124766 (Червячная передача), страница 3
Описание файла
Документ из архива "Червячная передача", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "промышленность, производство" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "промышленность, производство" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "124766"
Текст 3 страницы из документа "124766"
В горизонтальной плоскости XOZ (рис. 7.1.д)
а) определим опорные реакции от действия сил Fr1, Fa1, Fк1 из условия статики как сумма моментов относительно левой А и правой С опор.
ΣМА = 0 - Fr1125 – Fa1 + Rcx250 + Fk1335 = 0
Rcx = = 755,5 Н.
ΣМС = 0 RАХ 250 – Fr1125 + Fa125 - Fk185 = 0
RАХ = = 444,5 Н.
б) проверим правильность определения реакций
ΣХ = RАХ - Fr1 + Rcx - Fk1 =444,5 – 1500 + 755,5 + 300 = 0,
то есть реакции определены верно.
в) строим эпюру изгибающих моментов определяя их значение в характерных сечениях вала:
-
в сечении А М = 0;
-
в сечении В действуют изгибающие моменты от реакций RAX и Fa1, М = RAX12510-3 = 444,512510-3 = 55,6 Нм; М = Fa12510-3 = 40752510-3 = 101,9 Нм.
-
в сечении С М = Fk18510-3 = 3008510-3 = 25,5 Нм;
-
в сечении D М = 0.
В сечении В направления изгибающих моментов совпадают по направлению. Откладываем значение М вверх от оси, а затем из этой же точки откладываем М вверх, т.е.
М = М + М = 55,6 +101,9 = 157,5 Нм;
г) проверим правильность определения момента в сечении В от сил
Fk1 и Rcx:
М = Rcx12510-3 + Fk121010-3 = 755,512510-3 + 30021010-3 = 157,5 Нм.
д) строим эпюру крутящих моментов (рис. 8.1.ж).
Передача его происходит вдоль вала до середины червяка от середины ступицы муфты Т1 = 14,0 Нм.
-
Определим наибольшие напряжения изгиба и кручения для опасных сечений
Сечение В.
Суммарный изгибающий момент в сечении равен:
МизΣ = = 163,5 Нм.
Напряжения изгиба:
σиз = ,(7.5)
где df1 – диаметр впадин витка червяка, м.
σиз = = 42,4 МПа.
Напряжения кручения:
(7.6)
где Т1 – крутящий момент на валу, Нм.
= 1,80 МПа.
Определим эквивалентное напряжение по энергетической теории прочности и сравним его значение с допустимым:
σэкв = = 42,5 МПа,
что меньше [σn]-1 = 124 МПа.
Сечение С.
Изгибающий момент в сечении:
Мизг = МизХ = 25,5 Нм.
Напряжение изгиба определяется по формуле 8.5
σиз = = 4,1 МПа.
Напряжение кручения находится по формуле 8.6.
= 1,1 МПа.
Эквивалентное напряжение:
σэкв = = 4,52 МПа,
что гораздо меньше [σn]-1 = 124 МПа.
-
Приближенный расчет тихоходного вала
Примем материал для изготовления вала - сталь 40ХН, для которой σв = 920 МПа. Тогда допускаемое напряжение изгиба будет равняться по формуле 7.4.
[σn]-1 = ,
[σn]-1 = 0,43σb+100;
σ-1 = 0,43920+100 = 495,6 МПа;
[σn]-1 = = 146 МПа.
-
Составим схему нагружения вала (рисунок 7.2) в соответствии со схемой действия сил и эскизной компоновки
Строим эпюры изгибающих моментов.
В вертикальной плоскости YOZ (рисунок 7.2 в)
а) определим опорные реакции сил Ft2 и Fk2:
ΣМk = 0 - Ft270 + Fk2230 – RMY140 = 0;
RMY = = 2776 Н;
ΣМM = 0 - RKY140 + Ft270 + Fk290 = 0;
RKY = = 3921 Н
б) проверим правильность определения реакций.
ΣY = RKY – Ft2 – RMY + Fk2 =3921 – 4075 - 2776 + 2930 = 0,
т.е. реакции определены верно по величине и по направлению.
в) строим эпюру изгибающих моментов (рисунок 7.2 г), определяя их значения в характерных сечениях вала:
-
в сечении K M = 0;
-
в сечении L M = RKY7010-3 = 40897010-3 = 286,2 Нм;
-
в сечении M M = Fk27010-3 = 29309010-3 = 263,7 Нм;
-
в сечении N M = 0.
Откладываем найденные значения моментов на сжатом волокне вала. В горизонтальной плоскости XOZ (рисунок 7.2 д).
а) определим опорные реакции от действия сил Fr2 и Fa2
ΣМk = 0 Fr270 – Fa2 - RMX140 = 0;
RMX = = 75 Н;
ΣМM = 0 - Fr250 – Fa2120 + RKX100 = 0;
RKx = = 1425 Н
б) проверим правильность определения реакций.
ΣX = - RKX + Fr2 - RMX = - 1425 + 1500 - 75 = 0,
т.е. реакции определены верно.
в) строим эпюры изгибающих моментов (рисунок 7.2 е), определяя их значения в характерных сечениях вала:
-
в сечении K M = 0;
-
в сечении L M = RKX7010-3 = 14257010-3 = 99,75 Нм;
-
в сечении M M = 0.
Значение моментов от силы Fа2 и RKX не совпадают по направлению, поэтому откладываем значения момента M вниз от оси, а значение момента M вверх из этой точки, т.е. от значения M =99,75 Нм.
г) проверим правильность определения момента M от действия сил RМX.
M = RМX7010-3 = 5,25 Нм.
д) строим эпюру крутящих моментов (рисунок 7.2 ж). Передача его происходит вдоль вала до середины червячного колеса:
Т2 = 550 Нм.
-
Вычислим наибольшее напряжение изгиба и кручения для опасных сечений
Сечение L.
Суммарный изгибающий момент
МизΣ = = 303 Нм.
Диаметр вала в опасном сечении ослаблен шпоночным пазом. При известных значениях его размеров осевой момент сопротивления Wn и
полярный момент сопротивления Wk определяем согласно формулам:
Wn = 0,1d3 - ,(7.7)
Wk = 0,2d3 - ,(7.8)
Для вала d = 48 мм, b = 14 мм, t = 5,5 мм.
Подставив в формулы (8.7) и (8.8) исходные данные, получаем:
Wn = 0,9610-5 м3;
Wk = 2,0710-5 м3.
Определим напряжение изгиба:
σn = =31,6 МПа.
Напряжение кручения:
= 26,6 МПа.
Эквивалентное напряжение:
σэкв = = 55,9 МПа.
что меньше [σn]-1 = 146 МПа.
Сечение М.
Изгибающий момент в сечении:
Мизг = МизY = 286,2 Нм.
Напряжение изгиба:
σиз = = 68,0 МПа.
Напряжение кручения:
= 65,4 МПа.
Эквивалентное напряжение:
σэкв = = 132,1 МПа,
что меньше [σn]-1 = 146 МПа.
-
-
ПОДБОР И РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ
-
-
Быстроходный вал
-
Частота вращения вала n1=1500 об/мин dn=40мм. Требуемая долговечность подшипников Ln = 3811 час. Схема установки подшипников - в распор. На опоры вала действуют силы
RAy=350 H;
Rax = 424 Н;
Fa1 = 4075 Н;
RCy = 350 Н;
RCx =755,5 H.
Предварительно примем подшипники роликовые конические средней серии 7308
С=56,0 кН; ℓ = 0,35, у=1,7. Для определения осевых нагрузок на опоры вычислим суммарные реакции опор и приведем схему нагружения вала рис. 8.1
Ra = = 550 Н;
Rс = = 833 Н;
Применительно к схеме получим:
Rz1 = RA = 550 Η
RZ2=RC=833 H
Fa = Fаl = 4075 Η
Рисунок 8.1 – Схема нагружения быстроходного вала
Определим осевые составляющие по формуле:
Rs=0,83ℓRя
RS1 = 0,83ℓRZ1 = 0,830,35550 = 160 Η
RS2 =0,83ℓRZ2 =0,830,35833 = 242 Η
так как RS1 < RS2 и Fa > RS2 - RS1 = 242 - 160 = 82 H,
то осевые силы, нагружающие подшипники:
Ra1 =RS1 = 160 Η,
Ra2 =Ra1 + Fa = 160+ 4075 = 4235 Η.
Сравним отношение с коэффициентом ℓ и окончательно примем значения коэффициентов x и у.
При = = 0,29 <ℓ = 0,35,
x = 1; y = 0.
При = = 5,1 > ℓ = 0,35,
x = 0,35; y = 1,7.
Вычислим эквивалентную динамическую нагрузку:
RΕ=(v·ΧRя + yRa)·ΚΒ·ΚT ,(8.2.)
где σ = 1 - коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца подшипника;
КБ = 1,1 - коэффициент безопасности
отсюда,
RE1 = vXRz1КБКт = 115501,11 = 605 Н,
RЕ2 = (vΧRя2 + YRa2)КБКт = (10,35833+1,74235)1,11 = 8240 Н = 8,24 кН.
Определим расчетную долговечность подшипника при:
Lioh = ,(8,3)
где ω – угловая скорость, с-1.
Lioh = = 6540 час,
что больше требуемой долговечности
Lh = 3811 час.
Определим динамическую грузоподъемность:
Сгр = RЕ ,(8.4)
тогда Сгр = 8,24 = 47,6 кН,
что меньше Сz = 56 кН.
подшипник 7211 пригоден.
-
Тихоходный вал
Частота вращения вала, n2 = 95,5 об/мин, угловая скорость ω2 = 10 с-1, dn = 35 мм. Схема установки подшипников - в распор. На опоры вала действуют силы:
Rky = 3921 Η;
Rmy=2776 H;
Rkx = 1425 Η;
Rmx = 75 Η;
Fa2 = 700 Η.
Определим суммарную реакцию опор:
Rx = = 4170 Н;
Rm = = 2777Н;
Предварительно примем подшипники роликовые конической серии 7207.
Для него выпишем: CZ=32,5 кH, ℓ = 0,37, у = 1,62.
Для определения осевых нагрузок на опоры приведем схему нагружения вала рис.8.2 к виду представленному на рис.6.4а [8,с.102]
Рисунок 8.2 – Схема нагружения тихоходного вала
Применительно к схеме получим:
RZ1=Rm=2777 Н;
RZ2 = Rx =4170 Η;
Fa = Fa2 = 700 Η.
Определим осевые составляющие по формуле 8.1
RS1 = 0,83ℓRZ1 = 0,830,372777 = 853 Η
RS2 =0,83ℓRZ2 =0,830,374170 = 1280 Η
так как RS1 < RS2 и Fa > RS2 - RS1 = 1280 – 853 = 427 H,
то осевые силы, нагружающие подшипники:
Ra1 =RS1 = 853 Η,
Ra2 =Ra1 + Fa = 853+700 = 1553 Η.
Сравним отношение с коэффициентом ℓ и окончательно примем значения коэффициентов x и у.
При = = 0,307 <ℓ = 0,37,
x = 1; y = 0.
При = = 0,37 < ℓ = 0,37,
x = 1; y = 0.
Вычислим эквивалентную динамическую нагрузку по формуле (9.2.):
RΕ1=v·xRZ1ΚΒ·ΚT = 1127771,11 = 3055 Н,
RΕ2=v·xRZ2ΚΒ·ΚT = 1141701,11 = 4587 Н = 4,59 кН,
Определим расчетную долговечность подшипников в опоре 2 по формуле (8.3):
Lioh = = 385420час,
Что больше требуемой долговечности
Lh = 3810,6 час.
Определим динамическую грузоподъемность по формуле (8.4):
Сгр = 4,59 = 8,8 кН,
что меньше Сz = 35,2,
подшипник 7207 пригоден.
ЛИТЕРАТУРА
-
Каталог электродвигателей постоянного тока серии 2П. - М., 1991.- 250 с.
-
Дунаев П.Ф. Детали машин. Курсовое проектирование. - М., 1990. - 462 с.
-
Иванов М.И. Детали машин. - М., 1991. - 532 с.