Проектирование технологических процессов

Проектирование технологических процессов

Задание № 3. Вариант 6

Задача 1

Болты, стягивающие втулку, нагревают до 180°, затем вводят в отверстие и заворачивают гайки до соприкосновения с фланцами (не затягивая). При остывании болты стягивают втулку (тепловая затяжка). Определить усилие затяжки одного болта Fзат , если задан его диаметр М6. Температура окружающего воздуха составляет 20 °С. Принять, что в процессе сборки болты охлаждаются Δt =22°С, фланцы считать недеформируемыми и их нагрев не учитывать. Болты рассматривать как стержни постоянного сечения d.

Решение

Определим перепад температур в процессе сборки:

°С.

Температурные напряжения будут равны:

,

где α = 12ּ10-6 ìì/°Ñ -êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ ìàòåðèàëà áîлтов, Е = 2,1ּ105ÌÏà -ìîäóëü óïðóãîñòè äëÿ ñòàëè.

Напряжения при затяжке равны температурным напряжениям, т.е.:

,

где А -площадь поперечного сечения болта,

.

Определим требуемое усилие затяжки:

 Н.

Задача 2

Определить ширину зубчатых колес передачи, нагружаемой предохранительным устройством на 80% от номинальной нагрузки. Подобрать двигатель. Выполнить рабочий чертеж колеса передачи. Дано: m=4мм, z1=22, z2=78, d =3 мм, с =46мм, t =6мм.

Решение

Составляем расчетную схему привода

Ïðîåêòèðóåì øòèôò ïðåäîõðàíèòåëüíîãî óñòðîéñòâà. Ïðè ñðàáàòûâàíèè ïðåäîõðàíèòåëüíîãî óñòðîéñòâà øòèôò äîëæåí ñðåçàòüñÿ, ñìÿòèå íå äîïóñêàåòñÿ. Îïðåäåëèì ìîìåíò, ïåðåäàâàåìûé øòèôòîì ïî ôîðìóëå[2]:

,

ãäå [τ] =420 ÌÏà - äîïóñêàåìîå íàïðÿæåíèå ñðåçà äëÿ çàêàëåííîãî øòèôòà èç ñòàëè 45.

Ïðîâåðèì øòèôò íà ñìÿòèå ïî ôîðìóëå:

,

ñëåäîâàòåëüíî, íîðìàëüíàÿ ðàáîòà ïðåäîõðàíèòåëüíîãî óñòðîéñòâà îáåñïå÷åíà.

Îïðåäåëÿåì ïåðåäàòî÷íîå ÷èñëî:

.

Îïðåäåëèì ìåæîñåâîå ðàññòîÿíèå ïåðåäà÷è:

Îïðåäåëÿåì äåëèòåëüíûå äèàìåòðû:

Æåëàÿ ïîëó÷èòü ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèå ãàáàðèòû è íåâûñîêóþ ñòîèìîñòü ðåäóêòîðà, âûáèðàåì äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êîëåñ ñðàâíèòåëüíî íåäîðîãóþ ëåãèðîâàííóþ ñòàëü 40Õ. ïî òàáëèöå 8.8 [1] íàçíà÷àåì äëÿ êîëåñà òåðìîîáðàáîòêó: óëó÷øåíèå ÍÂ230…260; σâ =850 ÌÏà, σò =550 ÌÏà, äëÿ øåñòåðíè -óëó÷øåíèå ÍÂ260…280; σâ =950 ÌÏà, σò =700 ÌÏà, ïðè ýòîì îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðèðàáîòêà çóáüåâ.

Îïðåäåëÿåì äîïóñêàåìûå êîíòàêòíûå íàïðÿæåíèÿ. Ïî òàáëèöå 8.9 [1] ïðåäåë êîíòàêòíîé âûíîñëèâîñòè äëÿ êîëåñà σíî = 2ÍÂ+70 = 2ּ250+70 = 570 ÌÏà, àíàëîãè÷íî äëÿ øåñòåðíè σíî = 2ּ270+70 = 610 ÌÏà; êîýôôèöèåíò áåçîïàñíîñòè sí =1,1, ïðèíèìàåì êîýôôèöèåíò äîëãîâå÷íîñòè ÊHL =1. Äîïóñêàåìûå êîíòàêòíûå íàïðÿæåíèÿ îïðåäåëÿåì ïî ìàòåðèàëó êîëåñà, êàê áîëåå ñëàáîìó ïî ôîðìóëå 8.55 [1]

.

Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ èçãèáà. Ïî òàáëèöå 8.9 [1] äëÿ êîëåñà ïðèíèìàåì [σF]=1,8ÍÂ=1,8ּ240=432ÌÏà, äëÿ øåñòåðíè [σF]=1,8Í =1,8ּ 270=486ÌÏà. Êîýôôèöèåíò áåçîïàñíîñòè ïî ýòîé æå òàáëèöå sF =1,75. êîýôôèöèåíò äîëãîâå÷íîñòè kFL =1, êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé âëèÿíèå äâóñòîðîííåãî ïðèëîæåíèÿ íàãðóçêè kFC =1, ò.ê. ïåðåäà÷à íå ðåâåðñèâíàÿ.

Ïîëó÷àåì äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ èçãèáà ïî ôîðìóëå 8.67 [1]

ñáîðêà íàïðÿæåíèå ñðåç ðàññòîÿíèå

äëÿ êîëåñà ,

äëÿ øåñòåðíè .

Ïðåäâàðèòåëüíî íàçíà÷àåì äâèãàòåëü àñèíõðîííûé ñ ÷àñòîòîé 980 îá/ìèí.

Îïðåäåëèì êîýôôèöèåíò íàãðóçêè , îêðóæíàÿ ñêîðîñòü ïðè ýòîì îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå

,

ïî òàáëèöå 8.2 [2] íàçíà÷àåì 8-þ ñòåïåíü òî÷íîñòè, à ïî òàáëèöå 8.3 [2] êîýôôèöèåíò äèíàìè÷åñêîé íàãðóçêè kív =1,16, à êîýôôèöèåíò êîíöåíòðàöèè íàãðóçêè kíβ =1,04 ïðè ψbd =1.

Îïðåäåëèì øèðèíó çóá÷àòîãî êîëåñà ïåðåäà÷è èç óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè ïî êîíòàêòíûì íàïðÿæåíèÿì:

.

Øèðèíà øåñòåðíè ïðè ýòîì

.

Òðåáóåìàÿ ìîùíîñòü äâèãàòåëÿ:

Ïðèíèìàåì äâèãàòåëü 4À180Ì6Ó3 ñ íîìèíàëüíîé ìîùíîñòü Ðäâ=18,5 êÂò è ÷àñòîòîé n=980 îá/ìèí.

Âûïîëíèì ïðîâåðî÷íûé ðàñ÷åò çóá÷àòîé ïåðåäà÷è ïî íàïðÿæåíèÿ èçãèáà ïî ôîðìóëå 8.19 [1]:

,

ãäå YF -êîýôôèöèåíò ôîðìû çóáà, ïî ãðàôèêàì íà ðèñóíêå 8.20 [1], ïðè êîýôôèöèåíòå ñìåùåíèÿ x = 0, íàõîäèì YF1 =4,1, YF2 =3,75;t -îêðóæíàÿ ñèëà,

;

F -êîýôôèöèåíò íàãðóçêè,

.

Ðàñ÷åò âûïîëíÿåì ïî òîìó èç êîëåñ ïàðû, ó êîòîðîãî ìåíüøå  . â íàøåì ñëó÷àå

 , ,

ðàñ÷åò âûïîëíÿåì ïî êîëåñó.

Ïîëó÷àåì , óñëîâèå ïðî÷íîñòè ñîáëþäàåòñÿ.

Çàäà÷à 3

Ïî äàííûì çàäà÷è 2 ðàññ÷èòàòü âåäîìûé âàë ðåäóêòîðà è ïîäîáðàòü äëÿ íåãî ïî ÃÎÑÒó ïîäøèïíèêè êà÷åíèÿ. Ðàññòîÿíèå ìåæäó ïîäøèïíèêàìè çàäàåòñÿ. Ïðèâåñòè ðàáî÷èé ýñêèç âàëà.

Ðåøåíèå

Íàçíà÷àåì ìàòåðèàë âàëà ñòàëü 45, òåðìîîáðàáîòêà -óëó÷øåíèå, σâ =750ÌÏà, σò =450ÌÏà.

Îïðåäåëèì óñèëèÿ â çàöåïëåíèè:

-îêðóæíàÿ ñèëà íà êîëåñå,

 -ðàäèàëüíàÿ ñèëà.

Ïî ôîðìóëå (ñòð. 261, [2]) îöåíèâàåì ñðåäíèé äèàìåòð âàëà ïðè äîïóñêàåìîì íàïðÿæåíèè êðó÷åíèÿ [τ] =15ÌÏà:

.

Îïðåäåëÿåì äîïóñêàåìóþ ðàäèàëüíóþ íàãðóçêó íà âûõîäíîì êîíöå âàëà, ïîëàãàÿ, ÷òî ðåäóêòîð ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí êàê ðåäóêòîð îáùåãî ïðèìåíåíèÿ (ñòð. 263 [2] ): .

Îïðåäåëÿåì ðåàêöèè â îïîðàõ è ñòðîèì ýïþðû èçãèáàþùèõ è êðóòÿùèõ ìîìåíòîâ (ñòð. 262, [1]). Ðàññìîòðèì âåðòèêàëüíóþ ïëîñêîñòü.

îòêóäà ,

, ,

îòêóäà

Ðàññìîòðèì ãîðèçîíòàëüíóþ ïëîñêîñòü èëó Fð ïðèêëàäûâàåì òàê, ÷òîáû îíà óâåëè÷èâàëà ïðîãèá îò îêðóæíîé ñèëû.

 , îòêóäà

,

,  îòêóäà

.

Ñòðîèì ýïþðó ñóììàðíîãî èçãèáàþùåãî ìîìåíòà:

Èç ýïþðû ñóììàðíûõ èçãèáàþùèõ ìîìåíòîâ âèäíî, ÷òî îïàñíûì ñå÷åíèåì ÿâëÿåòñÿ ñå÷åíèå ïîä çóá÷àòûì êîëåñîì, îñëàáëåííîå øïîíî÷íûì ïàçîì. Íàïðÿæåíèÿ èçãèáà â îïàñíîì ñå÷åíèè áóäóò ðàâíû:

à íàïðÿæåíèÿ êðó÷åíèÿ -

Îïðåäåëèì êîýôôèöèåíòû, âõîäÿùèå â ôîðìóëó äëÿ îïðåäåëåíèÿ çàïàñîâ ñîïðîòèâëåíèÿ óñòàëîñòè [1]:

à) ïðåäåëû âûíîñëèâîñòè

á) àìïëèòóäû ïîñòîÿííûõ è ïåðåìåííûõ ñîñòàâëÿþùèõ öèêëà íàïðÿæåíèé

â) ýôôåêòèâíûå êîýôôèöèåíòû êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé

ã) ìàñøòàáíûé ôàêòîð Êd = 0,7;

ä) ôàêòîð øåðîõîâàòîñòè ÊF =0,9;

å) êîýôôèöèåíòû êîððåêòèðóþùèå âëèÿíèå ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé öèêëà íà ñîïðîòèâëåíèå óñòàëîñòè ψσ =0,1, ψτ =0,05.

Ïî ôîðìóëàì (ñòð. 267 [1] ) íàõîäèì çàïàñû ñîïðîòèâëåíèÿ óñòàëîñòè:

ïî èçãèáó ,

ïî êðó÷åíèþ ,

ñîâìåñòíîãî äåéñòâèÿ

òàêèì îáðàçîì, ïðî÷íîñòü âàëà îáåñïå÷åíà. Ïî ýòèì óñëîâèÿì äèàìåòðû âàëà ìîæíî ñîõðàíèòü, îäíàêî ýòîò âîïðîñ íåëüçÿ ðåøèòü áåç ðàñ÷åòà ïîäøèïíèêîâ.

Ïî äèàìåòðó, ïðèíÿòîìó â ïðîåêòíîì ðàñ÷åòå, ïðåäâàðèòåëüíî ïðèíèìàåì øàðèêîâûé ðàäèàëüíûé ïîäøèïíèê ëåãêîé ñåðèè ¹ 212 ïî ÃÎÑÒ 831-75 [3], ó êîòîðîãî äèíàìè÷åñêàÿ ãðóçîïîäúåìíîñòü Ñ=40,3êÍ.

Îïðåäåëÿåì ðàäèàëüíóþ íàãðóçêó äåéñòâóþùóþ íà ïîäøèïíèê â îïîðå À, êàê áîëåå íàãðóæåííîé:

Îïðåäåëÿåì ýêâèâàëåíòíóþ äèíàìè÷åñêóþ íàãðóçêó, äåéñòâóþùóþ íà ïîäøèïíèê ïî ôîðìóëå:

ãäå X =1, Y =0 -êîýôôèöèåíòû ðàäèàëüíîé è îñåâîé íàãðóçîê ñîîòâåòñòâåííî (ñòð. 294 [1]);

V =1 -êîýôôèöèåíò âðàùåíèÿ (ñòð. 292 [1]);

Êá =1,2 -êîýôôèöèåíò áåçîïàñíîñòè, ó÷èòûâàþùèé õàðàêòåð íàãðóçêè;

Êò =1 -òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò.

Äèíàìè÷åñêóþ ãðóçîïîäú¸ìíîñòü äàííîãî ïîäøèïíèêà îïðåäåëèì ïî ôîðìóëå (ñòð.291 [1]):

Ñëåäîâàòåëüíî, ïîäøèïíèê âûáðàí ïðàâèëüíî.

Ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû

1. Èâàíîâ Ì.Í. Äåòàëè ìàøèí.-Ì.: Âûñøàÿ øêîëà, 1984.-336ñ., èë.

. Êóçüìèí À.Â., ×åðíèí È.Ì., Êîçèíöåâ Á.Ñ. Ðàñ÷¸òû äåòàëåé ìàøèí. - Ìí.: Âûø. øê., 1986. - 400 ñ.

. Äåòàëè ìàøèí â ïðèìåðàõ è çàäà÷àõ ïîä ðåä.Ñ.Í.Íè÷èïîð÷èê è äð. Ì.:Âûñøàÿ øêîëà, 1981. - 432 ñ.

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru