Электромеханический привод c цилиндрическим двухступенчатым редуктором

H

H

Проверка:

 

 

 

H

 H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Проверочный расчёт шариковых радиально-упорных подшипников

 

Эквивалентная динамическая нагрузка определяется

                                                                   (4.2)

где F_r – радиальные силы, действующие на 1 - опору и 2 – опору;    X =1 и Y=0 – коэффициенты, учитывающие влияние соответственно радиальной и осевой составляющих реакции в данной опоре (определяются по каталогу подшипников раздельно для каждой опоры);

K _б – коэффициент безопасности, примем K_б =1,3.

K_т – температурный коэффициент (для подшипников из стали ШХ15); примем K_т =1 при рабочей температуре до 100°С.

Параметр осевой нагрузки е указан в каталоге подшипников, e = 0,68

           S₁ = e∙F _r1 = 0,68∙3472,94=2361,6 кН                  

                S₂ = e∙F _r2 = 0,68∙7834,46 =5327,43 кН                      

 

 

 

 

 

Схема осевых сил, действующих на подшипники.

 Из ураванения  равновесия вала  определим силы:

 

кН

не сошлось

 

 

 

 сошлось

Следовательно вал сместится в сторону левой опоры.

Определяем  x=1; y=0

Подставив найденные значения в формулу (4.2), найдем эквивалентную динамическую нагрузку:

(левый)

Для правого:

  x=1; y=0;

 

 

Определяем долговечность  подшипника :

_{; а}₁,а₂,а₃=1

Для левого подшипника:

n=82,60

P=4167,53

C=32800

 

 

Для правого подшипника

n=21,02

P=9401,35

C=31200

 

Критерий надёжности подшипников качения по усталостной прочности тел качения выполняется.

 

 

 

 

3.4. Проверка шпоночного соединения на смятие узких граней шпонки.

Параметры шпонки применяемой  на выходном валу: l=50 мм, h=9 мм,t₁=5,5 мм., b=16мм

Напряжение смятия узких граней шпонки не должно превышать допускаемого, т.е. должно выполняться условие:

 

 

Где d-диаметр вала в месте установки шпонки (d=55 мм); - допускаемое напряжение; принимаем 100 МПа.

Подставляя значения получим:

МПа

 

 

Условие на напряжение смятия не выполняется, поэтому необходимо поставить две шпонки.

 

Для l=63мм, h=9 мм,t1=5,5 мм., b=14мм

МПа

Условие на напряжение смятия не выполняется, поэтому необходимо поставить две шпонки.

 

 

3.5. Проверочный  расчет вала на выносливость

Расчёт коэффициентов  запаса валов при одновременном  действии нормальных (от изгиба) и касательных (от кручения) переменных напряжениях  выполняют по  формуле для каждого  из концентраторов в сечении с  наибольшими значениями напряжений:

s = (s_s s_t) / (s²_s + s²_t) ^½ ³ [s],                        (4.5)

где коэффициент запаса по касательным  напряжениям:

s_t = t_-1/ (t_a К_tД + y_t t_m),                               (4.6)

коэффициент запаса по нормальным напряжениям:

s_s = s _-1 / (s_a К_sД + y_ss_m);                             (4.7)

[s] – нормативный коэффициент запаса; принимается обычно в пределах в пределах[s] = 1,5 ...2,5 в зависимости от типа машины, требований к безопасности работы и принятой расчётной схемы.

При определении амплитудных  значений t_a и s_a и средний значений t_m и s_m принимается цикл нормальных переменных напряжений симметричным, а цикл касательных напряжений – отнулевым:

s_m= 0, s_a= М_S/ W_z,              (4.8)

t_a = t_m = 0,5Т/ W_Р,            (4.9)

где М_S = (М_z² + М_y²)^1/2 –  суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении,

Т – крутящий момент на выходном валу

М_S =(М_z² + М_y²)^1/2 = [(134601.74)²+(46448.49)²]^1/2= 142390.64 Нм

W_p = pd³/16 – bt₁(2d – t₁)²/(16d)            (5.1)

W_z = pd³/32 – bt₁(2d – t₁)²/(16d);           (5.2)

Где d – диаметр выходного вала, d=55 мм; b, t₁- параметры муфты на выходном конце вала, равные: b=16,t₁=10.

Из (5.1) и (5.2) получаем:

 

 

Из формулы (4.8) и (4.9) получаем:

 

_sS 
t

Коэффициенты y_s и y_t для легированных сталей после закалки и отпуска принимаем

y_s=0,15,y_t = 0,1.

Значения предела выносливости принимаются по справочным данным для  конкретного материала.

s _-1 » 0.35 s_в+120;t _-1 » 0,55 …0,65 s_-1              (5.3)

Где s_в=800МПа

s _-1 = (0.55-0.0001s_в ) s_в = 376 МПа и   t _-1 =0,6*376 =225.5МПа

Коэффициентами К_sД и К_tД учитывают влияние конструктивных и технологических факторов на  предел выносливости деталей по сравнению с образцами, изготовленными из материалов, сходных по химическому составу и основным прочностным характеристикам.

К_sД =3.899 ;  К_tД= 2.553

По формулам (4.6) и (4.7)вычисляем  коэффициент запаса

по касательным напряжениям:

_ttttytt

по нормальным напряжениям:

ssss_yss

Из (4.5) находим S:

stst

Т.к. S³ [S], следовательно условие прочности выполнено.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

1. Для обеспечения требуемого крутящего момента и частоты вращения на выходном валу необходимо использовать асинхронный электродвигатель переменного тока 4A90L6
2. Для обеспечения ресурса тихоходной зубчатой передачи необходимо  изготовить её из стали 25ХГМ с твердостью зубьев 55 HRC для шестерни и 52 HRC для колеса и использовать в качестве термообработки нитроцементацию + закалку и низкий отпуск . Для обеспечения ресурса быстроходной зубчатой передачи её необходимо изготовить из стали 40Х с твердостью зубьев 45 HRC для шестерни и 42 HRC для колеса, использовать объемную закалку в качестве термообработки.
3. На выходном валу следует установить подшипники ГОСТ 831-75.
4. Для крепления крышек подшипниковых узлов следует использовать болты Болт М10 для тихоходной  и быстроходной передач.
5. Для соединения выходной вал – муфта необходимо использовать шпоночное соединение и установить две шпонки.

 

 

Литература

1. Правила оформления  студенческих выпускных работ  и отчётов/ Сост.:  

Г.П. Голованов, К.К. Гомоюнов, В.А. Дьяченко, С.П. Некрасов, В.В. Ру-

мянцев, Т.У. Тихомирова; Под ред. В.В. Глухова. СПб.: Изд-во СПбГТУ,

2002. 32 с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов  О.П. Конструирование узлов и  деталей машин: Учеб. пособие для  техн. спец. вузов. -  м.: Высш. шк., 1998. 447 с., ил.

3. Курсовое проектирование  деталей машин: Учеб. пособие... / С.А.  Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. М.: Машиностроение, 1988. 418 с., ил.

4. Справочник металлиста /Под ред. С.А. Чернавского и В.Ф. Рещикова. М.: Машиностроение, 1976. В 5-ти т. Т.1.768 с.

5. Иванов М.Н. Детали  машин: Учеб. для студентов втузов / Под ред. В.А. Финогенова. М.: Высш. шк., 1998. 383 с., ил.

6. Детали машин: Справочные  материалы по проектированию/ Сост. Ю.Н. Макаров, В.И. Егоров, А.А.  Ашейчик, Р.Д. Макарова, 1995. 75 с.

7. Детали машин: разработка  и оформление конструкторской  документации  курсового проекта/  В.И. Егоров, Е.В. Заборский, В.И. Корнилов и др., 2003. 40 с.