Розв’язання

1. Визначаємо максимальне нормальне напруження.

,

де - осьовий момент опору круглого перерізу.

Дотичні напруження:

,

де - полярний момент опору круглого перерізу.

2. По емпіричних формулах §2.15 [1] знаходимо.

а) границя витривалості при вигині:

,

б) границя витривалості при крутінні:

,

в) границя плинності при крутінні (приклад 4.15 до § 5.15 [1]):

.

3. Знаходимо дійсний коефіцієнт концентрації напруження по формулі (§4.15 [1]).

,

.

4. Визначаємо масштабний коефіцієнт.

, де розмірність d у см,

.

5. Коефіцієнти запасу міцності.

а) по нормальних напруженнях (ф.22.15 § 5.15 [1]):

,

б) по дотичних напруженнях (ф.23.15 там же):

,

де τ_а , σ_а - амплітудні значення напруг циклу.

При симетричному циклі: ,

де , ,

При пульсуючому циклі:

.

ІНДИВІДУАЛЬНІ ЗАВДАННЯ ДЛЯ РОЗДІЛУ ДЕТАЛІ МАШИН

Завдання I

1-а група завдань

Розрахувати циліндричні або конічну фрикційні передачі (Рис.1 і 2). Передана ведучим колесом потужність Р₁ , кутова швидкість його ω₁ і кутова швидкість веденого колеса ω₂ наведені відповідно в табл.1 і 2.

Рис. 1

Рис. 2

Таблиця 1

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1, кВ	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5
ω1 рад/с	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75
ω2 ад/с	12	16	21	26	32	23	27	32	40	50

Таблиця 2

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1, кВт	2,0	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9
ω1 рад/с	36	38	40	42	44	46	48	50	52	54
ω2 рад/с	18	19	20	21	22	23	24	22	26	27

Порядок розрахунку

1. Прийняти вихідні дані за матеріалами фрикційних коліс.

2. Визначити передатне відношення.

3. Визначити крутячий момент на ведучому колесі.

4. Визначити діаметр d₁ меншого колеса катка (середній діаметр у випадку конічної фрикційної передачі).

5. Визначити діаметр d₂ більші колеса катка (середній діаметр у випадку конічної фрикційної передачі).

6. Визначити відсутні геометричні розміри коліс.

Контрольні питання

1. У яких механізмах фрикційні передачі одержали найбільше поширення?

2. Охарактеризуйте переваги й недоліки фрикційних передач.

3. Поясніть, для яких фрикційних передач застосовані формули визначення діаметра ведомого катка

d₂ = i d₁ ε; d₂ = I d₁; d₂ = i d₁ (1 - ε).

4. Поясніть, як змінюються умови роботи фрикційної передачі (коефіцієнт тертя, коефіцієнт ковзання, вимоги до точності виготовлення елементів передач, КПД і ін.), якщо один з катків обтягти шкірою.

5. По якій формулі можна визначити передатне відношення фрикційної передачі з конічними катками [кут перетинання осей δ/2]:

; ; ; , де - кут при вершині початкового конуса ведомого катка?

6. Намалюйте схему фрикційної передачі й укажіть схему дії сил на катки. Поясніть, якою повинна бути сила притиснення катків друг до друга стосовно корисного окружного зусилля, щоб забезпечити роботу фрикційної передачі:

а)дорівнює; б)більше й менше, в)завжди менше, г)завжди більше.

7. Напишіть формулу для визначення контактного зусилля притиснення катків у фрикційній передачі, поясніть її.

8. Для розрахунку фрикційних передач на міцність використовують формулу Герца .

Поясніть, як визначаються вхідні в неї параметри.

9. Як проводиться кінематичний розрахунок фрикційних передач?

10. Саме широке поширення одержали фрикційні варіатори: 1) дискові, 2) лобові, 3) торові,

4)конусні,5)кульові. Які з них варто застосовувати для створення передачі між пересічними осями?

2-а група завдань

Розрахувати плоскопасову й клинопасову передачі (Рис. 3). Передана привідним шківом потужність Р₁, кутова швидкість його ω₁ і кутова швидкість ведомого валу ω_2,діаметр привідного валу dв₁, діаметр ведомого валу dв₂ наведені відповідно в табл. 3 і 4.

Таблиця 3

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1, кВт	2,0	2,0	3,0	3,0	4,0	4,0	5,0	5,0	6,0	6,0
ω1 рад/с	35	37	48	57	64	70	80	96	115	130
ω2 рад/с	22	25	28	30	32	35	37	40	48	45
dв1 мм	20	20	20	20	20	25	25	25	25	25
dв2 мм	25	25	25	25	25	30	30	30	30	30

Таблиця 4

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1, кВт	2,2	3,0	3,4	4,2	4,8	5,4	6,0	6,2	6,6	7,0
ω1рад/с	40	96	130	120	165	216	273	292	336	382,8
ω2 рад/с	20	40	50	40	50	60	70	73	80	87
dв1 мм	20	20	20	20	25	25	25	25	25	25
dв2 мм	25	25	25	25	30	30	30	30	30	30

Рис. 3

Порядок розрахунку

1. Вибрати тип пасу.

2. Визначити передатне відношення.

3. Визначити діаметри шківів.

4. Виконати перевірочний розрахунок по допустимій швидкості пасу.

5. Зробити уточнення педатнього відношення.

6. Задатися попередньою міжосьовою відстанню.

7. Визначити розрахункову довжину ременя.

8. Визначити площу поперечного переріза пасу.

9. Визначити розрахункову окружну силу.

10. Визначити потребну кількість пасів (для клинопасової передачі).

11. Виконати перевірочний розрахунок пасів на довговічність. 12. Визначити дійсну міжосьову відстань.

13. Визначити відсутні розміри шківів.

Контрольні питання

1. Назвіть типи пасових передач залежно від форми поперечного переріза пасу, їхні переваги й недоліки.

2. Розрізняють передачі:

а) зачепленням по безпосередньому контакті робочих тіл і по гнучкому зв'язку;

б) тертям з безпосереднім контактом робочих тіл і по гнучкому зв'язку.

До якому з названих типів відноситься пасова передача?

1. Розрізняють наступні види пасових передач:

а) відкрита,б) перехресна, в) напівперехресна, г) кутова. Яку з них застосовують для з'єднання паралельних валів однакового напрямку обертання?

4.Який тип пасової передачі застосовують при малій міжосьовій відстані й великому передаточному числі?

5.Яка пасова передача допускає найбільше передатне відношення:

а) плоскопасова, б) клинопасова, в) круглопасова?

5. Охарактеризуйте конструкцію плоских і клинових пасів. Які з них випускаються промисловістю тільки замкнутими?

6. Напишіть і поясніть формули для визначення міжосьової відстані клинопасової передачі. Укажіть, яка з перерахованих формул є правильною для визначення оптимальної міжосьової відстані плоскопасових передач:

1) a = d₁ + d₂ ; 2) a = 2( d₁ + d₂ ); 3) a = 4( d₁ + d₂ )

Де d₁ і d₂ - діаметр відповідно привідного й ведомого шківа.

8. Які мінімальні значення кутів обхвату меншого шківа пасом застосовують на практиці?

9. Охарактеризуйте співвідношення між швидкостями пасової передачі: V₁-привідного шківа, V₂ – ведомого шківа, V_Р - ременя.

10. З якою метою вводяться обмеження на максимально можливе відношення товщини пасу до діаметра меншого шківа:

а) стабілізація пружного ковзання; б) обмеження напруги вигину; в) забезпечення достатнього зчеплення пасу зі шківом;

г) створення певного попереднього натягу?

11. Напишіть і поясніть формулу для визначення натягу привідних і ведомої ланок і початкового натягу пасу пасової передачі.

12. Розрахунок клинових пасів по тяговій здатності полягає у визначенні необхідного для розглянутої передачі кількості пасів:

Z = K_g ∙ P₁ : P₀ ∙ ∙ K_l ∙K_z

Що означають і як визначаються коефіцієнти що входять у формулу? Який із цих коефіцієнтів, і в яких випадках не враховується при розрахунках?

13. Як розраховуються паси на довговічність?

14. Діаметр меншого шківа плоскопасової передачі:

Як перевіряють цей діаметр по допустимій швидкості, що, до пасу? Як визначають діаметр меншого шківа клинопасової передачі, а також діаметри більших шківів названих передач?

13. Як розраховується площа поперечного перерізу плоского пасу по тяговій здатності?

3-я група завдань

1. Розрахувати циліндричні й конічну зубчасті передачі (Рис. 4 і 5). Передана шестірнею потужність P₁ , кутова швидкість ω₁ і кутова швидкість колеса ω₂ наведені відповідно в табл. 5 і 6. Розрахунок зробити для. трьох марок сталей, виконати порівняльний аналіз передач по техніко-економічним і показниках міцності, обґрунтувати найвигідніший варіант.

2. Розрахувати зубчасту передачу по оптимізації міжосьової відстані.

Таблиця5

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1, кВт	5	14	6	7	8	9	10	12	12	13
ω1 рад/с	145	90	145	96	74	74	80	84	82	86
ω2 рад/с	15	8	13	11	9	7	3	4	5	6

Таблиця 6

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1, кВт	11	12	12	13	14	14	13	12	11	10
ω1 рад/с	82	84	84	86	88	90	92	94	96	93
ω2 рад/с	4	5	5	6	7	8	9	10	11	12

Порядок розрахунку

1. Визначити передатне відношення.

2. Розрахувати крутячий момент на шестірні.

3. Визначити міжосьову відстань (циліндрична передача) або початковий середній діаметр шестірні (конічна передача) - проектний розрахунок на контактну міцність.

4. Визначити число зубів зубчастих коліс.

5. Визначити фактичне передатне відношення.

6. Визначити модуль зачеплення.

7. Зробити перевірочний розрахунок зубів шестірні на вигин.

8. Визначити розміри зубів.

9.Визначити діаметри зубчастих коліс (і ділильних конусів конічних коліс).

10. Визначити окружну швидкість передачі.

11. Зробити порівняльний аналіз отриманих даних за розрахунками передач для трьох марок обраних сталей:

а) габаритні розміри й маса зубчастих коліс;

б) контактні напруги.

12. Скласти схему розрахунку оптимальної міжосьової відстані для обраних трьох марок сталей.

Рис. 4

Рис. 5

Контрольні питання

1. Як класифікуються зубчасті передачі?

2. Для яких цілей застосовують зубчасті передачі? 0характеризуйте області їхнього застосування, переваги й недоліки.

3. Чи можна при незмінній переданій потужності за допомогою зубчастої передачі отримати більший крутячий момент? Якщо можна, то яким чином?

4. Охарактеризуйте відмінні риси циліндричних і конічних зубчастих передач.

5. Поясніть, за рахунок якого фактору досягається постійність передатного відношення в зубчастих передачах.

6. Які з названих зубчастих передач застосовуються для передачі обертання між пересічними валами:

а) циліндричні із прямими, косими, шевронними зубами;

б) конічні із прямими, косими, круговими зубами;

в) циліндричне колесо й рейка?

7. Поясніть основні параметри циліндричного зубчастого колеса, назвіть стандартизовані з них.

8. Назвіть відмінні риси передач із конічними зубчастими колесами в порівнянні із циліндричними.

9. Що називають модулем зубчастого колеса? Який існує взаємозв'язок між нормальним (m_n) торцевим (m_t) модулями коcозубого колеcа? Який з названих модулів призначається зі стандартного ряду чисел?

10. Охарактеризуйте геометричні параметри конічного зубчастого колеса.

11. Які з параметрів повинні бути однаковими: ділильні діаметри ширина, число зубів, крок, щоб зубчасті колеса були уведені в зачеплення?

12. Повна висота зуба в нарізаному без зсуву зубчастому колесі дорівнює 9 мм. Чому дорівнює модуль?

13. Діаметр окружності виступів зубчастого колеса дорівнює 110 мм, число зубів - 20. Чому дорівнює діаметр ділильної окружності?

14. Скільки зубів має прямозубе колесо, якщо висота зуба h = 18 мм, а діаметр вершин d_a = 176 мм?

15. Який профіль зубів зубчастих передач найпоширеніший і чому?

16. Поясніть основні параметри конічного зубчастого колеса.

17. Напишіть і поясніть формули для визначення відстані між осями зубчастих коліс циліндричної передачі.

18. Як визначається ширина вінця циліндричного колеса?

19. По якому з названих принципів побудовані ряди стандартних значень міжосьових відстаней, передаточних чисел, коефіцієнта ширини зубів: а) ряд доцільних чисел; б) арифметична прогресія;

в) геометрична прогресія; г) логарифмічний ряд?

20. Поясніть сутність зсуву зубчастих передач.

21. Охарактеризуйте матеріали, з яких виготовляють зубчасті передачі (колеса). Яким з названих матеріалів варто віддавати перевагу: а)средньовуглецеві сталі звичайної якості без термообробки; б)средньовуглецеві якісні й хромисті леговані сталі нормалізовані, поліпшені; в) средньовуглецеві якісні й хромисті леговані сталі з об'ємним загартуванням; г) маловуглецеві й леговані сталі з поверхневою хіміко-технологічною обробкою?

22. Поясніть типові конструкції зубчастих коліс і способи, їхнього виготовлення. Як залежить конструкція зубчастих коліс від їхніх розмірів?

23. Якими способами підвищують твердість зубів зубчастих коліс і як вони класифікуються залежно від твердості? Поясніть переваги поверхневого загартування зубів.

24. Чому зуби шестірні повинні бути більш міцними, ніж колеса?

25. Охарактеризуйте ступінь точності зубчастих передач. Які з них поширені при виготовленні циліндричних і конічних зубчастих колес? Залежно від яких параметрів призначаються ступені точності коліс: а)від окружної швидкості; б)від частоти обертання; в)від переданої потужності? г)від крутячого моменту?

26. Як проводиться кінематичний розрахунок зубчастих передач?

27. Напишіть силові розрахункові залежності зубчастих передач.

28. Охарактеризуйте основні критерії працездатності зубчастих передач.

29. Який з наведених критеріїв працездатності зубчастих передач уважають найбільш імовірним для передач у закритому виконанні: а) поломка зубів; б) усталостное викрашування поверхневих шарів; в) абразивне зношування; г) заїдання зубів?

30. Як розраховується міцність у зубчастих передачах? Напишіть базову формулу для розрахунку зубів на вигин.

31. Два зубчастих нормальних колеса однакової ширини й числа зубів і з одного матеріалу мають різний модуль - 2 і 4 мм. У якого з них міцність на вигин більше?

32. Як зміниться міцність на вигин зубів зі збільшенням діаметра зубчастого колеса за рахунок числа зубів?

33. Як зміниться напруга вигину, якщо навантаження на передачу збільшаться в 4 рази?

34. Які способи використовують для збільшення изгибной міцності зубів?

35. Напишіть і поясніть формулу Герца для роботи зубчастих передач на контактну міцність.

36. Як зміняться контактні напруги, якщо навантаження на зубчасту передачу зростуть в 4 рази?

37. Випишіть із підручника формули для визначення міжосьової відстані (з умов контактної міцності) і модуля (з умов роботи на вигин зубів циліндричної передачі). Поясніть вхідні в них параметри.

38. Як вибирають допустимі напруження, при розрахунках зубів на міцність? Чи зв'язують цей вибір із твердістю матеріалу, механічними його характеристиками, характеристиками зносостійкості?

39. Для підлягаючому проектуванню закритої зубчастої передачі відомо: крутний момент на колесі Т₂ ; частота обертання колеса n₂ ; режим навантаження (коефіцієнт ДО₂). Чи досить цих умов, щоб виконати її розрахунок? Якщо недостатньо, то які з названих необхідно додати: число зубів Z₂ ; передатне відношення й ; потужність на колесі Р₂ ?

40. Чи можна розраховувати циліндричні й конічні передачі на контактну міцність по тим самим формулах? Якщо можна, то при яких умовах?

41. Охарактеризуйте порядок розрахунку зубчастих передач.

4-а група завдань

Розрахувати черв'ячну передачу з архімедяним черв'яком (Рис.6). Передана черв'яком потужність Р₁, кутова швидкість черв'яка ω₁ і передаточне число передачі й наведені в табл.7. Розрахунок зробити для трьох марок (сталей, бронз, латуней), виконати порівняльний аналіз передач по техніко-економічним і міцністним показниках, обґрунтувати найвигідніший варіант» Розрахувати черв'ячну передачу з оптимізацією міжосьової відстані.

Таблиця 7

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1, кВт	8	9	10	11	12	12	11	10	9	8
ω рад/с	76	76	76	110	120	140	144	144	95	95
і	14	16	8	22	20	18	12	21	17	8

Рис. 6

Порядок розрахунку

1. Призначити матеріали для деталей передачі.

2. Визначити число зубів колеса й число заходів черв'яка.

3. Визначити кутову швидкість колеса.

4. Визначити потужність, передану черв'ячним колесом.

5. Визначити крутний момент на черв'ячному колесі.

6. Визначити міжосьову відстань передачі - проектний розрахунок на контактну міцність.

7. Визначити модуль черв'ячного колеса.

8. Визначити швидкість ковзання витків різьблення черв'яка по зубах колеса - критерій оцінки правильності вибору матеріалу.

9. Уточнити КПД передачі, потужність Р₂ і крутячий момент М₂ .

10. Визначити параметри вихідного контуру черв'яка.

11. Виконати перевірочний розрахунок зубів черв'ячного колеса на вигин.

12. Розрахувати розміри зубів.

13. Розрахувати основні геометричні параметри черв'яка й колеса.

14. Зробити порівняльний аналіз отриманих даних з розрахунку черв'ячної передачі для трьох марок обраного матеріалу:

а) габаритні розміри й маса деталей і черв'ячної передачі;

б) контактні напруги.

15. Скласти схему розрахунку оптимальної міжосьової відстані черв'ячної передачі для трьох марок обраного матеріалу.

Контрольні питання

1. Охарактеризуйте конструктивні особливості черв'ячних передач.

2. Як класифікуються черв'ячні передачі? Які розрізняють черв'яки за формою профілю різьблення? Які з них одержали найбільше поширення й чому?

3. У яких випадках застосовують черв'ячні передачі:

а) осі валів паралельні; б) перетинаються під деяким кутом;

в) схрещуються під прямим кутом?

4. Назвіть переваги й недоліки черв'ячних передач. Чому черв'ячні передачі мають значно менший КПД, чим звичайні зубчасті?

5. У якому діапазоні передаточних чисел застосовуються черв'ячні передачі: a) і < 1; б) і > 1; в) і = 1 - 8; г) і = 8 - 90?

6. Якщо в черв'ячній передачі за інших рівних умов двух-заходний черв'як замінити четрьохзаходним, як зміниться КПД передачі?

7. Назвіть основні геометричні параметри черв'ячної передачі. Поясніть параметр q. Які геометричні параметри черв'ячних передач стандартизовані?

8. Напишіть формулу для визначення міжосьової відстані черв'ячної передачі й поясніть її. Які параметри черв'ячної передачі можна розрахувати, знаючи міжосьову відстань?

9. Яке сполучення матеріалів рекомендується для деталей черв'ячної передачі?

10. Які сили діють у зачепленні черв'ячної передачі? Напишіть їхнє визначення.

11. Який елемент черв'ячної передачі лімітує її працездатність:

а) черв'ячне колесо; б) черв'як; в) черв'як і колесо рівною мірою?

12. Який з названих критеріїв працездатності черв'ячних передач найбільш імовірний: а) зношування; б) згинаюча міцність;

в) контактна міцність?

13. Випишіть формули для перевірочного й проектного розрахунків коліс на вигин. Поясніть їх.

14. Випишіть формули для розрахунку черв'ячних коліс на контактну міцність. Поясніть їх.

15. Без якого з названих параметрів можна обійтися при проектувані черв'ячної передачі:

а) момент на колесі; б)передаточне число передачі;

в) число заходів черв'яка; г) число зубів колеса?

16. Як проводиться перевірочний розрахунок черв'яка на статичну міцність і твердість?

5-а група завдань

Розрахувати ланцюгову передачу (мал.7). Передана потужність Р₁, кутова швидкість привідного вала ω₁ і кутова швидкість ведомого вала ω₂ наведені в табл.8. Розрахунок виконати для значень міжосьової відстані а = (30, 40, 50) t. Зробити аналіз кожної передачі за техніко-економічними показниками й розрахунку на міцність. Поясніть найвигідніший.

Таблиця 8

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р1, кВт	5	5	6	6	7	7	8	8	9	9
ω1 рад/с	77	50	100	52	150	54	150	60	150	58
ω2 рад/с	32	15	38	16	44	17	44	20	48	19

Порядок розрахунку

1. Задати вихідні умови й відсутні величини для розрахунку.

2. Визначити передатне відношення.

3. Визначити параметри ланцюга виходячи зі значень міжосьової відстані.

4. Визначити швидкості ланцюга.

5. Розрахувати окружну силу передачі.

6. Виконати перевірочний розрахунок ланцюга на зносостійкість.

7. Розрахувати число ланок ланцюга.

8. Визначити довжину ланцюга.

9. Уточнити міжосьову відстань.

10. Визначити діаметри зірочок і розміри зубів.

11.Виконати аналіз розрахованих передач із міжосьовою відстанню

а =(30, 40, 50) t мм по габаритних розмірах і контактних напругах.

Контрольні питання

1. Як класифікуються ланцюгові передачі? Назвіть основні елементи ланцюгової передачі.

2. Охарактеризуйте переваги й недоліки ланцюгових передач. Коли ці передачі доцільно застосовувати?

3. Назвіть типи приводних ланцюгів і основні їхні характеристики. Які ланцюги в ланцюгових передачах одержали найбільше поширення?

4. З яких матеріалів виготовляють елементи приводних ланцюгів і зірочок?

Рис. 7

5. Що включає геометричний розрахунок ланцюгових передач?

6. Напишіть формулу для визначення ділильного діаметра зірочки. Як визначають діаметр вершин і западин зубів зірочок?

7. Які передаточні числа рекомендується застосовувати для ланцюгових передач?

8. Який з названих критеріїв працездатності ланцюгових передач найбільш імовірний: а) зношування ланцюга; б) усталостне руйнування ланцюга; в) поломка роликів;г) зношування зубів зірочок?

9. У чому суть розрахунку ланцюгових передач на міцність?

10. Напишіть і поясніть формулу для розрахунку ланцюгової передачі на зносостійкість шарнірів.

11. Як вибирається ланцюг по стандарту?

12. У якій передачі із проміжним гнучким зв'язком навантаження на вали найменша?

13. Які вихідні дані досить знати, щоб зробити повний розрахунок ланцюгової передачі?

14. Які параметри зірочок і ланцюгів стандартизовані?

15. Назвіть області застосувань ланцюгових передач.

6-а група завдань

Вибрати оптимальні розміри й потужність електродвигуна (Рис.8) стрічкового конвеєра. Зусилля, передане стрічкою, F_A, швидкість стрічки V_A і діаметр приводного барабана D_δ наведені в табл.9.

Таблиця 9

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
FA, кН	5,0	5,2	5,8	6,0	6,8	7,0	8	7,5	7,8	8,0
VA, м/с	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	150	1,7	1,8	1,9
Dδ, мм	250	270	280	310	330	350	370	380	390	400

Порядок розрахунку

1. Увести вихідні дані: зусилля, передане стрічкою F_A ; швидкість стрічки V_A; діаметр приводного барабана D_δ .

2. Увести параметри стандартного ряду електродвигунів. Передбачається варіювання частотою обертання вала електродвигуна (цикл по n_эд) і аналіз розмірів і маси електродвигуна. Для кожної синхронної частоти обертання

n = 750, 1000. 1500 хв^-1 увести масиви потужності P_эдi, кВт; габаритних розмірів d₃₀ ∙ l₃₀ , мм; маси m_эдi. , кг.

Номінальна частота обертання вала електродвигуна, n = 750 хв^-1

Рис. 8

Pэдi	5,5	7,5	10	13	17	22	30	40
nэдi	710	720	720	730	730	735	735	750
d30	250	250	250	350	350	450	450	450
l30	576	629	667	682	721	850	888	970
mэдi	93,0	130	140	150	195	200	215	220

2.2. Номінальна частота обертання валу електродвигуна, n =1000 хв^-1

Pэдi	5,5	7,5	10	13	17	30	55	75
nэдi	955	955	970	970	970	970	980	980
d30	250	250	250	350	450	450	450	450
l30	546	576	629	667	682	850	970	1025
mэдi	77,0	93	120	130	160	185	200	215

2.3. Номінальна частота обертання валу електродвигуна, n =1500 хв^-1

Pэдi	6,5	10	22	30	40	55	75	100
nэдi	1440	1440	1450	1450	1470	1470	1480	1480
d30	230	250	350	350	450	450	450	450
l30	506	576	682	721	850	888	970	1025
mэдi	56	82	165	195	205	210	217	230

3. Визначити необхідну потужність Р електродвигуна на барабані приводу:

Р_тр = F_t ∙ V .

4. Визначити КПД приводу

де η_з - КПД зачеплення;

η_п - КПД підшипників;

η_ц - КПД ланцюгової передачі.

5. Визначити розрахункову потужність електродвигуна

Р_эдр = Р_m : η .

6. Вибрати електродвигун зі стандартного ряду (здійснюється перебором всіх значень потужності P_эдi при даній частоті обертання, починаючи з менших значень):

Якщо ∆Р< 5% , те Р_эд = Р_эдi ; n_эд = n_эдi .

Де допускається перевантаження двигуна в межах точності розрахунку.

Завдання II

1-а група завдань

Перевірте шпонкове з'єднання (Рис.9) валу з насадженим на ньому зубчастим колесом на напруги зминання й зрізу. Вихідні дані для розрахунків наведені в табл. 12 і 13.

Таблиця 12

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Шпонка призматична	6х6	6х6	8х7	8х7	8х7	8х7	10х8	12х8	12х8	12х8
Матеріал	Ст6	Ст6	Ст6	Ст6	Ст6	Ст45	Ст45	Ст45	Ст45	Ст45
Діаметр валу d, м	20	20	25	25	30	30	35	35	40	40
Довжина шпонки lp, мм	30	30	40	40	45	45	45	60	60	45
Ширина шпонки b, мм	6	6	8	8	8	10	10	12	12	8
Переданий крутячий момент T,Н∙ м	30	30	40	40	50	50	60	70	70	50

Таблиця 13

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Шпонка призматична, мм	14х9	14х9	14х9	14х9	18х11	20х12	20х12	20х12	20х12	22х24
Матеріал	Ст6	Ст6	Ст6	Ст6	Ст6	Сталь45	Сталь45	Сталь45	Сталь 45	Сталь 45
Діаметр вала d, мм	45	45	50	50	60	60	70	70	80	80
Продовження таблиці 13
Довжина шпонки lp, мм	60	60	75	90	90	100	100	120	120	140
Ширина шпонки b, мм	14	14	14	14	18	20	20	20	20	22
Переданий крутячий момент T,Н∙ м	80	90	100	110	120	140	130	140	150	160

Рис. 9

Порядок розрахунку

1. Визначити допустиму напругу, матеріалу шпонки на зріз і зминання.

2. Перевірити фактичну напругу зминання для шпонки й порівняти з припустимим.

3. Перевірити фактичну напругу зрізу й поріняти з допустимим.

4. Якщо фактична напруга набагато менше допустимої, підібрати шпонку призматичну з іншими стандартними розмірами й повторно визначити фактичну напругу на зріз і зминання.

Контрольні питання

1. Назвіть типи шпонкових з'єднань.

2. Для чого служать шпонки?

3. Які типи шпонкових з'єднань стандартизовані?

4. Де застосовуються різні види шпонкових з'єднань?

5. З яких матеріалів виготовляють шпонки?

6. Якими гранями передають обертання (крутний момент) різні види шпонок?

7. Назвіть переваги й недоліки шпонкових з'єднань.

8. Укажіть шляхи підвищення надійності й довговічності шпонкових з'єднань.

2-а група завдань

Підібрати нерухливе шліцьове з'єднання (Рис. 10) зубчастого колеса з валом і перевірити його на міцність. Вихідні дані для розрахунку наведені у табл.14 і 15. Матеріал валу - сталь 45. Довжина маточини зубчастого колеса L = 1,5 Д.

Рис.10

Таблиця 14

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Діаметр валу Д, мм	30	35	38	40	45	48	50	55	60	65
Крутячий момент T, Н∙ м	200	220	240	260	300	320	340	380	400	420

Таблиця 15

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Діаметр валу Д, мм	70	75	80	85	90	100	110	120	130	140
Крутячий момент T, Н∙ м	450	500	520	540	560	580	620	640	660	800

Порядок розрахунку

1. Визначати допустиму напругу на зминання для матеріалу вала.

2. По діаметру вала вибрати прямобочне шліцьове з'єднання згідно ДЕРЖСТАНДАРТ 1139-80.

3. Перевірити обране прямобочное шліцьове з'єднання на зминання й зрівняти з допустимим напруженням.

Контрольні питання

1. Як класифікуються зубчасті (шлицевые) з'єднання і які з них стандартизовані?

2. Назвіть достоїнства й недоліки шлицевых з'єднань і зрівняєте їх зі шпонковим з'єднанням.

3. Які існують різновиду центрування зубчастих (шлицевых) прямобочных і эвольвентных з'єднань?

4. Для чого застосовуються зубчасті з'єднання?

5. Шляхи підвищення надійності й довговічності зубчастих з'єднань.

3-а група завдань

Розрахувати болт, установлений в отвір із зазором (Рис.11) і без зазору (Рис.12), навантажений поперечною силою F. Як зміниться діаметр болта, установленого в отвір із зазором, якщо між зєднаними деталями, установлена шпонка, що розвантажує болт від сприйняття поперечних сил?

Вихідні дані для розрахунків наведені в табл. 16 і 17.

Рис. 11

Рис. 12

Таблиця 16

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Поперечна сила F, кН	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	2,5	2,0	1,5	1,0	1,3
Матеріал болта	Ст3	Ст3	Ст3	Ст3	Ст6	Ст3	Ст3	Сталь	Сталь	Сталь
Коэфіциент тертя	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20

Таблиця 17

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Поперечна сила F, кН	5,0	5,5	6,6	6,5	7,0	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
Матеріал болта	Сталь 30ХН3	Сталь 30ХН3	Сталь 30ХН3	Сталь 30ХН3	Сталь 30ХН3	Сталь 45	Сталь 45	Сталь 45	Сталь 45	Сталь 45
Коэффициент тертя	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20
Розмір шпонки, мм	4х4х5	4х4х5	4х4х5	4х4х5	4х4х5	3х3х х20	3х3х х20	3х3х х20	2х2х х20	2х2х х20

Порядок розрахунку

1. Вибрати допустимі напруження для матеріалу болта.

2. Визначити внутрішній діаметр різьблення болта для двох випадків (болт посаджений в отвір із зазором і без зазору).

3. Визначити основні параметри різьблення болта (середній і зовнішній діаметри, крок різьблення).

4. Визначити внутрішній діаметр болта, установленого в отвір із зазором, за умови установки розвантажувальних пристроїв (шпонки).

5. Порівняти отримані величини.

Контрольні питання

1. Яку різьбу застосовують на болтах, гвинтах і шпильках і чому?

2. Поясніть, чому при розрахунку болтів, установлених із зазором, з розвантажувальними пристроями й без них виходять різні значення розрахункових діаметрів. Який випадок болтового з'єднання кращий?

3. Як впливає установка шпонки на розміри болта й чому?

4. Що таке проектний і перевірочний розрахунки й чим вони відрізняються друг від друга?

Завдання Ш

1-а група завдань

Розрахувати вісь канатного напрямного блоку (Рис 13), якщо відомо, що вісь установлена на двох радіальних шарикопідшипниках і навантажена силою Q . Матеріал осі - Ст5. Вихідні дані для розрахунку наведені в табл.18 і 19.

Таблиця 18

Параметр	Варіант
	1		2	3	4	5	6	7	8	9	10
Радіальна сила Q , кН	30		40	50	60	70	80	90	100	110	120
Відстань від лівої опори до сили Q , мм	100		100	100	100	100	150	150	150	150	150
Відстань від правої опори до сили Q ,мм	100	100		100	100	100	150	150	150	150	150

Таблиця 19

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Радіальна сила Q , кН	20	25	130	140	150	160	170	180	190	200
Відстань від лівої опори до сили Q, мм	80	80	150	150	160	160	150	200	180	180
Відстань від правої опори до сили Q,мм	80	80	170	160	180	190	140	180	150	200

Порядок розрахунку

1. Знайти допустиме напруження на розтягання для Ст5 і визначити допустиме напруження на вигин.

2. Скласти розрахункову схему осі й знайти реакції в опорах.

3. Визначити максимальний згинальний момент і побудувати епюру згинальних моментів.

4. По максимальному згинальному моменті обчислити діаметр осі.

5. Визначити запас міцності по небезпечних перерізах осі.

Контрольні питання

1. Що називається віссю?

2. Як класифікуються осі?

3. Як розраховують осі?

4. Область застосування осей.

5. Які вимоги пред'являють до матеріалів осей?.

2-а група завдань

Розрахувати вал швидкохідного щабля редуктора (Рис.13). Вал редуктора з'єднаний муфтою з валом електродвигуна. Відстань від лівої опори до радіальної сили F - a, відстань від радіальної сили F до правої опори - b. Вал сприймає крутний момент Т. Матеріал - сталь 45. Вихідні дані для розрахунків наведені в табл. 20 і 21.

Таблиця 20

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Радіальна сила F,кН	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140
Відстань a від лівої опори до сили F, мм	80	80	80	80	80	100	100	100	100	100
Відстаньb від правої опори до сили F , мм	50	50	50	50	50	70	70	70	70	70
Крутячий моментT, Н∙м	80	90	100	120	130	140	150	160	180	200

Таблиця 21

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Радіальна сила F,кН	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110
Відстань a від лівої опори до сили F,мм	50	50	50	50	50	60	60	60	60	60
Відстань bвід правої опори до сили F , мм	30	30	30	30	40	40	50	50	70	70
Крутячий моментT,Н∙ м	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140

Порядок розрахунку

1. Визначити допустимі напруження на розтягання й розрахувати по них допустимі напруження на вигин і крутіння.

2. Вибрати розрахункову схему вала й визначити опорні реакції,

3. Визначити згинальні моменти й побудувати епюри згинаючих

і крутних моментів.

4. Визначити еквівалентний момент.

5. Визначити діаметр вала в небезпечному перерізі.

6. Визначити запас міцності вала по небезпечних перерізах.

Рис. 13

Рис. 14

Контрольні питання

1.Що називається валом?

2. Класифікація валів.

3. Що називається цапфою, шипом, шийкою й.п'ятою?

4. З яких матеріалів виготовляють вали?

5. Які деформації випробовує вал?

6. Які ви знаєте методики розрахунку?

7. У яких випадках вали розраховуються на статичну міцність?

8. У яких випадках допустимо розрахунок валів тільки на крутіння?

9. Як розраховуються вали на витривалість?

10. Як розраховуються вали на твердість?

11. Коли необхідно розраховувати вали на поперечні коливання?

12. Як зміниться діаметр вала, якщо замість сталі 45 застосувати іншу марку стали: а) Стз; б) Ст5; в) сталь 30; г) сталь 20Х?

3-я група завдань

Розрахувати й вибрати підшипники кочення (Рис. 15) для вала, якщо відомі: сила Р , що діє під кутом до осі вала, відстань а від лівої опори до сили F і відстань b від сили F до правої опори вала; частота обертання вала n , довговічність підшипників кочення L . Вихідні дані для розрахунку наведені в табл. 22 і 23.

Таблиця 22

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Сила F,к Н	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60
Кут , °	6	7	8	9	10	11	12	13	14	14
Відстань а, мм	100	110	120	100	110	120	100	110	120	100
Відстань b мм, n , хв-1 L , мм	100 500 1000	120 600 1000	110 650 1500	100 700 1500	100 750 1500	110 700 1000	120 650 1000	110 600 2000	100 750 2000	110 600 2000

Таблиця 23

Параметр	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Сила F,кН	10	12	18	22	28	32	42	52	65	70
Кут,…°	14	14	12	13	11	8	7	6	10	14
Відстань а, мм	50	55	60	65	70	75	80	75	70	65
Відстань b, мм n , хв-1 L , мм	50 100 2000	65 150 2000	70 170 2500	75 200 2500	100 250 3000	80 300 3000	80 350 3500	65 300 3500	70 250 4000	80 200 4000

Рис. 15

Порядок розрахунку

1. Скласти розрахункову схему вала й позначити діючі сили й реакції в опорах.

2. Скласти й вирішити рівняння сил і реакцій на осях XX і YY (визначити реакції в опорах).

3. Визначити згинальні моменти по довжині вала й поcтроїти епюри.

4. Визначити діаметр вала по деформаціях вигину.

5. Визначити еквівалентне навантаження на опори, прийнявши за своїм розсудом значення коефіцієнтів ДО_δ і K_Т .

6. Визначити коефіцієнт динамічної вантажопідйомності підшипників кочення.

7. По діаметрі вала й коефіцієнту динамічного навантаження (вантажопідйомності) вибрати по довіднику тип радіально-упорних підшипників.

Контрольні питання

1. З яких деталей складаються підшипники кочення?

2. Як класифікуються підшипники кочення?

3. Назвіть область застосування підшипників кочення.

4. З яких матеріалів виготовляють деталі підшипників кочення?

5. Перваги й недоліки підшипників кочення в порівнянні з

підшипниками ковзання?

6. Переваги й недоліки шарикопідшипників кочення в порівнянні з роликопідшипниками.

7. Для чого застосовують змащення в підшипниках кочення?

8. Як захищають, підшипники кочення від атмосферного пилу й вологи? Герметизація підшипникових вузлів від витоків змащення.

9. Причини поломок підшипників кочення.

10. Які, існують способи посадок і закріплення підшипників кочення на валах і в корпусах редукторів?

Завдання 1

1-а група завдань. Загальні відомості про фрикційні передачі, кінематичний і силовий розрахунок, конструкціях, матеріалах і геометричному розрахунку фрикційних коліс [1, с. 116-122].

2-а група завдань. Загальні відомості про пасові передачі, матеріали й конструкції ременів; кінематичний, силовий і геометричний розрахунки; розрахунки ременів, матеріали, конструкції й розрахунок шківів [1, с. 124-148; 3, с. 126-142; 5, с. 260-273; 7, с. 256-272].

3-я група завдань. Загальні відомості про зубчасті передачі, геометричний розрахунок звольвентного зачеплення, кінематичний і силовий розрахунки зубчастих передач, матеріали й конструкції коліс, розрахунок на міцність зубів передач, різновиду зубчастих передач [1, с. 153-215; 3, с. 169-208; 5, с. 8-20; 7, с. 73-141].

4-а група завдань. Загальні відомості про черв'ячні передачі, матеріали й конструкції черв'яків і черв'ячних коліс, розрахунок передачі й т.д.[1, с.224-248; 3, с.220-236; 5, с. 20-24; 7, с. 207-225].

5-а група завдань. Загальні відомості, пристрій і області застосування ланцюгових передач, розрахунок і т.д. [1, с. 251-261; 2, с. 242-244; 3, с. 153-169; 5, с. 272-274].

6-а група завдань. Основні силові й кінематичні співвідношення в передачах. [1, с. 114-115], вибір електродвигунів, найпоширеніші типи електродвигунів, їхні параметри [5, с. 374-379; 7, c.21-28].

Завдання П

1-а група завдань. Циліндричні з'єднання c натягом [1, с. 57-61; 2, c.84-92].

2-а група завдань. Шпонкові з'єднання [1; c.103-108; 2, с. 76-79; 4, с. 289-293;7, с. 301-309].

3-я група завдань. Шліцьові зубчасті з'єднання [1, c.108-111;

2, c.79-84; 4, с. 293-297; 7, с. 301-309].

4-а група завдань. Загальні відомості про нарізні сполучення, конструкцію, силові співвідношення й розрахунок [1, с. 63-92; 2, с. 16-49].

Завдання Ш

1-а група завдань. Призначення, конструкції, матеріали осей, критерії працездатності й різновиду розрахунків осей [1,c.269-284;3, с. 339-354; 7, c.296-30l].

2-а група завдань. Призначення, конструкції, матеріали валів, критерії працездатності й різновиду розрахунків [1, c.269-284; 3, с. 339-354; 4, с. 275-289; 5, c.24-27, 164-175; 7, с. 296-301].

3-а група завдань. Загальні відомості про підшипники кочення, конструкції, призначення, розрахунок і підбор за державними стандартами. [l, c. 303-319; 3, c.530-541; 4, с. 310-323; 5, с. 79-88; 7, c.310-375].