Домашнее задание по расчету валов и опор зубчатых передач (Условие ДЗ - Домашнее задание по расчету валов и опор зубчатых передач)

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕпо расчету валов и опор зубчатых передачНа рис.1 представлена схема промежуточного валика механическойпередачи приборного электропривода с установленными на нем зубчатымиколесами Z1 и Z2 с диаметрами делительных окружностей d1 и d2. Каждое изколес в соответствии заданием может быть цилиндрическим прямозубым иликосозубым, коническим, червячным, винтовым, что определяет наличие илиотсутствие осевых сил Fa1 и Fa2.Рис.1K1 и K2- точки зацепления 1-го и 2-го колес вала с колесамипредыдущей и последующей ступеней, расположенные подуглом f в пространстве;Ft1 и Ft2- окружные силы, приложенные к зубчатым колесам вточках зацепления K1 и K2;Fr1 и Fr2- радиальные силы в зацеплении, линия действия которыхпроходит через центр колеса;Fa1 и Fa2- осевые силы в зацеплении, направленные вдоль оси вала;d1 и d2 - делительные диаметры зубчатых колес Z1 и Z2;1Mкр - крутящий момент нагрузки на валу.На рис.

рис. 2 представлены схемы распределения сил, действующихна зубья в прямозубых рис. 2а и косозубых рис. 2б передачах.абРис. 2. Схемы действия сил в прямозубых а и косозубых б зубчатыхпередачах.Силы определяются по формулам:=кр=×=×Варианты расположения опор относительно мест установки зубчатыхколес представлены на рис. 2.2Рис.3. Схемы установки зубчатых колес на валиках (схемы 1, 1а, 2, 2а,3, 3а, 4, 4а).Принятые обозначения:Мкр - крутящий момент на валиках в сечениях между установленнымизубчатыми колесами;L1, L2, L3 - расстояния между опорами и местами установки зубчатыхколес.Варианты задания (таблица 1) задаются преподавателем.В соответствии с вариантом задания произвести:1.

Расчёт вала на прочность и жесткость;2. Подбор шариковых подшипников;3. Расчёт опор с трением скольжения;4. Сравнительный анализ типов опор;35. Выполнить на бумаге формата А4 эскизы валов с опорными узламина шариковых подшипниках и подшипников скольжения.Номера вариантов задания приведены в таблице 1, выдаютсяпреподавателем.Таблица 1Номера заданий и вариантов№№вар.123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536схемы11а22а3За44а11а22а3За44а11а22а3За44а11а22а3За44а11а22аМφНмм град.500600700800900100015002000250020002500200050060070080090010001500200025002000150020005006007008009001000150020002500200015002000180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180180nоб/минСрок сл.часd1ммd2βαL1 L2мм град град мм ммL3мм5001500200080080010003001200120010005030080080010003001200120010007502500180020001400900800100030012001100100075095012501500500100012001600800100012001500250080015002000180018001000120015002500800150020001600800100012002500150018002500200018001500180010001200150025002510992020301025101082020208910208252035102081010221020101010102010302825810102710242422891020202010208810201020202210208202520301010151015151215101820101581581015815302025101515121510182010151581581212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212122020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020201515151515181510123010101314181615181518181815101518101016181017101314188151010101520302012101815141088181512181525251515203016103020101524304КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ ВАЛА1.

Выбратьхарактеристики.материалвалаиопределитьегомеханические2. Рассчитать изгибающие моменты в сечениях вала, построить эпюрыизгибающих и крутящих моментов, рассчитать диаметры вала на прочностьпо эквивалентным напряжениям (приведенному моменту Мпр) в наиболееопасных сечениях вала.3. Предложить конструкцию вала, соответствующую варианту схемы сучетом собираемости его с подшипниками, зубчатыми колесами и корпусом.4. Произвести расчет вала на крутильную и изгибную жесткость.А. Расчет на прочностьЕсли на вал или его участок действует только крутящий момент Мк, тоего диаметр можно определить из условия прочности на кручение:d  3M к0,2  При одновременном действии крутящего Мкр и изгибающего Мимоментов расчёт можно вести через приведённый момент Мпр в опасномсечении:M ПР M И2  0,75  M K2по формуле:d3M ПР0,1   Б.

Расчет на жесткость.С целью уменьшения упругого мёртвого хода в точных механизмахкрутильная жёсткость валиков определяется условиемРАСЧ  5где []-допустимая величина угла закручивания валика на рабочейдлине раб (при расчёте принять []=20 угловых минут).Тогда диаметр валика на рабочем участке определяется по формуле:d 64  M4К l  G  рабДля уменьшения возможных перекосов, появления люфта изаклинивания передачи необходимо провести проверку размеров валов изусловия изгибной жёсткости по формуле:fрасч. ≤ fпред.где:fрасч.

- расчётная величина прогиба валика в месте установки колесаили шкива,fпред. -предельно допускаемая величина прогиба.В общем случае принимают fпред ≤ (0,0002...0,0003)×L, где L-расстояниемежду опорами либо между опорой и зубчатым колесом.По результатам расчета определить необходимые размеры иконструкцию вала.

Обычно конструкция получается ступенчатой, так какМпр на разных участках разные.ПОДБОР ШАРИКОПОДШИПНИКОВ ДЛЯ ОПОР ВАЛАВ настоящем задании предполагается провести подборшарикоподшипников только по динамической грузоподъемности.Принятые обозначения:С – динамическая грузоподъемность, Н;С0 – статическая грузоподъемность, Н;Dw – диаметр шарика (тела качения);D0 – диаметр окружности центров расположения шариков;6е – безразмерная величина, характеризующая отношениерадиального и осевого усилия;Х – коэффициент динамической радиальной нагрузки;Y - коэффициент динамической осевой нагрузки;V – коэффициент вращения колец относительно вектора нагрузки прирасчете динамической эквивалентной нагрузкиПри расчетах принять:- температура в подшипниках не превышает +60oС;- возможные перегрузки до 200% расчетной нагрузки во всех вариантахзадания.Расчетные формулыРасчётная динамическая грузоподъёмность (C)р определяется как:(C)р = 0,01× Р × 3 60  n  Lhгде Lh-долговечность в часах,n -частота вращения, об/мин,Р -эквивалентная динамическая нагрузка, Н.Р=(Х×V×Fr+Y×Fa) ×kσ×kТР=(Х×V×Fr+Y×[Fa FS]) ×kб×kТприFаeV  Frдля радиально-упорных ш/п ;FS=1,3Fr×tgР=Fr×V×kσ×kТприFаeV  FrX, Y, kб, kT, и e - приведены в табл.3, 4;V=1,2 при вращающемся наружном кольце;V=1 при вращающемся внутреннем кольце.7Пользуясь данными таблиц 5, 6, подобрать подшипник, указать егономер и выписать его табличные данные.Основные конструктивные элементырадиального подшипника приведены на рис.

4.стандартногооднорядногоМомент трения в шарикоподшипнике определяется по формуле :Мтр=Мо+(1,25×Fr+1,5×Fa) ×fкdо, Нмм;dшdо М=0,04×dо Нмм ;d(мм)dш10,68fk=0,01…0,02 мм2131,59Dd24, 5 6 7, 8 9 102 2,38 3 3,5 3,968Рис. 4. Основные конструктивные элементы стандартного однорядногорадиального подшипника.Пользуясь атласом ЭПУ [1] или выбрать из приложения выбратьконструкцию вала и опор.РАСЧЕТ ОПОР С ТРЕНИЕМ СКОЛЬЖЕНИЯ1. Выбрать тип и материал опор исходя из условий нагружения иэксплуатации (таблицы 7 и 8).2. Для выбранных материалов цапф и втулок (корпуса) определить потаблицам:допускаемое давление [p],допускаемое значение критерия теплостойкости [pv],допускаемое значение напряжения изгиба материала цапфы [σи].3.

Определить параметр λ=l/d по формуле 11 [ и ] 4[ ]Обычно принимают  =0,5...1,5Если  не находится в допускаемом диапазоне, то необходимо выбратьдругие материалы с другими [σи] и [p].4. Определить диаметры цапфd4Fr   [ и ]9Найденное значение d округляется и согласуется с расчётнымидиаметрами участков валика из условий прочности и жёсткости.5. Найти длину цапфы l=λd6. Проверяем найденные параметры цапф на соответствие критерию[pv]:lFr  2  [  v]Найденное значение l сравнить с ранее вычисленным (п.5) и выбратьнаибольшее, имея ввиду, что при этом должно выполняться условие (п.3).Если оно не выполняется, то необходимо проанализировать результатырасчетов и соответственно изменить параметры опор.7. Определить моменты трения в левой и правой опорах и к.п.д.

опор:Мтр = 0,635×Fr×f×d; (f=0,08); Mтр(сум.)=Мтр(лев)+Мтр(прав).Mкр  Мтр(сум)М крМатериалы для валовТаблица 2ТверМаркасталиТермообработкатв-1достьМПа МПа Мпа (среднееПримечания ГОСТзначение)40Х45Х40ХН45ХН50ХНУлучшениеУлучшениеУлучшение- 860 380850 1050 600800 1100 394850 1150 900 1200 -235 НВ250 НВ-не стойкиекоррозионноне стойкиекоррозионно45437110АС40АС40ХГНМАЦ20ХГНМУлучшениеУлучшениеУлучшение450 600 230850 1000 1901200 1400 -12ХН220ХН3А12Х2Н4АУлучшение230 HB нерж.