Приклад 25. Виконати розрахунок допустимих зусиль на повзуні по міцності колінчатого валу гкм зусиллям 12,5 мн.

Початкові дані:

Номінальне зусилля ГКМ P_н , МН –12,5;

Номінальний хід повзуна S_н , мм – 460;

Коефіцієнт шатуна λ – 0,288;

Ступінь дезаксіалу ε – 0,3;

Діаметр шатунної 6ийки валу d_A , мм – 440;

Ширина шатунної шийки валу l_A , – 260;

Ширина коліна валу l_k , мм – 620;

Діаметр з’єднання шатуна і повзуна d_B , – 440;

Діаметр корінних опор валу d_O , мм – 360;

Установчий кут зубчатого зачеплення δ, град – 180;

Довжина корінних опор валу l_O , мм – 405;

Відстань від центру зубчатого колеса

до краю корінної опори l1 , мм – 620;

Радіус ділильного кола зубчатого колеса , мм – 1118;

Номінальне число ходів повзуна за хвилину n_н – 32;

Коефіцієнт використання числа ходів p_и – 0,3.

Рішення

В головному виконавчому механізмі ГКМ використовують колінчаті вали з розташуванням на консольній частині зубчатого колеса. Згідно табл.5.5 це відповідає 4-й розрахунковій схемі, показаній на рис. 5.16.

Матеріал колінчатого валу – сталь 40 ХН, має такі механічні характеристики:

• границя міцності σ_в – 800 МПа;

• границя текучості σ_т – 650 МПа;

• границя витривалості на вигин σ_-1 – 400 МПа.

ГКМ відносяться до IV групи машин, працюють зазвичай в три зміни і мають ресурс роботи не менше 30 тисяч годин. При числі вмикань в хвилину 32*0,3=9,6 по табл. 5.9 коефіцієнт еквівалентного навантаження становить 0,6. По графіках на рис. 5.27,в і 5.27,г при діаметрах більше 250 мм і радіусах галтелей r=0,1d для сталі 40ХН знайдено F_σ=2,75, F_τ=3,9. Коефіцієнт запасу міцності по табл. 5.8 n=1,3.

Так як S_н>d_O , допустиме зусилля в перетині В-В визначається по формулі (5.69). Результати розрахунків приведені в табл. 5.10 і показані на рис. 5.28. Номінальний кут по графіку становить приблизно 10°, що дещо більше, чим вказано в табл. 6.15. Практика експлуатації ГКМ зусилля 12,5 МН показує не досить високу надійність головного валу, тому невелике завищення номінального кута сприяє підвищенню міцності валу.

Таблиця 5.10

Результати розрахунку допустимих зусиль по міцності

колінчатого валу ГКМ зусиллям 12,5 МН

α, град	mk, мм	PдВ, МН	PдЕ, МН
0	43,558	17,904	13,926
10	94,564	12,042	13,574
20	142,474	9,209	12,695
30	184,934	7,620	11,584
40	219,987	6,670	10,480
50	246,213	6,101	9,509
60	262,816	5,789	8,715
70	269,645	5,669	8,104
80	267,160	5,712	7,669
90	256,336	5,907	7,403

Рис. 5.28. Графік допустимих зусиль по міцності колінчатого валу

ГКМ зусиллям 12,5 МН

(товста лінія – перетин В-В; тонка лінія – перетин Е-Е)

Приклад 26. Виконати розрахунок допустимих зусиль на повзуні по міцності ексцентрикового валу кгшп зусиллям 40 мн.

Початкові дані:

Номінальне зусилля P_н , МН – 40;

Номінальний хід повзуна S_н , мм – 400;

Коефіцієнт шатуна λ – 0,165;

Ступінь дезаксіалу ε – 0,3;

Діаметр шатунної шийки валу d_A , мм – 1020;

Діаметр з’єднання шатуна і повзуна d_B , – 700;

Діаметр корінних опор валу d_O , мм – 610;

Відстань від центру зубчатого колеса

до краю корінної опори l1 , мм – 470;

Номінальне число ходів повзуна за хвилину n_н – 50;

Коефіцієнт використання числа ходів p_и – 0,25.

Рішення

В головному виконавчому механізмі КГШП використовують ексцентрикові вали з розташуванням на консольній частині зубчатого колеса і муфти. Згідно табл.5.5 це відповідає 6-й розрахунковій схемі, показаній на рис. 5.18. Для такої схеми небезпечний перетин А-А розташований біля консолі валу. Допустиме зусилля визначається по формулі (5.72).

Матеріал колінчатого валу – сталь 40 ХН має такі механічні характеристики:

• границя міцності – 800 МПа;

• границя текучості – 650 МПа;

• границя витривалості на вигин – 400 МПа.

КГШП відносяться до IV групи машин, працюють зазвичай в три зміни і мають ресурс роботи не менше 30 тисяч годин. При числі вмикань в хвилину 50*0,25=12,5 по табл. 5.9 коефіцієнт еквівалентного навантаження становить k_э=0,61. По графіках на рис. 5.27,в і 5.27,г при діаметрах більше 250 мм і радіусах галтелей r=0,1d для сталі 40ХН знайдено F_σ=2,75, F_τ=3,9. Коефіцієнт запасу міцності по табл. 5.8 n=2.

Результати розрахунків показані на рис. 5.29. Номінальний кут становить приблизно 7,4°, що цілком відповідає рекомендованому значенню в табл. 6.15.

Рис. 5.29. Графік допустимих зусиль по міцності ексцентрикового валу

КГШП зусиллям 40 МН