Проектирование привода с коническим редуктором

Уточненная частота  вращения ведомого шкива

 

 

Скорость ремня  будет равна:

 

Межосевое расстояние для открытых передач находят  по зависимости :

 

Длина ремня без учета вытяжки

 

 

Угол обхвата  на малом шкиве 

 

Для бесконечного ремня полученное значение длины  ремня округляют до ближайшего стандартного значения с последующим уточнением :

 

 

Число пробегов

Прорезиненный ремень с удельной силой предварительного натяжения (на единицу ширины одной  прокладки ), Н/мм

Удельное окружное усилие определяем по рисунку 5,

Поправочные коэффициенты :

 определяем по таблице  7;

 определяем по рисунку  7;

 определяем по рисунку 9;

 определяем по таблице 8.

Допустимое окружное усилие

Окружное усилие :

 

 

Необходимая ширина ремня с округлением до стандартного значения по таблице 4 :

 

Напряжение ветви  ремня:

Усилие действующее на вал:

Угол отклонения усилия от линии центров 

 

Число пробегов ремня :

 

 

Диаметр шкива  d- величина расчетная. Ширину B шкива определяют так, чтобы ремень свободно располагался на шкиве. ГОСТ 17383-73. В= 50 мм

 

 

3 Расчет валов.

3.1 Приближенный расчет валов.

Предварительные значения диаметров различных участков стальных валов редуктора .

Для быстроходного вала:

 

 

 

 

Рисунок 3.1.

 

Для тихоходного вала (рисунок3.2):

 

 

 

 

Рисунок 3.2

 

 

 

3.2 Определение внутренних силовых  факторов

 

Определяем реакции в опорах:

В вертикальной плоскости YOZ:

Реакции в  опорах можно определить исходя из условий:

,

.

,

.

Тогда:

Проверка:

;

;

в горизонтальной плоскости XOZ:

Реакции в  опорах можно определить исходя из условий:

.

Раскрыв суммы получим:

;

.

.

Тогда:

,

 

Проверка:

;

;

0=0.

 

Определение изгибающих моментов от всех приложенных 

сил и момента  :

В  горизонтальной плоскости XOZ:

 

.

По этим значениям  моментов строим эпюру изгибающих моментов .

В вертикальной плоскости YOZ:

 

.

По этим значениям  моментов строим эпюру изгибающих моментов .

Определение результирующего изгибающего  момента в сечении под коническим колесом:

.

Находим эквивалентный момент в  этом сечении по формуле:

.

Вычислим наименьший допустимый диаметр  тихоходного вала в сечении под  коническим колесом по формуле:

.

Допускаемое контактное напряжение:

[σ]===325

 

3.3 Расчет на сопротивление усталости

 

Уточненные расчеты на сопротивление  усталости отражают влияние разновидности  цикла напряжений, статических и  усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчет выполняют в форме проверки коэффициента S запаса прочности, минимально допустимое значение которого принимают в диапазоне в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушения вала, определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля.

Материал вала: сталь 45, без упрочнения со следующими механическими характеристиками: 

Сечение А-А:

 

Коэффициент запаса по касательным  напряжениям:

                                       

,                                (3.3.1)

где - амплитуда напряжений цикла;

      - среднее напряжение цикла;

       - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого участка.

В расчетах валов принимают касательное  напряжение по отнулевому циклу: .

Напряжение в опасном сечении  вычислим по формуле:

                                    

,                                (3.3.2)

где 

                                    

                                   (3.3.3)

_{Подставляем значения в формулу (3.3.3):}

 

_{Подставляем значения в формулу (3.3.2):}

Пределы выносливости вала в рассматриваемом  сечении:

                                        

,                                     (3.3.4)

где - предел выносливости гладких образцов при симметричном цикле кручения;

       - коэффициент снижения предела выносливости.

                      ,                          (3.3.5)

где - коэффициент концентрации напряжений;

       - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

      - коэффициент влияния качества поверхности;

      -коэффициент влияния поверхностного упрочнения;

Подставив все  коэффициенты в формулу (3.3.5) получим:

По формуле (3.3.4) рассчитаем предел выносливости:

Коэффициент влияние асимметрии цикла для  рассматриваемого сечения вала:

,

где - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений;

По формуле (3.3.1) определим коэффициент запаса по касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности  по нормальным напряжениям:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

,

где

     

Среднее напряжение .

 

Пределы выносливости вала в рассматриваемом  сечении:

 

где - предел выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба;

- коэффициент снижения предела  выносливости.

,

где - коэффициент концентрации напряжений;

      - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения

      - коэффициент влияния качества поверхности;

      -коэффициент влияния поверхностного упрочнения;

Находим результирующий коэффициент  запаса прочности в сечении А-А:

.

Сечение Б-Б:

Коэффициент запаса по касательным напряжениям:

                             ,                        (3.3.6)

 

где - амплитуда напряжений цикла;

      - среднее напряжение цикла;

       - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого участка.

В расчетах валов принимают касательное  напряжение по отнулевому циклу: .

Напряжение  в опасном сечении вычислим по формуле:

,

где

Получаем:

.

 

Пределы выносливости вала в рассматриваемом  сечении:

                                  

,                                             (3.3.7)

где - предел выносливости гладких образцов при симметричном цикле кручения;

       - коэффициент снижения предела выносливости.

,

где - коэффициент концентрации напряжений;

      - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения

      - коэффициент влияния качества поверхности;

      -коэффициент влияния поверхностного упрочнения;

По формуле   (3.3.7) рассчитаем предел выносливости:

 

 

Коэффициент влияние асимметрии цикла для  рассматриваемого сечения вала:

 

где - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений;

По  формуле (3.3.6) определим коэффициент запаса по касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

,

где ;

 

      

Среднее напряжение .

Пределы выносливости вала в рассматриваемом  сечении:

 

где - предел выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба;

       - коэффициент снижения предела выносливости.

 

где - коэффициент концентрации напряжений;

    - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения

      - коэффициент влияния качества поверхности;

      -коэффициент влияния поверхностного упрочнения;

Находим результирующий коэффициент  запаса прочности в сени А-А:

.

Сечение В-В:

 

Коэффициент запаса по касательным напряжениям:

,        (3.3.8)

где - амплитуда напряжений цикла;

      - среднее напряжение цикла;

       - коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого участка.

В расчетах валов принимают касательное  напряжение по отнулевому циклу: .

Напряжение  в опасном сечении вычислим по формуле:

,                      

где .

          

 

 

Пределы выносливости вала в рассматриваемом  сечении:

                           

,                            (3.3.9)

где - предел выносливости гладких образцов при симметричном цикле кручения;

       - коэффициент снижения предела выносливости.

,                      

где - коэффициент концентрации напряжений;

      - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения

      - коэффициент влияния качества поверхности;

      -коэффициент влияния поверхностного упрочнения;

Подставив все  коэффициенты получим:

По формуле(3.3.8) рассчитаем предел выносливости:

Коэффициент влияние асимметрии цикла для  рассматриваемого сечения вала:

,                      

где - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений;

По  формуле (3.3.8) определим коэффициент запаса по касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

где ;

 

Среднее напряжение .

Пределы выносливости вала в рассматриваемом  сечении:

 

где - предел выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба;

       - коэффициент снижения предела выносливости.

где - коэффициент концентрации напряжений;

        - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения

      - коэффициент влияния качества поверхности;

      -коэффициент влияния поверхностного упрочнения;

Находим результирующий коэффициент запаса прочности в сечении В-В:

.

 

3.4 Расчет на статическую прочность

 

Проверку  статической прочности выполняют  в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных  перегрузок. Коэффициент перегрузки К_п=2,2. Статическую прочность считают обеспеченной, если , где =1,3…2-минимально допустимое значение общего коэффициента запаса по текучести.

Сечение А-А

Определим нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении: 

 

где  -суммарный изгибающий момент;

-крутящий  момент;

-площадь  поперечного сечения;

Определим частные коэффициенты запаса прочности:

 

 

Общий коэффициент запаса прочности  по пределу текучести:

 

Сечение Б-Б

Определим нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении:

где  -суммарный изгибающий момент;

-крутящий  момент;