
- •Содержание
- •Введение
- •Задание на проект
- •Принцип действия машины
- •Расчет собственных частот и собственных форм свободных колебаний траверсы и образца
- •Расчет траверсы (лист 1)
- •Расчет траверсы на изгиб
- •Расчет вибратора
- •Уточненный расчет вибратора (лист 2)
- •Уточненный расчет траверсы
- •Расчет подшипников вибратора
- •Расчет вала вибратора на статическую прочность
- •Расчет пружин
- •Определение напряжений при сжатии пружин с витками малого угла подъема круглого поперечного сечения
- •Расчет пружин на усталость
- •Список литературы
Расчет траверсы на изгиб
Рис. 9 Расчетная схема.
Напряжения:
,
-
для прямоугольного сечения
Рассмотрим вариант с l=500мм, h=2a
Где
-
момент сопротивления сечения траверсы.
Траверса изготовлена из стали 40Х, для
которой после термической обработки
.
Коэффициент запаса по текучести
-
для двутаврого сечения
Рассмотрим вариант с l=500мм, h=2a, s=3мм
Выбираем двутавровое сечение траверсы, длина траверсы l=500мм, h=2a, s=3мм, а=38.8мм
Расчет вибратора
Вибратор служит для получения возмущающей силы, необходимой для создания вынужденных колебаний в колебательной системе.
Вынуждающий момент на траверсе:
.
Усилие, необходимое для создания в образце напряжения
,
где
-
масса вибратора, кг;
-
объём неуравновешенной массы, м3;
h – высота неуравновешенных масс, м;
–
расстояние от оси неуравновешенной
массы до её центра масс, м.
рис. 10 Схема массы вибратора
Расстояние от оси неуравновешенной массы до центра масс определяем следующим образом:
,
где
- статический момент большей площади,
м3;
- статический момент меньшей площади,
м3;
- площадь неуравновешенной массы, м2.
Тогда
.
Тогда
.
Для определения высоты неуравновешенной массы воспользуемся тем, что
.
Принимаем толщину неуравновешенной
массы h=0,008 м,
=0,008
м, тогда
=0,021
м
По полученным размерам вибратора его масса получается равной
Уточненный расчет вибратора (лист 2)
Рис. 11 Расчетная схема
Инерционная сила остается постоянной
,
а значит и
.
Значение новой высоты неуравновешенных масс
,
где
hв- высота неуравновешенной массы с вырезом, находящаяся посередине,
hбв - высота двух неуравновешенных масс с вырезом, находящиеся по бокам.
hв
определим из соотношения
,
где
- статический момент инерции площади,
находящейся посередине.
У нас r1=8 мм, r2=21 мм.
Примем
,
.
Тогда получаем
,
,
Высоту
найдем
из условия
,
получаем
.
Высоту hбв
найдем из соотношения
,
где
-
статический момент инерции площади с
вырезом.
,
Из
окончательно
находим hбв
.
Суммарное значение высоты неуравновешенных масс
.
Уточненный расчет траверсы
Рис. 12 Уточненный вид траверсы.
Масса одного вибратора m=0,027 кг.
Будем считать, что вибратор имеет форму цилиндра.
Крепление образца в траверсе представляет собой тонкостенную коробку.
Найдем уточненные размеры траверсы.
Расстояние между дальними точками двутаврового сечения 0,48 м.
Получили расстояние между осями вибраторов равное 0,6 м
Рассчитаны размеры уравновешивающей массы
Рис. 13 Уравновешивающая масса.
Расчет подшипников вибратора
Рис. 14 Расчетная схема.
где
- усилие в вибраторе;
и
-
реакции в опорах подшипников.
Предположим, что подходит шариковый радиальный однорядный подшипник особо легкой серии №18 по ГОСТ 8338. У него:
Наиболее нагруженной является опора Г, следовательно весь дальнейший расчёт будет производится по этой опоре.
Проведём расчёт по динамической
грузоподъёмности
.
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка подшипника в опоре Г при постоянном режиме нагружения:
где
-
т.к. вращается внутреннее кольцо
подшипника;
-
коэффициент безопасности, учитывающий
влияние перегрузок на ресурс подшипника;
-
температурный коэффициент.
Проверим, можно ли пользоваться уравнением долговечности:
-
верно.
Проверим подшипники по статической грузоподъёмности.
Учтём переменный режим нагружения:
где
-
коэффициент эквивалентности, учитывающий
типовой режим нагружения.
По уравнению долговечности:
где L – ресурс подшипника;
-
коэффициент усиления работы,
a2 – коэффициент, учитывающий особенности металла и конструкции подшипника;
a3 – коэффициент, учитывающий характер смазки и наличие перекосов.
Найдем по уравнению долговечности требуемую грузоподъёмность:
Так как у подшипника №18
,то
выбранный нами подшипник подходит.