Эпюры моментов 3-го вала

			Mx, Hxмм
			My, Hxмм
			Mм2, Hxмм
			MS=
			Mкр(max)= Ткр, Hxмм

3.15 Расчёт 3-го вала

Крутящий момент на валу Tкр.= T3= 889420, 332 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности sb= 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

s-1= 0, 43 · sb= 0, 43 · 780 = 335, 4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

t-1= 0, 58 · s-1= 0, 58 · 335, 4 = 194, 532 МПа.

2 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 75 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок. Ширина шпоночной канавки b = 20 мм, глубина шпоночной канавки t1= 7, 5 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss= (11.67)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv= 12, 547 МПа, (11.68)

здесь

Wнетто= (11.69)

Wнетто= = 32304, 981 мм3,

где b=20 мм - ширина шпоночного паза; t1=7, 5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm= 0 МПа, (11.70)

здесь: Fa= 0 МПа - продольная сила,

- ys= 0, 2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- ks= 1, 8 - находим по таблице 8.5[1];

- es= 0, 76 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

Ss= 10, 948.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St= где: (11.71)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv= tm= (11.72)

tv= tm= = 6, 032 МПа,

здесь

Wк нетто= (11.73)

Wк нетто= 73722, 463 мм3,

где b=20 мм - ширина шпоночного паза; t1=7, 5 мм - глубина шпоночного паза;

- yt= 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- kt= 1, 7 - находим по таблице 8.5[1];

- et= 0, 65 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

St= 11, 533.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 7, 94 (11.74)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2, 5. Сечение проходит по прочности.

3 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 70 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7[1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss= (11.75)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv= 8, 339 МПа, (11.76)

здесь

Wнетто= 33673, 946 мм3 (11.77)

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm= 0 МПа, (11.78)

здесь: Fa= 0 МПа - продольная сила,

- ys= 0, 2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- s= 3, 102 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

Ss= 12, 577.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St= где: (11.79)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv= tm= (11.80)

tv= tm= = 6, 603 МПа,

здесь

Wк нетто= 67347, 893 мм3 (11.81)

- yt= 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- = 2, 202 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

St= 12, 43.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 8, 841 (11.82)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2, 5. Сечение проходит по прочности.

4 - е с е ч е н и е.

Диаметр вала в данном сечении D = 65 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St=, где: (11.83)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv= tm= = 0, 5 · = 8, 778 МПа, (11.84)

здесь

Wкнетто= (11.85)

Wкнетто= = 50662 мм3

где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t1=7 мм - глубина шпоночного паза;

- yt= 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- kt= 1, 7 - находим по таблице 8.5[1];

- et= 0, 7 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

St= 8, 512.

Радиальная сила муфты, действующая на вал, найдена в разделе " Выбор муфт" и равна Fм2= 288 Н. Приняв у вала длину посадочной части равной длине l = 288 мм, Находим изгибающий момент в сечении:

Mизг.= Tм2· l / 2 = 2160 · 288 / 2 = 311040 Н·мм. (11.86)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss=, где: (11.87)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv= 13, 124 МПа, (11.88)

здесь

Wнетто= (11.89)

Wнетто= = 23700, 754 мм3,

где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t1=7 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm= 0 МПа, где (11.90)

Fa= 0 МПа - продольная сила в сечении,

- ys= 0, 2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- ks= 1, 8 - находим по таблице 8.5[1];

- es= 0, 82 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

Ss= 11, 293.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = = = 6, 797 (11.91)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2, 5. Сечение проходит по прочности.

4 Тепловой расчёт редуктора

Для проектируемого редуктора площадь теплоотводящей поверхности А = 0, 73 мм2(здесь учитывалась также площадь днища, потому что конструкция опорных лап обеспечивает циркуляцию воздуха около днища).

По формуле 10.1[1] условие работы редуктора без перегрева при продолжительной работе:

Dt = tм- tв= £ [Dt], (12.1)

где Ртр= 2, 72 кВт - требуемая мощность для работы привода; tм- температура масла; tв- температура воздуха.

Считаем, что обеспечивается нормальная циркуляция воздуха, и принимаем коэффициент теплоотдачи Kt= 15 Вт/(м2·oC). Тогда:

Dt = 56, 636o > [Dt],

где [Dt] = 50oС - допускаемый перепад температур.

Для уменьшения Dt следует соответственно увеличить теплоотдающую поверхность корпуса редуктора пропорционально отношению:

1, 133, сделав корпус ребристым.

Список использованной литературы

1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М., Ицкевич Г.М., Козинцов В.П. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие для учащихся. М.: Машиностроение, 1988 г., 416с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. 'Конструирование узлов и деталей машин', М.: Издательский центр 'Академия', 2003 г., 496 c.

3. Шейнблит А.Е. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие, изд. 2-е перераб. и доп. - Калининград: 'Янтарный сказ', 2004 г., 454 c.: ил., черт. - Б.ц.

4. Березовский Ю.Н., Чернилевский Д.В., Петров М.С. 'Детали машин', М.: Машиностроение, 1983г., 384 c.

5. Боков В.Н., Чернилевский Д.В., Будько П.П. 'Детали машин: Атлас конструкций.' М.: Машиностроение, 1983 г., 575 c.

6. Гузенков П.Г., 'Детали машин'. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1986 г., 360 с.

7. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Р.Решетова. М.: Машиностроение, 1979 г., 367 с.

8. Дружинин Н.С., Цылбов П.П. Выполнение чертежей по ЕСКД. М.: Изд-во стандартов, 1975 г., 542 с.

9. Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козинцов Б.П. 'Расчеты деталей машин', 3-е изд. - Минск: Вышейшая школа, 1986 г., 402 c.

10. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., 'Детали машин' 3-е изд. М.: Высшая школа, 1984 г., 310 c.

11. 'Мотор-редукторы и редукторы': Каталог. М.: Изд-во стандартов, 1978 г., 311 c.

12. Перель Л.Я. 'Подшипники качения'. M.: Машиностроение, 1983 г., 588 c.

13. 'Подшипники качения': Справочник-каталог / Под ред. Р.В. Коросташевского и В.Н. Нарышкина. М.: Машиностроение, 1984 г., 280 с.

14. 'Проектирование механических передач' / Под ред. С.А. Чернавского, 5-е изд. М.: Машиностроение, 1984 г., 558 c.