Разработка надежной тяговой передачи с ремонтопригодной и контролепригодной муфтой электропоездов серии ЭР9
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
В»у передают зубья.
Нагрузка от осевой сила на один болт определяем по следующей формуле:
Р =Fа maxН, (2.10)4Р =2238= 559,5 Н4
Нагрузка от радиальной силы на один болт определяем по следующей формуле:
Q =Fr maxН, (2.11)4Q =20620= 5155 Н4
Из условия плотности стыка, усилие затяжки болтов выбираем по соотношению [11, стр. 350]:
Т = k (1 - ?) Р, Н, (2.12)
где: k - коэффициент затяжки,
для переменной нагрузки k = 1,5;
? - коэффициент внешней нагрузки,
? = 0,25 [11, стр. 350].
Подставляя значения в формулу 2.12, получаем:
Т = 1,5 (1 - 0,25) 559,5 = 629,5 Н
Сила затяжки, обеспечивающая силу трения, которая удерживает стыкуемые детали, определяется по формуле:
F зат = kQ.Н, (2.13)i f
где: i - число плоскостей сдвига,
i = 1;
f - коэффициент трения в стыке,
f = 0,3 [12, стр. 30].
Подставляя значения в формулу 2.13, получаем:
F зат = 1,55155= 25775 Н1 х 0,3
Суммарная сила затяжки определяется по формуле:
F зат ? = Т + F зат, Н, (2.14)
Подставив данные в формулу 2.14, определяем суммарную силу затяжки:
F зат ? = 629,5 + 25775 = 26404,5 Н
Момент затяжки определим по формуле [11, стр. 352]:
Мк = ? F зат ? d, Н/м, (2.15)
где: ? - коэффициент, зависящий от трения в резьбе,
? = 0,12;
d - наружный диаметр резьбы, d = 16 мм = 0,016 м
Подставив данные в формулу 2.15, определяем момент затяжки:
Мк = 0,12 х 26404,5 х 0,016 = 50,7 Н/м
Данный момент затяжки соответствует интервалу Мк = 49-57 Н/м [5, прил. 4], установленному для болтов М16 класса прочности 3.6.
Номинальные напряжения от осевых нагрузок определяем по формулам:
напряжение затяжки
? зат =F зат ?Н/мм2, (2.16)F
напряжение от внешней нагрузки
? вн =Р.Н/мм2, (2.17)F
где: F - площадь поперечного сечения болта, мм2, определяемая по формуле:
F =? d21.мм2, (2.18)4
где:d1 - внутренний диаметр резьбы, d1 = 15 мм.
Таким образом, по формулам (2.16) - (2.18):
F =? 152= 176,7 мм2;4? зат =26404,5= 149,4 Н/мм2;176,7? вн =559,5.= 3,2 Н/мм2.176,7
Суммарное напряжение составляет:
? = ? зат + ? вн; Н/мм2; (2.19)
Таким образом:
? = 149,4 + 3,2 = 152,6 Н/мм2
Напряжение от кручения в нарезанной части составит:
? =М к; Н/мм2; (2.20)0,2 d31
По формуле (2.20) определяем:
? =50,7.= 75,1 Н/мм20,2 х 0,0153
При действии на болт осевых нагрузок и крутящего момента запас по пластическим деформациям определяем по следующей формуле:
n =[? т ].; (2.21)v ?2 + 3 ?2
где: [? т ] - предел текучести, для стали Ст. 45 [? т ] = 400 Н/мм2
Подставив данные в выражение (2.21), получаем:
n =400.= 1,995.v 152,62 + 3 х 75,12
Полученные значения n соответствуют интервалу n = 1,5 - 3,0, следовательно болтовое соединение обладает достаточным запасом прочности.
4. Расчёт динамики и прочности деталей муфты методом конечных элементов
Расчёт динамики и прочности деталей муфты методом конечных элементов выполняем для поводка, как наименее прочного элемента, на электронно-вычислительной машине с помощью прикладной программы COSMOS/M.
Исследуем напряжения и колебания поводка при приложении к нему сил Ft max, Fr max и Fa max. Схема приложения сил к поводку представлена на рисунке 3.1.
Схема приложения сил к поводку
Модель поводка показана в приложении 3. Она упрощена - отсутствует ступичная часть. Как видно, максимальные напряжения (как сжатие так и растяжение) возникают на плоскости касания зуба и паза у нижней кромки зуба. Это обусловлено концентрацией напряжений в месте перехода от внутренней поверхности поводка к зубу.
Что бы устранить концентратор напряжений осуществим переход данных плоскостей через галтель радиусом 5 мм, что показано на листе.
В остальных объёмах поводка напряжения меньше и обусловлены так же переходами одних форм сечений в другие.
По величине напряжения, если изготавливать поводок из стали Ст. 3, приближаются к пределу текучести (для Ст. 3 [? т ] = 220-240 Н/мм2, а ? max = 347,64 Н/мм2), по этому для поводка и кольца оставляем материал Ст. 45 как и у фланца двигателя, у которого материал с пределом текучести [? т ] = 400-600 Н/мм2, а предел прочности [? в ] = 600-700 Н/мм2.
В таблице 3.1 приведены возможные частоты колебаний для поводка, которые находятся в пределах от 1675,1 Гц до 13552,9 Гц. В приложении 5 указаны формы колебаний, соответствующие восьми низшим частотам собственных колебаний.
Наиболее неблагоприятной формой колебаний является колебание с частотой 1675,1 Гц, так как это самая низкая частота, и её величина может совпасть с одной из частот возмущений от зубчатой передачи, а форма колебаний вызывает ослабление болтовых соединений, поэтому болтовые соединения должны иметь надёжную контровку.
Поскольку, в целях снижения трудоёмкости рассоединения муфты предусмотрено минимальное количество болтов, то для надёжности их контровки предусматриваем применение храповых шайб и корончатых гаек со шплинтовкой.
Болты должны быть изготовлены из стали не ниже Ст. 45.
Частоты собственных колебаний поводка
№ п/пЧастота, (Гц)Период, (с)12311675,10,5970 х 10-322379,50,4203 х 10-332578,40,3878 х 10-343399,00,2942 х 10-353731,60,2680 х 10-363932,30,25