Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 11.1. Осевые и полярные моменты сопротивления сечения вала, мм^

Сечение вала

Круглое сплошное

0,Ы^

0,2^3

Вал со шпоночной канавкой

0,Ы

0,2d

._4d-t,f

Шлицевой вал

(d +dy

Вал-червяк

Kdj,

Определить коэффициент концентрации нормальных и каса-

тельных напряжений для расчетного сечения вала:

(^A=(^+^-i)i^;

270

(A;),=

(|+A,-I)^;

где

К^

—

эффективные коэффициенты концентрации напряже-

ний.

Они зависят от размеров сечения, механических характерис-

тик материала и выбираются по табл. 11.2 (см. п. 5, табл. 7.3);

К^—

коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного се-

чения (табл.

11.3);

Кр—

коэффициент влияния шероховатости (табл.

\\Л)\К—

коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл.

11.5).

Таблица 11.2. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений

К^

Размеры

t/r

концев

дисков^

r/d

0,01

0,02

0,03

0,05

0,1

0,01

0,02

0,03

0,05

0,01

0,02

0,03

0,01

0,02

Дд

ой

эй

К^

при

а^, Н/мм^

500

Для с

тупее

700 900

К^

при

ог^,

Н/мм^

500

700

1чатого

перехода с галтелью

Li-

1,45

1,65

1,6

1,45

1,55

1,8

1,75

1,9

1,95

2,1

2,15

•*^1

1,4

1,5

1,7

1,55

1,6

1,9

1,95

1,9

2,0

2,1

2,25

2,3

"ri

L.il

1,45

1,55

1,8

1,65

2,0

2,05

2,0

2,1

2,2

2,25

2,35

2,45

1,3

1,35

1,4

1,45

1,4

1,55

1,6

1,55

1,6

1,65

2,2

2,1

•о

1,3

1,35

1,45

1,4

1,6

1,7

2,3

2,15

шпоночных пазов, выполненных фрезой

1,6

1,9

1,55

2,15

1,4 1,7

900

1,3

1,4

1,45

1,55

1,45

1,65

1,75

2,4

2,25

2,0

271

Размеры

Шлицы

Резьба

Диаметр вала d, мм

100

К^

при

(Т.,

Н/мм^

500

700

900

Продолжение

табл.

11.2

К^

при а,, Н/мм^

500 700

900

Для эвольвентных шлицев и резьбы

1,45

1,8

1,6

2,2

1,7

2,45

1,43

1,45

1,49

1,6

• 1,55

2,0

Для посадки с натягом

^а/^.

2,5

3,3

3,0

3,95

3,5

4,6

^7^.

1,9

2,45

2,4

2,2

2,8

2,5

3,0

3,2

Таблица 11.3. Коэффициент влияния

^^оооякталх

размеров

поперечного сечения К^

Напряженное состояние и материал

Изгиб

ДЛЯ

углеродистой стали

Изгиб для легированной стали 1

Кручение

для

всех сталей J

Диаметр вала d, мм

0,88

0,77

0,85

0,73

0,81

0,70

0,76

0,67

100

0,71

0,62

Таблица 11.4. Коэффициент влияния шероховатости К^

Вид механической

обработки

Обточка

Шлифование

Параметр шероховатости

поверхности R^, мкм

2,5...0,63

0,32...0,16

Kf, при а_, Н/мм^

500

1,05

1,0

700

1,10

1,0

900

1,5

1,0

Таблица 11.5. Коэффициент влияния поверхностного упрочнения К

Вид упрочнения

Закалка с нафевом

ТВЧ

а^ сердцевины, И/мм^

600...800

800...

1000

гладкие валы

1,5...1,7

1,3...1,5

^У

валы с концентрацией напряжения

К'^ 1'5

1,6...1,7

А:„=1,8...2

2,4...2,8

272

Продолжение

табл.

11.5

Вид упрочнения

Азотирование

Цементация

а^ сердцевины, Н/мм^

900,..1000

700...800

1000...

1200

гладкие валы

1,1...1,25

1,4...1,5

1,2...1,3

валы с концентрацией напряжения

К^<,

1,5

1,5...1,7

2,0

/:=1,8...2

1,7...2,1

—

Для валов без поверхностного упрочнения коэффициенты кон-

центрации нормальных и касательных напряжений определяют по

формулам:

8. Определить пределы выносливости в расчетном сечении вала,

Н/мм^:

(<^-.)^=

(Юа '

(^_.)i,=

1=L.

(К)п

где a_j и

т jW

0,58а

j—

пределы выносливости гладких образцов при

симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм^; сг

см. табл. 7.3.

9. Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным

и касательным напряжениям:

10.

Определить общий коэффициент запаса прочности в опас-

ном сечении:

S S

Как показала практика проектирования валов одноступенчатых

редукторов на чистое кручение,

проверочные расчеты

на

прочность

повсеместно дают удовлетворительные

результаты.

11.4.

Тепловой расчет червячного редуктора

Цель теплового расчет а—проверка температуры масла

t^ в редукторе, которая не должна превышать допускаемой

[/]^=80...95°С. Температура воздуха вне корпуса редуктора обычно

t^=20°C.

Температура масла /^ в корпусе черв5гчной передачи при

непрерывной работе без искусственного охлаждения определяется

по формуле

273

/ =

КА

где

Р^—

мощность на быстроходном валу редуктора, Вт (см. табл.

2.5);

г| — коэффициент полезного действия редуктора (см. 4.3,

п. 10); К=

9...

ВтДм^-град)—коэффициент теплопередачи; А —

площадь теплоотдающей поверхности корпуса редуктора, м1

Для определения А червячный редуктор вписывают в паралле-

лепипед и определяют площадь его плоскостей без площади дни-

ща. Ориентировочно А можно принять в зависимости от межосе-

вого расстояния (см. табл. 11.6).

Таблица 11.6. Площадь поверхности охлаждения червячного редуктора

д^,

мм

А,

м2

0,19

100

0,24

125

0,36

140

0,43

160

0,56

180

0,67

200

0,8

225

1,0

В проектируемых червячных редукторах при малых (до 2 кВт) и

средних (до 5 кВт) мощностях фактическая

температура

масла t^,

как правило, не

превышает допускаемой

[t]^.

Табличный ответ к задаче 11 (табл. 11.7),

Таблица И.7. Результаты проверочных расчетов

Шпонки

Быстро-

ходный

вал

Тихо-

ходный

вал

Стяжны е винты

Напряжение, Н/мм^

расчетное о

допуска-

емое \с\

Детали

Валы

(опасные

сечения)

быст-

роход-

ный

тихо-

ходный

Коэффициент запаса |

прочности 1

расчетный s

допуска- 1

емый [s\

Температура масла

рабочая t^ допускаемая [г]^

Характерные ошибки:

Неправильные вычисления при опрех-елении 5^, 5^, s.

Неправильные определения Af и Л/ для опасного сечения вала по эпюрам

изгибающих моментов.

Несоразмерность единиц a_i и а^; т_^ и т^ при определении 5^, s^.

Неправильное интерполирование при выборе коэффициентов концентрации

напряжений К^ и Л^, а также А^, Кр.

Несоразмерность единиц подставляемых в формулы величин при определении

расчетных напряжений а^, а^.

274

ЗАДАЧА 12

РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ РЕДУКТОРА

Цель: 1. Определить массу редуктора.

Определить критерий технического уровня редуктора.

Общие положения

редукторостроении произошли большие изменения. Пересмот-

рены все параметрические стандарты на передачи и редукторы с

целью их рационализации и обеспечения научного и методологи-

ческого единства в выборе параметров редукторов; усовершенство-

ваны и уточнены расчеты; разработаны стандарты на методы расче-

та; созданы семейства редукторов, применяемых в одной или не-

скольких отраслях народного хозяйства; унифицированы все пара-

метры редукторов, нагрузочных характеристик и деталей; увеличе-

ны нагрузки и повышена твердость рабочих поверхностей зубьев,

существенно изменены конструкции основных деталей редукторов.

Кроме того, повышены требования и введены новые принципы

подхода к точности изготовления

деталей;

уровни вибрации и шума

стали признаками технической диагностики качества изготовления

и важными товарными характеристиками; нормированы показате-

ли надежности редукторов и разработаны методы их расчета; уста-

новлено понятие "технический уровень" и регламентированы его

значения (см. табл. 12.1).

Технический уровень целесообразно оценивать количественным

параметром, отражаюш;им соотношение затраченных

средств и полученного результата.

''Результатом " для редуктора является

его

нагрузочная

способ-

ность,

качестве характеристики которой можно принять

враща-

ющий момент

Т^, Нм, на

его тихоходном

валу.

Тае

у, кг/(Нм)

>0,2

0,1...0,2

0,06...0Д

<0,06

)лица 12.1. Технический уровень редувпгора

Качественная оценка технического уровня

Низкий; редуктор морально устарел

Средний; в большинстве случаев производство эконо-

мически неоправданно

Высокий; редуктор соответствует современным миро-

вым образцам

Высший; редуктор соответствует рекордным образцам

Примечание. В Российской Федерации действует ГОСТ 16162—93 "Редук-

торы общего назначения. Общие технические условия", который впервые в ми-

ровой практике регламентирует основные требования к редукторам, включая ус-

ловия применения, технический уровень, показатели надежности, точность из-

1 готовления.

275

Объективной мерой затраченных средств является масса редуктора

т,

кг, в

которой практически интегрирован весь процесс его

проек-

тирования.

Поэтому за критерий технического уровня можно при-

нять относительную массу у ~ т/Т^, т. е. отношение массы редук-

тора (кг) к вращающем>' моменту на его тихоходном валу (Нм).

Этот критерий характеризует расход материалов на передачу мо-

мента и легок для сравнения.

На эскизной стадии проектирования (задача 4) критерий

был

предварительно задан

из

условий средних требований к техническо-

му уровню редукторов в условиях индивидуального или мелкосе-

рийного производства. Это дало возможность ориентировать рас-

четы на получение оптимальных значений главного геометрическо-

го параметра редуктора

{а^,

d^^ в предполагаемом диапазоне (см.

табл. 4.1). При этом масса редуктора т была определена ориенти-

ровочно в соответствии с предельными значениями принятого кри-

терия (у = 0,1...0,2). В задаче 12 представляется возможным по

результатам технической стадии проектирования, когда на чертеже

общего вида привода (задача 10) разработана окончательная конст-

рукция редуктора и установлены его максимальные габариты

{L;

В;

Н),

определить действительную массу (т, кг) и фактический кри-

терий технического уровня у.

12.1.

Определение массы редуктора

Цилиндрргческий, конический редукторы — т = фрК 10"^,

где а) ф

—

коэффициент заполнения определить по графикам в

зависимости от межосевого расстояния а^, для цилиндрического

редуктора (см. рис. 12.1); в зависимости от внешнего конусного

расстояния

R^—

для конического (см. рис. 12.2);

б) р

7,4*10^ кг/м^

—

плотность чугуна;

в) К— условный объем редуктора определить как произведение

наибольшей длины, ширины и высоты редуктора, мм^ (см. рис.

12.1,

12.2),

V=LxBxH.

Червячный редуктор — т

(\)pd^

-г^ •10-^

где а)

ф -—

коэффициент заполнения определить по графику (см.

рис.

12.3) в зависимости от делительного диаметра колеса d^,

мм;

б)

—

делительный диаметр червяка, мм;

(см. табл. 4.11);

в) р

—

плотность чугуна (см. п. 1,6).

276

500 aw.MM

Рис. 12.1. График для определения коэффициента заполнения цилиндрического

одноступенчатого редуктора

500 Re,MM

Рис. 12.2. График для определения коэффициента заполнения конического

одноступенчатого редуктора

277

и^и

////////У/У////Л

то

200

300 400 500 600

700 d2,MM

Рис. 12.3. График для определения коэффициента заполнения червячного

одноступенчатого редуктора

12.2.

Определение 1фитер11я технического уровня

редуктора

Критерий технического уровня определяется по формуле

у=т/Т^,

где 7^2—вращающий момент на тихоходном валу ре-

дуктора, Н-м:

Для цилиндрического и конического редуктора

Т^

принять по

табл. 2.5.

Для червячного, редуктора Ц=Т^и^^Ц,л^,, где л„,; Т^, Нм;

и^^ (см. 2.1, п. 2; табл. 2.5); Лзп (см. 4.3, п. 10).

Определение

критерия у дает

возможность оценить

место спро-

ектированного

редуктора в сравнении со

стандартными

(см. табл.

12.1)

и решить

вопрос

целесообразности его

изготовления.

При этом

надо учесть офаниченность возможностей индивидуального (или

мелкосерийного) производства для получения высоких критериев

технического уровня редуктора.

278

Составить табличный ответ к задаче 12 (табл. 12.2).

Таблица 12.2. Технический уровень редуктора

Тип редуктора

Масса

т,

кг

Момент

Tj,

Н м

Критерий

Вывод

Характерные ошибки:

Неточно определен по фафикам коэффициент заполнения ф.

Неправильно измерены наибольшие габариты редуктора ЬхВхИ

(см.

рис. 12.1...12.3).

HenpaBHjibHbie вычисления.

279