13. Подбор муфты для соединения вала редуктора с приводным валом
Исходные данные:
тип муфты – упругая компенсирующая;
передаваемый
момент –
режим работы – нереверсивный;
характер нагрузки – легкие толчки.
1. Определяем расчетный момент муфты
где – коэффициент, учитывающий режим работы
К= К1К2.
Здесь
– коэффициент безопасности;
– коэффициент,
учитывающий характер нагрузки.
При ситуации, когда поломка муфты не вызывает аварию машины К1= 1.2
При переменной нагрузке с легкими толчками К2= 1,2
К= 1.21,2=1,44
Трм= 1,44
=
70.31 Нм
Ориентировочно оцениваем диаметр вала в месте установки муфты по следующей зависимости:
.
где
- допускаемые напряжений кручения.
Т.к. муфту подбираем для соединения вала электродвигателя с валом редуктора, то для осуществления более удобной сборки данного узла выбранная муфта должна обеспечивать хорошие компенсирующие способности. Рассмотрим следующие компенсирующие упругие муфты:
МУВП ГОСТ 21424-93,
Определяем усилие, с которым данная муфта нагружает соединенные валы:
где
- коэффициент, учитывающий тип муфты
,
здесь dp = (D-d)/2 = (120-25)/2 = 47.5 мм
Ftм = 2000∙70.31/47.5=2960 Н
Frм
=
∙2960
=1973 Н
МРЗ ГОСТ 14084-93
Определяем усилие с которым данная муфта нагружает соединенные валы:
где
- коэффициент, учитывающий тип муфты
,
здесь dp = 28 мм
Ftм = 2000∙70.311/28=5022 Н
Frм = 1/3∙5022 = 1674 Н
МРТО ГОСТ 14084-93
Определим расчетный момент на муфте по формуле:
,
где
– коэффициент режима работы муфты:
– номинальный
момент передаваемый муфтой
здесь dp = 28 мм
Ftм = 2000∙70.311/28=5022 Н
Таким образом сравнивая, рассмотренные муфты окончательно принимаем МУВП ГОСТ 21424-93.
14. Расчет валов
14.1. Проектный расчет быстроходного вала червячного редуктора
При прочностных расчётах валы схематизируют балками, лежащими на шарнирных опорах и нагруженными усилиями, передающимися при номинальном режиме работы от всех расположенных на них деталей.
С
Н
Н
Н
Н
Нм
иловая схема:
Н
9.53Н
│
│
Н
Н
│
Н
Н
102
204.5
Проектировочный прочностной расчёт валов.
,
т.к. вал нереверсивный.
,
т.к. сечение сплошное.
Нм
Сталь 40Х:
МПа,
МПа,
,
т.к. вал длинный.
МПа
14. 2. Проектный расчет тихоходного вала червячного редуктора
Силовая схема:
Н
Н
Н
Нм
Нм
Н
Н
МПа,
МПа,
,
т.к. вал короткий.
МПа
Н
Н
мм
мм
мм
мм
14.3. Расчет валов на выносливость
1. Цель проверочного расчета – определение коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях валов. Коэффициент запаса прочности при действии изгибающего и вращающего моментов (общий коэффициент запаса прочности) равен
где
–
коэффициент запаса прочности по
нормальным напряжениям;
– коэффициент
запаса прочности по касательным
напряжениям;
– общий допускаемый
коэффициент запаса прочности. При таких
значениях можно не проводить специального
расчета на жесткость.
где
и
– пределы выносливости материала вала
при симметричных циклах изгиба и
кручения, МПа;
и
– эффективные коэффициенты концентрации
напряжений при изгибе и кручении;
– коэффициент,
учитывающий влияние шероховатости
поверхности;
и
– масштабные факторы для нормальных и
касательных напряжений;
и
– амплитуды циклов нормальных и
касательных напряжений, МПа;
и
– средние значения нормальных и
касательных напряжений, МПа;
и
– коэффициенты, корректирующие влияние
постоянной составляющей цикла напряжений
на коэффициент запаса прочности.
где
- осевая сила в сечении, Н.
– диаметр вала в
рассчитываемом сечении, мм;
и
–
моменты сопротивления изгибу и кручению,
.
2. Быстроходный вал
2.1. Опасное сечение под подшипником “А”. Концентратор напряжений –галтель радиусом 1 мм.
Изгибающий и вращающий моменты в сечении
,
.
Диаметр вала в
сечении
.
Моменты
сопротивлений
.
,
,
.
Для стали 40Х, из которой изготавливается вал
[2.c.297]
где
- предел прочности для стали 40Х по табл.
14.3. [2.c.427]
Принимаем
.
.
По табл. 11.3. [2.c.299]
и
;
по табл. 11.6. [2.c.301]
;
по
рекомендациям [2.c.298,299]
при параметре шероховатости
;
.
Таким образом, имеем
.
т.е. сечение обладает достаточным запасом прочности.
2.2. Сечение под червяком не рассчитываем, т. к. вал выполнен заодно с червяком и его диаметр под червяком значительно больше расчетного.