11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения /1c.266/

Сила приходящаяся на один винт

F_в = 0,5С_Y = 0,5∙1232 = 616 H

Принимаем коэффициент затяжки К_з = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.

Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σ_в = 500 МПа, предел текучести σ_т = 300 МПа; допускаемое напряжение:

[σ] = 0,25σ_т = 0,25∙300 = 75 МПа.

Расчетная сила затяжки винтов

F_p = [K_з(1 – х) + х]F_в = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]616 = 832 H

Определяем площадь опасного сечения винта

А = πd_p²/4 = π(d₂ – 0,94p)²/4 = π(12 – 0,94∙1,75)²/4 = 84 мм²

Эквивалентное напряжение

σ_экв = 1,3F_p/A = 1,3∙832/84= 12,9 МПа < [σ] = 75 МПа

11.3 Уточненный расчет валов /2/. Быстроходный вал

Быстроходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой В. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Материал вала сталь 45, улучшенная: _В = 780 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

• при изгибе _-1  0,43_В = 0,43780 = 335 МПа;

• при кручении _-1  0,58_-1 = 0,58335 = 195 МПа.

Суммарный изгибающий момент М_и = 29,8 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π35³/32 = 4,21·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·4,21·10³ = 8,42·10³ мм³

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W =29,8·10³/4,21·10³ = 7,1 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₁/2W_p = 13,9·10³/8,42·10³ = 1,7 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 3,5; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,5 + 0,4 = 2,5

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/3,5·7,1 =13,5

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,5·1,7 + 0,1·1,7) = 44,1

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 =13,5·44,1/(13,5² + 44,1²)^0,5 =12,9 > [s] = 2,5

Тихоходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой С. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Суммарный изгибающий момент

М_и = (95,0² + 164,5²)^1/2 = 190,0 Н·м.

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π50³/32 = 12,3·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·12,3·10³ =24,6 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 190,0·10³/12,3·10³ = 15,4 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/2W_p =273,1·10³/24,6·10³ =11,1 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 4,0; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·4,0 + 0,4 = 2,8

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/4,0·15,4 = 5,4

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,80·11,1 + 0,1·11,1) = 6,1

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 5,4·6,1/(5,4² + 6,1²)^0,5 = 4,0 > [s] = 2,5

11.4 Тепловой расчет редуктора

Температура масла в корпусе редуктора:

= 95 С,

где t_в = 18 С – температура окружающего воздуха;

K_t = 17 Вт/м²К – коэффициент теплопередачи;

А = 0,36 м² – площадь поверхности охлаждения

t_м = 18 + 1,36510³(1 – 0,82)/170,36 = 58 С.

Условие t_м < [t_м] выполняется.

12. Технический уровень редуктор

Масса редуктора

m = φρd₁0,785d₂²∙10^-9 = 9,5∙7300∙50∙0,785∙200²∙10^-9 =109 кг

где φ = 9,5 – коэффициент заполнения редуктора /1c.278/.

ρ = 7300 кг/м³ – плотность чугуна.

Критерий технического уровня редуктора

γ = m/T₂ =109/273 = 0,40

При γ > 0,2 технический уровень редуктора считается низким, а редуктор морально устаревшим.

Литература

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.

2. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.

4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.

5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.

6. Альбом деталей машин.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.

8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.