Добавил:

Mehanik Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Предмет:

Прикладная механика

Файл:

Конструирование валов и опор

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

17.02.2023

Размер:

2.44 Mб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Е.В. Мышенкова, А.С. Степанов, К.Г. Гаджиев, В.И. Чугунов, М.А. Портнов, Д.С. Писарев

КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАЛОВ И ОПОР

Издание 2-е, переработанное и дополненное

Методические указания по курсам «Детали машин и основы конструирования», «Прикладная механика», «Механика»

для студентов, обучающихся по направлениям «Энергомашиностроение», «Теплоэнергетика», «Техническая физика», «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»

Москва ФГБОУ ВПО «МГСУ»

2015

УДК 621.8 М96

Рецензент

доктор технических наук, профессор В.П. Николаев,

профессор кафедры основ конструирования машин ФГБОУ ВПО «НИУ«МЭИ»

Мышенкова, Е.В.

М96 Конструирование валов и опор : методические указания : 2-е изд. перераб. и доп. / Е.В. Мышенкова, А.С. Степанов, К.Г. Гаджиев, В.И. Чугунов, М.А. Портнов, Д.С. Писарев. Москва.: МГСУ, 2015. 40 с.

Содержатся сведения, необходимые для проектирования и конструирования валов, подшипниковых узлов, редукторов. Приведены расчетные формулы и справочные материалы, необходимые для выполнения проектировочных и проверочных расчетов узлов механических приводов. Даны рекомендации для назначения допусков и посадок в сопряженных узлах звеньев приводов.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям Энергомашиностроение, Теплоэнергетика, Техническая физика, Электротехника, электромеханика и электротехнологии, выполняющих лабораторные и практические работы, а так же курсовой проект по прикладной механике.

УДК 621.8

©Е.В. Мышенкова, А.С. Степанов, К.Г. Гаджиев, В.И. Чугунов, М.А. Портнов, Д.С. Писарев., 2015

	СОДЕРЖАНИЕ
1.	ВЫБОР СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО
	ПРИВОДА	4
2.	ДОПУСКИ И ПОСАДКИ В СОПРЯЖЕНИЯХ ДЕТАЛЕЙ И
	УЗЛОВ МЕХАНИЗМОВ	7

2.1.Значения допусков и основных отклонений размеров. Типы

посадок	7
2.2. Характерные посадки. Схемы посадок	9

2.3.Методические материалы по допускам и посадкам подшипни-

ков качения

2.4.Методические материалы по допускам и посадкам шлицевых

и шпоночных соединений		14
2.4.1. Допуски и посадки прямобочных шлицевых соедине-
	ний	14
2.4.2.	Шлицевые эвольвентные соединения	16
2.4.3.	Методические материалы по допускам	и посадкам
	шпоночных соединений	17
3. МАТЕРИАЛЫ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ ВАЛОВ		18

3.1.Конструктивные формы основных и переходных участков ва-

лов и осей

3.2.Галтели, проточки для выхода шлифовального круга и резьбо-

	нарезного инструмента	20
3.3.	Проверка работоспособности валов	25
4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОПОР		29
4.1. Расчетные схемы установки валов в опорах		29
4.2.	Конструирование опор качения	29
	3.2.1. Проверка работоспособности подшипников	качения
	по номинальной долговечности	32

4.3.Конструирование и проверка работоспособности подшипни-

ков скольжения	35
4.3.1. Методика проектирования подшипников полужидко-
стного трения	35
4.3.2. Методика проектирования подшипников жидкостного
трения	36
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ	38
РЕКОМЕНДОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА	38

1. ВЫБОР СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

Таблица 1.1

Средние значения к.п.д. η различных передач (без учета потерь в подшипниках)

Тип передачи	В масля-	Открытая	Примечания:
Тип передачи	ной ванне	Открытая	1. Для зубчатых передач меньшие значе-
Зубчатая передача	0,95÷0,97	0,93÷0,94	ния η относятся к коническим колесам, а
Червячная передача			большие – к цилиндрическим;
с цилиндрическим			2. Для червячной передачи значение η
червяком* при q = 1	0,70	0,50	следует уточнить (после установления
2	0,75÷0,80	0,60	основных параметров);
3-4	0,80÷0,90	–	3. Для	фрикционных передач большие
Цепная передача			значения η относятся к передачам с раз-
(с роликовой, вту-	0,94÷0,97	0,90	груженными опорами;
лочной или зубча-	0,94÷0,97	0,90	4. Потери на трение в подшипниках оце-
той цепью)			ниваются: для одной пары подшипников
Фрикционная	0,90÷0,95	0,70÷0,88	качения η = 0,99÷0,995; для одной пары
передача	0,90÷0,95	0,70÷0,88	подшипников скольжения η = 0,98÷0,99,
			в зависимости от условий смазки.
Ременная передача			в зависимости от условий смазки.
(плоскоили кли-	–	0,94÷0,97	5. В механизмах лебедок и кранов учи-
ноременная)			тывают дополнительные потери в бло-
			ках, обусловленные трением в подшип-
*Для самотормозящей червячной передачи			ках, обусловленные трением в подшип-
*Для самотормозящей червячной передачи			никах и жесткостью каната. Оценивают-
η ≤ 0,40.			ся:	неподвижный блок η = 0,94÷0,96,
Здесь q – число заходов червяка.			ся:	неподвижный блок η = 0,94÷0,96,
Здесь q – число заходов червяка.				подвижный блок η = 0,97÷0,98.
				подвижный блок η = 0,97÷0,98.

Пример 1. Определить требуемую номинальную мощность электродвигателя для привода транспортера (рис. 1.1) при параметрах: окружное усилие на барабане Р = 6000 Н, окружная скорость барабана v = 0,5 м/сек.

Рис. 1.1. Схема привода ленточного транспортера:

1 – электродвигатель;

2 – ременная передача;

3 – редуктор двухступенчатый; 4 – цепная передача; 5 – барабан транспортера

Решение. Номинальную мощность, потребную для вращения барабана транспортера, определим по формуле:

N = Pv = 6000 0,5 = 3000 Вт = 3 кВт .

Находим частные значения η:

Ременная передача	η1 = 0,95
Одна пара зубчатых колес редуктора, изготовленных по
8-ой степени точности	η2	= 0,97
Открытая цепная передача	η3	= 0,90
Одна пара подшипников качения в редукторе	η4	= 0,99
Подшипники скольжения вала барабана	η5	= 0,98

Общий к.п.д. определим по формуле:

η = η1 η22 η3 η34 η5 = 0,95 0,972 0,90 0,993 0,98 = 0,77 .

Требуемая номинальная мощность электродвигателя:

Nдв = Nη = 03,,770 = 3,9 кВт.

Вкаталогах приведены данные для электродвигателей различных типов (постоянного и переменного тока, синхронных, асинхронных и т.д.). Для выбора определенной марки двигателя надо знать, какой его тип соответствует техническим требованиям, предъявляемым к проектируемому приводу. Необходимо учитывать, что установление типа электродвигателя

иопределение требуемой величины его номинальной мощности еще не дает однозначного решения задачи о выборе электродвигателя.

Вбольшинстве случаев в каталоге указано несколько электродвигателей данного типа, имеющих одинаковую мощность, но различные частоты вращения. Из них, надо выбрать наиболее приемлемый.

Таблица 1.2

Рекомендуемые значения передаточных чисел для различных понижающих передач

Тип передачи	Рекомендуемые		Наибольшие
Тип передачи	значения		значения
	значения		значения
Зубчатая передача в закрытом корпусе
(редуктор) с:
цилиндрическими колесами	3	÷ 6	12,5
коническими колесами	2	÷ 3	6,3
Открытая зубчатая передача	3	÷ 7	15 ÷ 20
Червячная передача:
закрытая	10	÷ 40	80
открытая	10	÷ 60	120
Цепная передача	3	÷ 6	8
Ременная передача с:
плоским ремнем открытая	2	÷ 5	6
то же, с натяжным роликом	4	÷ 6	8
клиновым ремнем	2	÷ 5	7

Водинаковой мере сказанное относится к ременной, цепной и фрикционной передачам.

При разбивке общего передаточного числа рекомендуется исходить из ориентировочных значений передаточных чисел табл. 1.2.

Вотдельных тихоходных зубчатых передачах с колесами, устанавливаемыми на больших барабанах, тарелках питателей, передаточные числа могут доходить до 25 ÷ 30, в зависимости от диаметра барабана, на который насаживают венец.

Указания по разбивке передаточных чисел в редукторах приведены в следующей главе.

Пример 2. Для привода ленточного транспортера по данным примера 1 и кинематической схеме на рис. 1.1, определить общее передаточное число и разбить его по ступеням.

Решение. Из примера 1 имеем диаметр барабана D = 600 мм, v = 0,5

м/сек; требуемая мощность двигателя N = 3,9 кВт. Определяем частоту вращения барабана:

n =	60v	=	60 0,5	=15,9 об/мин.
	πD		3,14 0,60

Из электродвигателей		АОП2, имеющих номинальную мощность

N = 4 кВт (N ≥ 3,9 кВт), выбирают такой, у которого частота вращения соответствует возможностям, даваемым кинематической схемой привода.

Если принять величины частных передаточных чисел близкими к минимальным значениям, указанным в табл. 1.2, например:

uцеп = uрем = uзуб = 3,

то общее передаточное число привода:

u = uцеп uзуб2 uрем = 34 = 81.

Соответственно частота вращения вала двигателя должна быть не меньше:

nдв =15,9 81 =1290 об/мин.

Выбираем двигатель мощностью N = 4 кВт, имеющий nдв = 1440 об/мин; при меньшей угловой скорости применение кинематической схемы с четырьмя ступенями не будет оправдано.

При выбранном двигателе общее передаточное число привода: u = nnдв = 144015,9 = 90,6.

Принимаем uрем = 2; uцеп = 4 по табл.2.2, тогда для редуктора:

uред =	u	=	90,6	=11,3.
	uремuцеп		2 4

Такое передаточное число вполне приемлемо для двухступенчатого редуктора (по табл. 1.2 для одной пары зубчатых колес рекомендуется передаточное число от 3 до 6).

2. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ В СОПРЯЖЕНИЯХ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ МЕХАНИЗМОВ

2.1. Значения допусков и основных отклонений размеров. Типы посадок

Таблица 2.1

Рекомендуемые посадки в системе отверстия при номинальных размерах от 1 до 500 мм по ГОСТ 25347-82

Основное

Основные отклонения вала

отверстие

Посадки

Н5

js4

Н6

js5

Н7

js6

Н8

Н8 Н8

Н8

js7

Н8

Н9

Н9 Н9

e8 е9

f8 f9

h8 h9

Н10

Н10 Н10

d10

h9 h10

Н11

a11

b11

c11

d11

h11

Н12

b12

h12

Примечание.

– предпочтительные посадки.

Таблица 2.2

Рекомендуемые посадки в системе вала при номинальных размерах от 1 до 500 мм по ГОСТ 25347-82

Основ-

Основные отклонения отверстий

ной вал

Посадки

М7

М8

D8 D9

Е8

Е9

F8 F9

h8 h8

D9 D10

h9 h9

h10

D10

h10

h11

А11

В11

С11

D11

h11

h12

В12

h12

Примечание.

– предпочтительные посадки.

2.2. Характерные посадки. Схемы посадок

Таблица 2.3

Система отверстия. Предельные отклонения отверстий и валов для наиболее распространенных посадок с зазором по ГОСТ 25347-82, мм

Поля допусков

основных

Поля допусков валов

отверстий

Номинальные

Н7

Н8

размеры,

Предельные

мм

отклонения

– ES

мкм

Предельные отклонения

– ei

мкм

От 1 до 3

+10

+14

–2

–6

–14

–20

–8

–6

–16

–10

–28

–14

–41

–25

Св.3 до 6

+12

+18

–4

–10

–20

–30

–12

–8

–22

–12

–38

–18

–60

–30

Св.6 до 10

+15

+22

–5

–13

–25

–40

–14

–9

–28

–15

–47

–22

–76

–36

Св.10 до 18

+18

+27

–6

–16

–32

–50

–17

–11

–34

–18

–59

–27

–93

–43

Св.18 до 30

+21

+33

–7

–20

–40

–65

–20

–13

–41

–21

–73

–33

–117

–52

Св.30 до 50

+25

+39

–9

–25

–50

–80

–25

–16

–50

–25

–89

–39

–142

–62

Св.50 до 80

+30

+46

–10

–30

–60

–100

–29

–19

–60

–30

–105

–46

–174

–74

Св. 80 до

+35

+54

–12

–36

–72

–120

120

–34

–22

–71

–35

–126

–54

–207

–87

Св. 120 до

+40

+63

–14

–43

–85

–145

180

–39

–25

–83

–40

–148

–63

–245

–100

Св. 180 до

+46

+72

–15

–50

–100

–170

250

–44

–29

–96

–46

–172

–72

–285

–115

Св. 250 до

+52

+81

–17

–56

–110

–190

315

–49

–32

–108

–52

–191

–81

–320

–130

Св. 315 до

+57

+89

–18

–62

–125

–210

400

–54

–36

–119

–57

–214

–89

–350

–140

Св. 400 до

+63

+97

–20

–68

–135

–230

500

–60

–40

–131

–63

–232

–79

–385

–155

									Таблица 2.4
Система отверстия. Предельные отклонения отверстий и валов для
	переходных посадок по ГОСТ 25347-82, мм
		Н8				n6			m7	n7
		Н8			m6	n6		k7	m7
+	Н7			k6	m6			k7
	Н7		js6	k6			js7

0
0
–	Поля допус-
Номиналь-	ков основных				Поля допусков валов
ные разме-	отверстий
ры, мм
	Н7	Н8	jS6	k6	m6	n6	jS7	k7	m7	n7
	Предельные
	отклонения							es
	– ES , мкм			Предельные отклонения – ei					, мкм
	EI
От 1 до 3	+10	+14	+3,0	+6	+8	+10	+5	+10	–	+14
От 1 до 3	0	0	–3,0	0	+2	+4	–5	0		+4
	0	0	–3,0	0	+2	+4	–5	0		+4
Св.3 до 6	+12	+18	+4,0	+9	+12	+16	–6	+13	+16	+20
Св.3 до 6	0	0	–4,0	+1	+4	+8	+6	+1	+4	+8
	0	0	–4,0	+1	+4	+8	+6	+1	+4	+8
Св.6 до 10	+15	+22	+4,5	+10	+15	+19	+7	+16	+21	+25
Св.6 до 10	0	0	–4,5	+1	+6	+10	–7	+1	+6	+10
	0	0	–4,5	+1	+6	+10	–7	+1	+6	+10
Св.10 до 18	+18	+27	+6,5	+12	+18	+23	+9	+19	+25	+30
Св.10 до 18	0	0	–5,5	+1	+7	+12	–9	+1	+7	+12
	0	0	–5,5	+1	+7	+12	–9	+1	+7	+12
Св.18 до 30	+21	+33	+6,5	+15	+21	+28	+10	+23	+29	+36
Св.18 до 30	0	0	–6,5	+2	+8	+15	–10	+2	+8	+15
	0	0	–6,5	+2	+8	+15	–10	+2	+8	+15
Св.30 до 50	+25	+39	+8,0	+18	+25	+33	+12	+27	+34	+42
Св.30 до 50	0	0	–8,0	+2	+9	+17	–12	+2	+9	+17
	0	0	–8,0	+2	+9	+17	–12	+2	+9	+17
Св.50 до 80	+30	+46	+9,5	+21	+30	+39	+15	+32	+41	+50
Св.50 до 80	0	0	–9,5	+2	+11	+20	–15	+2	+11	+20
	0	0	–9,5	+2	+11	+20	–15	+2	+11	+20
Св. 80 до	+35	+54	+11,0	+25	+35	+45	+17	+38	+48	+58
120	0	0	–11,0	+3	+13	+23	–17	+3	+13	+23
Св. 120 до	+40	+63	+12,5	+26	+40	+52	+20	+43	+55	+67
180	0	0	–12,5	+3	+15	+27	–20	+3	+15	+27
Св. 180 до	+46	+72	+14,5	+33	+46	+60	+23	+50	+63	+77
250	0	0	–14,5	+4	+17	+31	–23	+4	+17	+31
Св. 250 до	+52	+81	+16,0	+36	+52	+66	+26	+56	+72	+86
315	0	0	–16,0	+4	+20	+34	–26	+4	+20	+84
Св. 315 до	+57	+89	+18	+40	+57	+73	+28	+61	+78	+94
400	0	0	–18	+4	+21	+37	–28	+4	+21	+37
Св. 400 до	+63	+97	+20	+45	+63	+80	+31	+68	+86	+103
500	0	0	–20	+5	+23	+40	–31	+5	+23	+40
				10

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Пособия ОКМ

#
17.02.20232.44 Mб27Конструирование валов и опор.pdf
#
17.02.20232.6 Mб27Конструирование узлов механизмов.pdf
#
17.02.20232.35 Mб25Метод. материалы по конструированию узлов механ. приводов.pdf
#
17.02.20231.62 Mб45Проектирование механических передач.pdf