Тепловой расчет редуктора

Расчет вала на выносливость

Расчет шпоночных соединений

По диаметру вала (табл. 11.11 [1]) выбирают одну из стандартных (ГОСТ 23360-78) призматическую шпонку (b × h, мм).

Затем из условия прочности боковых поверхностей на смятие находят рабочую длину шпонки: l ≥ 4 k_A ∙ M_вращ 10³/[(h − t₁) ∙ d ∙ [σ] _смят ], где M_вращ – передаваемый вращающий момент, d – диаметр вала, t₁ – заглубление шпонки в вал,
k_A – коэффициент внешней динамической нагрузки (табл. 11.12 [1]).

Длину шпонки выбирают из нормального ряда, но не менее расчётной.

В качестве критерия прочности здесь выступает коэффициент запаса прочности для опасного сечения. Расчет производится для того вала, для которого имеется рабочий чертеж. Этот расчёт выполняют, как проверочный, т.е. вычисляется коэффициент запаса прочности в каждом опасном сечении и сравнивается с требуемым

n = n_σ ∙ n_τ / (n_σ ²+ n_τ ²) ^1/2 ≥ [ n ],

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;

n_s и n_t – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям n_τ = τ_-1 / (k_τ ∙ τ_a / ε_τ β_τ + ψ_τ ∙ τ_m); n_σ = σ_-1 /(k_σ ∙ σ _a / ε_σ ∙ β_σ + ψ_σ ∙ σ_m),

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» 0,43 s _В; для легированных сталей s _–1» 0,35 s _В + (70 … 120) Н/мм ²;предел выносливости при кручении τ_–1 = (0,5…0,58) s _–1;

k_{τ ,} k_σ – коэффициенты концентрации напряжений (табл.5.5 [1]);

ε_σ, ε_τ – масштабные коэффициенты, зависящие от вида нагружения и диаметра вала (табл.5.2 [1]);

s _a и τ_a – амплитудные значения напряжений в цикле;

s _a = M_ΣИЗГ / W; τ_a = M_ВР /2 W_к;

β_τ, β_σ – коэффициенты шероховатости поверхности вала;

ψ_τ, ψ_σ – коэффициенты чувствительности материала к ассиметрии цикла (табл.5.3 [1]);

s _m и τ_m – средние напряжения цикла (при симметричном цикле нормальных напряжений s _m = 0, при постоянном цикле касательных напряжений τ_m = τ_a /2).

При наличии в редукторе червячной передачи необходим тепловой расчет.

Температура редуктора, передающего заданную мощность N, кВт (мощность на червяке, если одна ступень червячная; мощность редуктора, если обе ступени червячные) t = {[1000 N (1– η)] / [ K_T ∙ F (1+ Ψ)]} + t_o ≤ [ t ],

где η –КПД (червячной передачи или редуктора); K_T – коэффициент теплоотдачи = 8…11 [ Вт /(м² · град)] при слабой циркуляции и 14…17 [ Вт /(м²·град)] при хорошей циркуляции окружающего воздуха; F – площадь поверхности охлаждения корпуса, м², оценивается из компоновки редуктора по габаритным размерам корпуса без учёта площади дна; Y = 0,3 – коэффициент теплоотвода в металлический пол, Y = 0 на бетонном полу; t_o – температура окружающей среды, обычно 20 °С. В случае, когда расчётная температура превышает допускаемую и, тем более предельную (95 °С), следует предусмотреть отвод избыточной теплоты.

Дата добавления: 2017-01-13