Реферат: Основы конструирования: Проектирование привода общего назначения содержащего цепную передачу
4.1. Расчет I - го вала.
4.1.1. Предварительный расчет диаметра вала находим из условия прочности
на кручение по формуле:
d = Ö T / 0.2 * [t] ,мм
где Т - крутящий момент , Н*мм,
[t] - допускаемое условное напряжение при кручении, Н/мм2
при ориентировочном расчете [t] = 20 ... 25 Н/мм2.
d = Ö 131.6 * 103 / 0.2 * 20 = 32.4 мм
4.1.2. Проектный расчет вала.
T T = 666.1 н
P = 1830.2 н
А P В
-T * 31 + Rb * 173 = 0
Rb = 666.1 * 31 / 173 = 119.35
Ra Rb Ra = 666.1 - 119.55 = 567.74
Rb = P * 31 / 173
Rb = 1830.2 * 31 / 173 = 327
Ra
= 1830.2 - 327 = 1502.3
Ra Rb
4.1.3. Определим суммарные реакции в опорах по формулам:
A = Ö Ra2y + Ra2x ,н
B = Ö Rb2y + Rb2x ,н
подставим значения:
A = Ö 567.742 + 1502.32 = 1606 ,н
B = Ö 119.352 + 3272 = 348.1 ,н
4.1.4. Принимаем материал вала - сталь 45.
Масштабный фактор es = 0.8, коэффициент учитывающий упрочнение
поверхности b = 0.96, значение Ks = 1.7, s = 3.
4.1.5. Определим коэффициент долговечности. Номинальное число часов
работы за весь срок службы:
Lh = 365 * 24 * L * Kr * Kc ,ч
где L - долговечность, 8 лет,
Kr - коэффициент использования в течении года = 0.8,
Kc - коэффициент использования в течении суток = 0.33.
Lh = 365 * 24 * 8 * 0.8 * 0.33 = 18500 ,ч
Число циклов нагружений определяется по формуле:
Nå = 60 * Lh * n ,
где n - число оборотов об/мин.
Nå = 60 * 18500 * 725 = 80475 * 104
Эквивалентное число циклов определяется по формуле:
KL = Ö No / NE ,
где No - базовоечисло циклов переменного напряжения = 5*106
NE - определяется как:
NE = Nå * (1m * 0.2 + 0.75m *0.5 + 0.2m * 0.3) ,
где m - показатель степени кривой выносливости = 8
NE = 80475*104 * (18 * 0.2 + 0.758 *0.5 + 0.28 * 0.3) = 191*106
KL = Ö 5*106 / 191*106 = 0.7 < 1 ,
принимаем KL = 1.
4.1.6. Определяем допускаемое напряжение для материала вала по формуле:
[s-1] = s-1 * e *b *KL / ( [s]*Ks ) , н/мм2
где s-1 - предел выносливости материала при изгибе с симетричным циклом
изменения напряжения = 432,
e - масштабный фактор = 0.91,
b - коэффициент учитывающий упрочнение поверхности = 0.96,
KL - коэффициент долговечности = 1,
[s] - коэффициент безопасности = 3,
Ks - эффективный коэффициент концентрации напряжения = 1.7
[s-1] = 432 * 0.91 * 0.96 * 1 / ( 3 * 1.7 ) = 75 ,н/мм2
4.1.7. Определим диаметры вала в опасных сечениях под колесами Z1 и Z2.
d’ = Ö МЕ / 0.1 * [s-1] , мм
где МЕ - момент на валу = 115.3*103 н.
d’ = Ö 115.3*103 / 0.1 * 74 = 24.9 мм ,
принимаем вал диаметром 30 мм.
4.1.8. Определим момент сопротивления сечения вала.
W = (p*d3 / 32) - b*t1*(d-t1)2 / 2d, мм3
где d - диаметр вала = 30 мм
b - ширина шпоночной канавки, мм
W = (p*303 / 32) - 8*4*(30-4)2 / 2*30 = 2290, мм3
4.1.9. Амплитуда номинальных напряжений изгиба при симметричном цикле
изменения напряжения изгиба.
sa = M / W = 17600 / 2290 = 8, н/мм2
4.1.10. Коэффициент безопасности по сечению изгиба.
Ss = s-1 * KL / ( (Ks /b*es ) *sa + ys *sm) ,
где Ks - эффективный коэффициент концентрации напряжений = 2.15
b - коэффициент учитывающий обработку (шлифование) = 0.95
es - масштабный фактор = 0.84
sm - составляющая цикла изменения напряжений = 0
ys - коэффициент чувствительности материала = 0.12
Ss = 432 / ( (2.15 /0.95*0.84) * 8 + 0) = 18,
4.1.11. Коэффициент безопасности по кручению определяется по формуле:
Wp = (p*d3 / 16)- b*t1*(d-t1)2 / 2d, мм3
где d - диаметр вала = 30 мм
b - ширина шпоночной канавки, мм
Wp = (p*303 / 16)- 8 * 4 * (30-4)2 / 2*30 = 4940.9 , мм3
4.1.12. При непрерывном вращении вала напряжения кручения изменяются
по пульсирующему циклу, поэтому переменные составляющие (амплитуда) и
постоянные состовляющие (среднее напряжение) цикла определяем по фор-
муле:
tа = tm = tmax / 2 = 1/2 * T / Wp = 1/2 * 131600 / 4940.9 = 13.3 н/мм2
4.1.13. Определим коэффициент безопасности по кручению.
St = t-1 * KL / ( (Kt /b*et ) *ta + yt *tm) ,
где t-1 - предел выносливости по кручению = 255 н/мм2 ,
Kt - эффективный коэффициент концентрации напряжений = 2.05
b - коэффициент учитывающий обработку (шлифование) = 0.95
et - масштабный фактор = 0.84
yt - коэффициент чувствительности материала = 0.7
St = 255 / ( (2.05 /0.95*0.84 ) *13.3 + 0.07 * 8.12) = 7.3 ,
4.1.14. Общий коэффициент безопасности сосотавит:
S = Ss * St / Ö S2s + S2t = 18 * 7.3 / Ö 182 + 7.32 = 4.8 > [s] = 2.5
4.2. Расчет I I I- го вала.
4.2.1. Предварительный расчет диаметра вала находим из условия прочности
на кручение по формуле:
d = Ö T / 0.2 * [t] ,мм
где Т - крутящий момент , Н*мм,
[t] - допускаемое условное напряжение при кручении, Н/мм2
при ориентировочном расчете [t] = 20 ... 25 Н/мм2.
d = Ö 555 *103 / 0.2 * 20 = 49 мм
4.2.2. Проектный расчет вала.
T T = 1234 н R = 16213 н
P = 3390 н
А P В R
P * 307 + Rb * 342 - R * 382 = 0
Rb = (16213*382-3390*307) /
/ 342 = 15066.2
Ra P Rb - Ra*342-P*35+16213*40/342 =
= 2243.8
Rby = 35/342 * T = 154
Ray = 307/342 * T = 1344
Проверка:
Ra T Rb Ra - P - Pb + R = 0
2287.8 -3390 -15066.2+16213 = 0
4.2.3. Определим суммарные реакции в опорах по формулам:
A = Ö Ra2y + Ra2x ,н
B = Ö Rb2y + Rb2x ,н
подставим значения:
A = Ö 15066.22 + 2243.82 = 15232 ,н
B = Ö 13442 + 1542 = 1352.8 ,н
4.2.4. Принимаем материал вала - сталь 45.
Масштабный фактор es = 0.8, коэффициент учитывающий упрочнение
поверхности b = 0.96, значение Ks = 1.7, s = 3.
4.2.5. Определим коэффициент долговечности. Номинальное число часов
работы за весь срок службы:
Lh = 365 * 24 * L * Kr * Kc ,ч
где L - долговечность, 8 лет,
Kr - коэффициент использования в течении года = 0.8,
Kc - коэффициент использования в течении суток = 0.33.
Lh = 365 * 24 * 8 * 0.8 * 0.33 = 18500 ,ч
Число циклов нагружений определяется по формуле:
Nå = 60 * Lh * n ,
где n - число оборотов об/мин.
Nå = 60 * 18500 * 725 = 80475 * 104
Эквивалентное число циклов определяется по формуле:
KL = Ö No / NE ,
где No - базовоечисло циклов переменного напряжения = 5*106
NE - определяется как:
NE = Nå * (1m * 0.2 + 0.75m *0.5 + 0.2m * 0.3) ,
где m - показатель степени кривой выносливости = 8
NE = 80475*104 * (18 * 0.2 + 0.758 *0.5 + 0.28 * 0.3) = 191*106
KL = Ö 5*106 / 191*106 = 0.7 < 1 ,
принимаем KL = 1.
4.2.6. Определяем допускаемое напряжение для материала вала по формуле:
[s-1] = s-1 * e *b *KL / ( [s]*Ks ) , н/мм2
где s-1 - предел выносливости материала при изгибе с симетричным циклом
