- •Содержание
- •Реферат
- •Введение
- •1Определение основных параметров элементов привода и выбор электродвигателя
- •1.1Определение нагрузочно-кинематических параметров рабочего органа
- •1.2Определение нагрузочно-кинематических параметров электродвигателя
- •1.3Определение серии и конструктивного исполнения электродвигателя
- •1.4Выбор электродвигателя
- •1.5Определение передаточного числа редуктора и его распределение между ступенями
- •1.6Выбор типа передач редуктора
- •2Входные данные для расчета передач привода
- •3Проектирование передач привода
- •3.1Проектировочный расчет червячной передачи z1-z2
- •3.2Проектировочный расчет цилиндрической косозубой передачи z3-z4
- •3.3Проектировочный расчет цилиндрической прямозубой передачи z5-z6
- •4Проектирование валов редктора
- •4.1Проектировочный расчет валов
- •4.2Выбор подшипников
- •5Проверочные расчеты
- •5.1Проверочный расчет червячной передачи z1-z2
- •5.2Проверочный расчет цилиндрической косозубой передачи z3-z4
- •5.3Проверочный расчет цилиндрической прямозубой передачи z5-z6
- •5.4Проверочный расчет валов редуктора
- •5.5Расчет подшипников на долговечность
- •5.6Расчет соединений, передающих крутящий момент
- •6Выбор и расчет муфт
- •6.1Выбор муфты входного вала
- •Перечень ссылок
5.4Проверочный расчет валов редуктора
Основные критерии работоспособности валов - прочность и жесткость. Прочность валов определяют размером и характером напряжений, возникающих под влиянием сил, действующих со стороны установленных на них деталей машин. В общем случае в валах возникает напряжение изгиба (от поперечных сил), нормальные напряжения растяжения-сжатия (от осевых сил) и касательные напряжения кручения (от вращающего момента), т.е. вал находится в условиях сложного напряженно состояния. Нормальные напряжения, а иногда и касательные, изменяются циклически, поэтому основной причиной разрушения валов является усталость материалов.
Для валов различают усталостную прочность при номинальных нагрузках (выносливость) и статическую прочность при пиковых нагрузках. Из-за опасности усталостного разрушения валы рассчитывают на усталостную прочность. Валы, работающие с перегрузками, рассчитывают не только на сопротивление усталости, но и на статическую прочность.
Для расчета валов составляем расчетную схему (см. рис. ). При этом принимаем, что детали передают валу силы и моменты посередине своей ширины. Собственную массу вала и массу установленных на нем деталей, а также силы трения, возникающие в опорах, не учитываем.
входной вал
1 Назначаем материал вала
К материалам машинных валов предъявляются требования достаточной прочности, жесткости, ударной вязкости при минимальной чувствительности к концентрации напряжения. Этим требованиям отвечают малоуглеродистые стали марок Ст. 5, Ст. 6 (ГОСТ 380-88), среднеуглеродистые стали - Сталь 35, Сталь 45 (ГОСТ 1050-88), легированные стали - 40Х, 40ХН, 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ, 30ХГТ (ГОСТ 4543-88).
Для изготовления вала назначаем материал Сталь 45 ГОСТ 1050-88:
- предел прочности по нормальным напряжениям =600 МПа;
- предел текучести по нормальным напряжениям =340 МПа;
- предел текучести по касательным напряжениям =220 МПа;
- предел выносливости по нормальным напряжениям
при симметричном цикле для образца =250 МПа;
- предел выносливости по касательным напряжениям
при симметричном цикле для образца =150 МПа.
2 Определяем силы, действующие на вал
К этим силам относятся силы, возникающие в деталях передач и от веса этих деталей, внешние силы на валу от действия шкивов, звездочек, муфт
Рисунок - Расчетная схема
2.1 Рассчитываем силы в зацеплении червячной передачи
- окружная сила Ft21= = = 2232 Н;
- радиальная сила Fr21= Ft21tg a= 2232·0,364= 812,38 Н;
- осевая сила Fa21= = = 8924,03 Н;
где a - профильный угол в осевом сечении червяка, a=20°.
2.4 Рассчитываем силу, действующую со стороны упругой втулочно-пальцевой муфты
Fм = = 0,15·1210,33 = 181,55 Н,
где - окружное усилие на диаметре расположения пальцев муфты,
= 1210,33 Н.
3 Расчет опорных реакций и изгибающих моментов
Расчетная схема вала приведена на рисунке.
3.1 Вертикальная плоскость
составляем ур-е равновесия относительно опоры 1:
=+Fr21·344+Fa21·62,5-R2z·600=0
откуда
R2z=(+Fr21·344+Fa21·62,5)/600;
R2z=(+812,38·344+8924,03·62,5)/600=1395,35 Н;
составляем ур-е равновесия относительно опоры 2:
=-Fr21·256+Fa21·62,5-R1z·600=0
откуда
R1z=(-Fr21·256+Fa21·62,5)/600;
R1z=(-812,38·256+8924,03·62,5)/600=582,97 Н;
проверка: SZ=-Fr21-R1z+R2z=-812,38-582,97+1395,35=0,
следовательно расчет выполнен правильно.
рассчитываем изгибающие моменты в сечениях:
=0 Н·м;
=0 Н·м;
=-R1z·0,344=-582,97·0,344=-200,54 Н·м;
'=+Fa21·0,0625-R1z·0,344=+8924,03·0,0625-582,97·0,344=357,21 Н·м;
=-Fr21·0,256+Fa21·0,0625-R1z·0,6=
=-812,38·0,256+8924,03·0,0625-582,97·0,6=0 Н·м;
3.2 Горизонтальная плоскость
составляем ур-е равновесия относительно опоры 1:
=-Ft21·344+R2x·600-Fм·155=0
откуда
R2x=(+Ft21·344+Fм·155)/600;
R2x=(+2232·344+181,55·155)/600=1326,58 Н;
составляем ур-е равновесия относительно опоры 2:
=+Ft21·256-R1x·600-Fм·755=0
откуда
R1x=(+Ft21·256-Fм·755)/600;
R1x=(+2232·256-181,55·755)/600=723,87 Н;
проверка: SX=+Ft21-R1x-R2x-Fм=+2232-723,87-1326,58-181,55=0,
следовательно расчет выполнен правильно.
рассчитываем изгибающие моменты в сечениях:
=0 Н·м;
=-Fм·0,155=-181,55·0,155=-28,14 Н·м;
=-R1x·0,344-Fм·0,499=-723,87·0,344-181,55·0,499=-339,6 Н·м;
=+Ft21·0,256-R1x·0,6-Fм·0,755=+2232·0,256-723,87·0,6-181,55·0,755=0 Н·м;
4 Определяем опасные сечения
сечение (б-б)
………………