5.9 Проектирование модернизированных механизмов и их прочностной расчёт

5.9.1Расчёт болтов крепления ведущей звёздочки

Рисунок 5.12 – Схема крепления болтов к звёздочки

В данном случае звездочка крепится при помощи двенадцати болтов, поставленных с зазором. Для центровки звёздочки на ступице имеется четыри штифта, которые устанавливаются в отверстия без зазоров. От действия силы F в соединении возникают момент Т=50000 • 0,3 = 15 кН • м. Момент Т и сила F стремятся сдвинуть и повернуть звёздочку.

Расчет болтов ведём в предположении, что весь действующий момент воспринимают штифты, установленные без зазора и работающие на срез.

Условие прочности имеет вид [13]

, (5.16)

где t – число плоскостей среза;

F – расчётная нагрузка на болт.

При штифтах поставленных без зазора [13]

, (5.17)

где – диаметр окружности, проходящей через центры отверстий, =410мм.

Тогда из условия прочности

; (5.18)

, (5.19)

где – предел текучести, принимаем =240 МПа [13].

=0,3

Принимаем d_шт=18 мм.

Однако штифт работает и на смятие. Условие прочности на смятие [13]

; (5.20)

=0,8 =0,8 240=192 Мпа;

Условие прочности на смятие выполнено.

=76,2 МПа< =192 Мпа.

Для болтов поставленных с зазором условие прочности

, (5.21)

где k – коэффициент запаса,

f – коэффициент трения в стыке, f=0,2 [13].

[F_o] – допускаемая осевая нагрузка, принимаем [F_o]=41 10³ Н [13].

Как видно из расчётов [F_з]=39,6 10³ Н < [F_o]=41 10³ Н. Условие прочности выполнено. Соединение будет работать нормально.

5.9.2 Расчет на прочность оси опорных катков

Для расчёта на прочность оси опорных катков строим схему сил действующих на ось и определяем опасное сечение (рисунок 5.12).

Рисунок 5.12 – Схема сил действующих на ось

Для определения опасного сечения строим эпюру изгибающих моментов.

Участок 1 М=-У_А • х; (5.22)

0<Х<110;

при х=0 М₁=-7,15 • 0 =0

при х=110 мм М₁=-7,15 • 110 =-786,5 кНмм.

Участок 2 М₂=- У_А • (110 + х)+ F₁ • х; (5.23)

0<Х<160

при х=0 М₂=-786,5+7,15 • 0=-786,5 кНмм;

при х=160 мм М₂=-7,15 • (110+160)+7,15 • 160=-786,5кНмм.

Участок 3 М₃=- У_А (270 +х)+ F ₁(160+х)+ F ₂ • х; (5.24)

0<x<110

при х=0 М₃=-7,15(270 +0)+7,15(160+0)+7,15 • 0= -786,5 кНмм

при х=110 М₃=-7,15(270 +110)+7,15(160+110)+7,15 •110 =0

Из рисунка 5.12 видно, что опасное сечение в опорах с максимальным изгибающим моментом М_мах=786,5 кНмм

Условие прочности оси имеет вид

(5.25)

где осевой момент сопротивления [13].

=0,1• d³ . (5.26)

Определение диаметра вала

d= , (5.27)

где [σ_и] – допускаемое напряжение, принимаем [σ_и]=60….100 МПа [12].

d= = 52 мм.

Принимаем d=60 мм.