953

Расчет соединений деталей

Реферат

Производство и промышленные технологии

Кинематический расчет привода. Проверочный расчет валов на прочность. Определение частоты вращения вала электродвигателя. Проверка прочности шпоночного соединения. Эквивалентные нагрузки на подшипник с учетом переменности режима работы. Предварительный расчет валов Крутящий момент в поперечных сечениях валов

Русский

2017-02-19

236 KB

7 чел.

Содержание

Техническое задание 311 на проект ОПМ ч.2                  

1   Кинематический расчет привода ………………………………………………….. 4

2   Предварительный расчет валов……………………………………………………. 6

3   Расчет подшипников ………………………………………………………………...7

4   Проверочный расчет валов на прочность………………………………………….17

5   Выбор смазки редуктора…………………………………………………………… 26

6   Проверка прочности шпоночного соединения ……………………………………27

7   Подбор муфты ……………………………………………………………………….28

8   Приложение 1…………………………………………………………………….….30

9   Приложение 2. Расчетные схемы…………………………………………………..31

Список используемой литературы…………………………………………………….34


1. Кинематический расчет привода.

Выбор электродвигателя.

  1.  Нахождение мощности на выходе.

  1.  Определение общего КПД привода.

 общ = ред  6подш  2муфты,

где: ред – КПД редуктора;

        подш – КПД подшипников;

              муфты – КПД муфты.

 муфты = 0,95; ред = 0,96; подш = 0,99;

 общ = 0,96 0,996  0,952  = 0,816.

1.3 Определение требуемой мощности электродвигателя.

 

1.4 Определение частоты вращения вала электродвигателя.

          

      nвх = nпр  u,

где: u = uбыстр  uтих;

Из таблицы 1.2 [1] выбраны передаточные отношения тихоходной и быстроходной передачи:

uтих = (2,5…5,6); uбыстр =8

nвх = nв  u = 42 (2,5…5,6) 8= 840…1882 об/мин.

Исходя из мощности, ориентировочных значений частот вращения, используя

табл. 24.9 (уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов) выбран тип электродвигателя:

АИР 112М4/1432

1.5 Определение вращающего момента на тихоходном валу.

Pm = Pэ.тр муфты ред = 5,480,950,96 =5016 кВт

1.6 Определение действительного фактического передаточного числа.

 

        Uд = Uред = 34,095

  1.  Предварительный расчет валов

Крутящий момент в поперечных сечениях  валов

Быстроходного     Tб= 30.19 Hм

Промежуточного  Tпр= 212.95 Hм

Тихоходного         Tт= 1140.5Hм

Предварительные значения диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам:

           Для быстроходного:   

                                                   

                                                   

           Для промежуточного:

                                                   

                                                   

                                                    

           Для тихоходного:        

                                                   

                                                   

Выбираем роликовые радиально-упорные однорядные подшипники легкой серии.

Для быстроходного вала:  7205А   d=25мм,   D=52мм,  Tнаиб=16,4мм,  r=1,5мм;

Для промежуточного:        7207А   d=35мм,   D=72мм,  Tнаиб =18,5мм,  r=2мм;                                           

Для тихоходного:               7213А   d=65мм,   D=120мм,  Tнаиб =25мм,  r=2,5мм;


3. Расчет подшипников.

При расчете подшипников силы, действующие в зацеплении, взяты из распечаток, сделанных на ЭВМ по стандартным программам, разработанным на кафедре РК – 3.

3.1. Расчет подшипников на быстроходном валу.

3.1.1. Определение сил, нагружающих подшипники.

При проектировании быстроходного вала редуктора применили роликовые радиально-упорные однорядные подшипники по схеме установки в распор.

Диаметр вала под подшипник: dп = 25 мм.

Fr = 717.65 H

= 351.3 H

Ft = 1940.2 H

T = 30.2 Н·м

= 351.3·30.5 ·= 10.7 Н·м

3.1.1.1.Реакции в горизонтальной плоскости.

 

3.1.1.2. Pеакции в вертикальной плоскости.

3.1.1.3.Реакции от консольной силы.

 

3.1.1.4. Полная реакция в опорах     .

В расчете принимаем наихудший вариант действия консольной силы

3.1.2.1.Предварительный выбор подшипника.

За основу берем роликовые радиально-упорные однорядные подшипники легкой серии:

7205А   d=25мм,   D=52мм,  Tнаиб=16,4мм,  r=1,5мм

Динамическая грузоподъемность Сr = 29,2 кН

Расчетные параметры: Y=1.6; e=0.37; X=0.4

3.1.2.2.Эквивалентные нагрузки на подшипник с учетом переменности режима работы.

Pr = (V·XFr + Y·Fa) ·KKt  [4, стр. 83],

где  V – коэффициент вращения кольца, V = 1, так как вращается внутреннее кольцо,

K - коэффициент безопасности, K = 1,4 [4, таблица 7.3, стр. 84].

Kt – температурный коэффициент, Kt = 1, так как t 100 C.

Fr и Fa - радиальные и осевые силы действующие на подшипник

КЕ - коэффициент эквивалентности, зависящий от режима     

работы. Так как у нас режим работы – 3 то КЕ = 0,56 [4, стр. 83].

X и Y - коэффициенты радиальных и осевых нагрузок;

     

,что меньше e=0.37, следовательно X = 1 и Y = 0 (по табл.17.1, стр. 354, [1]).

 , что больше e=0.37, следовательно X = 0,4 и Y =1,6 (по табл.17.1, стр. 354, [1]).

3.1.2.3. Определение расчетного ресурса подшипника.

Требуемый ресурс работы подшипника L = 20000 часов

L10h = a1·a23· (106/60·n) · (Cr/Pr),

где  к – показатель степени уравнения кривой усталости, для роликовых подшипников к = 10/3=3,33;

a1 – коэффициент, учитывающий безотказность работы. Р = 90% a1 = 1 [1, стр.351],

a23 – коэффициент, учитывающий качество материала и условия смазки подшипника a23 = 0,65  [1, стр.352].

L10h = 1·0,65·(106/60·1432)·(29200/1733,3)3,33  91853,2 часов >> L = 20000 часов.

3.2. Расчет подшипников на промежуточном валу.

3.2.1. Определение сил, нагружающих подшипники.

При проектировании промежуточного вала редуктора применили роликовые радиально-упорные однорядные подшипники по схеме установки в распор.

Диаметр вала под подшипник: dп = 35 мм.

Fr 1= 717,65 H; Fr2 = 2610,7 H

= 351,3 H;  = 1159,8 H

Ft1 = 1940.2 H; Ft2 7078,6 H

T = 212,9Н·м

= 351.3·220,5 ·= 77,5 Н·м

= 1159,8·57,8 ·= 67 Н·м

3.2.1.1.Реакции в горизонтальной плоскости.

 

3.2.1.2. Pеакции в вертикальной плоскости.

3.2.1.4. Полная реакция в опорах     .

В расчете принимаем наихудший вариант действия консольной силы

3.2.2.1.Предварительный выбор подшипника.

За основу берем роликовые радиально-упорные однорядные подшипники легкой серии:

7207А   d=35мм,   D=72мм,  Tнаиб=18,5мм,  r=2мм

Динамическая грузоподъемность Сr = 48,4 кН

Расчетные параметры: Y=1.6; e=0.37; X=0.4

3.2.2.2.Эквивалентные нагрузки на подшипник с учетом переменности режима работы.

     

,что меньше e=0.37, следовательно X = 1 и Y = 0 (по табл.17.1, стр. 354, [1]).

 , что больше e=0.37, следовательно X = 0,4 и Y = 1,6 (по табл.17.1, стр. 354, [1]).

3.2.2.3. Определение расчетного ресурса подшипника.

L10h = 1·0,65·(106/60·234)·(48400/4644,8)3,33  113522,3 часов >> L = 20000 часов.

3.3. Расчет подшипников на тихоходном валу.

3.3.1. Определение сил, нагружающих подшипники.

При проектировании тихоходного вала редуктора применили роликовые радиально-упорные однорядные подшипники по схеме установки в распор.

Диаметр вала под подшипник: dп = 65 мм.

Fr = 2610,7 H

= 1159,8 H

Ft = 7078,6 H

T = 1140,5 Н·м

= 1159,8·322,24 ·=373,7 Н·м

3.3.1.1.Реакции в горизонтальной плоскости.

 

3.3.1.2. Pеакции в вертикальной плоскости.

3.3.1.3.Реакции от консольной силы.

 

3.3.1.4. Полная реакция в опорах     .

В расчете принимаем наихудший вариант действия консольной силы

3.3.2.1.Предварительный выбор подшипника.

За основу берем роликовые радиально-упорные однорядные подшипники легкой серии:

7213А   d=65мм,   D=120мм,  Tнаиб=25мм,  r=2,5мм

Динамическая грузоподъемность Сr = 108 кН

Расчетные параметры: Y=1.5; e=0.4; X=0.4

3.3.2.2.Эквивалентные нагрузки на подшипник с учетом переменности режима работы.

     

,что меньше e=0.4, следовательно X = 1 и Y = 0 (по табл.17.1, стр. 354, [1]).

 , что больше e=0.4, следовательно X = 0.4 и Y =1.5 (по табл.17.1, стр. 354, [1]).

3.3.2.3.Определение расчетного ресурса подшипника.

L10h = 1·0,65·(106/60·42)·(108000/14463,4)3,33  208503,6 >> L = 20000 часов.

  1.  Расчет подшипников приводного вала

Исходные данные:

FК=8442 Н  – консольная сила на конце вала;

lК=148 мм – расстояние до точки приложения консольной силы;

lоб=600 мм – расстояние между опорами;

lпр=300 мм – расстояние между звездочками;

l=150 мм - расстояние между звездочкой и опорой вала;

Ft=7100 H – окружная сила на двух звездочках;

n=42 об/мин

Определение радиальных реакций в опорах:

Реакции от окружной силы:

Реакции от консольной силы:

                                                         

     Суммарные реакции на опоры:

Опора 1 нагружена больше, следовательно, дальнейший расчет будет вестись по этой опоре.

Выбор подшипника.

Выбирается подшипник шариковый радиальный сферический двухрядный средней серии1313.

Определение эквивалентной нагрузки.

Определение расчетного ресурса.

Для сферического подшипника

следовательно, выбранный подшипник подходит.

Подбор посадки подшипника.

Внутреннее кольцо подшипника вращается, нагружение циркуляционное.

по таблице 7.6 [2 c.113] выбирается поле допуска на вал k6.

Наружное кольцо подшипника неподвижно, нагружение местное.

По таблице 7.7 [2 c.113] выбирается поле допуска на отверстие L0.

  1.  Проверочный расчет валов на прочность

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.

Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности.

4.1 Расчет тихоходного вала

4.1.1. Расчетная схема

Силы, действующие на вал.

Консольно действующая нагрузка.

4.1.2. Расчет на статическую прочность

Коэффициент перегрузки

где Тmax – максимальный кратковременно действующий крутящий момент.

В расчете определяют нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок.

где Mmax – суммарный изгибающий момент, Mkmax=Tmax – крутящий момент,  – осевая сила, W и Wk – моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, А – площадь поперечного сечения.

Частные коэффициенты запаса прочности.

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести.

Сечение 1.


Значит, тихоходный вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2.

Значит, тихоходный вал в сечении2 прочен.

Тихоходный вал прочен по статической нагрузке.

4.1.3. Расчет на сопротивление усталости.

Для каждого из установленных предположительно опасных сечений вычисляют коэффициент S.

,

где S и S - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям.

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении.

Сечение 1.

по таблицам 10.2 – 10.13 [2 c. 165-171].

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2.

по таблицам 10.2 – 10.13 [2 c. 165-171].

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Тихоходный вал прочен.

4.2 Расчет промежуточного вала

4.2.1. Расчетная схема

  1.  Расчет на статическую прочность

Сечение 1.

Значит, промежуточный вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2.

Значит, промежуточный вал в сечении 2 прочен.

Промежуточный вал прочен по статической нагрузке.

4.2.3. Расчет на сопротивление усталости.

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении.

Сечение 1.

по таблицам 10.2 – 10.13 [2 c. 165-171].

Значит, вал в сечении 1 прочен.

Сечение 2.

по таблицам 10.2 – 10.13 [2 c. 165-171].

Значит, вал в сечении 2 прочен.

Промежуточный вал прочен.

5. Выбор смазки редуктора

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь надежную смазку.

Для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. Колеса при вращении увлекают масло, разбрызгивая его внутри корпуса. Масло попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в  воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла и чем выше контактные давления в зацеплении, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую  вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес.

Контактные напряжения (из распечатки).

По таблице 11.1 [2 c. 173] выбирается кинематическая вязкость. По таблице 11.2 [2 c. 173] выбирается марка масла И-Г-А-32.

И – индустриальное

Г – для гидравлических систем

А – масло без присадок

32 – класс кинематической вязкости

Подшипники смазываем тем же маслом. Так как имеем картерную систему смазывания, то они смазываются разбрызгиванием.

6. Проверка прочности шпоночного соединения

Все шпонки редуктора призматические со скругленными  торцами, размеры длины, ширины, высоты, соответствуют ГОСТ 23360-80. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная. Все шпонки проверяются на смятие из условия прочности по формуле:

Допускаемое напряжение смятия [см]=200МПа

Быстроходный вал: 30,2 Н·м;

Входной конец вала =Ø17…22 мм;  b·h·l =4·4·18;

Промежуточный вал: 212,9 Н·м;

Диаметр вала: Ø40мм;  b·h·l =12·8·32;

Тихоходный вал: 1140,5 Н·м;

Шпонка под колесо: Ø75мм;  b·h·l =20·12·63;

Выходной конец вала: Ø55мм;  b·h·l =16·10·80;

Приводной вал: 1140,5 Н·м;

Входной конец вала: Ø55мм;  b·h·l =16·10·80;

Шпонка под звездочки: Ø85мм;  b·h·l =22·14·63;

7. Подбор муфты

7.1 Выбор упруго-предохранительной муфты.

Муфта комбинированная (упругая и предохранительная) с разрушающимся элементом .

Предохранительная муфта отличается компактностью и высокой точностью срабатывания. Обычно применяется в тех случаях, когда по роду работы машины перегрузки могут возникнуть лишь случайно .Может работать только при строгой соосности валов .В качестве разрушающегося элемента обычно используют штифты, выполняемые из стали или из хрупких материалов(серый чугун ,бронза).В момент срабатывания штифт разрушается и предохранительная муфта разъединяет кинематическую цепь .Для удобства эксплуатации муфты в гнезде ставят комплект втулок вместе со штифтом .В этом случае сопряжение втулок с полумуфтами H7/g6, штифта с втулками H7/h6.Одну из полумуфт устанавливают при посадке Н7/f7,предусматривая по торцам минимальный зазор 0.05…0.10 мм .Чтобы торцы втулок не задевали друг за друга ,следует предусматривать зазор на 0.05…0.10 мм больший ,чем между торцами полумуфт.

Материал полумуфт – чугун СЧ20.

Материал пальцев – сталь 45.

Расчетный вращающий момент:

При проектировании муфты принимают размеры в мм:

Далее определяют :

1. диаметр стержней

где [] – допускаемое напряжение изгиба материала стержня ([2] табл.20.2 ), Мпа;

Е=2,15 - модуль упругости стали, Мпа;

=0,26…0,27;

, где a и S – расстояния от средней плоскости муфты до точки контакта стержня с полумуфтой при передаче и отсутствии нагрузки соответственно (для муфт постоянной жесткости =1). Угол относительного поворота полумуфт =0,035 рад;

2. число стержней  

Стержень материал: 65С2ВА ( []= 1330 МПа )

Стержни располагаем в отверстиях, расположенных на окружностях разных диаметров (в 2 ряда).

7.2 Выбор упругой муфты.

По атласу деталей машин под ред. Решетова определяем муфту упругую втулочно-пальцевую типа МУВП ГОСТ 12080-66.


Список  использованной литературы

  1.  М.Н. Иванов. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1991.
  2.  П.Ф. Дунаев, О.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин.
    М.: «Высшая школа», 1985.
  3.  Д.Н. Решетов – Детали машин. Атлас конструкций в двух частях. М.: «Машиностроение», 1992.
  4.  Тибанов В.П., Варламова Л.П. Методические указания к выполнению домашнего задания по разделу «Cоединения». М., МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77363. ПОИСК НОВЫХ ПОДХОДОВ К ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ 33 KB
  Важная проблема разработки систем компьютерной визуализации связана с выбором методов представления данных возникающих в связи с описанием сложных процессов. Такие подходы появляются в различных областях компьютерной визуализации см. Нужен дополнительный поиск более простых метафор визуализации позволяющих более эффективно анализировать абстрактные данные.
77364. Применение алгоритмов распознавания образов с целью захвата жестовых языков без применения маркирующих устройств 23.5 KB
  В этой работе рассматривается возможность построения системы на базе принципов захвата движения для распознавания жестовых языков обладающих большим количеством знаков. В этой связи важным является изучение современных алгоритмов распознавания образов. Проведен анализ ряда алгоритмов преобразования изображений применяемых в области распознавания образов а также их комбинации для эффективности решения поставленной задачи.
77365. VISUAL SUPPORTING OF PROGRAM PARALLELIZING 26 KB
  We have developed the simple prototype of the system to support visually the parallelizing process. The prototype is realized twofold. One of the realizations has to deal with parallelism of Massage Passing paradigm; another has to deal with Shared Memory parallelization. That is our system works with MPI and OpenMP programs.
77366. ПРОЕКТ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ВИЗУАЛИЗАЦИИ 39.5 KB
  Средства визуализации результатов численного моделирования можно разделить на три класса: Универсальные системы визуализации способные отображать большое многообразие визуальных объектов. Специализированные системы визуализации предметной области вычислительного эксперимента или специфических визуальных сущностей. Специализированные системы визуализации созданные специально для данного исследовательского проекта или даже конкретного пользователя.
77367. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ВИЗУАЛЬНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ СЕТОК 26 KB
  В настоящее время для визуализации сеток на этапе генерации используются средства разработанного в коллективе конструктора специализированных систем визуализации. Для визуализации сеток больших объемов проводится экспериментальная разработка по реализации параллельного программного воксельного рендеринга с применением графических ускорителей. Продолжаются исследования и опытные разработки по применению виртуальной реальности для визуализации сеточных данных. Система интерактивной визуализации параллельных вычислений 14я Международная...
77368. Remote Visualization in Computer Aided Engineering 14 KB
  IMM UrB RS Urls Stte University Computer ided Engineering softwre gin now the incresing distribution. To chieve dditionl productivity engineering clcultions re mde on the specil computing resources which re seprte from the engineer’s worksttion. It ssumes tht imges re rendered remotely from enduser worksttion close to the plce of ctul engineering computtions.
77369. РАЗРАБОТКА КОМПИЛЯТОРА ДЛЯ ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ RIDE.L 24 KB
  Согласно которой используя статическую типизацию и перегрузку операторов для описания семантики синтаксических конструкций языка на самом языке можно получать эффективный машинный код. Оператор в качестве аргументов получает несколько выражений и одну строковую константу содержащую ассемблерный код в тернарной форме. В общем случае аппликация операторов происходит так: код реализация оператора подставляется по месту обращения; код определяется следующим образом: если выражение это оператор код фрагментов при проходе слева...
77370. Методика распределенных вычислений RiDE 391 KB
  RiDE это методика для программирования в параллельных распределенных средах основанная на модели потока данных dtflow. Иногда при создании подобных решений используется модель потоков данных Dtflow. В различных вариантах методики основанные на моделях потоков данных применяются для создания процессорных архитектур суперкомпьютеров в целом для программной организации вычислительных потоков в рамках одного процесса и взаимодействия процессов в распределенной вычислительной среде. Методика основана на анализе...
77371. Технология параллельного программирования RiDE 34.5 KB
  УрО РАН RiDE это технология программирования в параллельных распределенных средах на основе модели потока данных dtflow. RiDE основана на анализе различных в том числе и собственных моделей потока данных. Технология RiDE базируется на понятиях хранилища задач и правил.