Проектирование редуктора, Расчет валов на прочность - Методика конструирования узлов и деталей винтового подъемника

Ориентировочный расчет ведомого вала

Диаметр вала определим по формуле:

,

Где Т2 = 30 Нм.

1,5-10-2 = 15 мм.

DБП dп + 3,2r = 22 мм,

Где r - радиус гантели.

Предварительный расчет тихоходных валов

Бурт под колесо - 23 мм;

Шейка под зубчатое колесо - 18 мм;

Выходной конец вала - 10 мм.

Определение размеров зубчатых колес.

DСТ 1,6dв = 54 мм.

Толщина обода: да = (3...4,0)min = 5 мм.

Толщина диска: С = (0,1...0,17)Re = 7 мм.

Внутренний диаметр обода: D0 doe - 2b = 110 мм.

Диаметр центровой окружности: Dотв = 0,5(D0 + dст) = 80 мм.

Толщина стенки корпуса 6мм.

Расчет валов на прочность

Расчет винта на совместное действие изгиба и кручения

Вращающий момент на быстроходном валу редуктора Т1 = 103 Нм.

Ft1 = Ft2 = 533 Н; Fа1 = Fr2 = 53 Н; Fr1 = Fа2 = 186 Н.

Допускаемое напряжение изгиба при систематическом цикле напряжений определяется по формуле:

[и]-1 = {-1/([h]K)}Kри,

Где -1 - предел выносливости;

K = 1,2 - эффективный коэффициент запаса прочности для опасного сечения;

Kри = 1 - коэффициент ретиманагрузки при расчете на изгиб.

    -1 = 0,35 - в + 70 [5;c.9]; -1 = 0,25 в; -1 = 0,35 - 850 + 70 = 367; -1 = 0,25 550 = 212;

[и]-1 = {367/3-2}1 = 100 МПа.

Быстроходный вал

Составляем расчетную схему вала. Строим эпюры изгибающих моментов в вертикальной плоскости xoy.

Ft1 = 533 Н; Fа1 = 53 Н; Fr1 = 186 Н;

M(В) = - RCX 0,02 - Ft1 0,015 = 0;

RCX = - 399 Н (меняем знак);

МизгХ(С) = RCX-0 = 0;

МизХ(В) = RCX-0,022 = 8,78 Нм;

RВX = 896Н.

Проверяем: RВX - - RCX = 0.

Рассмотрим zoy:

M(C) = - RBz 0,022 - Fr 0,037 + Fa - 0,02 = 0;

RВz = 363Н;

M(B) = - RCz 0,022 - Fr 0,015 + Fa 0,022 = 0;

RCz = 80 Н.

Миз(C) = 0; Миз(В) = RCz-0,022 = 24 Нм;

Миз(А) = RА-0,021- RВz-0,015+ RСz-0,037 =

= 53-0,021- 363-0,015 + 80-0,037 = -1,5нм;

Проверяем: Fr - RВz - RCz = 0; Т1 = 8 Нм.

Построим эпюры крутящих и изгибающих моментов (рисунок6.1).

Вычислим наибольшее напряжение изгиба и кручения для опасного сечения:

Для шестерни

Рисунок 6.1

Для тихоходного вала

Рисунок 6.2

Суммарный изгибающий момент:

Миз = = = 9,2 НМ;

;

.

Определим эквивалентные напряжения по энергетической теории прочности:

Экв = ;

Экв = = 37,5 МПа 100МПа.

Прочность в сечении обеспечена.

Тихоходный вал

Ft2 = 533 Н; Fа2 = 186 Н; Fr1 = 53 Н;

Raz = Rcz - Fr = 0;

M(А) = - Fr 0,047 - Fa 0,04 + Rcz 0,07 = 0;

RCz = 142 Н;

M(С) = Fr 0,022 - Fa 0,04 - RАz 0,07 = 0;

RАz = 71,4 Н;

Миз(А) = Миз(С) = 0;

Миз(С) = - RАz-0,047= - 71,4-0,047 = -3,384 Нм.

В плоскости zox:

МX(С) = RАX-0,07 + Ft2 -0,02 = 0;

RАX = 1674 Н;

M(B) = Ra X 0,047 = 167 0,048 = 8 Нм;

M(А) = - Ft 0,047 = RC X 0,07 = 0;

RCX = 357 Н.

Встроим опору крутящих моментов Т2 =30 Нм от середины ступицы зубчатого колеса.

Вычислим наибольшее напряжение изгиба и кручения для опасных сечений. Сечение В ослаблено шпоночным пазом.

Определим геометрические характеристики сечения:

- осевой момент сопротивления

Wи = 0,1d3 - = 210-6 м3;

- полярный момент сопротивления

Wк = 0,2d3 - = 4,310-6 м3;

Миз = = 12,8 Нм;

;

Экв = = 14 МПа 100МПа = []-1.

Уточненный расчет валов на усталостную прочность

Определим запас усталостной прочности ведомого вала в сечении В. В этом сечении имеет место концентрация напряжений.

Момент в сечении В:

Миз = = 12,8 Нм;

По таблице 2 [4;c.20]:

Wи = 210-6 м3;

Wи = 4,310-6 м3.

Определим нормальные напряжения:

И = а = Mиз / Wи = 6,13 МПа.

Напряжение кручения:

К = Т2 / Wк = 7,5 МПа.

При отнулевом цикле амплитуда изменения касательных напряжений:

А = m = к/2 = 4 МПа.

В = 700 МПа.

К/Е = 2,8.

Для касательных напряжений:

= 0,2; = 0,1 (таблица 3 {4;c.21]).

Коэффициент запаса прочности найдем по формулам:

N = -1/(K - a / E + m);

N = -1/(K - a / E + m);

M = = = 0,71 МПа.

N = = 21,2;

N = = 9,37.

Коэффициент запаса прочности определим по формуле:

N = = = 8,5

8,5 2, следовательно усталостная прочность вала в сечении В обеспечена.

Похожие статьи




Проектирование редуктора, Расчет валов на прочность - Методика конструирования узлов и деталей винтового подъемника

Предыдущая | Следующая