Для шестерни с закалкой ТВЧ 
Проверка изгибной статической прочности
Для улучшенных колес 
Расчет клиноремённой передачи
Рассчитать клиноремённую передачу на редуктор от электродвигателя.
Данные для расчета: Р1 = 3 кВт. N1 = 955 об/мин. передаточное число =3,55. Натяжение ремня периодическое, желательны малые габариты.
Подбор ремней
Исходя, из условий подбор ведут частоте вращения малого шкива и передаваемой мощности. По графику видно, что необходимо сечения ремня А. Также по графикам определяем мощность, передаваемую одним ремнем, диаметры малого шкива. Исходя из условий, что число ремней не должно превышать больше допустимого 6 (8), а также по малым габаритам, определили, что диаметр малого шкива соответствует 100 мм, а мощность, передаваемая одним ремнем 1,05 кВт.
Расчет геометрических параметров передачи
Диаметр ведомого шкива определяется по формуле
, но так как ближайшее по стандарту число 355 мм. Принимаем его. Предварительно принимаем межосевое расстояние 
По формуле определим приближенную длину ремня
По таблице принимаем Lp = 1500 мм.
По формуле определим межосевое расстояние
Подставляя данные в формулу, получим 
По формуле определим угол обхвата 
Определение мощности
По формуле определим мощность, предаваемую одним ремнем
Сα – коэффициент, учитывающий угол обхвата 0,89
Сl – коэффициент, учитывающий длину ремня 1,09
Сi – коэффициент передаточного отношения 1,14
Ср – коэффициент режима нагрузки. Нагрузка спокойная Ср = 1, К1 = 2,5
Мощность передаваемая одним ремнем 
По формуле, определим число ремней, 
принимаем 3 ремня, что удовлетворяет условию.
Предварительное натяжение одного ремня
при
Подставляя в формулу, найденные значения получим
По формуле 
В статическом состоянии передачи 
.
при 955 об/мин
Z – число ремней в данной передачи.
- центробежные силы, влияние мало.
Определим ресурс наработки ремней по формуле
где, К1 – коэффициент режима нагрузки
К2 – коэффициент климатических условий: центральной зоны – 1, зоны с холодным климатом – 0,75.
часов.
Выбор подшипников качения
А). Подобрать подшипники качения для тихоходного вала одноступенчатого редуктора общего назначения с шевронным цилиндрическим зацеплением при следующем техническом задании.
– радиальные опорные реакции 
– диаметр вала под подшипник 
– частота вращения вала 
– режим нагружений постоянный, номинальным моментом
– долговечность максимальная
При отсутствии особых требований к жесткости опор в осевом направлении можно выбрать самый дешевый тип подшипника – нулевой. По заданному диаметру вала при первом приближении намечаем типа – размер подшипника 210 из таблицы, запишем его параметры
– динамическая грузоподъемность 
– статическая грузоподъемность 
– масса 
Осевая нагрузка равна нулю, т. к. полушевроны уравновешенны.
Определяем эквивалентную динамическую нагрузку для радиальных шариковых однорядных подшипников
- коэффициент безопасности 
=1,5
температурный коэффициент 
- вращается внутреннее кольцо.
Для первого подшипника, который воспринимает только радиальную нагрузку 
При переменном режиме нагружения в соответствии с циклограммой нагружений эквивалентная динамическая нагрузка определяется формулой:
где 
отношение момента на каждом уровне нагружений к номинальному моменту;
относительное время действия каждого уровня нагрузки.
Поскольку долговечность должна быть предельной, воспользуемся рекомендациями, где для редукторов общего назначения задается. 
.
По формуле найдем потребную динамическую грузоподъемность
Сравним с допускаемой динамической грузоподъемностью намеченного подшипника 
Б). Подобрать подшипник для вала – шестерни цилиндрического шевронного одноступенчатого редуктора при следующем техническом задании:
– опорные реакции 
– диаметр вала под подшипник 
– частота вращения вала 
об/мин.
– долговечность привода как под А)
– коэффициенты 
такие же, как под А)
Для вала – шестерни необходимо обеспечить самоустановку подшипников вместе с валом. По заданному диаметру вала – шестерни намечаем типа – размер подшипника серии 12207 роликоподшипник радиальный с короткими цилиндрическими роликами с одним бортом на наружном кольце. Запишем его параметр
– динамическая грузоподъемность 
– статическая грузоподъемность 
– масса 
Определяем эквивалентную динамическую нагрузку для радиальных роликоподшипников.
где, 
- коэффициент безопасности
температурный коэффициент 
- вращается внутреннее кольцо.
Так как осевая сила равна нулю, то нагрузка будет выглядеть следующим образом.
где, 
опорная реакция.
При переменном режиме нагружений в соответствии с циклограммой нагружений эквивалентная динамическая нагрузка определяется формулой:
где 
отношение момента на каждом уровне нагружения к номинальному моменту;
относительное время действия каждого уровня нагрузки.
По формуле найдем требуемую динамическую грузоподъемность
По сравнению с допускаемой динамической грузоподъемностью
Расчет валов
Включает в себя три этапа расчета валов: 1) Ориентировочный расчет; 2) Приближенный расчет; 3) Уточненный расчет.
Ориентировочный расчет
Производится с целью уточнения исходных данных и, в частности, для определения приближенного диаметра и межопорного расстояния вала, так как без этих данных не могут быть проведены последующие расчеты.
Условия прочности на этом этапе записываются в виде
,
где 
крутящий момент на рассматриваемом валу;
возникшее в валу касательное напряжение;
допускаемые напряжения на кручения, принимаемые равными: для быстроходных валов 12…15 МПа, для тихоходных валов 20…30 МПа.
момент сопротивления кручению, равный для круглого сечения
Выражаем диаметр вала, получим
Отсюда определим диаметры валов
Быстроходный вал 
Тихоходный вал 
Приближенный расчет
Выполняется как проектный, на основе которого предварительно устанавливается диаметры характерных сечений вала, то есть определяются размеры. При этом методе расчета не учитывают различие в характере циклов изменения нормальных и касательных напряжений, в связи, с чем этот расчет проводится по приведенным напряжениям тоже из условия статической прочности. Для быстроходного вала:
,
где 
момент на быстроходном валу.
Момент для быстроходного вала 
диаметр под шкив клиноременной передачи.
Для того чтобы, были малые габариты, принимаем наименьшее значение диаметра вала 
Определим диаметр под подшипником, который должен быть больше диаметра под шкив и удвоенной высоты буртика, определяемый по формуле
где 
высота буртика, принимаемая 1,5 мм.
Диаметр без подшипника, определяемый формулой
где 
координата фаски подшипника, принимаемая 1 мм. 
для тихоходного вала
где 
момент на тихоходном валу.
Момент для тихоходного вала 
выбираем из этого ряда 
.
Определим диаметр под подшипником, который должен быть больше диаметра под шкив и удвоенной высоты буртика, определяемый по формуле
где 
высота буртика, принимаемая 2,5 мм.
Диаметр без подшипника, определяемый формулой
где 
координата фаски подшипника, принимаемая 1 мм.
Уточненный расчет
Работоспособность вала из условия усталостной прочности будет обеспечена, если
где 
фактический коэффициент запаса прочности (расчетный),
допускаемый коэффициент запаса прочности, обычно принимаемый для валов редуктора в пределах 1,5…5.
Расчет вала – шестерни
В вертикальной плоскости
В горизонтальной плоскости
Суммарные реакции в опорах А и В
Строим эпюры изгибающих моментов в вертикальной плоскости
1) участок: 
при 
при 
2) участок: 
при 
при 
3) участок: 
при 
,
при 
4) участок: 
при 
при 
Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости
1) участок: 
при 
при 
2) участок: 
при 
при 
3) участок:
при 
при 
4) участок:
при 
при 
Строим эпюру суммарных изгибающих моментов
Строим эпюру крутящих моментов на валу
Проверяем вал на статическую прочность
Выбираем материал вала – шестерни 40ХН
- допускаемые напряжения на кручения
- пределы выносливости при изгибе и кручении для симметричного цикла.
временное сопротивление разрыву (предел прочности),
коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла,
переменные составляющие циклов напряжений,
постоянная составляющая циклов напряжений.
; 
Определим масштабный фактор, фактор шероховатости, эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении.
; 
Определим запас прочности вала
Расчет тихоходного вала.
В вертикальной плоскости
В горизонтальной плоскости
Суммарные реакции в опорах А и В
Строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости
1) участок: 
при 
при 
2) участок: 
при 
при 
Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости
1) участок: 
при 
при 
2) участок: 
при 
при 
Строим эпюру суммарного изгибающего момента
Строим эпюру суммарного крутящего момента
Выбираем материал тихоходного вала для определения запаса прочности Сталь 45 ГОСТ 1050 – 89. Запишем её характеристики:
Определим изгибающий и крутящий полярные моменты инерции
Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла 
Определим запас прочности в месте перехода вала от одного сечения к другому.
От 
мм.
; 
Таким образом
, что > 
От 
мм.
Запас прочности обеспечен.
Определяем запас прочности в месте посадки муфты
Параметры шпоночного паза 
где 
ширина паза,
глубина паза на валу.
Т. е. запас прочности вала обеспечен.
Расчет шпоночных соединений
Дата: 2019-05-29, просмотров: 226.
