обчислення моментів
опору перерізу та розрахуємо необхідні
значення:
де
і
– ширина і глибина шпонки відповідно.
та
- коефіцієнти, що характеризують
чутливість матеріалу вала до асиметрії
циклу напружень і розраховуються за
формулами:
Таким
чином ми отримали всі складові, необхідні
для обчислення формул
та
.
Відповідно:
Тоді
за формулою
:
Бачимо,
що умова
виконується,
.
Отже вибрані параметри вала та його
матеріалу задовольняють умову втомної
міцності.
Висновки
Відповідно до технічного завдання спроектовано привод стрічкового транспортера, що відповідає вимогам швидкості руху стрічки та довговічності. В ході роботи підібрано необхідний двигун, проведено розрахунок клинопасової та зубчастої передачі, розраховано основні навантаження, що діють на швидкохідний вал редуктора.
Розрахунок пасової та зубчастої передач включає в себе підбор геометричних параметрів шківів, пасу та зубчастих коліс, що зображені на відповідних кресленнях. Усі підібрані геометричні параметри відповідають прийнятим на території України державним стандартам.
В процесі проектування ознайомились з основними принципами підбору і розрахунку елементів механізмів та навчились застосовувати отримані знання на практиці.
Література
1. Чкалов О. В. Вибір електродвигуна, кінематичний та силовий розрахунок механічного привода. Розрахунок та конструювання передач гнучкою в’яззю. – К.: НТУУ «КПІ», 2012. – 36 с.
2. ГОСТ 20889-88 «Шкивы для приводных клиновых ремней нормальных сечений»
3. ГОСТ 13733-77 «Колеса зубчатые цилиндрические мелкомодульные прямозубые и косозубые»
4. ГОСТ 9563-60 «Колеса зубчатые. Модули»
5. Статический и динамический расчет вала. Методические указания к расчетно-графической работе. [http://www.soprotmat.ru/Sopromatkruch2.pdf]