Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Херсонский национальный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

курсовой проект Детали машин / пособие 11

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.02.2016

Размер:

27.15 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 2413 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Напруга на крутіння

τк=Т/0,2d3

(7.16.)

де d — діаметр вала в розрахунковому перетині. При розрахунку вала в перетині, де є шпонкова канавка,

τк=Т/WК.НЕТТО

(7.17.)

деWК.НЕТТО— момент опору перетину вала по шпонковій канавці (рис. 7.3., а):

W	= πd3 /16 − bt(d − t)2 / 2d	(7.18)
К.НЕТТО		(7.18)

Розрахунок шліцьових валів на вигин роблять по дійсному перетині, а розрахунок на крутіння рекомендують робити по перетині, що відповідає внутрішньому діаметру.

а) б) в) г)

	b	t		r	t
				r

					d
d	D	d	D		d
	D	d	D		d

Рис. 7.3. Види концентраторів на валах.

Значення ефективних коефіцієнтів концентрації напруг Кσ і Кτ, які викликані галтеллю, кільцевою виточкою, поперечним отвором, шпонковою канавкою, шліцами, різьбою і пресовими посадками деталей, можна приймати по табл. 7.2.

121

Значення коефіцієнтів Кσ і Кτ

									Таблиця 7.2.

Фактор концентрації			Кσ						Кτ
Фактор концентрації						σв, МПа
	≤700			≥1000				≤700		≥1000
Галтель
r/d=0,02	2,5			3,5				1,8		2,1
r/d=0,06	1,85			2,0				1,4		1,53
D/d=1,25…2	1,6			1,64				1,25		1,35
Виточка
r/d=0,02	1,9			2,35				1,4		1,7
r/d=0,06	1,8			2,0				1,35		1,65
r/d=0,10	1,7			1,85				1,25		1,5
Шпонкова канавка	1,7			2,0				1,4		1,7
Шліци
Посадка з натягом р≥20 МПа	2,4			3,6				1,8		2,5
Різьба	1,8			2,4				1,2		1,5
Значення коефіцієнта Кd
d,мм		15	20		30		40	50	70	100	200
При вигині для вуглецевої сталі		0,95	0,92		0,88		0,85	0,81	0,76	0,70	0,61
При вигині для високоміцної легованої сталі		0,87	0,83		0,77		0,73	0,70	0,65	0,59	0,52
і при крутінні для всіх сталей

Таблиця 7.3.

Значення коефіцієнта Kv дані в табл. 7.3.

	Межа		Гладкі вали				Вали з малою		Вали з великою
Вид поверхонь	міцності						Вали з малою		концентрацією
Вид поверхонь	міцності					концентрацією			концентрацією
обробки	серцевини			Kv		концентрацією				напруг Кσ =
обробки	серцевини			Kv		напруг Кσ = 1,5				напруг Кσ =
	σв, МПа					напруг Кσ = 1,5			1.8...2
Гартування з	600...800			1.5..1.7			1,6...1,7		2,4...2,8
нагріванням
нагріванням	800... 1000			1,3...1,5				−		−
ТВЧ	800... 1000			1,3...1,5				−		−

Азотування	900... 1200		1,1...1,25				1,5...1,7		1,7...2,1

	400...600			1,8-2,0			3			−
Цементація
Цементація	700...800			1,4...1,5				−		−

	1000.. .1200			1,2...1,3			2			−

Обробка				1,1.-1.25
пластичним	700...1250			1,1.-1.25		1,5...1,6 1,5...1,6			1,7...2,1 1,8...2,0
пластичним	700...1250			1.2...1.3		1,5...1,6 1,5...1,6			1,7...2,1 1,8...2,0
деформуванням				1.2...1.3
деформуванням

Значення коефіцієнтів ψσ і ψτ

Межа міцності σв, МПа		350...550			520...750			700... 1000		1000…1200
ψσ - розтягування і	вигин	0			0,05			0,1		0,2
ψτ - крутіння		0			0			0,05		0,1
122

Допустимий коефіцієнт запасу міцності приймають залежно від призначення осі або вала і точності розрахунків [S] = 1,5…2,5.

7.6. Приклад розрахунку валів на втомну міцність

Вихідні дані:

1)Обертальний момент T =130Н × м ; 2)максимальний вигинаючий момент М =185Н × м ; 3)границя міцності σ в = 610МПа ;

4)діаметр вала d = 30мм ;

5)середня напруга циклу σ m = 330МПа .

Вали розраховують на опір втоми по наступній формулі вал

S =1 / (1 / Sσ )2 + (1 / Sτ )2 ³ [S]

де Sσ - коефіцієнт запасу міцності при вигині; Sσ, - коефіцієнт запасу міцності при крутінні:

Sσ = σ −1 /[Kσσ a /(Kd Kv )+ψ σσ m ]

Sτ =τ−1 /[Kττa /(Kd Kv )+ψττm ]

σ−1 = (0,40...0,46)σ B = 0,45× 610 = 270МПа

τ−1 = 0,25σ B = 0,25× 610 = 152,5МПа

σ-1, τ- 1 - границі витривалості при вигині і крутінні при симетричному циклі напруг;

σа і τа — амплітуди циклів при вигині і крутінні;

σm і τm — середні напруги циклів при вигині і крутінні;

Кσ і Кτ — ефективні коефіцієнти концентрації напруг при вигині і крутінні; Kd — коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу

(масштабний фактор);

Kv — коефіцієнт впливу поверхневого зміцнення;

ψσ і ψτ — коефіцієнти чутливості до асиметрії циклу напруг.

При частому реверсуванні вала приймають, що напруга на крутіння змінюється по симетричному циклі, і відповідно до цим середню напругу циклу при крутінні τm = 0, а амплітуда циклу при крутінні

τа= τк

де τк — розрахункова напруга на крутіння в розглянутому перетині вала. При постійному обертанні вала або рідкому реверсуванні її приймають:

τ m =τ a = 0,5τ k = 0,5×27,2 =13,6МПа

123

При розрахунку вала по перетині, де є шпонкова канавка,

σи = М / WНЕТТО =185×103 / 2128,545= 87МПа

деWНЕТТО — момент опору перетину вала по шпонковій канавці:

WНЕТТО = πd3 /32 -bt(d -t)2 / 2d = 3,14×303 /32 -10×5(30 -5)2 / 2×30 = 2128,545мм3

При розрахунку вала в перетині, де є шпонкова канавка,

τ к = T /WК .НЕТТО =130×103 / 4778 = 27,2МПа

деWК.НЕТТО— момент опору перетину вала по шпонковій канавці:

WК.НЕТТО =πd3 /16-bt(d -t)2 / 2d = 3,14×303 /16-10×5(30-5)2 / 2×30 = 4778мм3

Sσ = σ −1 /[Kσ σ a /(Kd Kv )+ψ σ σ m ]= 270 /[1,7 ×87 /(0,77 × 2,4)+ 0,05 × 330]= 2,8

Sτ = τ −1 /[Kττ a /(Kd Kv )+ψττ m ]= 152,5 /[1,4 ×13,6 /(0,77 × 2,4)]= 14,8

S = 1/ (1/ Sσ )2 + (1/ Sτ )2 = 1/ (1/ 2,8)2 + (1/14,8)2 = 2,75

2,75 >1,5...2,5 - умова виконується.

124

8. ПЕРЕВІРОЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПІДШИПНИКІВ

Мета:

1.Визначити еквівалентне динамічне навантаження підшипників.

2.Перевірити підшипники по динамічній вантажопідйомності.

3.Визначити розрахункову довговічність підшипників.

Перевірочний розрахунок попередньо обраних підшипників виконується окремо для швидкохідного і тихохідного валів. Придатність підшипників визначається співставленням розрахункової динамічної вантажопідйомності Cr.p. Н, з базовою Cr. Н, або базової довговічності L10h , годин ( L10 , млн. обертів),

з необхідної Lh , годин, за умов:

Cr.p. <Cr. , L10h > Lh .

Базова динамічна вантажопідйомність підшипника Cr. являє собою

постійне радіальне навантаження, яке підшипник може сприйняти при базовій довговічності, що становить 106 обертів внутрішнього кільця. Значення Cr.

зазначені в каталозі для кожного типорозміру підшипника (додаток 2). Необхідна довговічність підшипника Lh передбачена стандартами і становить

для черв'ячних редукторів Lh ³ 5000год для зубчастих Lh ³10000год . Розрахункова динамічна вантажопідйомність Cr.p. , Н, і базова

довговічність L10h ,годин, визначаються по формулах:

Сr. p. = RE m 573 ×ω		Lh	, L10h =	106	×(	Cr	)m
				573×ω
	106
						RE

де RE — еквівалентне динамічне навантаження, Н (див. 8.1); ω — кутова швидкість відповідного вала (див. табл. 1.5);

m— показник ступеня: m = 3 для кулькових підшипників; роликових підшипників.

(8.1.),

m = 3,33 для

8.1. Визначення еквівалентного динамічного навантаження

Еквівалентне динамічне навантаження RE враховує характер і напрямок

діючих на підшипник навантажень, умови роботи і залежать від типу підшипника. У загальному випадку формули для визначення еквівалентного динамічного навантаження RE і величини, що входять у ці формули, для однорядних радіальних шарикопідшипників, а також одно- і дворядних радіально-упорних кулькових і роликопідшипників дані в табл. 8.1.

125

Визначення еквівалентного навантаження

Таблиця 8.1

Радіальні

Радіально-упорні кулькові

Величина, що

підшипники

Конічні роликові

Позначення

кулькові

Кут контакту α, град

визначається

підшипники

Коефіцієнт

0.45

0.41

0.37

0.4

радіального

0,56

навантаження

Коефіцієнт осьового

Табл. 8.2.

табл.8.3.

0.87

0.66

додаток × 2

навантаження

0,45ctgα

табл.8.3.

0.92

0.66

Коефіцієнт впливу

Табл. 8.2.

табл.8.3.

0.68

0.95

додаток 2

осьового

табл.8.3.

0.68

0.95

навантаження

Осьова складова

Rs1=eRr1

Rs1=0.83eRr1

радіального

___

навантаження

Rs2=eRr2

Rs2=0.83eRr2

підшипника, Н

Осьове

Ra = Ff

Ra – визначається окремо для лівого і правого підшипників вала по

навантаження

табл. 9,6 в залежності від схеми встановлення і співвідношення сил

підшипника, Н

Rs1;Rs2;Fa

Радіальне

Rr=R – сумарна реакція підшипника (рис. 7.1…7.4)

навантаження

підшипника

Осьова сила в

Вибирається по таблиці 5.1 для визначення коефіцієнтів e і Y радіальних і

зачепленні, Н

радіально-упорних шарикопідшипників і осьового навантаження Ra

Статична

Cor

Вибирається додатку 2. для визначення коефіцієнтів e і Y радіальних і радіально-

вантажопідйомність,

упорних шарикопідшипників

Коефіцієнт безпеки

Кб

Вибирається з таблиці 8.4 в залежності від навантаження і виду машинного

агрегату

Температурний

Кт

Кт=1— вибирається по таблиці 8.5 для робочої температури підшипника до 1000 С

коефіцієнт

Коефіцієнт

V = 1 – при внутрішньому кільці підшипника, що обертається

обертання

Примітка:

1. Вибір формули для розрахунку еквівалентного навантаження залежить від

порівняння відношення Ra з коефіцієнтом e .

VRr

2. Значення коефіцієнтів X ,Y,e у чисельнику — однорядних підшипників, у

знаменнику — для дворядних (здвоєних однорядних).

3. Кут конуса α для роликових конічних підшипників визначається по каталогу залежно від типорозміру.

Порядок визначення еквівалентного навантаження RE і розрахунок динамічної вантажопідйомності Cr.p. та довговічності L10h залежно від типу

підшипника розглянуто у пп. 1...3

1.Порядок визначення RE ,Cr.p. , L10h для радіальних кулькових однорядних

підшипників, що сприймають осьове навантаження, рис. 8.1, а. У цьому випадку обидва підшипники вала випробовують від осьової сили в зачепленні редукторної пари Fa однакове і рівне цій силі осьове навантаження Ra . Тому

розрахунок еквівалентного навантаження RE виконується тільки для

126

підшипника з більшим радіальним навантаженням Rr

(сумарною реакцією R ,

рис. 8.1).

а) Визначити відношення

VRr

б) Визначити коефіцієнти е і Y по відношенню

. ( табл. 8.2, 8.3)

C0r

в) За результатами співставлення

< e та

> e вибрати відповідну формулу

і визначити еквівалентне динамічне навантаження RE .

= V × R × K

× K

при

£ е

(8.2.),

VRr

або

= ( X ×V × R +Y × R )× K

× K

, при

³ е

VRr

(8.3.).

г) Розрахувати динамічну

вантажопідйомністьCr p

довговічність L10h

підшипника.

Таблиця 8.2.

Значення коефіцієнтів е і Y для радіальних однорядних

шарикопідшипників

Rr	0,014	0,028	0,056	0,084	0,11	0,17	0,28	0,42	0,56
C0r	0,014	0,028	0,056	0,084	0,11	0,17	0,28	0,42	0,56
C0r
e	0,19	0,22	0,26	0,28	0,30	0,34	0,38	0,42	0,44
Y	2,30	1,99	1,71	1,55	1,45	1,31	1,15	1,04	1,00

Таблиця 8.3.

Значення коефіцієнтів e і Y для радіально-упорних шарикопідшипників,

α = 12o

iRa	0,014		0,029	0,057	0,086	0,11	0,17	0,29	0,43	0,57
C0r	0,014		0,029	0,057	0,086	0,11	0,17	0,29	0,43	0,57
C0r
e	0,30		0,34	0,37	0,41	0,45	0,48	0,52	0,54	0,54
Y		1,81	1,62	1,46	1,34	1,22	1,13	1,04	1,01	1,00

		2,08	1,84	1,60	1,52	1,39	1,30	1,20	1,16	1,16

Примітка:

1. i — число рядів тіл кочення, i = 1— для однорядних підшипників; i = 2 — для дворядних (здвоєних) підшипників.

2. Коефіцієнт Y у чисельнику — однорядних підшипників, у знаменнику — для дворядних.

де - КТ – температурний коефіцієнт ( табл. 8.4); Кσ - коефіцієнт безпеки( табл. 8.5);

127

Таблиця 8.4.

Значення коефіцієнта безпеки Кσ і необхідної довговічності підшипників Lh

Машина, устаткування і характер навантаження							Lh			Кσ
Спокійне навантаження (без поштовхів): стрічкові
транспортери, що працюють під прикриттям при вантажі, що						(3...8)103			1...1,1
порошить, блоки вантажопідйомних машин						(3...8)103			1...1,1
Легкі поштовхи. Короткочасні перевантаження до 125% від
розрахункового навантаження:
металорізальні верстати, елеватори, цехові конвеєри,						(8...12)103			1,1...1,2
редуктори з шліфованими зубцями, крани електричні,
редуктори з шліфованими зубцями, крани електричні,
працюючі в легкому режимі, вентилятори
Машини для однозмінної роботи, експлуатовані не завжди з
повним	навантаженням,	стаціонарні		електродвигуни,		(10...25)103			1,2...1,3
редуктори						(10...25)103			1,2...1,3
Помірні поштовхи і вібрації, Короткочасні перевантаження до
150% від розрахункового навантаження:						(20...30)103			1,3...1,4
редуктори з фрезерованими зубами 7-й ступеня точності,						(20...30)103			1,3...1,4
крани електричні, працюючі в середньому режимі
шліфувальні, стругальні і довбальні верстати, центрифуги і
сепаратори, зубчасті приводи 8-й ступеня точності, гвинтові						(40...50)103			1,5...1,7
конвеєри, крани електричні						(40...50)103			1,5...1,7
Значні поштовхи і вібрації. Короткочасні перевантаження до
200% від розрахункового навантаження: кувальні машини,						(60...100)103			1,7...2
галтовочні барабани, зубчасті приводи 9-й ступеня точності						(60...100)103			1,7...2
	Значення температурного коефіцієнта КТ							Таблиця 8.5.
	Значення температурного коефіцієнта КТ
Робоча температура		100	125	150	175		200	225		250
підшипника, °С , до		100	125	150	175		200	225		250
підшипника, °С , до
	КТ	1,0	1,05	1,1	1,15		1,25	1,35		1,4

128

Рис. 8.1. Схеми навантаження підшипників:

а — радіальні шарикопідшипники, установлені в розпір; б, в — роликові конічні і радіально-упорні кулькові підшипники, установлені в розтяжку

129

2. Порядок визначення RE ,Crp , L10h						для радіально-упорних кулькових і
	роликових однорядних підшипників ( рис. 8.1, б, в, г).
В цьому випадку кожний підшипник вала випробовує своє осьове
навантаження Ra1 , Ra2 , що залежить від схеми установки підшипників і
співвідношення осьової сили в зачепленні редукторної пари Fa									(табл. 5.1) і
осьових складових радіальних навантажень у підшипниках Rs1 , Rs2									(табл. 8.5).
									Таблиця 8.5.
		Формули для визначення осьового навантаження Ra
	Схема навантаження підшипників							Співвідношення	Осьове
	Схема навантаження підшипників							сил	навантаження
	Радіальні кулькові встановлені в розпір							сил	навантаження
	Радіальні кулькові встановлені в розпір
Ra1		Ra2	Ra2				Ra1	Rs1=0; Rs2=0;	Ra1= Fa;
Rr1	Fa	Rr2		Rr2	Fa		R	Fa≥0	Ra2= Fa
Rr1		Rr2		Rr2			r1
Радіально – упорні кулькові і роликові встановлені в розпір								Rs1≥ Rs2;
Радіально – упорні кулькові і роликові встановлені в розпір								Fa≥0
								Fa≥0
Ra1		Ra2		Ra2			Ra1		Ra1≥ Rs1;
Ra1		Ra2		Ra2			Ra1	Rs1< Rs2;	Ra2= Rs1+ Fa
Rr1	Fa	Rr2		Rr2		Fa	Rr1	Rs1< Rs2;	Ra2= Rs1+ Fa
Rr1	Fa	Rr2		Rr2		Fa	Rr1	Fa≥ Rs1 − Rs2
Rs1		Rs2		Rs2			Rs1	Fa≥ Rs1 − Rs2
Rs1		Rs2		Rs2			Rs1
Радіально – упорні кулькові і роликові встановлені в
		розтяжку
	Ra2	Ra1			Ra1		Ra2	Rs1< Rs2;	Ra1= Rs2− Fa
Fa	Rr2	Rr1	Fa	Rr1			Rr2	Fa< Rs2 − Rs1	Ra2= Rs2
Fa	Rr2	Rr1	Fa	Rr1			Rr2
Rs2		Rs1		Rs1			Rs2

Тому еквівалентне динамічне навантаження розраховується для кожного підшипника (RE1 , RE 2 )з метою визначення найбільш навантаженої опори.

а) Визначити коефіцієнт впливу осьового навантаження е

б) Визначити осьові складові радіального навантаження Rs1 , Rs2 :

RS1 = 0,83×e × Rr1 ;	RS 2	= 0,83×e × Rr 2	(8.4.).
			(8.4.).

в) Визначити осьові навантаження підшипників Ra1 , Ra2 згідно табл. 8.6.

г) Обчислити відношення Ra1 , Ra2 .

VRr1 VRr 2

130

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 2413 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке курсовой проект Детали машин

#
07.02.2016695.3 Кб17КУРСОВОЕ ПРОЕКТУВАННЯ.doc
#
07.02.201627.15 Mб48пособие 11.pdf