2907
.pdf21
Задание 5. Вычислить изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях на выбранных отрезках:
М = Rx, где х = [0, l] м
Построить эпюры изгибающих моментов и эпюру вращающего момента.
Задание 6. Определить суммарные реакции опор RΣ, Н:
RΣА = (RАx2 + RАy2)1/2, RΣВ = (RВx2 + RВy2)1/2,
где RАх и RАy – реакции подшипника А в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Н;
RВх и RВy – реакция подшипника В в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Н.
Задание 7. Рассчитать суммарный изгибающий момент Мизг, Нм:
Мизг = (Мх max2 + Мy max2)1/2,
где Мх max – наибольший изгибающий момент в горизонтальной плоскости (в опасном сечении), Нм;
Мy max – наибольший изгибающий момент в вертикальной плоскости (в опасном сечении), Нм.
Задание 8. Определить эквивалентный момент Мэкв, Нм, по формуле:
Мэкв = (Мизг2 + 0,75Т12)1/2
Задание 9. В предварительном расчете требуемый диаметр вала d, мм, в опасном сечении рассчитывают по формуле:
d = (Мэкв/0,2[η]к)1/3 ,
где Мэкв – эквивалентный крутящий момент, Нмм; [η]к = 30-40 МПа - допускаемое напряжение на кручение.
Остальные диаметры вала назначают по конструктивным соображениям с учетом удобства посадки на вал подшипников качения, зубчатых колес и т. д.
Задание 10. По полученным и заданным размерам выполнить эскиз вала с указанием диаметров, шпоночных пазов и свободного участка.
22
Уточненный расчет вала
Задание 11. Принимаем материал вала из табл. 5.2 и вычисляем пределы выносливости при изгибе ζ-1 (МПа) и при кручении η-1 (МПа).
Таблица 5.2
Марка |
|
|
|
НВ или |
ζт, |
ζВ, |
|
ζ-1 , |
Τ-1 , |
|
Стали |
|
ТО |
|
НRС |
МПа |
МПа |
|
МПа |
МПа |
|
|
|
|
|
|
235-262(2) |
540 |
700 |
|
|
|
45 |
|
Улучшение |
|
269-302(1) |
650 |
850 |
|
0,43 ζВ |
0,58 ζ-1 |
|
|
|
|
|
|
235-262(2) |
640 |
850 |
|
|
|
40Х |
|
Улучшение |
|
269-302(1) |
750 |
950 |
|
0,43 ζВ |
0,58 ζ-1 |
|
|
|
|
|
|
235-262(2) |
630 |
850 |
|
|
|
40ХН |
Улучшение |
269-302(1) |
750 |
950 |
|
0,43 ζВ |
0,58 ζ-1 |
|||
|
|
Цементация |
|
|
|
|
|
|
|
|
20Х |
|
И закалка |
|
НRС 56-63 |
800 |
1000 |
|
0,43 ζВ |
0,58 ζ-1 |
|
|
Задание 12. Коэффициент запаса прочности по нормальным |
|||||||||
напряжениям определяется по формуле: |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Sζ = ζ-1 /( ζаКζ/(β εζ) + ψζ ζm), |
|
|
|||
|
где ζ-1 |
– предел выносливости материала вала, Мпа; |
|
|||||||
|
|
Кζ = 1,7 – коэффициент концентрации напряжений для шпоночного |
||||||||
паза; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β – коэффициент шероховатости (из табл. 5.3); |
|
|||||||
|
|
εζ |
– масштабный фактор при изгибе, выбирается в зависимости от |
|||||||
предела прочности материала вала (из табл. 5.3); |
|
|
||||||||
|
|
ψζ |
– коэффициент асимметрии цикла (из табл. 5.3); |
|
||||||
|
|
ζа = Ми/Wи – амплитуда цикла нормальных напряжений; |
|
|||||||
|
|
Mu |
– суммарный изгибающий момент (из приближенного расчета |
|||||||
вала – задание 7), Нмм; |
|
|
|
|
|
|
Wи = πd3/32 – (d – с)2 bс / 2d – момент сопротивления при изгибе,
мм3;
(значения d (мм) – диаметр вала, b (мм) – ширина шпоночного паза, с = t1 (мм) – глубина шпоночного паза в валу из табл. 5.3);
ζm = Fа1/0,25πd2 – среднее напряжение цикла нормальных напряжений (Fa1, Н – осевое усилие под шестерней из приближенного расчета вала – задание 3).
23
Таблица 5.3
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
d, мм |
30 |
40 |
45 |
50 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
b, мм |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
20 |
22 |
25 |
t1, мм |
4 |
5 |
5 |
5,5 |
6 |
7 |
7,5 |
7,5 |
9 |
9 |
β |
0,9 |
0,92 |
0,94 |
0,9 |
0,92 |
0,94 |
0,9 |
0,92 |
0,94 |
0,9 |
εζ , εη |
0,88 |
0,75 |
0,78 |
0,77 |
0,73 |
0,74 |
0,71 |
0,67 |
0,65 |
0,63 |
ψζ |
0,15 |
0,22 |
0,15 |
0,22 |
0,15 |
0,22 |
0,15 |
0,22 |
0,15 |
0,22 |
ψη |
0,12 |
0,12 |
0,12 |
0,12 |
0,12 |
0,12 |
0,12 |
0,12 |
0,12 |
0,12 |
Задание 13. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям определяется по формулам:
Sη = η-1 /( ηа Кη/(β ηа) + ψη ηm),
где η-1 – предел выносливости материала вала при кручении, МПа; Кη = 1,6 – коэффициент концентрации напряжений для шпоночного
паза;
β – коэффициент шероховатости (из табл. 5.3); εη – масштабный фактор при кручении (из табл. 5.3);
ψη – коэффициент асимметрии цикла (из табл. 5.3);
ηа и ηm – амплитуда цикла и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
ηа = ηm = Т/2Wк,
где Т – вращающий момент (из приближенного расчета вала – задание
3), Нмм;
Wк = πd3/16 – (d – с)2 bс / 2d – момент сопротивления при кручении, мм3; значения d, b, с (мм) из табл. 5.3;
Задание 14. Общий коэффициент запаса прочности n = S, который не должен быть меньше допускаемого [n] = [S], т. е.:
S = n ≥ [n] = [S] = 2,5 – 3.
Общий коэффициент запаса прочности вычисляют из равенства:
1/S2 = 1/ Sζ2 + 1/ Sη2 или S = Sζ · Sη (Sζ2 + Sη2)1/2,
где Sζ – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям; Sη – коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.
24
Тема 6. Расчет подшипников качения [1 Осн., 2 Осн., 2 Доп.].
Подбор и расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности проводят в следующем порядке:
1)предварительно назначают тип подшипника и схему его установки;
2)для выбранного подшипника выписывают данные: для
шариковых радиальных – значения динамической С,Н, и статической С0, Н, грузоподъемностей; для радиально-упорных – значение динамической грузоподъемности С, Н, значение коэффициентов радиальной Х и осевой Y нагрузок, значение коэффициента осевого нагружения – е; для упорных – значение динамической грузоподъемности С, Н, значение коэффициентоа осевой Y нагрузок, значение коэффициента осевого нагружения – е;
3)определяют осевые составляющие S и осевые силы Fа;
4)сравнивают значение Fа/(Fr V) с коэффициентом е и окончательно принимают значения коэффициентов Х и Y: при Fа/(Fr V) ≤ е принимают Х = 1 и Y = 0; при Fа/(Fr V) ≥ е принимают ранее выбранные значения Х и Y (из табл. 6.1); V = 1 – коэффициент вращения внутреннего кольца подшипника;
5)вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку Р,Н;
6)оценивают пригодность выбранного подшипника по расчетной долговечности Lh, час, которая должна быть равна или больше номинальной.
Задание 1. Выбрать радиальный шарикоподшипник средней серии вала редуктора по исходным данным табл. 6.2: dвн , мм – внутренний диаметр подшипника качения; Fr, Н – радиальная нагрузка, действующая на подшипник; n, об/мин – частота вращения вала; Lh , час – номинальная долговечность подшипника, С, кН – динамическая грузоподъемность. Определить эквивалентную нагрузку Р, Н, действующую на подшипник:
Р = Fr Vkζ kη,
где Fr – радиальная нагрузка, Н;
V – кинематический коэффициент, отражающий снижение долговечности подшипника при вращении его внешнего кольца, при вращении внутреннего кольца равен 1;
kζ = 1,3…1,5 – коэффициент динамичности нагрузки, зависящий от характера действующей на подшипник нагрузки, для подшипников редукторов всех конструкций;
kη = 1,05 – коэффициент, отражающий влияние повышения температуры подшипника на его долговечность, при рабочей температуре до
125°С.
25
Таблица 6.1
Тип подшипника |
|
|
Fа/С0 |
Fа/(Fr V) ≤ е |
|
Fа/(Fr V) ≥ е |
|
Е |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х |
|
Y |
|
|
Х |
|
|
Y |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
0,014 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,30 |
|
0,19 |
||
Радиальный |
|
|
0,056 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,71 |
|
0,26 |
|||||
шарикоподшипник |
|
|
0,11 |
|
1 |
|
0 |
|
|
0,56 |
|
1,45 |
|
1,30 |
|||||||
однорядный |
|
|
0,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,15 |
|
0,38 |
|||||
|
|
|
|
|
|
0,56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,00 |
|
0,44 |
||
|
|
|
|
|
|
0,014 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,81 |
|
0,30 |
||
Радиально-упорный |
|
|
0,057 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,46 |
|
0,37 |
|||||
шарикоподшипник |
|
|
0,11 |
|
1 |
|
0 |
|
|
0,45 |
|
1,22 |
|
0,45 |
|||||||
однорядный |
|
|
0,29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,14 |
|
0,52 |
|||||
|
|
|
|
|
|
0,57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,00 |
|
0,54 |
||
|
Упорный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
шарикоподшипник |
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
|
|
0 |
|
1 |
|
|
|||||
однорядный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вариант |
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
5 |
6 |
|
7 |
|
8 |
|
|
9 |
|
10 |
|||
dвн, мм |
|
20 |
35 |
40 |
|
55 |
|
60 |
65 |
|
45 |
|
50 |
|
|
35 |
|
25 |
|||
Fr, Н |
|
2660 |
2840 |
2910 |
|
2770 |
|
2630 |
2810 |
|
2790 |
|
2780 |
|
2620 |
2720 |
|||||
n, |
|
850 |
950 |
850 |
|
800 |
|
850 |
900 |
|
800 |
|
850 |
|
950 |
|
800 |
||||
об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lh , час |
|
104 |
104 |
104 |
|
104 |
|
104 |
104 |
|
104 |
|
104 |
|
|
104 |
|
104 |
|||
С, кН |
|
31,9 |
37,8 |
48,5 |
|
56,0 |
|
64,1 |
72,7 |
|
22,0 |
|
26,2 |
|
|
26,2 |
|
12,5 |
Задание 2. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 6.2):
Lh = 106/60n · (С/Р)3
Задание 3. Выбрать радиально-упорный шарикоподшипник средней серии вала редуктора, по исходным данным табл. 6.3: dвн , мм – внутренний диаметр подшипника качения; Fr, Н – радиальная нагрузка, действующая на подшипник; Fа, Н – осевая нагрузка на валу; n, об/мин – частота вращения вала; Lh , час – номинальная долговечность подшипника, С, кН – динамическая грузоподъемность; Х – коэффициент радиальной нагрузки; Y – коэффициент осевой нагрузки. Определить эквивалентную нагрузку Р,Н, действующую на подшипник:
Р = (ХFr V + YFа) kζ kη, где kζ = 1,3; kη = 1,05.
26
Таблица 6.3
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
dвн, мм |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
30 |
35 |
35 |
20 |
Fа, Н |
555 |
605 |
705 |
755 |
655 |
725 |
705 |
655 |
605 |
505 |
Fr, Н |
2240 |
2570 |
2810 |
2730 |
2580 |
2620 |
2460 |
2440 |
2550 |
2490 |
n, |
800 |
900 |
850 |
800 |
850 |
900 |
800 |
850 |
900 |
800 |
об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lh , час |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
С, кН |
39,2 |
48,1 |
56,3 |
68,9 |
78,8 |
89,0 |
25,6 |
33,4 |
33,4 |
14,0 |
Задание 4. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 6.3):
Lh = 106/60n · (С/Р)3
Задание 5. Выбрать упорный шарикоподшипник средней серии вала редуктора, по исходным данным табл. 6.4: dвн , мм – внутренний диаметр подшипника качения; Fr, Н – радиальная нагрузка, действующая на подшипник; Fа, Н – осевая нагрузка на валу; n, об/мин – частота вращения вала; Lh , час – номинальная долговечность подшипника, С, кН – динамическая грузоподъемность; Х – коэффициент радиальной нагрузки; Y – коэффициент осевой нагрузки. Определить эквивалентную нагрузку Р,Н, действующую на подшипник:
Р = (ХFr V + YFа) kζ kη, где kζ = 1,3; kη = 1,05.
Таблица 6.4
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
dвн, мм |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
30 |
40 |
35 |
25 |
Fа, Н |
550 |
652 |
753 |
744 |
633 |
722 |
625 |
611 |
550 |
508 |
Fr, кН |
2,25 |
2,56 |
2,80 |
2,70 |
2,55 |
2,60 |
2,45 |
2,40 |
2,50 |
2,40 |
n, об/мин |
800 |
900 |
850 |
800 |
850 |
900 |
800 |
850 |
900 |
800 |
Lh , час |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
104 |
С, кН |
51,3 |
59,2 |
71,8 |
82,0 |
92,1 |
104,0 |
32,9 |
40,8 |
40,8 |
25,7 |
Задание 6. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 6.4):
Lh = 106/60n · (С/Р)3.
27
Библиографический список
Основной
1.Иванов, М. Н. Детали машин [Текст]: учебник / М. Н. Иванов. – М. :
Высш. шк., 2008. – 383 с.
2.Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин [Текст] / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. – М. : Высш. шк., 2007. – 447 с.
Дополнительный
1.Чернавский, С. А. Проектирование механических передач [Текст] / С. А. Чернавский, Г. А. Снесарев, Б. С. Козинцов. – М. : Машиностроение,
1984. – 560 с.
2.Детали машин [Текст]: атлас конструкций / под ред. Д. Н. Решетова.
–М. : Машиностроение, 1979. – 360 с.
|
Оглавление |
|
Тема 1. Расчет ременной передачи………………………………… |
4 |
|
Тема 2. Расчет цепной передачи…………………………………… |
7 |
|
Тема 3. |
Расчет зубчатой цилиндрической передачи……………… |
10 |
Тема 4. |
Расчет червячной передачи……………………………….. |
15 |
Тема 5. |
Расчет валов…………….………………………………….. |
22 |
Тема 6. |
Расчет подшипников качения……………………………... |
24 |
Библиографический список………………………………………… |
27 |
28
Вахнина Галина Николаевна Ткачев Виталий Викторович
Детали машин и подъемно-транспортные устройства Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности 250400.62 –
Технология лесозаготовительных и лесоперерабатывающих производств бакалавриат
Редактор
Подписано в печать 24. 10. 02 Формат 60 84 1/16
Заказ № Объем 2 п.л. |
Усл.п.л. 1,86 Уч.- изд. л. 1,93 Тираж 150 экз. |
Воронежская государственная лесотехническая академия |
|
РИО ВГЛТА. УОП ВГЛТА |
394613, Воронеж, ул. Тимирязева, 8 |