Материал: Основы проектирования и конструирования деталей машин. Нилов В.А., Жилин Р.А

Расчёт на выносливость болтов в этом случае производится как проверочный по коэффициенту запаса прочности по амплитуде, а иногда по коэффициенту запаса прочности по максимальному напряжению.

Для проведения этого расчёта болт предварительно рассчитывается из условия статической прочности его при отсутствии последующей затяжки по формуле:

или с последующей затяжкой:

Затем последовательно определяются Р_З; Хχ; Р; σ_З. После чего болт рассчитывается на выносливость.

Так, расчёт болта на выносливость по запасу прочности по амплитуде производится по формуле:

.

Расчёт болта на выносливость по запасу прочности по максимальному напряжению осуществляется по уравнению:

где: n_a – коэффициент запаса прочности по амплитуде;

[n_a] – допускаемый коэффициент запаса прочности по амплитуде. [n_a] = 2,5…4;

n – действительный коэффициент запаса прочности по максимальному напряжению;

[n] – допускаемый коэффициент запаса прочности по максимальному напряжению.

ε – масштабный коэффициент, учитывающий влияние размеров детали на предел выносливости. Величина “ ” находится из графиков или таблицы;

σ_RP – предел выносливости материала болта при растяжении, при симметричном цикле изменения напряжений;

K_{Б –} эффективный коэффициент концентрации напряжений. Для нарезанных болтов из углеродистой стали: K_Б = 4 (при d₁ = 16) и K_Б = 6 (при d₁ ≥ 24 мм);

σ_Т – предел текучести материала болта.

9.Передачи. Общие вопросы

9.1.Назначение и классификация передач

Механическими передачами называются механизмы, передающие энергию от двигателя к рабочим органам машины. При этом, как правило, происходит преобразование скоростей, сил и моментов, а иногда характера и закона движения.

Применение в машинах передач обусловлено следующими причинами: требуемые скорости рабочих органов машины отличаются от скоростей стандартных двигателей; двигатели, как правило, имеют равномерное вращение ведущего звена, а в машинах требуется возвратно-поступатель­ное движение или движение по заданному закону; необходимостью регулирования скорости рабочего органа машины.

В современном машиностроении наряду с механическими передачами широко применяются электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные передачи.

В курсе «Детали машин и основы конструирования» рассматриваются лишь механические передачи для равномерного вращательного движения.

9.2.Классификация передач

Механические передачи вращения различаются:

По принципу действия:

– фрикционные – действующие за счет сил трения, создаваемых между элементами передач;

– зацеплением (давлением)– работающие в результате возникновения давления между зубьями, кулачками или другими специальными выступами на деталях.

Фрикционные и зубчатые передачи могут быть выполнены как с непосредственным контактом ведущего и ведомого звеньев, так и посредством гибкой связи – ремня, цепи.

По характеру изменения скорости:

– понижающие (редукторы);

– повышающие (мультипликаторы).

По взаимному расположению валов в пространстве:

– с параллельными валами;

– с пересекающими валами;

– с перекрещивающимися валами.

По характеру движения валов:

– простые;

– планетарные.

По числу отдельных передач:

– одноступенчатые;

– многоступенчатые.

По конструктивному оформлению:

– открытые (не имеют общего корпуса);

– полузакрытые, смонтированные в легкий защитный кожух, который не выполняет силовых функций;

– закрытые, заключенные в общий прочный и жесткий корпус, объединяющий все подшипниковые узлы и выполняющий силовые функции.

9.3.Основные кинематические характеристики передач

При равномерном вращательном движении тела его любая точка имеет постоянную угловую скорость

,

где φ – угол поворота;

t – время поворота.

Скорость вращения характеризуется также частотой вращения n (об/мин)

φ = 2πn → ω = , рад/c.

Линейная скорость V точки определяется зависимостью:

м/с

где D и R – диаметр и радиус вращения точки, где определяют скорость.

Линейную скорость V называют окружной скоростью.

Сила F_t, действующая на тело и вызывающая его вращение или сопро­тивление вращению, называется окружной силой.

Окружная сила направлена по касательной к траектории точки ее приложения. Связь между силой F_t, окружной скоростью V и мощностью N выражается формулами:

N = F_tV, Вт;

здесь: F_t – окружная сила, Н

V – окружной скоростью, м/с.

Окружная сила F_t связана с передаваемым моментом M следующим образом:

,

Принято обозначать: для ведущего элемента использовать индекс – 1: , ω₁, n₁, N₁, M_1, D₁; для ведомого – индекс – 2: ω₂, n₂, N₂, M₂, D₂.

Передаваемый момент M связан с мощностью N, угловой скоростью ω и частотой вращения n следующим зависимостями:

, ,

здесь M₁ – Нм, N – Вт, n₁ – об/мин.

Передаточное число – отношение угловой скорости ве­дущего вала к угловой скорости ведомого вала конкретной передачи.

,

учитывая ;

получим: .

Принимая в точке контакта

V₁ = V₂ = V

можно записать:

ω₁R₁ = ω₂R₂ =V₁ = V₂ = V,

.

Диаметр начальных окружностей зубчатых колес зубчатой передачи определяется по формулам:

;        .

Передаточное число:

;

Таким образом, для любой передачи:

.

Передаточное число привода, состоящего из нескольких передач, равняется произведению передаточных чисел всех его передач.

; ;       ;       .

Коэффициент полезного действия (η) равен:

.

Коэффициент полезного действия привода, состоящего из нескольких передач, равняется произведению коэффициентов полезного действия всех его передач:

9.4.Передачи с постоянным передаточным числом

В задании на проектирование с постоянным передаточным числом должны быть известны: передаваемая мощность N или крутящий момент M_кр на ведомом валу, частота вращения ведущего n₁ и ведомого n₂ валов, схема передачи, габариты и режим работы передачи.

По этим данным можно спроектировать несколько передач различных типов. Возможные варианты передач нужно сравнить между собой по весу, КПД, габаритам и др. параметрам и выбрать из них наивыгоднейший. В табл. 9 приводятся некоторые параметры различных передач.

Некоторые энергетические и экономические показатели различных передач