Расчеты на прочность. Виды циклов.

Контактное напряжение d_H = F/A = сила / площадь. Напряжение сжатия/растяжения определяется как d_СМ=F/A = £ [d], A = F/[d].

Напряжение среза t_СР = F/A = срезающая сила / площадь среза.

Напряжение изгиба d_F=M/W = изгибающий момент / полярный момент сопротивления сечения изгибу W=0,1×d³.

t_КР =T_КР/W_P , где W_P = 0,2d₃ – полярный момент сопротивления сечения изгибу.

По характеру  действия напряжения могут быть:

– Переменное напряжения, представляющее собой знакопеременный асимметричный цикл

d_m = (d_max+d_min) /2– среднее значения напряжения цикла , d_A = (d_max–d_min) /2 – амплитуда напряжения.  Коэффициент асимметрии цикла R_d = d_min / d_max.

– Частные случаи

статический (R_d = 1)

отнулевой  (R_d = 0)

симметричный (R_d= –1)

Физико-механические свойства материалов

d_T – предел текучести для пластичных материалов

d_В – предел прочности для хрупких материалов

d_-1 – предел выносливости

E – модуль упругости

HB – твердость по Бринелю

HRC – твердость по Роквеллу

С – удельная теплоемкость

d – относительное удлинение

d_LIM делится на две части:

Запас прочности  n = d_LIM /dD ³ [n]

n = d_-1 / (K_dd×d_A+y_d), где K_dd – коэффициент смещения пределов выносливости, y_d – коэффициент чувствительности материала.

K_d – масштабный фактор, K_F – шероховатость, K_V – фактор упрочняющей поверхности.

Расчет  на долговечность.

Расчет ведется  по кривой усталости, построенной в  координатах d(N), где N – число циклов работы деталей.

d_-1 – длительный предел выносливости.

N_i – циклическая долговечность

m зависит от материала, от вида нагружения и устанавливается экспериментально.

Уравнение кривой усталости: d_i^m×N_i = C(const). Используется при расчете зубчатых, червячных и подшипниковых передач. 

Вероятностный расчет на прочность

Расчет  по эквивалентному числу  циклов.

Эквивалентное число циклов равно N_E=m_P ×N_S,  где m_P – коэффициент режима работы, равный m_P = 1/a ×S[(N_i / N_S) × (d_i /d_max)^m]. N_S = 60×n_З × (Sn_i×t_i)×gn, где n_З – число циклов нагружения за 1 оборот (в зуб. передачах). Sn_i×t_i – число циклов нагружения в течение суток, g – число рабочих дней в году, n – срок службы детали в годах. m_P = S×t_i/t_dn ×(T_i/T_max)^p, N_S=60 × n_З× n × t_S, tS – ресурс работы, n – частота вращения вала.

Последовательность  проектирования

1. выбор принципиальной  схемы механизма

2. выбор материала

3. расчет основных  размеров деталей механизма по  тем критериям работоспособности, которые являются в данном случае наиболее важными

4. проведение  проверочных расчетов по всем  основным критериям работоспосбности

Виды  механических передач.

Передачи могут  быть понижающие – редукторы и  повышающие – мультипликаторы. Передаточное число определяется отношением w₁/w₂ = n₁/n₂, 1 – ведущее, 2 – ведомое. По числу степеней передачи делятся на:

– бесступенчатые (вариаторы)

– одноступенчатые 

– многоступенчатые (с помощью зуб. колес, либо ременными  передачами со ступенчатыми шкивами).

В зависимости  от расположения валов различают передачи:

1) с параллельными  валами:

 – зубчатые передачи

 

 – фрикционные  передачи

 

 – ременные передачи

 

 – цепные передачи

2) с пересекающимися  валами 

 – коническая передача

3) с перекрещивающимися  валами 

 – червячные  передачи

• винтовые  передачи

Виды  механических

  передач

1) фрикционные  передачи

Преимущества:

– простота конструкции

– постоянство  угловой скорости

– возможность  применения для бесступенчатого регулирования угловой скорости

– бесшумность  работы

Недостатки:

– большие нагрузки на валы Þ низкий КПД

– большие габариты (больше, чем у зубчатых при одном  и том же передаточном отношении)

– большое тепловыделение

2) Зубчатые передачи

Преимущества:

– небольшие  габариты

– высокая несущая  способность (моменты, скорости частоты)

– высокий КПД

– постоянство  передаточного отношения

Недостатки:

– требует высокой  точности изготовления

– требуют хорошей  смазки

– шумная работы

3) Червячные  передачи

Преимущества:

– плавность  работы

– мыле габариты при большом пер. отношении

Недостатки:

– низкий КПД

– нагрев

– износ зубьев

– применение дорогостоящих  материалов

4) Ременные передачи

Преимущества:

– простота и  бесшумность

– возможность  большого межосевого расстояния

– возможность  бесступенчатого регулирования.

– предохраняют от перегрузки

Недостатки:

– невысокая  нагрузочная способность

– низкий ресурс ремня

– непостоянство  передаточного отношения

5) Цепные передачи

Достоинства:

– возможность  применения в значительном диапазоне межосевых расстояний

– габариты, меньшие, чем у ременной передачи

– отсутствие проскальзывания

– высокий КПД

– малые силы, действующие на валы

Недостатки:

– работает в  условиях отсутствия жидкостного трения

– требует большой  степени точности установки валов

– неравномерность хода цепи

Порядок расчета привода

1) Подбор электродвигателя 

а) мощность на приводном  валу;

б) КПД всей цепи (h_зуб=0,96,

h_цеп= 0,93);

в) Ориентировочная  потребная мощность электродвигателя;

г) Выбираем двигатель  по каталогу по значению ориентировочно потребной мощности.

2) Частота вращения  приводного вала n = 60V /pd;

3) Определяем  значение U_общ = n_ел.дв /

n _{пр.вала};