Модернизация привода главного движения на базе станка 2Н135
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
льнейший расчет вала будем производить по данному опасному сечению.
Расчет вала на усталостную прочность:
Расчет будем производить по суммарному изгибающему и крутящему моментам в наиболее опасном сечении, где их значения составляют соответственно:
=142Нм,
=28,1Нм.
В качестве материала для изготовления вала примем сталь 45 ГОСТ 1050 - 88, с механическими свойствами в нормализованном состоянии:
=600 МПа, =350 МПа, 200 НВ.
Для обеспечения достаточной усталостной прочности, необходимо выполнение следующего условия:
=,(32)
где S - общий коэффициент запаса прочности;
[S] = 1,5 - допустимый коэффициент запаса прочности;
= -коэффициент запаса по нормальным напряжениям;
где = 0,5• - (для конструкционной стали) предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;
===91МПа - амплитуда цикла нормальных напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба в рассматриваемом сечении;
=1,6 - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;
=0,87 - масштабный фактор для нормальных напряжений;
=0,9 - (для Ra=2,5) коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности;
=0,1 - коэффициент, корректирующий влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости;
=0 (так как осевая нагрузка на вал отсутствует) - среднее напряжение цикла изменения нормальных напряжений;
= - коэффициент запаса по касательным напряжениям,
где = 0,3• = 180 МПа - предел выносливости стали при симметричном цикле кручения;
==МПа - амплитуда цикла касательных напряжений, равная наибольшему напряжению кручения в рассматриваемом сечении;
=2,45 - эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений;
=0,87 - масштабный фактор для касательных напряжений;
=0,9 - (для Ra=2,5) коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности;
=0,05 - коэффициент, корректирующий влияние постоянной составляющей цикла касательных напряжений на сопротивление усталости;
==9 МПа - среднее напряжение цикла изменения касательных напряжений.
Тогда:
==.
==.
И общий коэффициент запаса прочности:
==.
Таким образом, =1,6 ? [S] = 1,5, то есть запас сопротивления усталости обеспечен.
Статическую прочность вала подсчитываем по эквивалентным напряжениям, которые по 3 - ей и 4 - ой теориям прочности определяются из выражения:
=,(33)
где == - наибольшее напряжение изгиба в рассматриваемом сечении;
==МПа - наибольшее напряжения кручения в рассматриваемом сечении;
Тогда:
==
Значение =92,3МПа < =350 МПа, при этом коэффициент запаса составляет:
==
Таким образом, статическая прочность вала обеспечена.
Выбор и расчет подшипников
По определенным диаметрам выходных концов валов производим подбор подшипников, для установки валов в корпус коробки. Так как все передачи на валах являются прямозубыми, то осевыми силами в зацеплениях можно пренебречь, поэтому оптимальным вариантом являются шариковые радиальные однорядные подшипники по ГОСТ 8338 - 75.
Произведем подбор подшипников для IV вала.
Исходные данные:
d - диаметр в месте посадки подшипников нижней опоры, 20мм;
d - диаметр в месте посадки подшипников верхней опоры, 20мм;
n - частота вращения вала - 1600мин-1;
Lh -ресурс - 20000 часов.
Реакции опор FR, Н:
Так как более нагруженной является левая опора, то расчет осуществляем для нее.
Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники №204.
Эквивалентная нагрузка Pr, Н:
Pr=XVFrKdKT, (34)
где V - коэффициент вращения, V=1;
X=1, Y=0 - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;
Kd=1,3 - коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки;
KT=1 - температурный коэффициент.
Pr=116161,31=801Н.
Эквивалентная долговечность LhE, ч
LhE=LE KHE=200000,25=5000 ч.
где KHE=0,25 - коэффициент режима нагрузки.
Количество оборотов LE, млн. об.:
(35)
Динамическая грузоподъёмность С, Н:
(36)
где а1 - коэффициент надёжности;
а2 - обобщённый коэффициент совместного влияния качества металла условий эксплуатации.
Таблица 4 - Результаты подбора подшипников
Номер валаОбозначение подшипника2102310242045206
Расчет шпоночного соединения
Рисунок 5 - Шпоночное соединение
Проверочный расчёт шпоночного соединения будем выполнять для вала IV. Принимаем призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78. Материал шпонки - сталь 45 чистотянутая по ГОСТ 8787-68. Размеры шпонки и сечения паза для d=25мм: b=8мм, h=7мм, l=63мм, r=0,25-0,4мм.
Длина шпонки исходя из условия прочности на смятие l, мм
(37)
Условие прочности по напряжениям смятия выполняются.
Напряжение среза, t, МПа
,
где b=8 мм - ширина шпонки;
[t]=60 МПа - допускаемое напряжение среза.
Прочность шпоночного соединения обеспечена.
Аналогично подбираем остальные шпонки. Результаты расчета сводим в таблицу.
Таблица 5 - Параметры шпоночного соединения
КолесаДиаметр вала, d, ммРазмер шпонки bhl , ммz1,z3, z5,206645z8,z10, z12,258763z 8, z 123510845
Расчет шлицевого соединения
Рисунок 7 - Шлицевое соединение
Выбираем прямобочное шлицевое соединение с центрирование по наружному диаметру. Произведем полный расчет шлицевого соединения на валу IV.
Расчет ш