Муфты, их назначение, выбор.
Для соединения вертикальных валов используют муфты ППФ и МПР.
Основное требование, предъявляемое к валам – их соосность. Муфты применяют для передачи крутящего момента. Муфта подбирается под диаметры валов под муфту. Фиксирующее кольцо служит для восприятия осевых нагрузок. Изготавливают муфты из углеродистых сталей.
Корпус муфты состоит из двух половин с продольным разъемом. На наружные конические поверхности полумуфт надеваются кольца, которые стягиваются тремя шпильками. Сами полумуфты надеваются на валы при помощи шпоночных соединений. Окончание валов обрабатывается под фиксирующее кольцо, которое состоит из двух половин, скрепляемые пружинными кольцами.
Выбираем муфту под dk = 35 мм.
Расчет допусков и посадок.
11.1. Посадка колеса на вал.
Исходные данные: диаметр вала 35 мм
Определим по источнику №1, стр. 263, табл. 10.13. тип посадки и квалитет.
Для вала – m6 (переходная посадка)
Для отверстия – H7 (переходная посадка)
По источнику №1, стр. 260, табл. 10.12. определим поле допуска и предельное отклонение.
Для вала:
Верхнее отклонение для 35 es = +25мкм
Нижнее отклонение для 35 ei = +9 мкм
Для отверстия:
Верхнее отклонение для 35 ES = +25 мкм
Нижнее отклонение для 35 EI = 0 мкм
Рассчитаем предельные размеры:
Для вала:
dmax = 35,025 мм
dmin = 35,009 мм
Для отверстия:
Dmax = 35,025 мм
Dmin = 35,000 мм
Рассчитаем зазоры и натяги.
(Максимальный зазор) Smax = 35,025 – 35,009 = 0,016 мм
(Максимальный натяг) Nmax = 35,000 – 35,025 = -0,025 мм
Строим схему полей допусков.
0,025
0 0
H7
m6
0,009
∅36
+
–
11.2. Посадка муфты на вал.
Исходные данные: диаметр вала 35 мм
Определим по источнику №1, стр. 263, табл. 10.13. тип посадки и квалитет.
Для вала – m6 (переходная посадка)
По источнику №1, стр. 260, табл. 10.12. определим поле допуска и предельное отклонение.
Верхнее отклонение для 35 es = +25мкм
Нижнее отклонение для 35 ei = +9 мкм
Рассчитаем предельные размеры:
dmax = 35,025 мм
dmin = 35,009 мм
Рассчитаем зазоры и натяги.
(Максимальный зазор) Smax = 35,025 – 35,000 = 0,025 мм
(Максимальный натяг) Nmax = 35,009 – 35,000 = 0,009 мм
С
0,025
троим схему полей допусков.m6
+
–
0,009
0 0
∅36
Расчет ведомого вала на выносливость.
Рассчитываем усилия.
Ft1 = Ft2 = 2M1/d1 = 2∙35,49∙1000/53,97 = 1315,2 H
Fr1 = Fa2 = Ft1∙tgα∙sinδ2 = 1315,2∙tg20°∙sin72,33° = 456,1 H
Fa1 = Fr2 = Ft1∙tgα∙sinδ1 = 1315,2∙tg20°∙sin17,67° = 145,3 H
Приводим нагрузку к оси вала.
m(Fa2) = Fa2∙d2/2 = 456,1∙0,17/2 = 38,77 Нм
m(ft2) = Ft2∙d2/2 = 1315,2∙0,17/2 = 111,78 Нм
Найдем реакции в опорах (см. схему).
Плоскость yOz
∑M(A)=0: m(Fa2)-yB∙c-Fr2∙b = 0
yB = m(Fa2)-Fr2∙b/c = 38,77-145,3∙0,041/0,109 = 301,03 H
∑y=0: Fr2+yA-yB = 0
yA = yB-Fr2 = 301,03-145,3 = 155,73 H
Плоскость xOz
∑M(A)=0: xB∙c-Ft2∙b = 0
xB = Ft2∙b/c = 1315,2∙0,041/0,109 = 494,71 H
∑x=0: xA-xB-Ft2 = 0
xA = Ft2+xB = 1315,2+494,71 = 1809,91 H
Опасное сечение под подшипником А (см. эпюры).
Определим суммарный изгибающий момент в опасном сечении.
M∑A = √(MXA2+MYA2) = √(32,81 2+53,92 2) = 63,12 Нм
Определяем суммарные напряжения.
σА = Мизг/0,1d 3 = 63,12∙1000/(0,1∙45 3) = 6,93 МПа
τА = Мкр/0,2d 3 = 106,52∙1000/(0,2∙45 3) = 5,85 МПа
Нормальное напряжение меняется по симметричному циклу.
σmin = σmax = 6,93 МПа, σМ = 0, σА = σmax
Касательное напряжение меняется по отнулевому циклу.
τmin = 0, τA = τM =τmax/2 = 2,925 МПа
Выбираем материал для вала: Сталь 45 нормализованная.
σВ = 570 МПа, σ-1 = 0,43σВ = 0,43∙570 = 245 МПа
τ-1 = 0,58σ-1 = 0,58∙245 = 142
Рассчитываем коэффициент запаса.
n = nσ∙nτ/√(nσ2+nτ2) = 13,56∙22,89/√(13,562+22,892) = 11,66
К расчету ведомого вала на выносливость.
Расчет элементов аппарата.
Исходные данные:
Диаметр аппарата Dв = 800 мм
Материал аппарата Сталь 10;
Давление внутри аппарата р = 1,4 Н/мм2;
Температура t= 100°C;
Согласно источнику №2, табл. 17.1, стр. 530, по ГОСТу 14249-69 для аппаратов, изготовленных из стали 10, при температуре t= 100°C нормативное допускаемое напряжение [σ]= 125 Н/мм2.
13.1. 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= 1 мм (источник №2, стр.523).
Окончательно примем толщину стенки равной 8 мм.
13.2. 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 8 мм.
13.3. 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 = 905 мм (источник №3, стр. 13), средний диаметр прокладки Dсп = 0,5(D9+D10) = 0,5(884+854) = 869 мм (источник №2, табл. 18.5, стр. 550). Также определили коэффициент ψ= 1+4b0m/Dсп = 1,1, 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.
13.4. Расчет высоты обечайки.
Расчет произведем согласно источнику №4, рис. 5, стр. 19.
H0 = 1,2Dв = 960 мм
13.5. Расчет высоты эллиптического днища.
Высота определяется ГОСТом 6533-78 (источник №3, стр 4).
При диаметре аппарата 800 мм и принятой толщине стенки 8 мм высота hв = 200 мм, высота борта h1 = 25 мм.
Подбор штуцеров и люка.
Исходные данные:
Диаметр аппарата Dв = 800 мм
Давление внутри аппарата р = 1,4 Н/мм2;
14.1. Подбор диаметров штуцеров.
Выберем конструктивно штуцеры по ОСТ 26-02-2065-83:
- на крышку
py≤1,6 МПа |
|||||||||||||
Dy |
dв |
D |
D1 |
D2 |
b |
h |
d |
n |
l |
H |
dн |
S |
Масса,кг |
40 |
46 |
145 |
110 |
88 |
17 |
3 |
18 |
4 |
160 |
165 |
45 |
3,5 |
2,5 |
220 |
225 |
2,7 |
|||||||||||
- на днище
py≤1,6 МПа |
|||||||||||||
Dy |
dв |
D |
D1 |
D2 |
b |
h |
d |
n |
l |
H |
dн |
S |
Масса,кг |
100 |
110 |
215 |
180 |
158 |
23 |
3 |
18 |
8 |
160 |
165 |
57 |
5 |
7,1 |
220 |
225 |
8 |
|||||||||||