Расчётно-графическая работа
по дисциплине «Детали машин»
Тема:
«Расчет вала и разработка конструкции вала»
Постановка задачи
Для заданной схемы нагружения вала:
— рассчитать реакции подшипников;
— построить эпюры изгибающих и крутящегомоментов;
— определить диаметры и разработатьконструкцию вала;
— выбрать подшипники качения;
— сравнить их долговечность с ихминимально допустимым значением.
/>Исходныеданные:
/>-угол наклона зубьев; /> — угол профиля зубьев; n1=1200об./мин
Силы:
/>
/>;
/>;
/>;
-диаметр
/>;
-расстояние
/>
/>
1Определим силы реакций в подшипникахиз условий равновесия:
/>; />;/>; />; />;/>;
для подшипника №1 в плоскости YZ:
/>;
/>;
/>кH;
— для подшипника №2 в плоскости YZ:
/>;
/>;
/>кH;
проверим условие равновесия
/>;
/>
Условие равновесия выполняется.
— для подшипника №1 в плоскости XZ:
/>;
/>;
/>кН;
— для подшипника №2 в плоскости XZ:
/>;
/>;
/>кН
проверим условие равновесия
/>;
/>,
Условие равновесия выполняется.
2. Определяем эпюрына сжатых волокнах.
Эпюра />:
/>
/>;
/>.
Эпюра />:
/>;
/>Н мм
/>Н мм
/>.
3. Эпюра крутящихмоментов />:
/>Н мм
Изобразим эпюру графически на Рис. 2
/>
Рис. 2 – Эпюра крутящих моментов.
4. Определимсуммарные реакции в подшипниках.
/>кН
/>кН
5. Определим dminвала из расчета на чистое кручение попониженному допускаемому напряжению (без изгиба) по формуле 8.16:
/>,
где /> — допускаемое напряжение на кручение,в соответствии с указанием [1, c.161],
/> — крутящий момент;
тогда />мм
По стандартному ряду [1, c.162] принимаем />мм
Назначаем />. Выбираем подшипники по таблице П6[1, c.399], шарикоподшипники радиально-упорные,(поскольку есть осевая сила), особолегкой серии, />, №36105.
Нагрузочная способность:
— динамическая />;
— статическая />.
Выполним эскиз вала:
/>
Рис. 3. Эскиз вала
6. Определяемгрузоподъемность подшипника по наиболее нагружнной опоре 1 и его долговечность.
Определим эквивалентную нагрузкудействующую на подшипник по формуле 9.3
/>,
где /> — температурный коэффициент при />;
/> — коэффициент условий работыподшипника по таблице 9.19 [1, c.214];
/> — коэффициент при вращениивнутреннего кольца;
/> — коэффициенты радиального иосевого нагружения.
Определим отношение /> и сравним со значением />;
по таблице из соотношения /> значит е=0,3;
Тогда
/>= />,
поэтому принимаем X=0,45 и Y=1,62.
Тогда
/>кН
7. Определяемдолговечность подшипника в миллионах оборотов по формуле
/>;
где С=11800 Н – динамическаягрузоподъемность;
Р=677 Н — эквивалентная нагрузка;
р — показатель степени, для шарикоподшипниковр=3.
Тогда
/>
Определим долговечность подшипника поформуле 9.2 [1, c.211]
/>.
Для зубчатых редукторов минимальнаядолговечность подшипников по ГОСТ 16162-85 />
73540>10000 — долговечность иработоспособность подшипников выполнена.