ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.05.2024
Просмотров: 18
Скачиваний: 0
Министерство образования Российской Федерации
КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕHHЫЙ ТЕХHИЧЕСКИЙ
УHИВЕРСИТЕТ
Кафедра прикладной механики
МЕТОДИКА ПРОЕКТНОГО РАСЧЕТА ВАЛОВ
Методические указания к практическому занятию для студентов направлений 552900, 551800, 551400
Составители Н.Г.СТЕПАНОВА О.В. ЛЮБИМОВ
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 5 от 22.03.2000 Рекомендованы к печати методической комиссией направления 552900 Протокол № 269 от 31.05.2000
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
Кемерово 2000
1
1. Цель работы
Изучить применяемую в машиностроении методику проектных расчетов валов. Полученные знания потребуются при выполнении проектных расчетов конструкторских курсовых проектов и в дальнейшей инженерной деятельности.
2. Общие сведения
Основной расчетной нагрузкой валов являются вращающие Т и изгибающие М моменты, они вызывают кручение и изгиб вала.
Влияние сжимающих и растягивающих сил мало и, как правило, не учитывается.
Для выполнения расчета вала необходимо знать его конструкцию (места приложения нагрузки, расположение опор и т.п.).
В то же время разработка конструкции невозможна без хотя бы приближенной оценки его диаметров. Задача заключается в определении диаметров выходных концов валов, посадочных мест подшипников и зубчатых колес.
Рисунок 1
2
В соответствии с рисунком 1 условно обозначим:
а) 1, 2, 3 - индексы соответствуют ведущему, промежуточному и ведомому валам;
б) d1 и d3 - диаметры выходных концов валов;
в) d1п, d2п, d3п - посадочные места под подшипники; г) d1ê, d2ê, d3ê - посадочные места под колеса.
Необходимо выполнять следующие условия:
а) d1 = (0,8...1,2) dЭЛ;
б) d1п, d2п, d3п из ряда стандартных диаметров подшипников качения (20 мм и далее кратно 5);
в) d1к, d1к, d1к из ряда стандартных значений, приведенных в табли-
це 1, ГОСТ 6636 - 69, ряд Ra40.
Таблица 1 - Ряд нормальных линейных размеров
|
|
|
|
В миллиметрах |
|
10 |
18 |
32 |
56 |
|
100 |
10,5 |
19 |
34/35 |
60/62 |
|
105 |
11 |
20 |
36 |
63/65 |
|
110 |
11,5 |
21 |
38 |
67/70 |
|
120 |
12 |
22 |
40 |
71/72 |
|
125 |
13 |
24 |
42 |
75 |
|
130 |
14 |
25 |
45/47 |
80 |
|
140 |
15 |
26 |
48 |
85 |
|
150 |
16 |
28 |
50/52 |
90 |
|
160 |
17 |
30 |
53/55 |
95 |
|
170 |
Примечание - под косой чертой приведены размеры посадочных мест для подшипников качения
3. Проектный расчет валов
На практике принят следующий порядок проектного расчета вала, рассмотрим его на примере двухступенчатого цилиндрического редуктора (развернутая схема).
3
3.1. Предварительная оценка диаметров входных концов d1 и d3 и диаметра посадочного места под колесо промежуточного вала d1к.
Предварительно оцениваются диаметры: d1, d3, d2k рисунок 2, из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях, так называемый условный расчет вала на кручение.
Рисунок 2
Расчетная формула: d = 3 T / (0,2[τ ], мм,
где T - вращающий момент, Н мм; [τ ] - допускаемое напряжение, МПа. Принимают:
а) [τ ] = (25...35) МПа - при определении d1 и d3; б) [τ ] = (10... 13 ) МПа - при определении d2к.
Разные значения [τ ] при определении d1, d3, d2к принимают потому, что при назначении остальных диаметров:
а) у валов 1 и 3 они увеличиваются; б) у вала 2 - уменьшаются.
3.2. Определение диаметров посадочных мест подшипников качения и колес на ведущем и ведомом валах, d1п, d2п, d3п и d1k, d3k.
4
Рисунок 3 Диаметры назначаются конструктивно.
Если требуется заплечик вала - перепад диаметров должен быть не менее 5 мм. Если заплечик вала не требуется - перепад диаметров должен быть минимальным.
С целью унификации подшипников ведущего и промежуточного валов рекомендуется принимать d2п = d1п.
3.3. Разработка конструкций валов
Практически конструкции валов разрабатываются параллельно с определением диаметров и назначением подшипников.
При этом определяются расстояния между точками приложения нагрузок и возникновения опорных реакций.
Пример разработки конструкции дан на рисунке 4.
После определения опорных реакций и построения эпюр изгибающих и вращающих моментов выполняется проверочный расчет разработанной конструкции и, при необходимости, вносятся изменения, но это задача другого практического занятия.
5
Рисунок 4
6
4. Отчет по практическому занятию
Отчет по практическому занятию в форме решения конкретной задачи на базе задания на курсовой проект.
Пример выполнения отчета дан в приложении А.
Контрольные вопросы
1. В чем сущность условного расчета вала на кручение?
2. Какие диаметры и почему назначаются из ряда Ra40, ГОСТ 6636
- 69?
3.Особенность размеров посадочных мест на валах под подшипники качения?
4.Почему оказывается возможным унифицировать подшипники качения на ведущем и промежуточном валах?
5.С чем связана рекомендация d1 = (0,8...1,2) dЭЛ?
6.Почему назначаются разные [τ ] при определении d1, d3 и d2к?
Список рекомендуемой литературы
1. Иванов М.Н. Детали машин. Курсовое проектирование / М.Н.Иванов, В.Н.Иванов. – М.: Высш. шк., 1975. – 522 с.
2. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов. - М.: Высш. шк., 1985. – 415 с.
7
Приложение А (справочное)
Пример выполнения отчета
1 Проектный расчет валов
1.1 Задача расчета Определить диаметры входных концов валов и посадочных мест
подшипников и колес. 1.2 Расчетная схема
Рисунок 1 - Схема редуктора 1.3 Данные для расчета Таблица 1
|
Параметры |
|
Валы |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
1 |
Вращающий момент (Т), Н мм |
16,3103 |
81,3103 |
407,1 103 |
|
|
|
|
|
2 |
Диаметр шестерни (dw), мм |
52,64 |
52,98 |
— |
|
|
|
|
|
3 |
Диаметр(dЭЛ), мм |
|
28 |
|
|
|
|
|
|
Основная надпись по ГОСТ 2.104-68 (форма 2а)
8
Продолжение приложения А
1.4 Условия расчета При оформлении этого подраздела руководствоваться подразделом
3.1 настоящих методических указаний.
1.5 Расчет
1.5.1 Вал ведущий (dЭЛ=28)
d1 = 3 16,3 103 /(0,2 25) ≈ 15мм.
Принимаем конструктивно, но не менее расчетного значения:
а) d1 = dЭЛ = 28;
б) d1п = 35 (заплечик вала нужен, 28 + 5 = 33, принимаем ближайшее большее 33, кратное 5);
в) d1к = 36 (заплечик вала не нужен, принимаем ближайшее большее
35 из ряда Ra 40);
г) dw1 = 52,64 < 2d1к = 2 36 = 72, выполним вал-шестерню из материала шестерни быстроходной ступени: Сталь 50.
1.5.2 Вал промежуточный
d2к = 3 81,3 103 / (0,2 13)≈ 32мм.
Принимаем конструктивно:
а) d2п = d1п = 35 (c целью унификации подшипников);
б) d2к = 36 (заплечик вала не нужен, принимаем ближайшее большее
35, из ряда Ra 40 и >32мм);
в) dw1 = 52,98 < 2d2к = 2 36 = 72, выполним вал-шестерню из материала шестерни тихоходной ступени: Сталь 40Х.
1.5.3 Вал ведомый
d3 = 3 407,1 103 /(0,2 25) ≈ 43,2мм.
Принимаем конструктивно:
а) d3 = 45 (из ряда Ra 40 > 43,2);
б) d3п = 50 (заплечик вала нужен, 45 + 5 = 50, кратное 5);
в) d3к = 53 (заплечик вала не нужен, принимаем ближайшее большее
50, из ряда Ra 40);
Основная надпись по ГОСТ 2.104-68(форма 2а)
9
Продолжение приложения А
1.6 Результаты расчета
Таблица 2 - Принятые диаметры валов
|
|
|
|
|
|
В миллиметрах |
Ведущий - 1 |
Промежуточный - 2 |
|
Ведомый - 3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Сталь 50 |
|
Сталь 40Х |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
d1 |
28 |
|
|
|
d3 |
45 |
d1п |
35 |
d2п |
|
35 |
d3п |
50 |
d1к |
36 |
d2к |
|
36 |
d3к |
53 |
Примечание - Шестерни изготавливаются как валестерни.
Основная надпись по ГОСТ 2.104-68 (форма 2а)
10
Составители
Надежда Гавриловна Степанова Олег Владиславович Любимов
МЕТОДИКА ПРОЕКТНОГО РАСЧЕТА ВАЛОВ
Методические указания к практическому занятию для студентов направлений 552900, 551800, 551400
Редактор Е.Л.Наркевич
ЛР № 020313 от 23.12.96
Подписано в печать 21.06.2000. Формат 60× 84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд.л. 0,5. Тираж 100 экз. Заказ .
Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.
Типография Кузбасского государственного технического университета. 650099, Кемерово, ул. Д.Бедного, 4а.