Задачи по деталям машин для экзамена - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

Министерство образования Российской Федерации

_____

САНКТ—ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.И. КОРНИЛОВ, А.П. ТЮРИН

ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Часть 3

Методические указания по решению задач

Санкт—Петербург Издательство СПбГПУ

2008

УДК 621.81 (075.8)

Корнилов В.И., Тюрин А.П. Детали машин и основы конструирования. Часть 3. Методические указания по решению задач.

СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2008.

Пособие соответствует Государственному образовательному стандарту дисциплины «Детали машин и основы конструирования» (ОПД.Ф.02.03), направления бакалаврской подготовки 551800 « Технологические машины и оборудование» и 552900 «Технология оборудования и автоматизация машиностроительных производств»

(ОПД.Ф.05).

Во второй части методических указаний рассматриваются задачи и примеры решения задач по разделам курса: «Подшипниковые опоры» и «Валы, муфты для соединения валов».

Пособие предназначено для подготовки студентов третьего курса механико-машиностроительного факультета к экзамену по дисциплине «Детали машин и основы конструирования».

Ил. 13. Библ.: 3 назв.

СТекст. Корнилов В.И., Тюрин А.П., 2008

СРисунки. Тюрин А.П., 2008

4. ПОДШИПНИКОВЫЕ ОПОРЫ
4.1. Подшипник скольжения работает при полужидкостной смазке.
Радиальная сила, действующая на подшипник, Fr = 27 кН, диаметр цапфы
d = 40 мм, частота вращения вала n =450 мин-1.
Fr	Определить	минимальную	длину	цапфы	l	по
	критерию теплостойкости и проверьте подшипник по
n	критерию	износостойкости	при		условии,		что
допускаемое	условное	давление	[p]	=	15	МПа,

d	допускаемое значение интенсивности работы [p·V] = 12

	МПа·м/с.
l
Ответ. l = 53 мм. При этом условное давление p = 12,7 МПа меньше
допускаемого значения [p] = 15 МПа.

4.2. Радиальный подшипник скольжения (см. рисунок к задаче 4.1)
работает при жидкостной смазке с минимальной толщиной масляного слоя
hmin = 15 мкм при диаметральном зазоре	= 150 мкм.
Длина цапфы l = 72 мм, диаметр d = 60 мм.	СF
Определить, как изменится минимальная	8
толщина масляного слоя, если нагрузка на	7
подшипник уменьшится в два раза.			l/d=1,2
Используйте	график	и	уравнение	6

равновесия Fr =	μ ×ω	d × l × CF .			5	0,8
ψ 2				0,4

Примите допущение, что температурный	4

режим подшипника не изменился.			3
					2
					1
					0	0,5 0,6 0,7 0,8 0,9	c
Ответ. hmin увеличится примерно на 60%.

4.3. Радиальный подшипник скольжения (см. рисунок к заданию 4.1)
работает при жидкостной смазке с коэффициентом запаса по толщине
масляного слоя sh = 2,5 при диаметральном зазоре	= 200 мкм	и
суммарной высоте микронеровностей RZ1 + RZ2 = 10 мкм.
Длина цапфы l = 48 мм, диаметр d = 60 мм.
Определить, как изменится коэффициент запаса по толщине
масляного слоя, если из-за изменения режима охлаждения подшипника его
температура понизилась, в результате чего динамическая вязкость µ
увеличилась на 40%.
Используйте график (см. рисунок к заданию 4.2) и уравнение
равновесия F	= μ ×ω d × l × C	F	.
r	ψ 2

Ответ. sh увеличится примерно на 30%.
4.4. Радиальный подшипник скольжения (см. рисунок к задаче 4.1)
работает при жидкостной смазке с достаточным запасом по толщине
масляного слоя при угловой скорости вала ω = 50 с-1 и динамической
вязкости масла µ не менее 0,025 Па·с.	mt ,ПаÄс
Подобрать сорт масла в предположении,
что площадь	теплоотдающей поверхности	0,09
подшипникового узла A = 0,5 м2, температура	И-45А
окружающей среды t0 = 20 0C, коэффициент	0,08	И-30А
теплоотдачи kt = 18 Вт/(м2 · 0C). Измеренное	0,07	И-20А
при этих условиях значение момента сил	0,06	И-12А
вязкого трения в подшипнике TТР = 6,4 Н·м.	0,05

				0,04
				0,03
				0,02
				0,01
				30 40 50 60 70 80 90	t,Å C
Ответ. Подходит масло сорта И-45А.

	4.5. В радиальном роликовом подшипнике качения диаметр ролика d,
диаметр беговой дорожки внутреннего кольца DВН = 5d, диаметр беговой
дорожки наружного кольца DН = 7d.
	Определить частоту вращения сепаратора			d
nС,	если		относительно		корпуса
подшипникового	узла	наружное	кольцо
подшипника	неподвижно,	а	внутреннее	n	D	В	Н	D
						-1

вращается с частотой n = 1000 мин .
					Н
								А	Fr

								Б		F
											r
	Ответ. nС = 417 мин-1.

4.6. Радиальный роликовый подшипник нагружен радиальной силой Fr. Размеры роликов и колец подшипника приведены в задании 4.5.

Определить во сколько раз расчетные контактные напряжения σH в контакте по линии A отличаются от напряжений в контакте по линии Б.

Ответ. Напряжения (σH)А больше напряжений (σH)Б на 18%.
4.7. Эквивалентная динамическая нагрузка радиально-упорного
шарикового подшипника P = 4000 Н.	PÄ104, Н
Определить, пользуясь графиком,
базовый	расчетный	ресурс	2,0
подшипника L10h в часах, если
частота вращения вала n = 640 мин-1.	1,5
Принять вероятность безотказной	1,0
работы	R(t) = 0,9, коэффициенты	0,5
Kб = KT = a2 = a3= 1.

			0	1 2 3 4 5 6 L, млн об.
Ответ. L10h = 3260 ч.

4.8. Шкив 1 вращается на двух одинаковых шариковых радиальных
подшипниках 2 относительно стакана 3 разгрузочного устройства
ременной передачи.
Определить	скорректированный	1	F	3
расчетный ресурс подшипников L5ah в часах,

если частота вращения шкива n = 1000 мин-1,	2
сила, действующая на	шкив, F = 2000 Н,			n
динамическая грузоподъемность каждого из

подшипников C = 10000 Н.
Принять вероятность безотказной работы
R(t) = 0,95, коэффициенты Kб = KT = 1;		l	2l
a1 = 0,62; a2 = a3 = 1.
Ответ. L5ah = 10300 ч.

4.9. Проверить работоспособность подшипников 1 и 2 колесной опоры
грузовой тележки, в которой использованы шариковые радиально-упорные
подшипники 46205, если нагрузка на колесо F = 2000 Н и размер b = 0,5·a.
d	Принять: вероятность
1	безотказной		работы
Б	R(t) = 0,9, коэффициенты
Kб = Kt = 1; a2 = a3	= 1.
b
Использовать	также
А
данные,	приведенные	в
2
табл.
a
В	ответе		указать

	серию	подшипника	и
	значение	диаметра
a	посадочной поверхности
внутреннего кольца.

Угол

£ e

> e

C0,

контакта

Кн

26°

0,68

0,41

0,87

0,5

0,37

12,4

8,5

Решение следует начать с разработки расчетной схемы оси колесной опоры. Внешнюю нагрузку на консольную часть оси удобно представить в виде осевой силы F и момента пары сил M = F×a. Запишем условие равновесия оси, с учетом того, что при установке радиально-упорных подшипников по схеме “ враспор” расчетное расстояние между ними b.

∑M A = F × a — Fr × b = 0 , откуда

F		= F	= F = F	a	.

r1	r 2	r	b
					Fr2
Fr	= 2000 × 2 = 4000 Н.

Минимальная осевая нагрузка, вызванная действием радиальной силы Fr.

S = e × Fr , где

e – коэффициент осевой нагрузки.

S1 = S2 = S = 0,68 × 4000 = 2720 Н.

	Fa1	Б Fr1
	S1	b
	S2

	Fa2	А

		a

F M=Fa

В осевом направлении на вал действуют силы S1, S2 и внешняя нагрузка – сила F. Результирующая сила в рассматриваемом случае равна по величине внешней силе F и направлена верх. Эту дополнительную осевую нагрузку воспринимает подшипник 1. Подшипник, препятствующий перемещению вала под действием осевых сил, определяют как фиксирующий. Тогда для второго нефиксирующего подшипника уравнение равновесия имеет вид

Fa 2 = S2 , где

Fa2 – расчетная осевая нагрузка на подшипник 2.

Fa2 = 2720 Н.

Для подшипника 1 расчетную осевую нагрузку находим из уравнения равновесия

F + Fa 2 — Fa1 = 0 , откуда Fa1 = F + S2 .

Fa1 = 2000 + 2720 = 4720 Н.

Приведенную расчетную динамическую нагрузку на подшипник определяют как радиальную силу P, эквивалентную по разрушающему действию совокупному действию сил Fr и Fa.

P = ( X × Fr + Y × Fa ) × Kб × Kt , где

X и Y – коэффициенты, учитывающие влияние соответственно радиальной и осевой расчетных нагрузок.

Для подшипника 1 Fa1 > e , следовательно X1 = 0,41, Y1 = 0,87.

Fr1

P = (0,41× 4000 + 0,87 × 4720) ×1×1 = 5746 Н.

Для подшипника 2 Fa2 = e , тогда X2 = 1, Y2 = 0.

Fr 2

P2 = (1× 4000 + 0 × 2720) ×1×1 = 4000 Н.

Расчет по динамической грузоподъемности следует вести по наиболее нагруженному подшипнику, так как расчетная долговечность более нагруженного подшипника 1 будет меньше долговечности подшипника 2. Скорректированный расчетный ресурс подшипника 2

				3	10	6
			C

Lnah2	= a1 × a2	× a3	×				, ч.

			P2		n × 60

Здесь: C – динамическая грузоподъемность, Н;

a1 – коэффициент долговечности, учитывающий заданное значение вероятности безотказной работы (при R(t) = 0,9 a1 = 1);

a2 – коэффициент долговечности, учитывающий особые свойства материала;

a3 – коэффициент долговечности, учитывающий условия эксплуатации;

n – расчетное значение частоты вращения кольца подшипника. Если

частота вращения больше 1 мин-1, но не превышает 10 мин-1, то принимают n = 10 мин-1.

		12400	3	106
L10h2	=1×1×1×				=16800 ч.
			10 ×	60
	5746

Коэффициент запаса по статической грузоподъемности s0 находят по формуле

s0 = C0 ³ [s0 ], где P0

C0 – статическая грузоподъемность, Н;

P0 – приведенная расчетная статическая нагрузка, Н;

[s0] – допускаемое значение коэффициента запаса. Для большинства конструкций при обычных требованиях к плавности работы принимают

[s0] = 1.

P0 = Max{( X 0 × Fr + Y0 × Fa );(Fr )}.

Для наиболее нагруженной подшипниковой опоры 2

P01 = 0,5 × 4000 + 0,37 × 4720 = 3746 или

P01 = 4000 Н.

Для расчета коэффициента запаса прочности принимаем большее значение приведенной нагрузки P01 = 4000 Н.

s0 = 8500 = 2,13 . 4000

Ответ. Наименьший расчетный ресурс определен для подшипника 1 Lh102 = 16750 часов. Коэффициент запаса по статической грузоподъемности

подшипника	1	s0	= 2,13.	Работоспособность	подшипниковых узлов
обеспечена.
4.10. Вал маховика установлен на двух одинаковых шариковых
радиально-упорных	подшипниках с	коэффициентом	осевой	нагрузки
e = 0,4.						1			2
Определить	расчетные	осевые
нагрузки Fa1 и Fa2 , действующие
соответственно на подшипники 1 и 2,
если вес маховика G = 1200 Н.			a

Весом	вала	и	других
присоединенных деталей допускается
пренебречь.					Fa1				Fa2
						2Äl	G	l
Ответ. Fa1 =	Fa2 =320 Н.

4.11. Определить расчетные осевые нагрузки Fa1 и Fa2, действующие
на роликовые радиально-упорные подшипники 1 и 2, если радиальные
составляющие реакций в опорах Fr1 и Fr2, равны соответственно 6000 и
10000 Н, а внешняя осевая сила, действующая на вал со стороны
конической шестерни, Fx = 2000 Н.
Принять	коэффициент	2 F	1
минимальной осевой нагрузки
e = 0,36.		a1
		Fx
		Fa2

		l	a
		Fr2	Fr1

Ответ. Fa1 = 3793 Н, Fa2 = 1793 Н.

5. ВАЛЫ, МУФТЫ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ВАЛОВ
5.1. Вал с установленным на нем диском массой m вращается с
угловой скоростью ω. Расчетная схема вала показана на рисунке.
b			Определить	выражение	для
			определения минимального диаметра вала
F	y	d, при котором обеспечивается условие
		w	ω £ 1 ω0	(безопасная	работа	в
l/2		2
		дорезонансной зоне), где ω0 –	собственная
	l
		частота поперечных колебаний вала.

y =	F × l	3	Принять диаметр постоянным по всей
	длине вала, а толщину b диска – малой по
	48E × J	сравнению с длиной пролета l.

Ответ. d ³ 4 8 × m × l 3 ×ω 2 . 3 ×π × E

5.2.Привод, состоящий из двигателя, жесткой соединительной муфты

иисполнительного механизма, может быть представлен динамической моделью, схема которой представлена на рисунке.

Определить максимальный крутящий момент в

сечении

вала

А-А,

если моменты инерции

двигателя

= 30

Нм·с, исполнительного

устройства J2 =

60 Нм·с, муфты J3 = 10 Нм·с,

движущий вращающий момент T1 = 600 Нм,

вращающий момент сил полезного сопротивления

T2 = 600 + 300sinωt.

Решение. Для определения крутящего момента T(t) в сечении вала А- А мысленно рассечем привод на две части, после чего для каждой из частей запишем дифференциальное уравнение движения, принимая во внимание жесткую связь между массами J1 и J3:

(J1 + J3 )ϕ1 = T1 (t ) — T (t )
		&&	, где
	= T (t ) — T2 (t )
J 2ϕ2
	&&

T1(t) = Tm – движущий вращающий момент двигателя;

Источник

Методические указания по лабораторным работам БНТУ,ч.1 и ч.2

Здесь размещены методические указания БНТУ по проведению лабораторных работ и оформлению отчетов. Данные работы проводятся на базе кафедры ”Детали машин и ПТМ ” БНТУ , часть 1 и часть 2.
Также здесь, вы найдете методические указаний и формуляры для оформления отчетов по лабораторным работам, выполненным на ОАО ”МЗКТ” на базе филиала кафедры.
Прочитать больше

Задача 28

Условие задачи : Определить основные геометрические размеры открытой конической нереверсивной зубчатой передачи привода шнека, если известно: передаваемая мощность N=1,7 кВт; угловая скорость шнека – ω3=6,27 рад/с; угловая скорость входного вала – ω1=148,7 рад/с; передаточное число цилиндрического редуктора – uр=6,3. Срок службы передачи не ограничен. Принять коэффициент неравномерности распределения нагрузки – КНβ=1,5; допускаемое контактное напряжение – [σH]=70 Н/мм2; число зубьев шестерни – z1=20.

Прочитать больше

Задачи 27

Условие задачи : Определить долговечность плоского ремня без прослоек, сечение 125х5мм, передаваемая мощность N=10 кВт. Скорость ремня v=10м/с, диаметры шкивов D1=200мм, D2=450мм. Ремень прорезиненный (модуль продольной упругости – Е=80 Н/мм2, плотность – ρ=1,1 кг/дм3, напряжение от предварительного натяжения – σ0=1,8 Н/мм2, предел выносливости – σу=6 Н/мм2). Межосевое расстояние А=1м. Коэффициент, учитывающий передаточное число принять из таблицы, коэффициент, учитывающий непостоянство нагрузки – Сн=1.

Прочитать больше

Задача 26

Условие задача: Определить натяжение ведущей ветви плоского ремня сечением 125х5мм, если передаваемая мощность N=10 кВт, скорость ремня v=10м/с, диаметры шкивов D1=200мм, D2=450мм. Ремень прорезиненный (модуль продольной упругости – Е=80 Н/мм2, плотность – ρ=1100 кг/м3, напряжение от предварительного натяжения – σ0=1,8 Н/мм2). Вычислить максимальное напряжение в опасном сечении ведущей ветви ремня с учетом действия центробежных сил.

Прочитать больше

Источник

Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.

Отлично

Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.

Отлично

Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.

Отлично

Отличный сайт
Лично меня всё устраивает — и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.

Отлично

Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.

Хорошо

Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.

Отлично

Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.

Отлично

Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.

Отлично

Отзыв о системе «Студизба»
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.

Хорошо

Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.

Отлично

Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.

Отлично

Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.

Отлично

Источник