Научно-исследовательская работа (стр. 10 )

МПа.

Расчетное напряжение не должно превышать допустимое:

МПа < МПа,

то есть прочность головки универсального шарнира скольжения обеспечена.

Расчет лопасти шарнира

Лопасть шарнира выполнена с прорезью. Материал лопасти - сталь 40ХН. Схема к расчету лопасти приведена на рисунке 2.14. Лопасть шарнира с прорезью воспринимает со стороны вкладыша давление, распределенное приблизительно по треугольнику. Поэтому равнодействующая сила давления на одну ветку лопасти будет смещена от центра ее сечения. Рассмотрим два сечения лопасти: в сечении I-I будут возникать и напряжение изгиба, и напряжение кручения; в сечении II-II будут возникать лишь напряжение кручения.

Сечение I-I

Усилие в этом перерезе равняется:

где Мкр - крутящий момент, который передает один шпиндель, Мкр = 975 кНм; b0 - полная ширина лопасти, согласно чертежа b0 = 1090 мм;- ширина одной ветки лопасти, согласно чертежа b0 = 450 мм.

кН.

Изгибающий момент в сечении I-I равняется:

,

где х - плечо силы

,

где б - угол наклона шпинделя, согласно технической характеристики б = 5°20';

х1 - расстояние от центра шарнира к перерезу I-I, согласно чертежа х1 = 175 мм

м

Тогда момент изгиба:

кНм.

Напряжение изгиба:

,

где Wиз - момент сопротивления изгиба;

мм3;

где S = 260 мм - толщина сечения лопасти;

тогда:

МПа.

Момент кручения в сечении I-I равняется:

кНм.

Напряжение кручения:

,

Момент сопротивления кручению:

,

где з - коэффициент, который зависит от отношения, при принимаем з = 0,425 [15], с. 160;

мм3.

МПа.

Расчетное напряжение:

МПа.

Расчетное напряжение не должно превышать допустимое:

МПа < МПа.

Сечение II-II

В данном сечении будет действовать только крутящий момент. Напряжение кручения будет равняться:

,

из - момент сопротивления сечения:

мм3

МПа.

Расчетное напряжение не должно превышать допустимое:

МПа < МПа.

Выбор и расчет подшипника качения универсального шарнира

При движении качения подшипники выходят из строя в результате образования в них отпечатков тел качения, в нашем случае - канавок от роликов.

Одной из основных причин разрушения поверхностей качения есть фреттинг, который вызван одновременным окислением пластичного масла и металла, и который развивается под воздействием кислорода воздуха, который поступает из атмосферы. Образованные таким образом окислы железа смешиваются с маслом и образуют абразивную пыль, которая увеличивает процесс изнашивания контактирующих поверхностей качения в подшипнике.

В предлагаемом шарнире устанавливается подшипник 3003264, с динамической грузоподъемностью 2870 кН.

Максимальный крутящий момент, который передает универсальный шарнир:

,

где - номинальный крутящий момент, который передает шарнир

,

где - динамическая грузоподъемность, кН;

- расстояние от оси шарнира к среднему перерезу подшипнику, согласно чертежа мм;

кНм;

- динамический коэффициент, при умеренных толчках и ударах принимаем [16], с. 143;

- коэффициент долговечности, при желаемой долговечности часов принимаем [16], с. 127;

- коэффициент, который учитывает величину, в которой, - номинальное число оборотов подшипника, - угол перекоса подшипника, согласно технической характеристики , принимаем [16], с. 143;

кНм.

Согласно технической характеристики долговременный крутящий момент, который передает шпиндель равняется 975 кНм.

Вывод: выбранный подшипник отвечает требованиям относительно обеспечения передачи необходимого крутящего момента 975 кНм, при этом долговечность подшипника будет составлять больше 9000 часов.

2.6.2 Расчет рабочего валка

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

(25)

Осевой момент сопротивления

(26)

Амплитуда нормальных напряжений.

(27)

Полярный момент сопротивления

(28)

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений.

(29)

Коэффициент запаса прочности.

(30)

где - предел выносливости при симметричном цикле изгиба – 246

- 3,3 (31)

Коэффициент запаса прочности.

(32)

где - 1 – предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений = 142 МПа

= 0,1;

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А.

(33)