Расчет вала и разработка конструкции вала

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 крутящего моментов;

- определить диаметры и разработать конструкцию вала;

- выбрать подшипники качения;

- сравнить их долговечность с их минимально допустимым значением.

Исходные данные:

-угол наклона зубьев; - угол профиля зубьев; n₁=1200об./мин

Силы:

;

;

;

-диаметр

;

-расстояние

1 Определим силы реакций в подшипниках из 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 эпюры на сжатых волокнах.

Эпюра

:

;

.

Эпюра

:

;

Н мм

Н мм

.

3. Эпюра крутящих моментов

:

Н мм

Изобразим эпюру графически на Рис. 2

Рис. 2 – Эпюра крутящих моментов.

4. Определим суммарные реакции в подшипниках.

кН

кН

5. Определим d_min вала из расчета на чистое кручение по пониженному 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. Определяем грузоподъемность подшипника по наиболее нагружнной опоре 1 и его долговечность.

Определим эквивалентную нагрузку действующую на подшипник по формуле 9.3

,

где

- температурный коэффициент при ;

- коэффициент условий работы подшипника по таблице 9.19 [1, c.214];

- коэффициент при вращении внутреннего кольца;

- коэффициенты радиального и осевого 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. Определяем долговечность подшипника в миллионах оборотов по формуле

;

где С=11800 Н – динамическая грузоподъемность;

Р=677 Н - эквивалентная нагрузка;

р- показатель степени, для шарикоподшипников р=3.

Тогда

Определим долговечность подшипника по формуле 9.2 [1, c.211]

.

Для зубчатых редукторов минимальная долговечность подшипников по ГОСТ 16162-85

73540>10000 - долговечность и работоспособность подшипников выполнена.