Реферат: Домашнее задание №2 по курсу окп (3 курс 6 семестр)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им.Н.Э.БАУМАНА.


Домашнее задание №2
по курсу ОКП

(3 курс 6 семестр)


Расчет и проектирование валов и опор

механических передач.


Расчет и проектирование валов и опор

механических передач.

Задание:

В соответствии с вариантом задания (Таблица 8) произвести:

1. Расчёт вала;

2. Расчёт и подбор шарикоподшипников;

3. Расчёт опор с трением скольжения;

4. Провести сравнительный анализ типов опор;

5. Выполнить на листах формата А4 чертёжи вала с опорными узлами для обоих типов опор.


Список рекомендуемой литературы:

Методические указания по выполнению домашнего задания «Проектирование опор вала передач». Т.И. Виляевская, Е.В. Веселова, М.: МВТУ, 1979

Расчет подшипников качения и проектирование подшипниковых узлов.

В.И. Матвеев. М.:МВТУ, 1978,

Расчет и конструирование подшипников скольжения приборов.

Е.В. Веселова, Н.И.Нарыкова. Изд. МВТУ, 1982

Атлас конструкций опор приборов. А.Н.Котов. М.:МВТУ, 1978

Справочник «Подшипники качения». М.А.Бейзельман и др. М.:Машиностроение, 1975



^ РАСЧЁТ ВАЛА.

1. Выбрать материал вала и определить его механические характеристики (Таблица 6):

[σ], [τ], E, G.

[

2. Определить диаметр вала и его конструкцию из расчетов на прочность и жесткость.


^ РАСЧЁТЫ НА ПРОЧНОСТЬ.

Если на вал или его участок действует только крутящий момент Мк, то его диаметр можно определить из условия прочности на кручение



При одновременном действии крутящего МК и изгибающего МИ моментов расчёт можно вести через приведённый момент МПР в опасном сечении по формуле:




^ РАСЧЁТЫ НА ЖЁСТКОСТЬ.

С целью уменьшения упругого мёртвого хода в точных механизмах крутильная жёсткость валиков определяется условием



где [φ]-допустимая величина угла закручивания валика на рабочей длине (при расчёте принять [φ]=20 угловых минут).

Тогда диаметр валика на рабочем участке определяется по формуле





Для уменьшения возможных перекосов, появления люфта и заклинивания передачи необходимо провести проверку размеров валов из условия изгибной жёсткости по формуле



где : - расчетная величина прогиба валика в месте установки колеса или шкива,

- предельно допускаемая величина прогиба.

В общем случае принимают , где L – расстояние между опорами или расстояние от колеса до ближайшей опоры при консольном креплении.

По результатам расчета определить необходимые размеры и конструкцию вала.


^ РАСЧЕТ И ПОДБОР ШАРИКОПОДШИПНИКОВ.

Подшипники качения подбирают по статической или динамической грузоподъемности. Условно принято, что при n<1 об/мин расчет про­изводят по статической грузоподъемности СO, при n>1 об/мин - подшип­ники рассчитывают и подбирают по динамической грузоподъемности С. При расчетах принять:

- температура в подшипниках не превышает 60°С;

- возможные перегрузки - в соответствии с номером варианта.


^ Расчетные формулы.

Расчётная статическая грузоподъёмность определяется как

[H]

где - эквивалентная статическая нагрузка, Н,

- коэффициент надежности (выбирается в зависимости от тре­бований к лёгкости вращения в пределах = 0,5...2,5).

или

(если по расчётам )

Значения - по таблице.

Расчётная динамическая грузоподъёмность определяется как

[H],

где -долговечность в часах,

n -частота вращения, об/мин,

Р -эквивалентная динамическая нагрузка, Н.

при

при

-приведены в таблицах 1,6,7.

V=1.2 при вращающемся наружном кольце.

V=l при вращающемся внутреннем кольце.


Момент трения в шарикоподшипнике

[H∙мм];

[Н·мм];


d (мм)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

d ш

0.68

1

1.59

2

2

2.38

3

3

3.5

3.96



Пользуясь атласом ЭПУ под ред. О.Ф. Тищенко выбрать конструкцию вала с опорами. Для всех вариантов ширину колёс b принять 4 мм.


^ РАСЧЕТ ОПОР С ТРЕНИЕМ СКОЛЬЖЕНИЯ.

1.Выбрать тип и материал опор исходя из условий нагружения и эксплуатации.

2.Для выбранных материалов цапф и втулок (корпуса) определить по таблицам:

допускаемое удельное давление [р],

допускаемое значение критерия теплостойкости [pv],

допускаемое значение напряжения изгиба [σ]И.

3.Определить параметр по формуле



Обычно принимают . Если не находится в допускаемом диапазоне, то необходимо выб­рать другие материалы с другими и [р].

4.Определить диаметры цапф



Найденное значение d округляется и согласуется с расчётными диаметрами участков валика из условий прочности и жёсткости.

5.Находим длину цапфы




6.Проверяем найденные параметры цапф на соответствие критерию [pv]



Найденное значение сравнить с ранее вычисленным (п.5) и выбрать наибольшее, имея ввиду, что при этом должно выполняться условие (п.3). Если оно не выполняется, то необходимо проанализировать ре­зультаты расчетов и соответственно изменить параметры опор.

7.Определить моменты трения в левой и правой опорах и к.п.д. опор:




Таблица №1. Значения X и Y для радиальных и радиально-упорных однорядных шарикоподшипников (ГОСТ 18855-82)





«,°









е

X

Y

X

Y

0

0,014 0,028 0,056 0,084 0,110 0,170 0,280 0,420 0,560

1

0

0,56

2,30

1,99

1,71

1,55

1,45

1,31

1,15

1,04

1,00

0,19

0,22

0.26

0,28

0,30

0,34

0,38

0,42

0,44

12

0,014 0,057 0,110 0,170 0,290 0,570

1

0

0,45

1,81

1,46

1,22

1,13

1,04

1,00

0,30

0,37

0,45

0,48

0,52

0,54

18

26

36

-

-

-

1

0

0,43

0,41

0,37

1,00

0,87

0,66

0,57

0,68

0,95




Параметры радиальных однорядных шарикоподшипников типа 0000 (ГОСТ 8338—75*)




1>^ Конструктивные параметры радиально-упорных однорядных шарикоподшипников
(ГОСТ 831—75*)





Таблица №2. Параметры радиальных однорядных шарикоподшипников типа 0000 (ГОСТ 8338-75*)


Условное обозначение


Основные размеры, мм

z

С, Н

СО, Н

d

D

В

г

Dw










Сверхлёгкая серия диаметров 8

1000084

4

9

2.5

0.2

1.300

9

420

190

1000085

5

11

3

0.3

1.588

9

635

280

1000088

8

16

4

0.4

2.000

10

980

500

Сверхлёгкая серия диаметров 9

1000091

1

4

1.6

0.2

0.680

6

200

30

1000092

2

6

2.3

0.2

1.000

7

220

90

1000093

3

8

3

0.2

1.588

6

440

200

1000094

4

11

4

0.3

2.000

7

750

350

1000095

5

13

4

0.4

2.000

8

850

400

1000096

6

15

5

0.4

2.381

8

1160

570

1000097

7

17

5

0.5

3.000

7

1580

790

1000098

8

19

6

0.5

3.000

8

1750

900

1000099

9

20

6

0.5

3.500

7

2100

1070

1000900

10

22

6

0.5

3.969

7

2620

1380

Сверхлёгкая серия диаметров 8

2000154

1.5

4

1.7

0.1

0.680

7

140

39

2000083

3

7

2.5

0.3

1.300

7

450

147

2000087

7

14

4

0.3

2.000

9

1170

440

Особо лёгкая серия диаметров 1

13

3

9

3

0.3

1.588

6

440

190

17

7

19

6

0.5

3.969

6

2240

1180

18

8

22

7

0.5

3.969

7

2260

1380

100

10

26

8

0.5

4.763

7

3600

2000

Лёгкая серия диаметров 2

23

3

10

4

0.3

1.588

7

500

220

24

4

13

5

0.4

2.381

6

920

430

25

5

16

5

0.5

3.175

6

1500

760

26

6

19

6

0.5

3.969

6

2210

1180

27

7

22

7

0.5

3.969

7

2560

1380

28

8

24

7

0.5

3.969

7

2620

1380

29

9

26

8

1.0

4.763

7

3570

2000

Средняя серия диаметров 3

34

4

16

5

0.5

1.588

7

1450

740

35

5

19

6

0.5

3.969

6

2170

1180

Таблица №3. Конструктивные параметры радиально-упорных однорядных шарикоподшипников (ГОСТ 831-75)*


Условное

обозначение

Основные размеры, мм

z


d

D

В

Т

г

Dw

Тип 1006000. Серия диметров 9

1006094

4

11

4

4

0.3

2.000

6

1006095

5

13

4

4

0.4

2.000

7

1006096

6

15

5

5

0.4

2.381

8

Тип 6000. Серия диаметров 1

6017

7

19

6

6

0.5

3.969

6

6100

10

26

8

8

0.5

4.763

9

Тип 36000. Серия диаметров 1

36100

10

26

8

8

0.5

4.763

8

Тип 46000. Серия диаметров 1

46100Ю

10

26

8

8

0.5

4.763

8

Тип 6000. Серия диаметров 2

6023

3

10

4

4

0.3

1.588

7

6025

5

16

5

5

0.5

3.175

8

6026

6

19

6

6

0.5

3.969

6

6027

7

22

7

7

0.5

4.763

7

6028К

8

24

7

7

0.5

4.763

8


*Грузоподъёмность радиально-упорных однорядных шарикоподшипников такая же, как радиальных однорядных соответствующей серии и диаметра.


Таблица №4. Характеристики материалов опор скольжения.


Материалы трущихся поверхностей

Коэффициент трения f

[p] МПа

[pv]

МПа м/с

Сталь-бронза ОЦС

со смазкой 0,05

5 - 10

10-12

Сталь-бронза ОФ

со смазкой 0.05

10-15

до 20

Сталь-бронза СЭО

без смазки 0.1-0.2

20-25

25 до 30

Сталь-бронза АЖ, АЖС

без смазки 0.1-0.2

15-25

до 20

Сталь закалённая -чугун

со смазкой 0.06

до 10

-

Сталь закалённая -Сталь закалённая

со смазкой 0.08

15

-

Сталь-текстолит

без смазки 0.25

20-25

25

Сталь-полиамид

0.15-0.21

10-15

15

Сталь-металлокерамика

без смазки 0.4

4-5

0.7




со смазкой 0.1

4-5

0.7

Сталь- латунь ЛС59-1

без смазки 0.14

10-12

10




со смазкой 0.02

10-12

10

Сталь - ситалл

0.1-0.12

-

-

Сталь-агат

0.13

-

-

Сталь - корунд

0.15

-

-

Сталь-рубин

0.14

-

-


Таблица №5. Материалы для осей, валов и опор скольжения.


Материал

ГОСТ

Прим.

Твердость

Е
















НВ



МПа

МПа

МПа

Ст. 45

1050-74

валы

360

2.1

490

338

550

Ст.20Х

Ст.40Х

4543-71

валы,

цапфы

380

2.1

860

380

400

650

БРОФ10-1 БРАЖ9-4

5017-74 1628-72

втулки

90-120 110

1.0

1.0

250

490

35

180




ЛС59-1

1711-72

втулки

140

0.93

650

150




Корунд

Агат




втулки

1860-2750 900-1000

3.4-3.8 0.78-0.88

187.5







Текстолит ПТК

5-72

втулки

34

5.0

90

20




Фторопласт-4

1107-52

втулки

3-4

0.46-0.83

24.5







Полиамидная смола П- 68

1598-73

втулки

14-15

0.023

55

15






Таблица №6. Значения коэффициента безопасности Кб.


Характер нагрузки на подшипник

Значение Кб

Спокойная без толчков

1,0

Легкие толчки. Кратковременные перегрузки до 125% от расчетной нагрузки (например, узлы механизмов систем управления, работающие при вибрации)

1,0-1,2

Умеренные толчки. Вибрационная нагрузка. Кратковременная перегрузка до 150% от расчетной нагрузки (например, редукторы общего назначения)

1,3-1,5

Значительные толчки и вибрации. Кратковременная перегрузка до 200%

1,8-2,5



Таблица №7. Значения температурного коэффициента Кт.


Рабочая температура подшипника, С0

125

150

175

200

225

250

Значение Кт

1,05

1,10

1,15

1,25

1,35

1,40



Таблица 8. Варианты домашнего задания.

№

вар.



Схема вала



Крутящий момент Мкр

Н∙мм



Точка приложения нагрузки на колесе



Вариант нагружения колеса



Усилие на 1 колесе

Усилие на 2 колесе

Lh

часы



d1 мм



d2

мм



Частота вращения

об/мин



а мм



c

мм



е мм



Ударные и вибр. нагрузки

%



F

Н



FR

Н



FA Н



F

Н



FR

Н



FA Н



1

2

1

2

1

2

3

4

5

1

1

1

1

2

800

800

800

800

1000

1

2

3

4

1

-

-

-

-

-

а

а

а

а

б

-

-

-

-

-

40 40

40

40

50

16

16

16

16

25

10

10

10

10 15

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

5000 10000 1000

1000

10000

40

40

40

40

40

-

-

-

-

-

800

800

800

800

1000

60

60

60

50 60

30

40

25

25

30

-

-

-

-

-

125

110

140

135

100

6

7

8

9

10

2

2

2

3

3

1000

800

1000

500

800

2

3

4

1

1

-

-

-

-

-

в

г

а

а

б

-

-

-

-

-

50

50 40 20 40

25

25 16

5

5

15

15 10

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

5000 1000 5000

5000

5000

40 32 50

50 40

-

-

-

-

-

1000

500

1000

1000

10000

60

60 70

40 60

30

30

35

20

30

-

-

-

-

-

125

140

120

160

125

11

12

13

14

15

3

3

4

4

4

400

600

800

1000

1000

1

1

1

2

3

-

-

-

-

-

в

г

г

в

б

-

-

-

-

-

40 15 40 50

50

4

4

16 25

25

-

14 10 15

15

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

10000 5000 10000 5000

5000

20 80 40

40

40

-

-

-

-

-

10000

5000

500

5000

800

60 50

50

40 50

30

20

25

25

25

-

-

-

-

-

100

150

140

135

160

16

17

18

19

20

4

5

5

5

5

800

800

800

800

1000

4

1

2

3

4

-

2

3

1

2

а

а

б

г

б

-

а

в

а

б

40

40

40

40

40

16

16

16

16 20

10

20

-

-

10

-

20

20

20 10

-

20

10

16

10

-

-

-

-

5

5000

5000 10000 5000

5000

40

40

40

40 50

-

80

80

80

200

1000

1000

10000

5000

5000

60

60

50

50

50

30

15

20

20

20

-

15

20

20

20

170

180

120

130

110

21

22

23

24

25

5

5

5

2

2

1000

1000

1000

1200

1200


2

3

4

1

3

2

3

1

-

-

а

а

г

в

а

а

в

а

-

-

40

40 50 25

40

20 16 10

5

10

-

10

5

5

4

20

20

20

-

-

10

10

5

-

-

-

-

-

-

-

5000 10000 5000 1000

1000

50

50 40 96 60

100

100

100

-

-

1000

100

500

100

2000

60 50 50

40 60

15

20

20

15

30

15

20

20

-

-

125

160

175

200

150