книги / Детали машин и основы конструирования

Примем первый вариант.

8.1.3. Скорректируем размеры быстроходного вала:

l4 = BБ = 37 мм;

lрп = l2 + 0,5l1 – 0,5ВБ = 98 + 0,5·64 – 0,5·37 = 111,5 ≈ 112 мм; lБ = l3 + BБ = 132 + 37 = 169 мм;

LБ = l3 + 2BБ = 206 мм;

f = DБ/2 + х = 160/2 + 9 = 89 мм,

где BБ – ширина подшипника на быстроходном валу, BБ = 37 мм; DБ – диаметр наружного кольца подшипника быстроходного вала,

DБ = 160 мм.

8.2. Проверка подшипников на тихоходном валу

8.2.1. Суммарные реакции в опорах тихоходного вала:

Rrmax = RС = 9,9 кН.

8.2.2. Оценим долговечность подшипников.

Шариковый подшипник 218 ГОСТ 8338–75: 90×160×30,

Сr = 95,6 кН (см. табл. 5.1).

Эквивалентная нагрузка

Re =VRr KБKТ = 1 9,9 1,4 1 = 13,9 кН.

Расчетный ресурс подшипника

где n – частота вращения тихоходного вала, n = 117 об/мин

(см. табл. 1.1).

Подшипник пригоден.

81

9. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ8

Задание

Проверить выбранные шпонки на работоспособность. При необходимости скорректировать выбор.

Краткие теоретические сведения

При соединении деталей с валом призматической шпонкой крутящий момент с вала на деталь передается боковыми гранями шпонки. При этом на них возникают напряжения смятия σсм, а в продольном сечении шпонки напряжения среза τср (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Соединение призматической шпонкой

Как правило, для стандартных шпонок смятие является более опасным видом деформации, поэтому основной расчет проводят по условию прочности на смятие, а расчет на срез выполняют как проверочный.

Указания к выполнению задания

При упрощенном расчете на смятие (без учета зазоров) принимают

8 Ханов А.М., Сиротенко Л.Д. Детали машин и основы конструирования: учеб. пособие. Пермь: Изд-во ПГТУ, 2010. 269 с. (гл. 6).

82

где T – передаваемый шпонкой момент; d – диаметр вала в месте установки шпонки; Aсм – площадь, по которой происходит смятие шпонки, Aсм = ½hlp; 0,5h – условная глубина паза в ступице колеса; h – высота шпонки; lp – рабочая длина шпонки: для шпонок с плоскими торцами lp = l, для шпонок со скругленными торцами lp = l – b (рис. 9.2); b – ширина шпонки.

Рис. 9.2. Размеры шпонки

Допускаемые напряжения при расчете шпоночных соединений на смятие принимают:

•при стальной ступице колеса [σ]см = 110...190 МПа,

•при чугунной ступице колеса [σ]см = 70...100 МПа.

Расчет шпонок на срез выполняется по формуле

где Aср – площадь, по которой происходит срез шпонки, Aср = blр.

83

Допускаемые напряжения при расчете шпоночных соединений на срез

[τ]ср = 60...100 МПа.

При недостаточной прочности выбранной шпонки ее размеры (прежде всего длину) необходимо увеличить. Возможна также установка двух одинаковых шпонок под углом 180° друг к другу.

Вопросы:

1.Какие нагрузки испытывает призматическая шпонка? Какие напряжения при этом возникают?

2.По какой поверхности происходит смятие призматической шпонки? Где происходит срез шпонки?

3.Какой вид расчета для стандартной призматической шпонки является основным?

4.По какой формуле производится расчет призматической шпонки на смятие?

5.По какой формуле производится расчет призматической шпонки на срез?

6.Как определяются допускаемые напряжения при расчете шпоночного соединения?

7.Что можно предпринять, если выбранная призматическая шпонка не удовлетворяет заданным условиям работы?

Пример выполнения задания

9. Проверочный расчет шпоночного соединения 9.1. На быстроходном валу под шкив ременной передачи

выбрана

Шпонка 16×10×56 ГОСТ 23360–78.

9.1.1. Напряжения смятия шпонки

84

где ТБ – вращающий момент на быстроходном валу редуктора, кН·м, ТБ = Т2 (см. табл. 1.1); d1 – диаметр вала под шкивом ременной передачи, мм; lр – рабочая длина шпонки, мм, lр = l – b = 56 – 6 = 40; b, h, l – стандартныеразмеры шпонки, мм.

Прочность шпонки по смятию обеспечена. 9.1.2. Напряжения среза шпонки

Прочность шпонки по срезу обеспечена. Шпонка пригодна.

9.2. На тихоходном валу под ступицу колеса выбрана

где ТТ – вращающий момент на тихоходном валу редуктора, кН·м, ТТ = Т3 (см. табл. 1.1); d3 – диаметр вала под ступицей колеса, мм; lр – рабочая длина шпонки, мм, lр = l – b = 100 – 28 = 72; b, h, l – стандартные размеры шпонки, мм.

Прочность шпонки по смятию обеспечена. 9.2.2. Напряжения среза шпонки

Прочность шпонки по срезу обеспечена. Шпонка пригодна.

9.3. На тихоходном валу под установку муфты выбрана

Шпонка20×12×100 ГОСТ23360–78.

9.3.1. Напряжения смятия шпонки

85

где ТТ – вращающий момент на тихоходном валу редуктора, кН·м, ТТ = Т3 (см. табл. 1.1); d1 – диаметр вала под муфтой, мм; lр – рабочая длина шпонки, мм, lр = l – b = 100 – 20 = 80; b, h, l – стандартные размеры шпонки, мм.

Прочность шпонки по смятию обеспечена. 9.3.2. Напряжения среза шпонки

Прочность шпонки по срезу обеспечена. Шпонка пригодна.

86

10. ПОСТРОЕНИЕ КОМПОНОВОЧНОГО ЧЕРТЕЖА РЕДУКТОРА

Задание

На основании эскизной компоновки с учетом расчетных данных выполнить построение компоновочного чертежа редуктора.

Указания к выполнению задания

Учебный компоновочный чертеж должен содержать эскизное изображение изделия, текстовую часть и надписи, необходимые для понимания конструктивного устройства, взаимодействия его составных частей и принципа работы. На чертеже проставляются основные размеры, определяющие конструкцию: габаритные, установочные (размеры между осевыми линиями отдельных узлов), монтажные (для крепления самих узлов), присоединительные (размеры диаметров выходных валов и др.).

Чертеж должен иметь в правом нижнем углу основную надпись (штамп) по форме I ГОСТ 2.104–2006.

Правила оформления компоновочного чертежа приведены в прил. 10.

Пример выполнения задания

10. Построение компоновочного чертежа редуктора

Таблица 10.1

Основные параметры валов редуктора

87

Учебный компоновочный чертеж цилиндрического одноступенчатого редуктора:

88

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Ханов А.М., Сиротенко Л.Д. Детали машин и основы конструирования: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. гос.

техн. ун-та, 2010. – 269 с.

2.Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие. – Калининград: Янтар. сказ., 2002. – 454 с.

3.Эрдеди А.А., Эрдеди Н.А. Детали машин: учеб. для студ. сред. проф. образ. – М.: Академия, 2004. – 288 с.

Нормативно-техническая литература:

4.ГОСТ 2.104–2006. Единая система конструкторской документации. Основные надписи. – Введ. 2006–09–01. – М.: Изд-во стандартов, 2011. – 18 с.

5.ГОСТ 21424–93. Муфты упругие втулочно-пальцевые. Параметры и размеры. – Введ. 1996–07–01. – М.: Изд-во стандар-

тов, 2002. – 12 с.

6.ГОСТ 23360–78. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки. – Введ. 1980–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 1993. – 18 с.

7.ГОСТ 6636–69. Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные линейные размеры. – Введ. 1970–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 7 с.

8.ГОСТ 8338–75. Подшипники шариковые радиальные однорядные. Основные размеры. – Введ. 1976–07–01. – М.: Изд-во стандартов, 2000. – 11 с.

89

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 2

Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636–69 (фрагмент*), мм

*Примечание:

1.Из установленных стандартом рядов (Ra5, Ra10, Ra20, Ra40) приведен ряд Ra40 с болеемелкойградацией.

2.Размеры диаметров валов и шкивов необходимо выбирать в соответствии с нормаль-

ным рядом диаметров: 40; 45; 50; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 630; 710; 800; 900; 1000.

90