- •«Проектирование вертикального аппарата с приводом и мешалкой»
- •2011 Оглавление
- •Введение
- •Условие обеспечения работоспособности аппарата
- •Расчёт кинематической схемы привода
- •Определение окружной скорости вращения ремня
- •Проектировочный расчёт валов редуктора
- •Расчёт конструктивных элементов корпуса редуктора
- •Выбор сорта и марки масла
- •Подбор муфты
- •Выбор и расчёт шпоночных соединений
- •Расчет ведомого вала на выносливость.
- •Расчет высоты обечайки.
- •Подбор и расчёт фланцевых соединений Исходные данные:
- •Выбор фланцевого соединения.
- •Проверка прочности болта и прокладки.
- •Подбор и назначение концевой опоры.
- •Список используемой литературы
Выбор и расчёт шпоночных соединений
Шпонки ставятся для закрепления деталей (шестерней, колес, полумуфт) на валах.
Шпонка служит для передачи вращательного момента от колеса на вал или наоборот, а также препятствует прокручиванию.
Исходные данные:
dв1 = 32 мм; dв2 = 34 мм;
lст.1=42 мм; lст.2=44 мм;
M1 = 38,9 Н·м; М2 = 103,46 Н·м
Расчет шпонки для ведущего вала
Согласно источнику №1 (стр. 169) по ГОСТу 23360-78 выбираем призматическую шпонку:
b |
h |
t1 |
t2 |
10 |
8 |
5 |
3,3 |
Рассчитаем длину шпонки по формуле: l=lст1-(5~10) = 42-10 = 32мм
Проверим шпонку на смятие:
Условие прочности на смятие выполняется
Проверим шпонку на срез:
Условие прочности на срез выполняется
Берем шпонку 10х8х32 ГОСТ 23360-78
Расчёт шпонки для ведомого вала
Согласно источнику №1 (стр. 169) по ГОСТу 23360-78 выбираем призматическую шпонку:
b |
h |
t1 |
t2 |
10 |
8 |
5 |
3,3 |
Рассчитаем длину шпонки по формуле: l=lст2-(5~10) = 44-8 = 36мм
Проверим шпонку на смятие:
Условие прочности на смятие выполняется
Проверим шпонку на срез:
Условие прочности на срез выполняется
Берем шпонку 10х8х36 ГОСТ 23360-78
Расчет шпонки для соединения полумуфт в МПР и ведомого вала редуктора.
Согласно источнику №1 (стр. 169) по ГОСТу 23360-78 выбираем призматическую шпонку:
b |
h |
t1 |
t2 |
10 |
8 |
5 |
3,3 |
Рассчитаем длину шпонки по формуле: l=H1-(5~10) = 50-6 = 44 мм
Проверим шпонку на смятие:
Условие прочности на смятие выполняется.
Проверим шпонку на срез:
Условие прочности на срез выполняется.
Берем 2 шпонки 10х8х44 ГОСТ 23360-78
Расчет ведомого вала на выносливость.
Рассчитываем усилия.
Ft1 = Ft2 = 2M1/d1 = 1325,8 H
Fr1 = Fa2 = Ft1∙tgα∙sinδ2 = 1325,8∙tg20°∙sin70°24' = 455 H
Fa1 = Fr2 = Ft1∙tgα∙sinδ1 = 1325,8∙tg20°∙sin17°36' = 160 H
Приводим нагрузку к оси вала.
m(Fa2) = Fa2∙d2/2 = 411∙0,165/2 = 37,5 Н·м
Найдем реакции в опорах (см. схему).
Плоскость yOz
∑M(А)=0: -m(Fa2)+yв∙b+Fr2∙a = 0
yа = m(Fa2)-Fr2∙a/b = 37,5-160·0,067/0,08 =335,5 H
∑y=0: -Fr2+ya+yb = 0
yb = Fr2- yb = 193-335,5= -175,5 H
Плоскость xOz
∑M(A)=0: xB∙b-Ft2∙a = 0
xB = Ft2∙a/b = 1325,8∙0,067/0,08 =1110,4 H
∑x=0: xA+xB+Ft2 = 0
xA = -Ft2-xB = -1325,8-1110,4 = -2436,2 H
Опасное сечение под подшипником А (см. эпюры).
Определим суммарный изгибающий момент в опасном сечении.
M∑A = √(MXA2+MYA2) = √(26,8 2+88,8 2) = 92,8 Н·м
Определяем суммарные напряжения.
σА = Мизг/0,1d 3 = 92,8∙1000/(0,1∙32 3) = 28,3 МПа
τА = Мкр/0,2d 3 = 103,46∙1000/(0,2∙32 3) = 15,8 МПа
Выбираем материал для вала: Сталь 30ХГС улучшенная.
σВ = 930 МПа, σ-1 = 0,43σВ = 0,43∙930 = 400 МПа
τ-1 = 0,58σ-1 = 0,58∙400 = 232 МПа
Рассчитываем коэффициент запаса.
,
где =2,6 (источник №1, стр.166, т. 8.7),= σА
n = nσ∙nτ/√(nσ2+nτ2) = 5,4∙8,3/√(5,42+8,32) = 4,5
nn=2,5~4, n> nn
2
К расчету ведомого вала на выносливость.
Расчёт элементов аппарата
Исходные данные:
Диаметр аппарата Dв = 900 мм
Материал аппарата Сталь 40Х;
Давление внутри аппарата р = 0,7 Н/мм2;
Температура t= 200°C;
Согласно источнику №2, табл. 17.1, стр. 530, по ГОСТу 14249-69 для аппаратов, изготовленных из стали 40Х, при температуре t= 200°C нормативное допускаемое напряжение [σ]=369,6 Н/мм2.
Расчет толщины стенки обечайки.
Расчет проведем по формуле (17.1), источник №2, стр. 522.
где коэффициент прочности сварного шва для стыкового одностороннего ручного шва φ=0,7 и прибавка для компенсации коррозии С= 2~4 мм (источник №2, стр.523).
Окончательно примем толщину стенки равной 6 мм.
Расчет толщины стенки эллиптического днища.
Расчет проведем по формуле (17.3), источник №2, стр. 524.
Для днищ изготовленных из целой заготовки, коэффициент прочности φ= 1 (источник №2, стр.524).
Во всех случаях толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки, поэтому окончательно примем толщину стенки днища равной 6 мм.
Расчет толщины стенки плоской крышки.
Расчет проведем по формуле (17.9), источник №2, стр. 527.
где коэффициент k определили по графику (источник №2, рис.17.8, стр.528). Для этого определили отношение Dб/Dсп = 1,04, где диаметр болтовой окружности Dб = 1005 мм (источник №3, стр. 13), средний диаметр прокладки Dсп = 0,5(D9+D10) = 0,5(974+944) =959 мм (источник №2, табл. 18.5, стр. 550). Также определили коэффициент ψ= 1+4b0m/Dсп = 1,08, где расчетная ширина прокладки b0 = 6 мм (источник №3, стр. 13), прокладочный коэффициент m= 3,25 (источник №2, стр. 529).
Исходя из этого по графику k= 0,5.