Методическое пособие 619

Выполнение кинематического расчета по программе «KINR» иллюстрируют рисунки 1.4…1.7.

Рис. 1.4. Ввод исходных данных

Рис. 1.5. Выбор двигателя

9

Рис. 1.6. Выбор типа редуктора

Рис. 1.7. Результаты вариантного кинематического расчета

10

Таблица 1.4 Результаты вариантного кинематического расчета

Результаты кинематического расчета

1.4. Укрупненные параметры привода

Следующим этапом вариантного кинематического расчета является расчет на прочность всех зубчатых передач, который выполняют по программе «MADESHAR».

В соответствии с полученными результатами силового расчета вводят исходные данные в программу «ReducerCalc» (табл. 1.5).

11

Таблица 1.5 Результаты вариантов прочностного расчета редуктора

Заключительный этап расчет сводится к анализу укрупненных параметров редукторов (табл. 1.6), которые являются конечным результатом работы программы «ReducerCalc»:

1.Масса редуктора и суммарная масса привода, кг.

2.Цена редуктора (при серийности выпуска 10000 шт/год).

3.Стоимость электродвигателя, электроэнергии и всего привода, руб.

4.Технический уровень редуктора ( ), кг/Нм.

12

Таблица 1.6

Укрупненные параметры редукторов по результатам вариантного кинематического расчета

Для большей наглядности полученные результаты целесообразно представить в графической форме (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Укрупненные параметры редукторов и привода

1.5. Исследование привода по критериям

Полученные результаты позволяют проводить исследования привода по следующим критериям:

1) привод минимальной массы;

13

2)редуктор минимальной массы;

3)минимальная стоимость привода;

4)наиболее высокий технический уровень редуктора;

5)малая масса привода и высокий технический уровень

редуктора ( ).

В заключение исследования привода рекомендуется для сравнения выполнить укрупненную компоновку привода с помощью библиотек редукторов и электродвигателей, входящих в расчетно-графический комплекс «Компас».

Контрольные вопросы

1.С какими целями необходимо выполнять кинематический расчет привода?

2.Какие процедуры включает вариантный кинематический расчет?

3.С какой целью необходимо выполнять прочностной расчет механических передач, входящих в привод?

4.По каким критериям можно анализировать результаты вариантного кинематического расчета?

5.Какие главные задачи позволяет реализовать вариантный кинематический расчет привода?

14

ЗАНЯТИЕ 2

2.Расчет вала на выносливость на ЭВМ

2.1.Общие сведения

Валы служат для передачи крутящего момента и установки на них различных деталей (колеса зубчатые, муфты, подшипники, рабочие органы и др. детали). Валы являются весьма ответственными и дорогими деталями и при проектировании проходят три этапа расчета: ориентировочный расчет, расчет диаметра вала в опасном сечении и расчет на выносливость.

Расчет вала на выносливость является проверочным и при его выполнении учитывают вид нагружения (реверсивное или нереверсивное), силовые факторы (крутящий момент, вид и величина действующих в исследуемом сечении переменных напряжений), материал и термическую обработку вала, виды и расположение концентраторов напряжений, шероховатость поверхностей.

Расчет выполняют в форме проверки коэффициента запаса прочности S, который должен удовлетворять неравенство:

где Sσ – коэффициент запаса по нормальным напряжениям из-

гиба; S - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения; [S] – допустимый коэффициент запаса усталостной прочности, выбирается в пределах 1,5…2,5 для отрасли машиностроения.

Коэффициент запаса по нормальным напряжениям изгиба:

15

где σ-1 и τ-1 – пределы выносливости материала вала, ориентировочно предел выносливости для конструкционных сталей равен:

КσD и КτD – суммарные коэффициенты, учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости соответственно при изгибе и кручении:

Кσ и Кτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений (отношение предела усталости, полученного в результате испытаний гладких образцов, к пределу усталости, полученному на образцах с концентраторами напряжений) соответственно при изгибе и кручении; ε – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения – масштабный фактор (отношение предела усталости образцов и деталей реальных размеров к пределу усталости, полученному при испытаниях стандартных образцов малых диаметров); КF – коэффициент влияния шероховатости поверхности; КV – коэффициент влияния упрочнения, вводимый для валов и осей с поверхност-

16

ным упрочнением (закалка ТВЧ – цементация, азотирование и т.п.); σa и σm – амплитудные и средние напряжения при изгибе; τa и τm – амплитудные и средние напряжения при кручении; ψσ и ψτ – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений соответственно при изгибе и кручении.

Для достоверной оценки выносливости вала в целом необходимо выполнить проверку коэффициента запаса прочности для нескольких характерных участков вала (например, в опасном сечении, в месте установки полумуфты или шкива ременной передачи, в местах нарезания шпоночных пазов и т.п.). Только при выполнении во всех этих сечениях условия (2.1) можно говорить об удовлетворении усталостной прочности всего вала.

В современных условиях подобные расчеты и исследования целесообразно выполнять на ЭВМ.

2.2. Последовательность исследований

Исследование вала на выносливость на ЭВМ выполняют по программе АРМ WinMachine в следующей последовательности. Для ускорения процесса расчета студентам настоятельно рекомендуется самостоятельно познакомиться с примером расчета, изложенным в работе [3].

Исходные данные для исследования.

1.Крутящий момент на ведомом валу и его частота вращения.

2.Материал и ресурс вала.

2.1.1. Загрузить в программе АРМ WinMachine инженерный анализ и раздел АРМ Drive (проектирование привода) и

17

вычертить в произвольной форме (без размеров) конфигурацию привода, состоящую из одной или двух зубчатых передач.

2.1.2. Ввести исходные данные и выполнить расчет привода (валов, подшипников и зубчатых передач) (рис. 2.1, 2.2).

2.1.3.Выделить стрелкой ведомый вал и получить его эскиз (рис. 2.3). При необходимости можно проверить величину крутящего момента и найти усилия, действующие в передаче.

2.1.4.Выбрать из базы данных материал вала, отметить галочкой переменное нагружение вала, проверить ресурс и частоту вращения вала (их в дальнейшем можно изменить) и открыть окно «результаты расчета» и нажать клавишу «усталостная прочность» (Рисунок 2.4).

2.1.5.Проанализировать график усталостной прочности, совмещенный с эскизом вала. Обратить внимание на участки, где усталостная прочность резко изменяет свою величину.

18