Расчет быстроходного вала

2.4.2. Расчет быстроходного вала.

Определяются предварительные размеры вала /7/, показанные на рис.2.4.2.1.

d  (7...8) * TБ , (2.4.2.1.)

dП  d + 2 * t , (2.4.2.2.)

dБП  dП + 3 * r , (2.4.2.3.)

где ТБ - крутящий момент на быстроходном валу, Н*м;

t - высота заплечика, мм;

r - координата фаски подшипника.

d  7 * 125,44 = 35 мм

dП  35 + 2 * 2,5 = 40 мм

dБП  40 + 3 * 2,5 = 47,5 мм

Вычисленные значения округляем в ближайшую сторону до стандартных, ГОСТ 6636-69.

d = 36 мм; dП = 40 мм; dБП = 48 мм.

Составляем расчетную схему вала, рис. 2.4.2.2.

Положение опор и точки приложения сил определяем приближенно.

l = B + (20...25) мм

l = l1 + l2

l1 = l / 3

l = 240 + 21 = 261 мм

l1 = 261 / 3 = 87 мм

l2 = 261 - 87 = 174 мм

Определяем основные нагрузки, приводим силы Ft , Fa , Fr к точке на оси вала, при этом возникает пара сил.

Ft1 = 3842 Н; Fa1 = 756,9 Н; Fr1 = 1427 Н.

М = Fa1 * d1 / 2 = 756,9 * 0,0653 / 2 = 24,7 Н*м

Крутящий момент на валу:

Т = Ft1 * d1 / 2 = 3842 * 0,0653 / 2 = 125,4 Н*м

Определяем реакции опор, используя уравнения статики в плоскости ZY:

по условию  МZ2 = 0 или - RZ1 * (l1 + l2) - M + Fr1 * l2 = 0

RZ1 = (- M + Fr1 * l2) / (l1 + l2)

RZ1 = (-24,7 + 1427 * 0,174) / (0,087 + 0,174) = 856,7 Н

по условию  МZ1 = 0 или - RZ2 * (l1 + l2) - M + Fr1 * l1 = 0

RZ2 = (- M + Fr1 * l1) / (l1 + l2)

RZ2 = (-24,7 + 1427 * 0,087) / (0,087 + 0,174) = 570,3 Н

Проверка  F2 = 0, т.е. RZ1 + RZ2 - Fr1 = 0 .

856,7 + 570,3 - 1427 = 0 - реакции определены правильно.

Определяем реакции опор, используя уравнения статики в плоскости ХY:

по условию  МХ2 = 0 или - RХ1 * (l1 + l2) + Ft1 * l2 = 0

RХ1 = (Ft1 * l2) / (l1 + l2)

RХ1 = (3842 * 0,174) / (0,087 + 0,174) = 2561,3 Н

-Ft1 + RХ1 + RХ2 = 0  RХ2 = RХ1 - Ft1 = 3842 - 2561,3 = 1280,7 Н

Определяем изгибающие моменты:

в плоскости ZY, сечении 1-1

МZ1 = RZ1 * l1 = 856,7 * 0,087 = 74,5 Н*м

МZ1 = МZ1 + М = 74,5 + 24,7 = 99,2 Н*м

в плоскости ХY, сечении 1-1

МХ1 = RХ1 * l1 = 2561,3 * 0,087 = 222,8 Н*м

Строим эпюры изгибающих моментов МZ , МХ , рис. 2.4.2.2.

Определяем суммарные изгибающие моменты в сечении 1-1.

Наиболее опасное сечение - 1-1, где расположена шестерня вала.

Определяем коэффициент запаса прочности по формуле /7/:

где [S] - допускаемый коэффициент запаса прочности, [S] = 2...2,5;

S - коэффициент запаса прочности по напряжениям изгиба;

S - коэффициент запаса прочности по напряжениям кручения.

где  -1 ,  - 1 - пределы выносливости материала вала соответственно при изгибе и кручении, МПа;

 -1 = (0,4...0,5) * в ;  - 1 = 0,58 *  -1 ,

где в - предел прочности материала вала, МПа (по табл. 10.2. /7/);

а и а - амплитуды переменных составляющих циклов напряжений, МПа;

m и m - постоянные составляющие циклов, МПа;

 и  - коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений, для сталей /7/:

 = 0,02 + 2 * 10-4 * в ;  = 0,5 *  ;

Кd и КF - масштабный фактор и фактор качества (табл. 10.3. и 10.4. /7/);

К и К - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении (табл. 10.7. /7/).

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, напряжения кручения по отнулевому /7/.

- для симметричного цикла:

а = М / W; m = 0, (2.4.2.7.)

где W - момент сопротивления изгибу;

для сплошного сечения W = 0,1 * d3 ;

для сечения со шпоночным пазом W =

- для отнулевого цикла:

а = m = 0,5 * max ; max = Т / Wp , (2.4.2.8.)

где Wp - момент сопротивления кручению;

для сплошного сечения Wp = 0,2 * d3 ;

для сечения со шпоночным пазом Wp =

Размеры шпоночного паза определяются по табл. 24.32. /7/.

Для изготовления вала выбираем сталь 45, термообработка улучшение, предел прочности в = 750 МПа.

Пределы выносливости:

 -1 = (0,4...0,5) * в = 0,45 * 750 = 337,5 МПа

 - 1 = 0,58 *  -1 = 0,58 * 337,5 = 195,8 МПа

Амплитуды переменных составляющих циклов напряжений для d = 36 мм.

а = М / W = М / (0,1 * d3) = 243900 / (0,1 * 363) = 52,3 МПа

а = m = 0,5*Т/Wp = 0,5 * Т/(0,1 * d3) = 0,5 * 125400/(0,1 * 363) = 13,4 МПа

Постоянные составляющие циклов напряжений:

m = 0; а = m = 13,4 МПа

Масштабный коэффициент и фактор качества:

Кd = 0,86; КF = 1,07

Коэффициенты концентрации напряжений:

К = 2,8; К = 1,85

Коэффициенты:

 = 0,02 + 2 * 10-4 * в = 0,02 + 2 * 10-4 * 750 = 0,17

 = 0,5 *  = 0,5 * 0,17 = 0,085

Коэффициент запаса прочности по напряжениям изгиба:

Коэффициент запаса прочности по напряжениям кручения:

Коэффициент запаса прочности:

Условие прочности выполняется.

Схема промежуточного вала.

Рис. 2.4.3.1.

Схема тихоходного вала.

Рис. 2.4.4.1.

Расчетная схема промежуточного вала.

Рис. 2.4.3.2.

Похожие работы

Башенные краны и другие машины, используемые в строительстве

Скачать

72917

11

4

... (рис 2, в), через которое из кривошипной камеры в цилиндр поступает свежий заряд топливовоздушной смеси. В дальнейшем все эти процессы повторяются в такой же последовательности. 3.2 Промышленные тракторы, используемые в строительстве Промышленные тракторы используются для разработки тяжелых грунтов, когда имеет место ударное взаимодействие орудия с грунтом. И тем не менее на ближайшие годы ...

Работа бурильной колонны

Скачать

90533

2

11

... и противовыбросового оборудования буровых установок используют манометры с поршневыми средоразделителями, отделяющими буровой раствор от гидравлической жидкости в манометре. Измерение расхода бурового раствора на входе в бурильную колонну производят наиболее точно с помощью электромагнитных датчиков расхода или по числу двойных ходов буровых насосов. В электромагнитном датчике расхода буровой ...

Пролетные и консольные краны

Скачать

21329

0

6

Длина консолей для кранов консольного типа принимается в пределах 0,25—0,35 пролета. Скорость подъема груза составляет 8—32 м/мин. Скорость передвижения грузовых тележек— до 40 м/мин и скорость передвижения крана до 100 м/мин. Высота подъема груза — в пределах 4—25 м в зависимости от габаритов грузов. Рельсы подкрановых путей укладываются строго горизонтально на полушпалах с шагом 0,5 м и должны ...

Автомобильный кран

Скачать

100345

15

29

... ограждена из-за возможности нанесения им вреда перемещаемыми грузами и разрушающимися конструкциями. Оценка эргономических характеристик условий труда крановщика при эксплуатации автомобильного крана Эргономические условия труда определяются совокупностью психофизиологических факторов, возникающих в процессе трудовой деятельности. Психофизиологические опасные и вредные производственные ...