рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Расчёт валов. Ведущий вал мультипликатора ТРКП

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Расчёт валов. Ведущий вал мультипликатора ТРКП

Расчёт валов. Ведущий вал мультипликатора ТРКП - раздел Образование, ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДОВ Расчёт Валов Проводится С Целью Определения Геометрических Параметров (Диамет...

Расчёт валов проводится с целью определения геометрических параметров (диаметров), способных выдерживать требуемые нагрузки, а также для проверки прочности спроектированного вала при действии знакопеременных нагрузок в условиях циклической усталости.

Проследим порядок расчёт вала на примере вала первой ступени цилиндрического мультипликатора ТРКП (рис. 5.1) пассажирского вагона [31, 53], ременную передачу которого мы рассчитывали выше.

Ведущий вал цилиндрического одноступенчатого мультипликатора получает вращение от ведомого шкива клиноременной передачи.

На ведущем вале должно быть установлено зубчатое колесо, передающее вращающий момент ведомому валу, откуда он передаётся на электрогенератор.

Расчёты валов проводятся в три этапа.

Предварительный расчёт вала производится после того, как станут известны вращающие моменты на всех ступенях проектируемого передаточного механизма. Из энергокинематического расчёта провода ТРКП известен вращающий момент на ведомом шкиве М₂ = 105 Нм. Пока форма вала ещё не разработана, вал на этой стадии представляется гладким цилиндрическим стержнем. Предполагается использовать сталь 40Х, применяемую для большинства валов.

В результате предварительного расчёта вычисляется минимальный диаметр каждого вала. Предварительно примем заниженное допускаемое напряжение кручения [t ]_кр = 35 МПа, тогда:

Вычисленный предварительный минимальный диаметр округляется до ближайшего большего из нормального ряда (таб. 5.1):

Принимаем d_min = 25 мм. Этот минимальный диаметр вала используется при рисовании эскизной компоновки редуктора.

Таблица 5.1 Нормальные ряды диаметров валов, мм

Предпочтительный 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 55; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 125

Дополнительный 10,5; 11; 11,5; 13; 15; 17; 19; 21; 24; 28; 30; 33; 35; 38; 42; 48; 52; 53; 63; 65; 75; 85; 95; 105; 120; 125; 130 и через 10 мм.

Уточнённый расчёт валов производится после предварительного расчёта валов и расчёта передач и выполнения эскизной компоновки, когда известны длины валов, нагрузки, места размещения деталей передач, опор (подшипников) и расстояния между ними. Расчёт ведётся в следующем порядке.

Строим расчётную схему вала в виде:

− балки с заделкой, если он установлен в длинных (l > d) подшипниках скольжения или в подшипниках качения по два и более несамоустанавливающихся подшипника в опоре;

− балки на шарнирных опорах, если он установлен в коротких подшипниках скольжения (l << d) или в подшипниках качения (по одному или по два самоустанавливающихся в каждой опоре). При этом реакции опор прикладываются в середине длины подшипника. Это как раз соответствует нашему случаю (рис. 5.2…3).

Рис. 5.2. Схема вала и действующих сил

−

Рис. 5.3. Расчётная схема вала

Поскольку линии действия сил расположены в разных плоскостях, то выбираем две взаимно-перпендикулярные плоскости (обычно горизонтальная XOY и фронтальная YOZ) и расчетные схемы рассматриваем в каждой из этих плоскостей, на которые проектируем все действующие на вал силы (рис. 5.4).

Вычисляем реакции опор и строим эпюры изгибающих моментов в каждой плоскости.

Рассчитываем суммарные изгибающие моменты и строим их эпюры для каждой точки перелома M_Σ_ИЗГ = (M_Z_ИЗГ²+ M_Y_ИЗГ²)^1/2(рис. 5.5).

Строим эпюру вращающего момента M_ВР(М₂) (рис. 5.6)

Вычисляем эквивалентные моменты (рис. 5.7) для всех переломных точек эпюр M_Σ_ИЗГ и M_ВР: М_ЭКВ= (М_Σ_ИЗГ² + a М_ВР² )^1/2, где a= 0,75 или a=1 в зависимости от принятой теории прочности. Принимаем a=1.

Определяем уточненный диаметр вала по эквивалентным моментам для каждого характерного сечения (под подшипниками, под колесами, в сечениях с наибольшим М_ЭКВ) и округляем его до ближайшего большего по нормальному ряду (табл. 5.1).

− в сечении под ременным шкивом: d_min = (105000/0,2·35)^0,33= 24,65 ≈ 25 мм;

− в сечении А под опорой: d_min = (114795/0,2·35)^0,33 = 25,39 ≈ 28 мм;

− в сечении под зубчатым колесом: d_min = (165792/0,2·35)^0,33= 28,71≈ 32 мм.

Форма проектируемого вала может стать очень сложной, ступенчатой, но нигде диаметр вала не может быть меньше рассчитанного минимального.

Проверочный расчёт валов выполняется, когда уже выполнен рабочий чертёж вала (рис. 5.8), т.е. известны диаметры всех участков, радиусы сопряжений, размеры пазов и канавок, шлицы, отверстия, выточки и т.п.

В качестве критерия прочности здесь выступает коэффициент запаса прочности для опасного сечения [1, 8, 12, 34], поскольку поломки валов носят усталостный характер вследствие циклического характера напряжений. Этот расчёт выполняют, как проверочный, т.е. вычисляется коэффициент запаса прочности и сравнивается с требуемым

где [n] – требуемый коэффициент запаса прочности [n] = 1,3…1,5 для обеспечения только прочности, [n] = 2,4…4 для обеспечения и прочности и жёсткости;

Рис. 5.8. Рабочий чертёж вала

n_s и n_t – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям

где s_–1 и τ_–1 – пределы выносливости материала вала при изгибе и кручении с симметричным циклом, их находят по известному пределу прочности материала: для углеродистых сталей s_–1 » 0,43s_В; для стали 40Х s_В = 850 МПа, а s_–1 » 0,43·850 » 365 МПа; для легированных сталей s_–1 » 0,35 s_В+ (70 … 120) Н/мм²;предел выносливости при кручении τ_–1= (0,5…0,58)s_–1; для 40Х τ_–1» 0,56·850 » 476 МПа;

s_a и τ_a – амплитудные значения напряжений s_a = M_Σ_ИЗГ/W ; τ_a=M_ВР/2W_к;

s_m и τ_m – средние напряжения цикла (s_m= 0, τ_m=τ_a);

ε_σ и ε_τ – масштабные коэффициенты диаметра вала, зависящие от вида нагружения и диаметра вала (табл. 5.2):

Таблица 5.2 Значения масштабного коэффициента ε_σ или ε_τ
Вид нагружения и материал	Диаметр вала, мм

Изгиб для углеродистой стали	0,92	0,88	0,85	0,81	0,76	0,70	0,61
Изгиб для легированной стали и кручение для всех сталей	0,83	0,77	0,73	0,70	0,65	0,59	0,52

− для участка вала d = 50 мм со шпоночным пазом принимаем ε_σ= 0,81; ε_τ= 0,70;

− для участка вала d = 40 мм с галтелью принимаем ε_σ= 0,85; ε_τ= 0,73;

ψ_σ и ψ_τ – коэффициенты влияния среднего напряжения цикла на усталостную прочность, зависят от типа стали (табл. 5.3):

Таблица 5.3 Коэффициенты влияния среднего напряжения ψ_σ и ψ_τ
Стали	Коэффициенты
ψ_σ	ψ_τ
Углеродистые мягкие	0,15	0,05
Среднеуглеродистые	0,20	0,10
Легированные	0,25	0,15

для среднеуглеродистой стали 40Х примем ψ_σ= 0,20; ψ_τ= 0,10;

β_σ и β_τ – коэффициенты, учитывающие шероховатость поверхности (табл. 5.4):

Таблица 5.4 Коэффициенты β_σ и β_τ, учитывающие шероховатость поверхности
Механическая обработка	Шероховатость R_а, мкм	β_σ при σ_В, МПа	β_τ при σ_В, МПа
≤ 700	> 700	≤ 700	> 700
Шлифование тонкое	до 0,2
Обтачивание тонкое	0,2…0,8	0,99..0,93	0,99..0,91	0,99..0,96	0,99..0,95
Шлифование чистовое	0,8…1,6	0,93..0,89	0,9..0,86	0,96..0,94	0,95..0,92
Обтачивание чистовое	1,6…3,2	0,89..0,86	0,86..0,82	0,94..0,92	0,92..0,89

− для участка вала d = 50 мм со шпоночным пазом после чистового обтачивания на R_а2,5 примем β_σ= 0,82; β_τ= 0,89;

− для шейки с галтелью после тонкого обтачивания на R_а0,125 примем β_σ= 0,91; β_τ= 0,95.

k_σ и k_τ – коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, учитывающие галтели, шпоночные канавки, прессовые посадки и резьбу, определяются из таблицы (табл. 5.2);

Таблица 5.2 Коэффициенты концентрации напряжений k_σ и k_τ
Концентратор	k_σ	k_τ	Эскиз	Моменты сопротивления
s_в, Н/мм²	W, мм³	W_K, мм³
£ 700	³1000	£ 700	³1000
r /d = 0,02 Галтель 0,06 (D/d = 1,25..2) 0,10	2,50 1,85 1,60	3,50 2,00 1,64	1,80 1,40 1,25	2,10 1,53 1,35
Поперечное отверстие a/d =0,05 …0,25	1,90	2,00	1,75	2,00
r/d = 0,02 Выточка (t = r) 0,06 0,10	1,50 1,80 1,70	2,35 2,00 1,85	1,40 1,35 1,25	1,70 1,65 1,30
Шпоночная канавка	1,75	2,00	1,50	1,90
Шлицы прямобочные x =1,25лёгкой серии x =1,205 средн. серии x = 1,265 лёгкой серии	1,60	1,75	2,45	2,80
Шлицы эвольвентные и валы-шестерни	1,60	1,75	1,50	1,60
Витки червяка	2,30	2,50	1,70	1,90
Резьба	1,8	2,4	1,2	1,5
Прессовая посадка	2,4	3,6	1,8	2,5
Примечание. При наличии нескольких концентраторов напряжений в одном сечении в расчёт принимается тот, у которого коэффициент концентрации наибольший.

− для шпоночного паза глубиной t = 5 мм и шириной b = 16 мм, под зубчатым колесом d = 50 мм и M_ИЗГ= 33565 Нмм примем: W = πd³/32 − bt(d−t)²/2d =
= 10646 мм³, s_a = M_ИЗГ/W =33565/10646 = 3,15 МПа; M_ВР= 105000 Нмм,
W_к= πd³/16 − bt(d−t)²/2d = 22911 мм³, τ_a= M_ВР/2W_к=105000/2·22911 = 2,29 МПа. По таблице 5.2 находим k_σ = 1,875; k_τ = 1,70;

− для галтели r6 на диаметре d = 40 мм и M_ИЗГ= 46400 Нмм примем: W = πd³/32 = 3,14·40³/32 = 6280 мм³, s_a = M_ИЗГ/W = 46400/6280 = 7,4 МПа; M_ВР= 105000 Нмм, W_к= πd³/16 = 3,14·40³/16 = 12560 мм³, τ_a= M_ВР/2W_к=
= 105000/12560 = 8,5 МПа. Для r/d =0,15 по таб. 5.2 примем k_σ = 1,62; k_τ = 1,30;

По полученным данным вычисляем коэффициенты запаса:

− для участка вала d = 50 мм со шпоночным пазом:

− для шейки с галтелью:

Видим, что для обоих опасных сечений коэффициенты запаса значительно больше, чем требуемые ([n] = 4) для обеспечения и прочности и жёсткости.

Аналогичным образом могут быть проверены опасные сечения валов с любыми конструктивными элементами.

Если коэффициент запаса оказывается меньше требуемого, то сопротивление усталости можно существенно повысить, применив поверхностное упрочнение: азотирование, поверхностную закалку токами высокой частоты, дробеструйный наклёп, обкатку роликами и т.д. При этом можно получить увеличение предела выносливости до 50 % и более.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДОВ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА... ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО... САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Расчёт валов. Ведущий вал мультипликатора ТРКП

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Транспортной техники
Условия работы приводов механизмов и машин транспортной техники имеют некоторую эксплуатационную специфику, продиктованную эксплуатацией в сравнительно тяжёлых условиях: − слабая пре

Транспортных приводов
Приводы в зависимости от величины и направления передаваемой мощности можно условно разделить на группы: − тяговые; − распределительные; − агрегатные;

Методика выбора оптимальных параметров привода
Современными источниками движения для подавляющего большинства машин и механизмов являются электрические и тепловые двигатели. Они надолго заняли эту технологическую нишу в силу своего неоспоримого

Транспортной техники
Главной особенностью расчётов при проектировании зубчатых колёс является учёт знакопеременных и динамических нагрузок, циклической усталости, корректный выбор допускаемых напряжений, коэффициентов

Материалы и общие принципы расчёта зубчатых передач
Зубчатые передачи являются наиболее распространенными механическими передачами и механизмами самых различных машин, приборов и приспособлений. Важнейшей задачей проектирования является выбор матери

Тяговый привод тепловоза ТЭП60
Рис. 3.5. Силовой привод ТЭП60 Рассмотрим методику расчё

Привод шлагбаума ША-8N
Цилиндрические открытые зубчатые передачи рассчитываются аналогично закрытым. Методика расчёта соответствует ГОСТ 21354-87 "Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления

Расчёт планетарной передачи. Привод шуруповёрта ШВ-2М
Планетарные передачи применяются в качестве распределительных механизмов, позволяя регулировать потоки мощности путём торможения различных звеньев и как дифференциальный механизм. Эти передачи комп

Расчёт волнового редуктора. Привод шлагбаума ША-8N
Волновые передачи применяются тогда, когда необходимо существенно понизить частоту вращения высокооборотного электродвигателя при малых габаритах привода [45]. Это достигается за счёт применения ги

Привод системы охлаждения генератора тепловоза 2ТЭ10Л
Конические зубчатые передачи выходят из строя по тем же причинам, что и цилиндрические. Поэтому и рассчитываются они аналогично, лишь с использование параметров эквивалентных цилиндрических передач

Электробалластера ЭЛБ-1
Червячные передачи, благодаря своему высокому передаточному отношению и возможности самоторможения, применяются в грузоподъёмных механизмах строительных, путевых и дорожно-строительных машин.

Передвижения пакетов пути моторной платформы МПД
Вследствие нагрева, вызванного трением, червячные передачи нуждаются также и в тепловом расчёте. Практика показывает, что отказ механизма неизбежен при температуре, выше предельной 95 °С. Допускаем

Расчёт фрикционных передач
Фрикционными называют передачи, в которых силовое взаимодействие жёстких звеньев осуществляется за счёт сил трения (рис. 4.1). Их применяют для передачи движения между валами с параллельными и пересек

Электрогенераторов РД2Д и ТРКП
Ременные передачи относятся к быстроходным передачам и поэтому в приводах они чаще всего применяются в первой ступени, когда нужно понизить частоту вращения перед входом в редуктор. Чаще всего это

Расчёт зубчатоременных передач
Зубчатые ремни (ОСТ 3805114-76) выполняются бесконечными плоскими на наружной поверхности с выступами на внутренней поверхности, входящими в зацепление с зубьями на шкивах. Передают мощности до 200

Натяжные устройства ременных передач
В процессе работы любых ременных передач необходимо обеспечить постоянное заданное натяжение ремня. Для этого применяют три типа натяжных устройств: постоянного, периодического и автоматического де

Привод побудителя распределителя щебня и гравия Д-337
Цепная передача (рис. 4.15) состоит из звёздочек и цепи, охватывающей звёздочки и зацепляющейся за их зубья [1, 8, 9]. Цепью можно приводить несколько ведомых звёздочек. Такие передачи устанавливаю

Проверяем цепь по допускаемой частоте вращения
n1max = 14 Z11/4 ·103/p = 14 · 20 1/4 · 103 / 25,4

Расчёт и выбор подшипников скольжения
Подшипники скольжения, помимо своих специфических областей применения (разъёмные опоры, особо тяжелые валы, большие вибрации и удары, малые габариты, особо точного поворота, высоких частот вращения

Осевые подшипники привода EUK
Подшипники качения рассчитываются тогда, когда рассчитаны силы во всех зацеплениях, известны все моменты, действующие на валах, намечены места размещения опор валов и определены реакции опор. Эти р

Шпалоподбивочной машины ШПМ-2
Упругие втулочно-пальцевые муфты (МУВП) получили широкое распространение благодаря простоте конструкции и удобству замены упругих элементов. Это особенно удобно при замене разрушенных резино

Домкрат ДВ10
Винты с ходовыми резьбами, называемые также передачами винт-гайка или винтовыми механизмами, применяются для преобразования вращательного движения в поступательное или передачи сил, как силовые вин

Системы смазывания деталей приводов
В механизмах необходимо смазывать те сопряжения, в которых контактируют движущиеся детали. В первую очередь − зубчатые зацепления, особенно червячные, и подшипники. С

При перевозке в грузовом вагоне
Обычно расчёт сварных соединений выполняется на стадии проектирования машины, когда известен общий вид конструкции, примерное расположение и длина швов, по справочным данным назначена марка элект

Стяжных и анкерных болтов
Наиболее распространённым видом крепёжных деталей в транспортных машинах являются болты метрические с шестигранной головкой (табл 11.5,6). Болты (винты) изготавливают разных классов прочно

Расчёт соединения с натягом. Посадка колеса на ось колёсной пары локомотива
Соединения деталей с натягом широко распространены в транспортном машиностроении. Образуются за счёт натяга, т.е. отрицательной разницы диаметров охватывающей детали (отверстия) и о

Определяем минимальный расчётный натяг
Δmin = pkmind2(С1/Е1 + С2

Расчёт шпоночных соединений
Поскольку призматическая и сегментная шпонки передают вращающий момент между валом и колесом, воспринимая его через контактные усилия на своих боковых поверхностях, то основной проектировочный расч

Кранов УКД-12,5 и ПКД-25
Шлицы надёжнее шпонок, особенно при переменных нагрузках, точнее центрируют детали, облегчают продольные перемещения деталей на валу. Как по внешнему виду, так и по динамическим условиям работы шли

Расчёт штифтовых соединений
Такие соединения образуются совместным сверлением соединяемых деталей и установкой в отверстие с натягом специальных цилиндрических или конических штифтов [1, 8, 9]. Цилиндрические штифты

Библиографический список
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя : В 3 т. – 9-е изд., перераб. и доп. ; под ред. И.Н. Жестковой. – М. : Машиностроение, 2006. – Т.1 – 928 с. ; Т.2 – 960 с. ; Т.3 – 928

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?

Подпишитесь на Нашу рассылку

Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail

Новости и инфо для студентов

Свежие новости
Актуальные обзоры событий
Студенческая жизнь

Соответствующий теме материал

Похожее
Популярное
Облако тегов

Здесь
Временно
Пусто

Теги