Главная | Обратная связь

Проверочные расчеты

11.1 Проверочный расчет шпонок

 

Выбираем шпонки призматические со скру ленными торцами по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности

где h – высота шпонки;

t₁ – глубина паза;

l – длина шпонки

b – ширина шпонки.

Быстроходный вал.

Шпонка на выходном конце вала: 12×8×70.

Материал полумуфты – чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 90 МПа.

σ_см = 2·72·10³/40(8-5,0)(70-12) = 20,7 МПа

 

Тихоходный вал.

Шпонка под колесом 20×12×110. Материал ступицы – чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 90 МПа.

σ_см = 2·858·10³/70(11-7,5)(110-20) = 60,5 МПа

Шпонка на выходном конце вала: 16×10×80. Материал ступицы – сталь, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 180 МПа.

σ_см = 2·858·10³/55(10-6)(80-16) = 121,8 МПа

Во всех случаях условие σ_см < [σ]_см выполняется, следовательно устойчивая работа шпоночных соединений обеспечена.

 

11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов

Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.

Сила приходящаяся на один винт

F_в = 0,5D_Y = 0,5∙4282 =2141 H

Принимаем коэффициент затяжки К_з = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.

Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σ_в = 500 МПа, предел текучести σ_т = 300 МПа; допускаемое напряжение:

[σ] = 0,25σ_т = 0,25∙300 = 75 МПа.

Расчетная сила затяжки винтов

F_p = [K_з(1 – х) + х]F_в = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]2141 = 2890 H

Определяем площадь опасного сечения винта

А = πd_p²/4 = π(d₂ – 0,94p)²/4 = π(10 – 0,94∙1,75)²/4 = 115 мм²

Эквивалентное напряжение

σ_экв = 1,3F_p/A = 1,3∙2890/55= 68,3 МПа < [σ] = 75 МПа

11.3 Уточненный расчет валов

Быстроходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Материал вала сталь 45, улучшенная: s_В = 780 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

- при изгибе s_-1 » 0,43×s_В = 0,43×780 = 335 МПа;

- при кручении t_-1 » 0,58×s_-1 = 0,58×335 = 195 МПа.

Суммарный изгибающий момент

М_и = М_х = 115 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π55³/32 = 16,3·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·16,3·10³ = 32,6·10³ мм³

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 115·10³/16,3·10³ = 7 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

t_v = t_m = T₁/2W_p = 72·10³/32,6·10³ = 2,2 МПа

Коэффициенты:

k_σ/e_σ = 3,6; k_t/e_t = 0,6 k_σ/e_σ + 0,4 = 0,6·3,6 + 0,4 = 2,6

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/e_σ) = 335/3,6·7 =13,3

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_t = t_-1/(k_tt_v/e_t + y_t t_m) = 195/(2,6·2,2 + 0,1·2,2) = 32,8

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_t/(s_σ² + s_t²)^0,5 =13,3·32,8/(13,3² + 32,8²)^0,5 =12,3 > [s] = 1,5

 

Тихоходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой С. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Материал вала сталь 45, улучшенная: s_В = 930 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

- при изгибе s_-1 » 0,43×s_В = 0,43×930 = 400 МПа;

- при кручении t_-1 » 0,58×s_-1 = 0,58×400 = 232 МПа.

Суммарный изгибающий момент

М_и = (1309² + 476,5²)^0,5 = 1393 Н·м.

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π70³/32 = 33,7·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·33,7·10³ =67,4 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 1393·10³/33,7·10³ = 41,3 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

t_v = t_m = T₂/2W_p =858·10³/2·67,4·10³ = 6,4 МПа

Коэффициенты:

k_σ/e_σ = 4,5; k_t/e_t = 0,6 k_σ/e_σ + 0,4 = 0,6·4,5 + 0,4 = 3,1

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/e_σ) = 400/4,5·41,3 = 2,2

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_t = t_-1/(k_tt_v/e_t + y_t t_m) = 232/(3,10·6,4 + 0,1·6,4) = 11,3

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_t/(s_σ² + s_t²)^0,5 = 2,2·11,3/(2,2² + 11,3²)^0,5 = 2,2 > [s] = 1,5

 

Литература

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.

2. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.

4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.

5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.

6. Альбом деталей машин.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.

8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.