Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: Расчет валов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИИ


УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


КАФЕДРА ГОРНОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИРасчет валовРасчет валов


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

























































































































Оценка Режима

Оформления

Защиты

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по прикладной механике


Группа
Подпись Ф.И.О. Дата
Студент


Консультант
В.К. Загорский
Общая оценка проекта

УФА 2002

Содержание


Задание………………………………………………………………………..стр. 3

Кинематический и силовой расчет привода ….…………………..………..стр. 4

Материалы и термическая обработка колес …………………………….…стр. 5

Выбор допускаемых напряжений при расчете цилиндрических

зубчатых передач …………………….…………………………………...стр. 6

Методика расчёта закрытой цилиндрической передачи…………………..стр. 7

Расчет диаметра валов………………..………………………………….....стр. 10

Материалы валов и осей…………………………………………………….стр.11

Расчетные схемы валов……………………………………………………..стр.11

Расчёты на прочность……………………………………………………….стр.12

Подшипники качения……………………………………………………….стр.20

Подбор крышек подшипников…………………………………………......стр.23

Спецификация…………….….……………………………………………..стр.25

Список литературы…………………………………………………………стр.28







НТУ1. 300100.







Изм. Лист № докум. Подп. Дата
Разраб.


Пояснительная записка

Литера Лист Листов
Проверил Загорский













УГНТУ

Н.конт.




Утв.






Расчет валовЗадание


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

МП.С=26 Нм.

Расчет валов

Расчет валов


Для данной схемы рассчитать:


габаритные размеры редуктора;

кинематический и силовой расчет редуктора;

подобрать допускаемых напряжений;

рассчитать диаметры валов;

подобрать материалы валов;

подобрать подшипники качения;

подобрать крышки подшипников.

начертить сборочный и рабочие чертежи.


Вертикальное расположение.


Кинематический и силовой расчет привода

Выбор электродвигателя. Привод - устройство для приведения в действие двигателем различных машин. При передаче мощности от двигателя к потребителю имеют место потери в элементах привода: в ременной и цепной передачах, в зубчатых сцеплениях, в подшипниках на валах. Все эти потери должны быть учтены при выборе электродвигателя , чтобы была обеспечена необходимая для потребителя мощность.


К. п. д. Привода

Расчет валов,

где Расчет валов-к. п. д. редуктора; Расчет валов-к. п. д. открытой передачи;

Расчет валов ,

где Расчет валов- к. п. д. зубчатого зацепления; m - число зацеплений в редукторе;

Расчет валов - к. п. д. одного вала; n - количество валов в редукторе.

В данном случае Расчет валов=0,99 , Расчет валов=0,96 имеется две пары подшипников и два зацепления, тогда

Расчет валов


Расчетная мощность двигателя

Расчет валов. Расчет валов,

где Расчет валовНм –крутящий момент на выходном валу привода;

Расчет валовоб/мин -частота вращения выходного вала привода.

Расчет валов,

где Расчет валов-скорость вращения вала.

Тогда Расчет валовкВт и

Расчет валовкВт.

Расчет валов; Расчет валов Нм.


Передаточное отношение привода

Расчет валов.

Необходимо подобрать Расчет валов так, чтобы передаточное отношение привода

лежало в пределах 2,5…4. Выбирается асинхронный двигатель 4А80В4 Расчет валовкВт. Синхронная частота вращения Расчет валов об/мин. Асинхронная частота вращения Расчет валов об/мин.

Тогда Расчет валов.

Номер вала n об/мин U N кВт

Расчет валов

Т Нм
1 1415 - 1,245 0,94 8,4
2 429,75 3,29 1,17 0,94 26
Таблица 1



Материалы и термическая обработка

зубчатых колес


Выбор материала зубчатых колес зависит от требований, предъявляемых к размерам и массе передач, а также от мощности , окружной скорости и требуемой точности изготовления колес.


Основным материалом для изготовления зубчатых колес большинства машин являются стали. В зависимости от твердости стальные зубчатые колеса делятся на две группы.


Первая группа – колеса с твердостью <НВ 350. Применяются в мало- и средненагруженных передачах. Материалами для колес этой группы служат углеродистые стали 45, 65, 50Г, 65Г, легированные стали 40Х, 40ХН, 40ХГР и др. Термообработка-улучшение производится до нарезания зубьев. Колеса с твердостью <НВ 350 хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению. Для равномерного износа зубьев и лучшей их прирабатываемости твердость шестерни должна быть на 20…25НВ больше твердости колеса. Колеса с твердостью <НВ 350 широко используются в мало- и средненагруженных передачах, в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.


Вторая группа – колеса с твердостью > НВ350 (при твердости Ю НВ350 твердость материала измеряется по шкале Роквелла: 10 НВ=1 HRC). Применяются в тяжело нагруженных передачах. Высокая твердость рабочих поверхностей зубьев достигается объемной и поверхностной закалкой, цементацией. Эти виды термообработки позволяют в несколько раз повысить нагрузочную способность передачи по сравнению с улучшенными сталями.


В качестве материала выбираем сталь Ст.45 (улучшение).

Из справочных данных находим твёрдость по Бри Нелю:

Расчет валов

Выбор допускаемых напряжений при расчете цилиндрических и конических зубчатых передач

Экспериментом установлено, что контактная прочность рабочих поверхностей зубьев определяется в основном твёрдостью этих поверхностей. Допускаемые контактные напряжения для расчётов на выносливость при длительной работе Расчет валов, где Расчет валов - предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений Расчет валов По экспериментальным значениям, приведённых в таблице, находим Расчет валов=2HB+70 МПа.


Расчет валовМПа.

Расчет валов - коэффициент безопасности; в связи с постепенным процессом повреждения поверхности и пониженной опасности аварии машин коэффициент Расчет валов назначают небольшим: Расчет валов=1,1 при неоднородной структуре материала.

Расчет валов - коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки передачи: Расчет валов.

Для нормализованных колёс Расчет валов=2,6. Базовое число циклов Расчет валов определяется твёрдостью рабочих поверхностей зубьев. Из справочных данных находим для твёрдости поверхностей зубьев до 200HB Расчет валов циклов.

Расчет валов - эквивалентное число циклов перемены напряжения. При постоянной нагрузке определяется по формуле

Расчет валов,

где n – частота вращения того из колёс, по материалу которого определяют допускаемое напряжение, об/мин. Расчет валов-долговечность передачи.

Расчет валов млн. циклов.

Расчет валов млн. циклов.


При Расчет валов Расчет валов;


Расчет валов

Расчет валов


Расчет валов Расчёт ведут по меньшему значению Расчет валов из полученных для шестерни и колеса. Ввиду незначительного влияния на величину допускаемого напряжения Расчет валов в расчёте не учтены размеры, шероховатость поверхности и окружная скорость колёс.

Расчет валов

Допускаемые напряжения изгиба

Допускаемые напряжения изгиба для расчёта на выносливость при длительной работе Расчет валов, где Расчет валов - базовый предел выносливости зубьев по излому от напряжений изгиба, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений Расчет валов. Базовое число циклов перемены напряжений изгиба Расчет валов=Расчет валов.

По таблице находим экспериментальное значение Расчет валов=HB+260;

Расчет валов

Расчет валов

Расчет валов- коэффициент безопасности. Рекомендуется принимать для литых заготовок SF=1,7.

YN- коэффициент долговечности. При твёрдости рабочих поверхностей HBРасчет валов350

Расчет валов

Эквивалентное число циклов при постоянной нагрузке NFE=60Расчет валовLh.

NшFE =60Расчет валов6000=254,7 млн. циклов,

NкFE =60Расчет валов6000=77,355 млн. циклов.

Расчет валов млн. циклов.

Для длительно работающих передач при NFE>NF lim b YN=1.0.

Расчет валов

Расчет валов


Методика расчёта закрытой цилиндрической передачи

4.1 Выбрать коэффициенты ширины зубчатого венца относительно диаметра Расчет валов и относительно модуля Расчет валов.

Таблица 2

Параметр

Расположение шестерни

относительно опор

Твёрдость раб. поверх. зубьев


H1 и H2 Расчет валовHB350

H1 и H2>HB350Расчет валов

Расчет валов

Симметричное 0,8 - 1,4 0,4 - 0,9

Несимметричное 0,6 - 1,2 0,3 - 0,6

Консольное 0,3 - 0,4 0,20 - 0,25

Расчет валов

Для редукторов с достаточно жёсткими валами

Не более

25 - 30

Не более

15 - 20

Расчет валов=1, Расчет валов=30.

4.2 Определить предварительное значение коэффициента ширины венца относительно межосевого расстояния: Расчет валов

Расчет валов


Выбрать числа зубьев колёс:

Расчет валов

Z1=30; Z2=30Расчет валов

Для первой ступени редуктора Z1=20…30, для второй – 17…24. Минимально допустимое число зубьев шестерни при Х=0 Zmin=17. После округления Z до целых чисел следует проверить фактическое передаточное число U=Z2/Z1.

U=99/30=3,3.

Определить коэффициент концентрации нагрузки Расчет валов по таблице:

Таблица 3

Расположение шестерни

относительно опор

Твёрдость поверхности зубьев колеса НВ

Расчет валов



0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4
Симметричное

<350

>350

1.01

1.01

1.02

1.02

1.03

1.04

1.04

1.07

1.07

1.16

1.11

1.26

Несимметричное

<350

>350

1.03

1.06

1.05

1.12

1.07

1.20

1.12

1.29

1.19

1.48

1.28

-

Консольное, опоры-

Шарикоподшипниковые


<350

>350

1.08

1.22

1.17

1.44

1.28

-

-

-

-

-

-

-

Консольное, опоры-

роликоподшипниковые

<350

>350

1.06

1.11

1.12

1.25

1.19

1.45

1.27

-

-

-

-

-

Расчет валов=1.55.

Определить предварительно межосевое расстояние:

Расчет валов , где Ка – вспомогательный коэффициент; Ка=49,5 для прямозубой и Ка=43,0 для косозубой передачи.


Расчет валов


Определить модуль колёс:

Расчет валов, где Расчет валов- угол наклона зубьев по делительному цилиндру.

Расчет валов


Модуль mn округляется до ближайшего стандартного:

Таблица 4

Ряды Модуль, мм
1-й 1; 1.25; 1.5; 2; 2.5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25;
2-й 1.125; 1.375; 1.75; 2.25; 2.75; 3.5; 4.5; 5.5; 7; 9; 11; 14; 18;

mn =1.

Окружной модуль mt можно определить по формуле

Расчет валов=1,064.

Уточнить фактическое межосевое расстояние:

Расчет валов=68,64 мм.

Уточнить коэффициент ширины зубчатого венца:

Расчет валов

Определить рабочую ширину венца зубчатой передачи и округлить до целого числа:

Расчет валов

Определить делительные (начальные) диаметры колёс (с точностью до сотых долей):

Расчет валовРасчет валов

Полученные параметры колёс в процессе проектирования и разработки чертежей могут быть изменены; после определения окончательно принятых размеров производится проверочный расчёт передачи.

Определить геометрические размеры зубчатых колёс:


диаметр вершин зубьев:

Расчет валов

диаметр впадин зубчатых колёс:

Расчет валов

4.12 Предварительный (ориентировочный) расчет вала


Предварительный (ориентировочный) расчет вала производится при выполнении эскизной компоновки и ведется по условному расчету на кру­чение. Эту форму расчета выбирают потому, что еще не определены размеры вала по длине и не могут быть вычислены изгибающие моменты.

Из условия прочности на кручение

Расчет валов


откуда Расчет валов (4.1)

где Т - крутящий момент, Н*мм;

[Расчет валов] – условие, допускаемое напряжение при кручении, МПа.

Так как в расчете не учитывается изгиб, то значения [Расчет валов] выбирают­ся заниженными: [Расчет валов] = 15…30 МПа.

Расчет валов

По вычисленному диаметру подбирают подшипники и определяют расстояние между опорами, определяют все силы, действующие на вал, за­тем составляют расчетную схему вала.


Расчёт диаметра валов

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Валы-детали предназначены для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для поддержания вращающихся деталей машин. Валы вращаются в подшипниках. Так как передача крутящих моментов связана с возникновением сил, например, сил на зубьях колес, сил напряжения ремней и т.д., валы подвержены действию не только крутящих моментов, но также поперечных сил и изгибающих моментов.

Оси предназначены для поддержания вращающихся деталей и в отли­чие от валов не передают полезного крутящего момента. Опорные части валов называют цапфами или шейками.

Форма вала по длине определяется распределением нагрузки и, условиями технологии изготовления и сборки. Эпюры изгибающих моментов по длине валов, как правило, непостоянны.

Крутящий момент обычно передается по всей длине вала. Поэтому по условию прочности допустимо и целесообразно конструировать валы пере­менного сечения, приближающиеся к форме тел равного сопротивления. Практически валы выполняют ступенчатыми. Эта форма удобна в изготовлении и сборке; уступы валов могут воспринимать большие осевые силы. Желательно, чтобы каждая насаживаемая на вал неразъёмная деталь свободно (без натяга) проходила по валу до своей посадочной поверхности во избежание повреждения поверхностей.


Материалы валов и осей

Для валов и осей без термообработки применяют углеродистые стали; ст.5, ст.6; дня валов с термообработкой - стали 45, 40Х.Быстроходные валы, работающие в подшипниках скольжения, изго­товляют из сталей 20. 20Х, 12ХН3А. Цапфы этих валов цементируют для повышения износостойкости.


Таблица 5

Механические характеристики материалов


Механические характеристики, МПа


Коэф­фициент


Марки стали


Диаметр заготовки, мм


Твердость НВ

(не ниже)



Расчет валов


Расчет валов


Расчет валов



Расчет валов


Расчет валов



Расчет валов


45,ст6


любой


200


500


280


150


250


150


0


45,сгб


<80


270


900


650


380


380


230


0,05


40Х


любой


200


73.0


500


280


320


210


0.05


40Х


<80


270


900


750


450


410


240


0,05


40ХН


любой


240


820


650


390


360


210


0,05


40ХН


<200


270


900


750


450


420


250


0,05


20Х


<120


197


650


400


240


900


160


0


12ХНЗА


<l20


260


950


700


490


420


210


0,05


Валы подвергают токарной обработке и последующему шлифованию посадочных поверхностей.

Торцы валов для облегчения посадки деталей, во избежание обмятий повреждения рук рабочих, выполняют с фасками.

Расчётные схемы валов

Валы рассчитывают, как балки на шарнирных опорах. Для валов, вращающихся в подшипниках качения, установленных по одному на опоре, эта схема обеспечивает получение достаточно точных результатов. Силы на валы передаются через насаженные на них детали: зубчатые колеса, звездочки, шкивы, муфты и т.д. При простых расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают сосредоточенные силы и моменты на средние своей ширины, и эти сечения вала принимают за расчетные. В действительности силы взаимодействия между ступицами и валами распре­делены по всей длине ступиц. Для большинства валов современных быстроходных машин ре­шающее значение имеет сопротивление усталости. Усталостные разрушения составляют до 40...50% случаев выхода из строя валов.

Для тихоходных валов из нормализованных, улучшенных и закален­ных с высоким отпуском сталей, ограничивающим критерием может быть статическая несущая способность при пиковых нагрузках. Для валов из хрупких и малопластичных материалов при ударных нагрузках и низких температурах ограни­чивающим критерием является сопротивление хрупкому разрушению.

Расчёты на прочность

Валы испытывают действие напряжений изгиба и кручения, оси - только напряжения изгиба. Постоянные по величине и направлению силы вызывают в неподвижных осях постоянные напряжения, а во вращающихся осях и валах - напряжения, изменяющиеся по симметричному знакопеременному циклу.


Основной (приближенный) расчет вала

Основной (приближенный) расчет вала заключается в вычислении изгибающих и крутящих моментов в характерных сечениях вала, строят эпюры этих моментов.

Для входного вала.

Дано:

Т=8,4 кНмм, d=32 мм, Ft=2T/d=2*8,4/26=0,525 кH. Fr=Fttg20/cosРасчет валов=525*0.36397/.936939=203 H.

Материалы вала: ст. 45 улучш.

Расчет валов МПа, Расчет валовМПа, Расчет валовМПа.

Решение.

При действии нагрузок на вал в разных плоскостях их раскладывают на две взаимно перпендикулярные плоскости, за одну из которых прини­мается плоскость действия одной из сил.

Вертикальная плоскость.

Расчет валов Расчет валов Расчет валов;Расчет валов

Расчет валов

Расчет валов

реакции определены, верно


Определяются изгибающие моменты в вертикальной плоскости

Расчет валовкНмм, Расчет валовкНмм Расчет валовкНмм

Расчет валовРасчет валов кНмм

Расчет валов кНмм.

Строится эпюра Расчет валов.


Горизонтальная плоскость.

Расчет валов Расчет валов Расчет валов;Расчет валов

Расчет валов Н.


Определяются изгибающие моменты в горизонтальной плоскости

Расчет валовРасчет валовкНмм, Расчет валов кНмм.

Строится эпюра Расчет валов.


Для определения суммарного изгибающего момента складывают гео­метрически изгибающие моменты МВ и МГ во взаимно перпендикулярных плоскостях по формуле

Расчет валов

Максимальный суммарный изгибающий момент

Расчет валов кНмм.

Расчет валов кНмм.

Строится эпюра Расчет валов.

Расчет валов

Опасное сечение определяется эпюрами моментов, размерами сечений вала и концентрацией напряжений. По размеру сечения вала опасное сечение выбирается возле шестерни. По эпюре суммарного момента определяется момент в опасном сечении, h=14 мм:

Расчет валов кНмм.

Окончательно диаметр вала в опасном сечении определяется по экви­валентному моменту, который равен геометрической сумме суммарного из­гибающего и крутящего момента по третьей теории прочности.

Расчет валов кНмм.

Расчет валов кНмм.


Строим эпюру эквивалентного момента.


Расчет валов МПа

[би]ш, Мпа- допускаемое напряжение изгиба по симметричному циклу нагружения,

бв - временное сопротивление материала(табл. 1).

Расчет валов


Полученный диаметр вала нужно округлить в большую сторону до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров.

Выбирается d=17 мм.


Для выходного вала.

Дано:

Т=26 кНмм, d=105,35 мм, Ft=2T/d=2*26/105,35=0,494 кH.

Fr=Ft*tg20/сщыРасчет валов=0,514*036394/0,93969=0,191 кH.

Расчет валов кH.

Материалы вала: ст.45 улучш.:

Расчет валов МПа, Расчет валовМПа,

Расчет валовМПа,

Решение.

Вертикальная плоскость.

Расчет валов Расчет валов,

Расчет валов кНмм,

Расчет валов Расчет валов

Расчет валов

Расчет валов Н,

Расчет валов Расчет валов, следовательно, реакции определены правильно.

Определяются изгибающие моменты в вертикальной плоскости

Расчет валов кНмм. Расчет валов кНмм,

Расчет валов кНмм.

Расчет валов

Строится эпюра Расчет валов.


Горизонтальная плоскость

Расчет валов,

Расчет валов Н.

Расчет валов

Расчет валов

Расчет валов

Расчет валов кНмм.

Расчет валов кНмм.

Строится эпюра Расчет валов.


Для определения суммарного изгибающего момента складывают гео­метрически изгибающие моменты МВ и МГ во взаимно перпендикулярных плоскостях по формуле

Расчет валов

Максимальный суммарный изгибающий момент

Расчет валов кНмм.

Строится эпюра Расчет валов.


Выбирается опасное сечение там, где действует максимальный изгибающий момент.

Окончательно диаметр вала в опасном сечении определяется по экви­валентному моменту, который равен геометрической сумме суммарного из­гибающего и крутящего момента по третьей теории прочности.

Расчет валов кНмм.


Строим эпюру эквивалентного момента.

Расчет валов МПа.

[би]ш, Мпа- допускаемое напряжение изгиба по симметричному циклу нагружения, бв - временное сопротивление материала(табл. 1).

Расчет валов


Расчет валовПолученный диаметр вала нужно округлить в большую сторону до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров.

Окончательно принимаем d=20 мм.

Уточненный расчет вала на выносливость

Расчеты вала на выносливость являются проверочными и выполняют­ся

после определения формы и размеров вала в результате предварительно­го расчета и разработки эскизной компоновки.

Уточненный расчет заключается в определении коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях, в соответствии с эпюрами моментов, с учетом концентраторов напряжений. Размеры вала, полученные при проектном расчете, могут быть изме­нены в результате проведенного уточненного расчета.

Размеры вала считаются выбранными оптимально, если действитель­ные коэффициенты запаса прочности по сечениям соответствуют рекомен­дуемым пределам (n = 1,5....3.0). Увеличение запаса прочности против ре­комендуемого может быть связано либо с требованиями жесткости вала, ли­бо с необходимостью увеличения диаметра вала под подшипники. При расчете на выносливость полагают, что постоянные по величине и направлению силы передач вызывают во вращающихся валах перемен­ные напряжения изгиба, изменяющиеся по симметричному циклу.


Для входного вала.


Проверку на усталостную прочность производят по величине коэффи­циента запаса прочности: Расчет валов

где Расчет валов - коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям соответственно.


При симметричном цикле нагруження

Расчет валов

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям, если привод работает без остановок длительное время, определяют

по формуле Расчет валов

где Расчет валов - предел текучести материала вала, МПа (в та6л2.1).

Если привод работает с частыми остановками (то нулевой цикл), то

Расчет валов

Расчет валов пределы выносливости стандартных об­разцов соответственно при изгибе и кручении. МПа.

Расчет валов напряжения изгиба и кручения в опасных сечениях вала, МПа ;

Расчет валовэффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении;

Расчет валовкоэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения вала, Расчет валов - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла

Напряжения в опасных сечениях определяют по формулам:

Расчет валов; Расчет валов; где Расчет валов - результирующий изгибающий момент, Н.мм;

Т -крутящий момент, Н.мм;

Wнетто, W рнетто - осевой и полярный моменты сопротивления сечений вала без учета шпоночной канавки.

Расчет валов

Расчет валов

где d - диаметр вала в опасном сечении, мм;


Расчет валов МПа;


Расчет валов Расчет валов МПа;

Расчет валов Расчет валов

Расчет валов Расчет валов Расчет валов


Расчет валов

Расчет валов

Тогда коэф. Запаса прочности равен


Расчет валов

Диаметр вала оставляем =17 мм., не уменьшаем.


Для выходного вал

По диаметру вала выбирается призматическая шпонка вхh=6х6.


Расчет валов

Расчет валов

где d - диаметр вала в опасном сечении, мм;

Ь и t - размеры шпоночной канавки, мм.


Расчет валов МПа;


Расчет валов Расчет валов МПа;

Расчет валов Из табл. находятся

Расчет валов

Расчет валов

Тогда коэф. Запаса прочности равен


Расчет валов


Так как запас прочности больше трех, можно диаметр вала уменьшить до 15 мм., но диаметр вала уменьшать не будем, оставим под подшипник и тогда диаметр вала оставляем d = 20 мм.

По диаметру вала выбирается призматическая шпонка вхh=6х6.


Расчет валов Расчет валов

Тогда коэф. Запаса прочности равен

Расчет валов

Следовательно оставляем диаметр вала в опасном сечении d=20 мм.


Таблица 6

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для валов в месте шпоночной канавки при изгибе и кручении


Бв, МПа


Кб


К,


500


1.6


1.4


600


1.76


1.54


700


1.9


1.7


800


2.01


1.88


900


2.15


2.05


1000


2.26


2.22



Таблица 7

Значение коэффициентов влияния абсолютных размеров Расчет валов


Углеродистая сталь


Легированная сталь


Диаметр вала, мм


Расчет валов,


Расчет валов


Расчет валов

15


0.95


0.87


0.87


20


0.92


0.83


0.83


30


0.88


0.77


0.77


40


0.85


0.73


0.73


50


0.81


0.70


0.70


70


0.76


0.67


0.67


100


0.70


0.62


0.62



Подшипники качения

Предварительно выбираются шариковые радиально – упорные однорядные подшипники ТИП 36103 , особо легкая серия.


Подшипники качения это опоры, использующие в основе трение качение.

Любой подшипники качения состоит из наружной и внутренней обоймы, тел качения и сепараторов. Подшипники качения это группы деталей стандартизованные в мировом масштабе. Подшипники качения в зависимости от формы тел качения могут быть шариковыми и роликовыми. Основные достоинства подшипников тел качения: малый расход смазочных материалов, высокая несущая способность на единицу ширины, малые моменты трения, малое тепловыделение.

В соответствии с критериями работоспособности подшипники рассчитываются на усталостное выкрашевание.

Расчет валов, где L – число миллионов оборотов до появления признаков усталости; С- динамическая грузоподъемность – это такая нагрузка, которую выдерживает подшипник при Расчет валов млн. оборотов; Fпр –приведенная нагрузка учитывает Fr и Fx.

Fпр=(хккFp+yFx)кбкт , где x,y- коэф. приведения соответственно радиальной и осевой нагрузки; кк =1,-коэф. кольца, учитывает вращение наружной обоймы; кб- коэф. безопасности, учитывает динамичность нагрузки; кт- температурный коэф., при Т<100 С равен 1.

При Расчет валов подшипник рассчитывается только на радиальную нагрузку.

е=Fx/Co, Сo-статическая грузоподъемность.


При проектировании задача выбора подшипника сводится к расчету его долговечности.

Расчет валов , в часах.


Расчет подшипников

Для вала-шестерни.

Исходные данные: х=1, Расчет валов, n=1415 об/мин, тре­буемая долговечность подшипников L10h =3000 ч.

Максимальные длительно дей­ствующие силы:

Расчет валов H,

Расчет валов Н, расчет ведется только для одной опоры Расчет валов Н.

Расчет валов


Предварительно принимаем шариковые радиальные подшипники особо легкой серии 103.

Для этих подшипников из табл. находим, что Сr=5700 Н, СОr=4100 Н.

прини­маем X =0,45, Y=1,33, е=0,41.

Расчет валов

Расчет валов

Расчет валов

Расчет валов

Расчет валов

Принимаем Расчет валов=1 температура работы под­шипника меньше 100°С.

Кк =1,Расчет валов, Расчет валов. Расчет валов Н.

Расчет валов

Для более нагруженной опоры.

Расчет валов

Расчет валов

Расчет валов


Расчет валов млн. об.

Расчет валов часов.

Т.к. базовая долговечность больше требуемой, то подшипник пригоден. Выбираются шариковые радиально - упорный однорядные подшипники ГОСТ 8338-75 особо легкой серии.

d,мм D,мм В,мм С,кН Со,кН
17 35 10 5,71 3,58

Для отдельного вала.

Исходные данные: х=0,45, Расчет валов, n=429,75 об/мин, тре­буемая долговечность подшипников L10h =3000 ч.

Максимальные длительно дей­ствующие силы:

Расчет валов Н, Расчет валовН.

Расчет валов


Предварительно принимаем шариковые радиальные подшипники легкой серии 204.

Для этих подшипников из табл. находим, что Сr=5700 Н, СОr=4100 Н.

прини­маем X =1, Y=0.

Принимаем Расчет валов=1 температура работы под­шипника меньше 100°С.

Кк =1. Расчет валов Н.

Расчет валов млн. об. Расчет валовчасов.

Т.к. базовая долговечность больше требуемой, то подшипник пригоден. Выбираются шариковые радиально - упорные однорядные подшипники ГОСТ 8338-75 легкой серии.

D,мм D,мм В,мм r,мм С,кН Со,кН
20 47 14 1,5 10 6,3

Подбор крышек подшипников

Для данных подшипников выбираются крышки закрытого и открытого типа.

Крышки подшипников изготовляют из чугуна марки СЧ-21. Различают крышки подшипников привертные и закладные.

Форма крышки зависит от конструкции опоры вала. Чаще всего торец вала не выступает за пределы подшипника. Поэтому наружная поверхность крышки плоская.

Опорные поверхности под головки крепежных болтов необходимо чаще всего обрабатывать. Обрабатывают или непосредственно те места, на которые опираются головки винтов, или весь поясок на торце в зоне расположения головок винтов. С точки зрения точности и быстроты предпочтительнее токарная обработка, чем обработка опорных поверхностей на сверлильном станке.

При установки в крышке подшипника манжетного уплотнения предусматривают 2-3 отверстия диаметром 3…4 мм для выталкивания изношенной манжеты. В некоторых конструкциях отверстие в крышке под манжетное уплотнение делают сквозным.

Чаще фланцы крышек выполняют круглой формы ; обычно форма крышки должна соответствовать платика корпусной детали, к которой крышка привертывается. При этом размер а определяется возможностью установки винта крепление крышки к корпусу. С целью снижения расхода металла при изготовлении, как самой крышки, так и корпусной детали, фланцы привертных крышек иногда изготовляют некруглой формы, сокращая размер а фланца на участках между отверстиями под венты крепления. Еще большее снижение расхода металла можно получить, если крышку выполнить квадратной. Чтобы не происходило значительного снижения жесткости и прочности фланца, при сокращении размера а не рекомендуется переходить за окружность центров DO крепежных отверстий.

Наружный диаметр крышки выполняют с такими отклонениями, при которых в сопряжении с корпусом крышка образует очень малый зазор, препятствующий вытеканию масла из корпуса.

Толщину стенки принимают в зависимости от диаметра отверстия под подшипник.

Обычно крышки изготовляют из чугуна. Однако с целью повышения прочности резьбы закладную крышку с резьбовым отверстием под нажимной винт изготовляют из стали.


Литература


1.Дунаев П. Ф., Лелеков О. П., Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для машиностроит. Спец. Вузов.- М.: Высшая школа 1985.-416., ил.

2.Сулейманов А. С. Оформление графической части проекта привода в курсе “Детали машин”.-УГНТУ:2001.-29с.

3.Зарипов С. Г., Расчет валов.-УГНТУ:2000.-18с.

Рефетека ру refoteka@gmail.com