Расчет привода электрической лебедки с клиноременной передачей
11. Проверочные расчеты
Проверочный расчет шпонок.
Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие. Проверке подлежат две шпонки на тихоходном валу - под колесом и элементом открытой передачи, и одна шпонка на быстроходном валу - под полумуфтой.
Условие прочности:
,
где Ft-окружная сила на шестерне или колесе, Н;
Асм=(0,94h-t1)lp - площадь смятия, мм2, где t1-глубина паза вала, lp=l-b - рабочая длина шпонки, определенная на конструктивной компоновке.
Проверим на смятие шпонку на тихоходном валу под колесом, где Ft=3324,6 Н, а
Асм=(0,94h-t1)(l-b)=(0,94•9-5,5)•61=180,56 мм2 ;
Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов.
Стяжные винты подшипниковых узлов наиболее ответственные резьбовые детали редуктора, расположенные попарно около отверстий под подшипники. Их назначение - воспринимать силы, передаваемые на крышку редуктора внешними кольцами подшипников.
Винты изготавливают из стали 35, класса прочности 6.8 (первое число, умноженное на 100, определяем предел прочности ; произведение чисел, умноженное на 10, определяем предел текучести- ).
Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения :
,
где Fp- расчетная сила затяжки винтов, обеспечивающих нераскрытие стыка под нагрузкой, Н,
.
Здесь FB=0,5•Ry- сила, воспринимаемая одним стяжным винтом, Н, где Ry- большая из реакций в вертикальной плоскости в опорах подшипников быстроходного или тихоходного вала, Ry=; К3 - коэффициент затяжки, К3= 1,25…2 - при постоянной нагрузке; х - коэффициент основной нагрузки, х=0,2…0,3 - для соединения стальных или чугунных деталей без прокладок;
А- площадь опасного сечения винта, мм2:
;
где - расчетный диаметр винта; d2 - наружный диаметр винта; р- шаг резьбы;
Проверим стяжной винт М10-6g х40.68.028:
1) Определяем силу, приходящуюся на один винт:
Fв =
2) Принимаем К3=1,5; х=0,27.
3) Определяем допускаемое напряжение: [у]=0,25•ут= 0,25•400=100 Н/мм2
4) Определяем расчетную силу затяжки винтов:
Fр=[1,5(1-0,27)+0,27]1002,65=1368,6 Н
5)Определяем площадь опасного сечения:
мм2;
6)Определяем эквивалентные напряжения:
Проверочный расчет валов
Цель расчета - определить коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях вала и сравнить их с допускаемыми:
s?[s]
1. Тихоходный вал.
Первое опасное сечение - вторая ступень вала под подшипником опоры.
а) Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений уА равна расчетным напряжениям изгиба уИ:
где -- суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, Нм;.
-- осевой момент сопротивления сечения вала, мм3. Для определения круглого сплошного сечения вала при ступенчатом переходе принимают меньший из двух диаметров смежных ступеней:
Найдём осевой момент сопротивления , мм3:
мм3
б) Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения :
,
где Мк - крутящий момент, Мк =
в) Определим коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:
где -- эффективные коэффициенты концентрации напряжений. Они зависят от размеров сечения, механических характеристик материала:Kу=1,6; Kф=1,45.
-- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения:Kd=0,81.
-- коэффициент влияния шероховатости: KF=1,05.
Определим пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм2:
где -- пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм2;
-- коэффициент концентрации нормальных и касательных
напряжений для расчетного сечения вала:
г) Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
где -- пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм2;
-- нормальные напряжения, Н/мм2;
фA-- касательные напряжения, Н/мм2:
Определим общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:
где -- коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Сравним коэффициент запаса прочности с допускаемым:
S?[S]; 10,35?1,5
где S -- общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении.
Второе опасное сечение - на третьей ступени под колесом.
а) Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба :
где -- суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, Нм;.
-- осевой момент сопротивления сечения вала, мм3. Для определения круглого сплошного сечения вала при ступенчатом переходе принимают меньший из двух диаметров смежных ступеней:
Найдём осевой момент сопротивления , мм3:
Wнетто=0,1•503 -=1524,79 мм3
б) Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения :
,
где Мк - крутящий момент, Мк =;
снетто - полярный момент инерции сопротивления сечения вала:
снетто=
в) Определим коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:
где -- эффективные коэффициенты концентрации напряжений. Они зависят от размеров сечения, механических характеристик материала:Ку=2,15; Кф=2,1.
-- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения:Kd=0,76.
-- коэффициент влияния шероховатости: КF=1,0.
Определим пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм2:
где -- пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм2;
-- коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:
г) Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
где -- пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм2;
-- нормальные напряжения, Н/мм2;
фA-- касательные напряжения, Н/мм2:
Определим общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:
где -- коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Сравним коэффициент запаса прочности с допускаемым:
S?[S]; 2,14 ? 1,5
где S -- общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении.
2.Быстроходный вал.
Первое опасное сечение - третья ступень вала под подшипником опоры.
а) Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба :
где -- суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, Нм;.
-- осевой момент сопротивления сечения вала, мм3. Для определения круглого сплошного сечения вала при ступенчатом переходе принимают меньший из двух диаметров смежных ступеней:
Найдём осевой момент сопротивления , мм3:
мм3
б) Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения :
,
где Мк - крутящий момент, Мк =
в) Определим коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:
где -- эффективные коэффициенты концентрации напряжений. Они зависят от размеров сечения, механических характеристик материала: Ку=1,75; Кф=1,6.
-- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения: Кd=0,88.
-- коэффициент влияния шероховатости: КF=1,05.
Определим пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм2:
где -- пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм2;
-- коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:
г) Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
где -- пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм2;
-- нормальные напряжения, Н/мм2;
фA-- касательные напряжения, Н/мм2:
Определим общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:
где -- коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Сравним коэффициент запаса прочности с допускаемым:
S?[S]; ? 1,5
где S -- общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении.
Второе опасное сечение - на третьей ступени над колесом.
а) Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба :
где -- суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, Нм;.
-- осевой момент сопротивления сечения вала, мм3. Для определения круглого сплошного сечения вала при ступенчатом переходе принимают меньший из двух диаметров смежных ступеней:
Найдём осевой момент сопротивления , мм3:
мм3
б) Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения :
,
где Мк - крутящий момент, Мк =;
снетто - полярный момент инерции сопротивления сечения вала:
в) Определим коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:
где -- эффективные коэффициенты концентрации напряжений. Они зависят от размеров сечения, механических характеристик материала:Ку=1,75; Кф=1,6.
-- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения:Kd=0,88.
-- коэффициент влияния шероховатости: КF=1,05.
Определим пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм2:
где -- пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм2;
-- коэффициент концентрации нормальных и касательных
напряжений для расчетного сечения вала:
г) Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
где -- пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм2;
-- нормальные напряжения, Н/мм2;
фA-- касательные напряжения, Н/мм2:
Определим общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:
где -- коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Сравним коэффициент запаса прочности с допускаемым:
S?[S]; 19,936 ? 1,5
где S -- общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении.