Проверочные расчеты

12.1 Проверочный расчет шпонок

Проверке подлежат две шпонки на тихоходном валу – под колесом и одна на быстроходном валу – под полумуфту.

Условие прочности:

dсм = Ft / Aсм £ [s]см

где Ft – окружная сила на червяке и червячном колесе.

Асм = (0,94 * h – t1) * lp – площадь сжатия

lp = l – в – рабочая длина шпонки

[s]см = 110 ¸ 190 МПа

Быстроходный вал:

d = 20 мм – диаметр вала.

Шпонка 6 x 6 x 28 ГОСТ 23360 – 78.

t1 = 3,5

lp = 28 – 6 = 22 мм

Асм = (0,94 * 6 – 3,5) * 22 = 47,08 мм2

sсм = 735 Н / 47,08 мм2 = 15,6 МПа < 110 МПа - условие выполняется.

Тихоходный вал.

d1 = 50 мм – диаметр под червячное колесо

d2 = 36 мм – диаметр под шестерню

Шпонка 14 x 9 x 40 ГОСТ 23360 – 78

t1 = 5,5 lp = 40 – 14 = 36 мм

Асм = (0,94 * 9 – 5,5) * 36 = 106,56 мм2

sсм = 2506 Н / 106,56 мм2 = 23,5 МПа < 110 МПа

Под шестерню.

Шпонка 10 x 8 x 40 ГОСТ 23360 – 78.

t1 = 5

lp = l – в = 40 – 10 = 30 мм

Асм = (0,94 * 8 – 5) * 30 = 100,8 мм2

sсм = 4241 Н / 100,8 мм2 = 42 МПа < 110 МПа - условия выполняются.

Шпонки выбраны правильно.

12.2. Проверочный расчет валов

Быстроходный вал.

а) Определение напряжения в опасных сечениях вала.

sа = sн = М * 103 / Wнетто – нормальное напряжение

где М = 77,8 Нм – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении.

Wнетто = p * d * f13 / 32 = p * 283 / 32 = 2155 мм3

sа = 77,8 * 103 / 2155 = 36 Н / мм2 = 36 МПа

tа = tк / 2 = Мк / (2 * Wрнетто ) - касательное напряжение

Wр нетто = p * d * f13 / 16 = p * 283 / 16 = 4310 мм3

tа = 14,7 * 103 / (2 * 4310) = 1,7 Н / мм2 = МПа

б) Определение коэффициента концентрации нормальных и касательных напряжений.

(Ks)D = (Ks / Kd + KF – 1) и

(Kt)D = (Kt / Kd + KF – 1);

где Ks и Kt - эффективные коэффициенты концентрации напряжений

По табл. 11.2 Ks = 1,55 Kt = 1,4

Kd – коэффициент влияния абсолютных размеров на сечение

По табл. 11.3 Kd = 0,77

KF – коэффициент влияния шероховатости:

По табл. 11.4. KF = 1,0

(Ks)D = (1,55/ 0,77 + 1 – 1) = 2,013

(Kt)D = (1,4 / 0,77 + 1 – 1) = 1,82

в) Пределы выносливости в расчетном сечении вала:

(s-1)0 = s-1 / (Кs)D; (t-1)0 = t-1 / (Кt)D;

s-1 = 410 МПа по табл. 3.2 [Ш., стр. 51]

t-1 » 0,58 * s-1 = 0,58 * 40 = 237,8 МПа

(s-1)D = 410 / 2,013 = 204 (t-1)D = 237,8 / 1,82 = 131

г) Коэффициент запаса прочности по норм. и касат. напряжению:

Ss = (s-1)D / sa ; St = (t-1)D / ta ;

Ss = 204 / 36 = 5,7 МПа St = 131 / 1,7 = 77 МПа ;

д) Общий коэффициент запаса прочности:

S = Ss * St / Ö Ss2 + St2 = 5,7 * 77 / Ö 5,72 + 772 = 5,7 > [S],

т. к. [S] = 1,6…2,1



Тихоходный вал.

Расчет аналогичен.

sа = 451 * 103 / (0,1 * 453 ) = 49,5 МПА

tа = Т2 / 2 * Wr нетто = 200,5 * 103 / (2 * 0,2 * 453 ) = 5,5 МПа

Кs = 2,0 Кt = 1,65 Kd = 0,88 KF = 1,5

(Ks)D = (2,0 / 0,88 + 1,5 – 1) = 2,8

(Kt)D = (1,65 / 0,88 + 1,5 – 1) = 2,375

s-1 = 380 МПа t-1 = 220 МПа

(s-1)D = 380 / 2,8 = 136 (t-1)D = 220 / 2,375 = 0,3 МПа

Ss = 136 / 49,5 = 2,75

St = 0,3 / 5,5 = 16,8

S = 2,75 * 16,8 / Ö 2,752 + 16,82 = 2,7 > [S] = 1,6..2,1

условия выполняются.

Тепловой расчет редуктора

Температура масла tм в корпусе червячной передачи определяется по формуле:

tм = tв + (Р1 * (1 – h)) / (Kt * A),

где tв = 200С – температура воздуха вне корпуса

Р1 = 2,2 кВт – мощность на быстроходном валу

h = 0,87 – КПД червячной передачи

Kt = 9 ¸ 17 Вт/м2 – коэффициент теплопередачи

А = 0,24 м2 – ориентиров. площадь редуктора.

tм = 20 + (2,2 * (1 – 0,87)) / (10 * 0,24) = 20,120С < 800C

Дополнительного охлаждения не требуется.

Расчет предохранительной фрикционной дисковой муфты

b * Т3 = [p] * (p * (Дн2 – Двн2) / 4) * f * Дср * Z

где b = 1,2 – коэффициент запаса

[p] = 0,1…1,2 МПа – допускаемое давление на трущихся поверхностях,

f = 0,2 – коэффициент трения покоя,

Z – число поверхностей трения,

Дн = (3 ¸ 5 ) * dв – наружный диаметр кольца контакта дисков,

Двн = (0,5 ¸ 0,6 ) * Дн – внутренний диаметр кольца контакта дисков,

Дв = 50 мм – диаметр вала.

Т3 = 572,5 Нм

Для передачи требуемого момента кручения Т3 необходимо, чтобы число поверхностей контакта было больше Zmin:

Zmin = (4 * b * T3) / (p * (Дн2 – Двн2) * f * Дср * [p]);

Дн = (3 ¸ 5 ) * 45 = 135 ¸ 225 мм

Двн = (0,5 ¸ 0,6 ) * (135 ¸ 225) = 67,5 ¸ 135 мм

Принимаем: Дн = 140 мм Двн = 80 мм

тогда Дср = (Дв + Дн) / 2 = (140 + 80) / 2 = 110

Zmin = (4 * 1,2 * 572,5 * 103) / (3,14 * (1402 – 802) * 110 * 0,1) = 6


1312337245036477.html
1312378318077347.html
    PR.RU™