5.5.2. Кинематический расчет
Основной задачей кинематического расчета является определение общего передаточного отношения привода рабочего органа. При необходимости общее передаточное отношение разбивают на несколько ступеней, обеспечивающих снижение угловой скорости или частоты вращения вала рассчитанного узла. При частоте вращения до 750 мин1 принимают цепную передачу, свыше 750 мин1 ременную. Принятую передачу проверяют на прочность с учетом условий нагружения. По передаваемому моменту (изгибающему или крутящему) определяют ориентировочно диаметр вала проектируемого узла.
5.5.3. Прочностные расчеты
Целью прочностных расчетов является проверка работоспособности проектируемого узла машины и составляющих его деталей. Под работоспособностью понимают состояние изделия, при котором оно способно выполнять данные функции с показателями, установленными требованиями технической документации. Для большинства деталей основным критерием работоспособности является прочность. Прочностной расчет проектируемого узла необходимо сопровождать иллюстрацией схемы действующих сил. Эскиз (схема) выполняется в произвольном масштабе, обеспечивающем четкое представление о разрабатываемом объекте.
Для оценки прочности деталей обычно сравнивают действительные нормальные или касательные напряжения с допустимыми. Условие прочности выражается так:
[], [], (5.22)
где , и [], [] соответственно действительные и допускаемые нормальные и касательные напряжения, Па.
При статических нагрузках и при отсутствии концентрации напряжений допускаемые напряжения
(5.23)
где пред, пред предельные нормальные и касательные напряжения, Па;
[n] допускаемый запас прочности для данной группы деталей.
Распространен также метод оценки прочности по сопоставлению действительного и допустимого запасов прочности. В этом случае условие прочности
[n] n, (5.24)
Расчеты на прочность по запасу прочности точны, но расчеты по допустимым напряжениям более точны, удобны и разработаны детально.
В качестве предельных, при постоянных нагрузках, для хрупких материалов принимают пределы прочности (временные сопротивления) в, в; для пластичных материалов пределы текучести т, т; при переменных нагрузках для всех материалов принимают пределы выносливости ч, ч.
Для выбора допускаемых напряжений и запасов прочности применяют табличный и аналитический методы.
При табличном методе допустимые напряжения и запасы прочности для деталей берут из таблиц специальных справочников, составленных научно-исследовательскими институтами, заводами-изготовителями и другими организациями. Этот метод прост и удобен.
При аналитическом методе допускаемые напряжения и запасы прочности определяют расчетным путем с учетом различных факторов, влияющих на прочность деталей.
При статической нагрузке допустимый запас прочности
[n] = К1·К2·К3, (5.25)
где К1 коэффициент, учитывающий точность определения действующих нагрузок и напряжений; К1 = l,2…1,6 (для точных расчетов К1 = 1);
К2 коэффициент, учитывающий однородность материала; для стальных материалов и поковок из проката К2=1,2…1,5, для стального литья К2 = 1,5…1,8, для чугунных деталей К2 = 1,5…2,5;
К3 коэффициент, учитывающий требования безопасности рассматриваемой детали машин; К3 =1…1,5.
В животноводстве детали машин работают в условиях переменных нагрузок и напряжений. В простейшем случае эти перегрузки имитируются синусоидальными нагрузками и напряжениями. При этом циклом напряжений называется совокупность всех их значений за один период изменения. Цикл характе-ризуется максимальными (макс, макс), минимальными (мин, мин), средними (т, т) напряжениями и амплитудой напряжений (a, a), т. e.
(5.26)
(5.27)
Отношение мин/макс = r с учетом знака называется коэффициентом симметрии цикла. При (макс) = (мин) и разных знаках экстремальных напряжений цикл называется симметричным. В этом случае т = 0, а = макс и r = 1. Если (макс) ≠ (мин), то цикл асимметричный. Если макс = 0 или мин = 0, то он называется пульсирующим и при положительных значениях напряжений т = a = 0,5мaкc и r = 0. Это относится и к касательным напряжениям.
При проектировании деталей необходимо стремиться придать им такую форму, чтобы возможно больший объем материала воспринимал нагрузку, т. е. нагрузка по возможности распределялась равномерно по объему детали и по опорным поверхностям. В этом случае прочность детали будет наибольшей. Для конструктивного оформления деталей, повышающих их прочность, необходимо:
не допускать резких переходов на детали, т. е. резких изменений её формы;
по возможности добиваться, чтобы конструктивные формы детали обеспе-чивали равнопрочность всех сечений;
для более равномерного распределения напряжения использовать конструктивные решения для уменьшения их в зонах концентрации;
изъятие мест вероятной концентрации напряжений.