Проверочный расчет валов на статическую прочность

 

Расчетные диаметры валов d _б  = 24 мм, d _п = 34 мм, d _т = 44 мм.

Конец выходного вала (по муфте) цилиндрический, выходного вала – конический; исполнение концов – тип 2 (короткие). Из условия установки подшипников на эти валы, без выемки шпонок с концов,  диаметры участков валов под подшипники должны быть равны [5, с. 159]

d _п ≥ d _ср+2 t ₂+1,

где d_ср – средний диаметр; для цилиндрического конца d_ср=d,конического [5, с. 432]; t₂ – глубина паза ступицы под шпонку [5, с. 433].

 

Таблица 2.5 – Параметры опор валов

Параметры	В а л ы
	входной	промежуточный		выходной
1. Диаметр цапфы вала d П, мм	25	25		40
2. Подшипник	36105 К			36108 К
3. Габаритные размеры D ´ B, мм	47 ´12			68´15
4. Установка	"враспор"
5. Расстояние a = B /2	6		7,5

                           

    Результаты расчета валов представлены в таблице 2.6.

Рисунок 2.4 – Расчетная схема и эпюры моментов промежуточном валу.

 

 

Таблица 2.6 – Формуляр для расчета валов.

Параметры		Формула	Результаты расчета промежуточного вала
Наименование	Обознач.
1. Длина, мм	l 1 l 2 l 3	с чертежа редуктора	29,2 88 21,2
2. Реакции опор, Н - в плоскости X   - в плоскости Y   - суммарные радиальные	R I x R II X R I Y R II Y R I R II	из условия равновесия балок на двух опорах (RIx2+ RIY2)1/2 (RIIx2+ RIIY2)1/2	2314 8,14 1223 205 2617 205
3. Изгибающие моменты в расчетных сечениях, Нм - от силы Fa1 - от силы Ff2 - в плоскости X   - в плоскости Y   - суммарные	Ma 1 Ma 2 MX 1 MX 2 MY ! MY 2 M 1 M 2	Fa1d1/2000 Fa2d2/2000     (MIx2+ MIY2)1/2 (MIIx2+ MIIY2)1/2	7 4 675 17 357 435 764 435
4. Вращающий момент, Нм	Т		774
5. Эквивалентный момент, Нм	ME 1 ME 2	(M12+0.75T2)1/2 (M22+0.75T2)1/2	1016 799
6. Диаметр вала в расчетном сечении, мм	d		25 34
7.Эквивалентное напряжение, МПа - при перегрузках	σ Е   σ Е MAX	32000ME/π d3   KП σЕ	105   231
8. Материал вала - предел текучести σТ, МПа		Сталь	40Х 750
9. Допускаемые напряжения, МПа	[σ]	σТ/ S T	375
10. Условие статической прочности для валов выполняется: σ E MAX< [σ]
Примечания: 1. в формуле напряжения σЕ MAX коэффициент перегрузки КП = Т MAX / Т = 2,2 – по характеристике двигателя (см. таблицу 1.2); σЕ взято наибольшим из п. 7; 2. Минимальный коэффициент запаса прочности по пределу текучести S Т = 1,3…2.

 

 

Подбор подшипников качения.

Предварительно были выбраны для расчета шариковые радиально-упорные однорядные подшипники легкой серии.

Расчет подшипников на пригодность и расчет подшипников на долговечность представлены в таблице 2.7.

 

Таблица 2.7 – Формуляр для расчета подшипников.

I. Характеристика подшипников.
Параметры подшипников	Ступень редуктора (вал)
		Промежуточный
1. Обозначение		36105 К
2. Размеры D x B, мм		47 ´12
3. Базовая грузоподъемность С r, Н		9560
4. Радиальная грузоподъемность С 0 r, Н		6300
II. Данные для расчета на пригодность подшипников.
5. Частота вращения кольца подшипника n, об/мин		178,88
6. Осевая сила в зацеплении F а, Н		238
7. Реакции в подшипниках, Н                        - R I                        - R II		2617 205
8. Коэффициент: - X - вращения V		0,56 1
9. Коэффициент безопасности Кб	1
10. Температурный коэффициент КТ	1
11. Коэффициент надежности а1	1
12. Коэффициент качества а23	0,75
13. Схема установки подшипников	«враспор»
14. Требуемая долговечность Lh,ч	17344,8
III. Расчет подшипников на пригодность.
а)    F a/(VR II)		1,1
б) F a/ C 0 r		0,04
в) R E		1411
г) Сгр = RE[60nLh/(a1a23∙106)]1/3		7380<CГ
д)   заключение о годности		пригоден
IV. Определение долговечности подшипника.
L 10 h = a1a23∙106(Cr / R E)3/(60n), ч		21719

 

2.9 Расчет шпоночных соединений

Принимаем шпонки призматические по ГОСТ 23360–78 [5, c.432].

Напряжения смятия [11, c.6]: s_см = 2000 Т / dkl _р £ [s_см],

где l _р = l – b – расчетная длина шпонки; l _ст – длина ступицы насаживаемой детали;

k = h – t ₁– расчетная высота шпонки [s_см] – допускаемое напряжение смятия: для шпонок из стали  [s_см] = 325…430 МПа при коэффициенте запаса прочности [ S ] = 2…1,5.

 

Параметры	Вал					Примечание
наименование	обозначение	входной	промежуточный	выходной
		Место соединения
		муфта	колесо z2Б	колесо z2Т	звездочка
1.Диаметр вала, мм	d	24	34	44	36
2.Момент, Нм	T	16,08	77,49	295,77
3.Длина ступицы, мм	l ст	30	36	44	44,5
4.Шпонка ГОСТ 23360	b × h × l	8×7×18	10×8×22	12×8×36	10×8×40	[11, с. 6, табл. 3.1]
-размеры, мм	t 1	4	5	5	5
	k	3	3	3	3
	l р	10	12	24	30
5.Напряжения, МПа	σсм	45	125	186	183
Условие прочности выполняется

 

 

 

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ