5. Расчет крутящего момента.

р_слив=1 МПа;

р_наг=21 МПа;

м

м²;

В области слива момент от гидростатических сил давления равен:

H*м;

В области нагнетания момент от гидростатических сил давления равен:

H*м;

Результирующий момент на валу:

Н*м;

Гидромотор обеспечивает необходимый момент на валу, равный 4 Н*м.

6. Расчет пружины в блоке цилиндров.

Масса плунжера m_п=0,0037 кг;

Момент сил инерции:

Н*м;

Наибольший радиус трущихся поверхностей R_наиб=0,0188 м;

H;

Рабочий ход пружины h=4;

Максимальный диаметр пружины, обусловленный параметрами блока цилиндров:

D_max<15,5 мм;

Минимальный диаметр пружины, обусловленный параметрами вала:

D_min>11 мм;

Относительный зазор пружины сжатия примем :

H;

Исходя из полученных параметров, выберем пружину по ГОСТ 13766-86 со следующими характеристиками:

F₃=90 H – сила затяжки;

D=15 мм;

d=1,8 мм;

c₁=44,77 H/мм –жесткость одного витка;

s₃’=2,01 мм – деформация одного витка;

c=A/h=73,4/4=18,35 –жесткость пружины;

с₁/c=44,77/18,35=2,43; n=3 – число рабочих витков пружины;

c=c₁/n=14,92 – уточненная жесткость пружины;

n₁=4,5 – полное число витков;

D₀=D-d=15-1,8=13,2 мм –средний виток пружины;

H=(n₁+1)*d=(4,5+1)*1,8=9,9 мм – высота пружины в сжатом состоянии;

Н₀=H+h=9,9+4=13,9 мм – высота пружины в свободном состоянии.

7. Расчет и подбор подшипников.

Исходные данные:

d_п=20 мм;

H;

F_A=90 H – осевая сила от действия пружины;

Ресурс работы подшипника 104 по ГОСТ 8338-75 при данных условиях работы.

D=42 мм;

Сr=9360.

Нагрузка, действующая на подшипники:

∑M(F)₂=0

F_R*40=F_r1*61;

F_R=F_r1+F_r2;

F_r1=F_R*40/61=748*40/61=490,5 H;

F_r2=F_R-F_r1=748-490,5=257,5 H.

Эквивалентная нагрузка

F_rE=K_E*F_r1=0,63*490,5=309 H;

F_aE=K_E*F_a1=0,63*90=57,6 H;

где К_Е – коэффициент эквивалентности, зависящий от режима работа

Задан режим работы 2, К_Е=0,63.

Определение осевых нагрузок на подшипники:

f_g=D_w/D_wp=6,53/31=0,205>0,09

f₀=18,7-23,3f_g=13,923;

где Х=1 и Y=0 – коэффициенты радиальных и осевых нагрузок.

Эквивалентная нагрузка, действующая на подшипник:

P_rE=(V*X*F_rE+Y*F_aE)*K_Б*K_t=1*1*309*1,3*1=401,7 H;

где V – коэффициент вращения кольца, V=1 т.к. вращается внутреннее кольцо;

К_Б - коэффициент безопасности, К_Б=1,3;К_{t –} температурный коэффициент, К_t=1 при t<100°C;

Расчетный ресурс подшипника

Требуемый ресурс работы подшипника L_10h=500 часов;

млн.об.;

час;

где а₁ – коэффициент надежности подшипника, а₁=1 при 90% безотказной работы подшипника; а₂₃ – коэффициент, учитывающий качество материала и условия смазки подшипника, а₂₃=0,65.

Выбор посадок подшипника:

Внутреннее кольцо вала вращается вместе с валом относительно действующей радиальной нагрузки и имеет циркуляционное нагружение. Отношение эквивалентной динамической нагрузки к динамической грузоподъемности Pr/Cr=637,6/9360=0,07, следовательно поле допуска вала при установке пошипника-k6

Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению, следовательно поле допуска отверстия H7.

Ресурс работы подшипника 28К по ГОСТ 8338-75 при данных условиях работы.

D=24 мм;

D_п=8 мм;

Сr=3330;

Сr₀=1360.

Эквивалентная нагрузка

F_rE=K_E*F_r2=0,63*257,5=162,2 H;

где К_Е – коэффициент эквивалентности, зависящий от режима работа

Задан режим работы 2, К_Е=0,63.

Эквивалентная нагрузка, действующая на подшипник

P_rE=(V*X*F_rE+Y*F_aE)*K_Б*K_t=1*1*162,2*1,3*1=211 H;

где V – коэффициент вращения кольца, V=1 т.к. вращается внутреннее кольцо;

К_Б - коэффициент безопасности, К_Б=1,3;К_{t –} температурный коэффициент, К_t=1 при t<100°C;

Расчетный ресурс подшипника

Требуемый ресурс работы подшипника L_10h=500 часов;

млн. об.;

час;

где а₁ – коэффициент надежности подшипника, а₁=1 при 90% безотказной работы подшипника; а₂₃ – коэффициент, учитывающий качество материала и условия смазки подшипника, а₂₃=0,65.

Выбор посадок подшипника:

Внутреннее кольцо вала вращается вместе с валом относительно действующей радиальной нагрузки и имеет циркуляционное нагружение. Отношение эквивалентной динамической нагрузки к динамической грузоподъемности Pr/Cr=335/3330=0,1, следовательно поле допуска вала при установке пошипника-k6

Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению, следовательно поле допуска отверстия H7.

8. Расчет шлицевых соединений

8.1 Шлицевое соединение на промежуточном валу

Расчет на напряжение смятия

Где d_ср=(D+d)/2 – средний диаметр; h=2,25*m – высота рабочей поверхности шлица;

К_р.н- коэффициент рабочей нагрузки;z – количество зубьев,[ ]_см =150 МПа.

Примем параметры согласно ГОСТ 6033-80: 11,2x0,8x14x9H/9g, h=1,8; z=8:

МПа;

Расчетные напряжения смятия получились меньше допустимых, поэтому примем ранее выбранные шлицы.

8.2 Шлицевое соединение блока цилиндров с валом

Расчет на напряжение смятия

Где d_ср=(D+d)/2 – средний диаметр; h=2,25*m – высота рабочей поверхности шлица;

К_р.н- коэффициент рабочей нагрузки;z – количество зубьев,[ ]_см =150 МПа.

Примем параметры согласно ГОСТ 6033-80: 14x1x14x9H/9g, h=2,25; z=8:

МПа;

Расчетные напряжения смятия получились меньше допустимых, поэтому примем ранее выбранные шлицы.

9. Расчет вала на статическую прочность и сопротивление усталости.

По рассчитанным ранее реакциям в опорах и известным силам, действующим на валах, построены эпюры моментов.

Исходные данные:

F_R=748 H;

F_A=90 H;

M ¹_и=10,3 H;

M ²_и= M ³_и= M ⁴_и=0 H;

M ¹_к= M ²_к= M ⁴_к=4,1 H;

Геометрические характеристики опасных сечений

мм³;

мм³;

мм³;

мм³;

мм^2;

мм³;

мм³;

мм²;

Расчет вала на статическую прочность

МПа;

МПа;

;

;

;

.

Рачет вала на сопротивление усталости:

Расчет выполняют в форме проверки коэффициента S запаса прочности. _а, _а – амплитуды напряжений цикла, S ,S - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, _m, _m –средние напряжения цикла, , -коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения, _-1, _-1- пределы выносливости при симметричном цикле изгиба и кручения. К ,К - эффективные коэффициенты концентрации напряжений, К_d ,К_d - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_F ,К_F - коэффициенты влияния качества поверхности, К_v – коэффициент влияния поверхностного упрочнения.

Первое сечение:

МПа;

МПа;

;

При шероховатости поверхности вала Ra=0,8 мкм примем коэффициенты равными:

;

;

;

;

;

МПа;

МПа;

;

;

;

;

S>[S]=1,5..2,5

Второе сечение:

МПа;

;

При шероховатости вала Ra=1,25 мкм примем коэффициенты равными:

;

;

;

МПа;

;

;

S>[S]=1,5..2,5

Прочность вала обеспечивается во всех сечениях.