Намечаем радиальные шариковые подшипники 314 (по П.3. [1]):
d = 70 мм ; D = 150 мм ; B = 35 мм ; r = 3,5 мм ; C = 104 кН ; Co = 63 кН
Эквивалентная нагрузка определяется по формуле:
где: Fr4 = 2522,73 Н - радиальная нагрузка
Fa = 308,56 Н - осевая нагрузка
V = 1 - (вращается внутреннее кольцо)
Kσ = 1 - коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров (по табл.9.19 [1])
KT = 1 - температурный коэффициент (по табл.9.20 [1])
Отношение ; этой величине (по табл. 9.18[1])
соответствует e ≈ 0,18
Отношение < e ; значит X = 1 и Y = 0
Расчётная долговечность, млн.об
Расчётная долговечность, час.
что больше установленных ГОСТ 16162-85.
Определим изгибающие моменты в сечении С
Плоскость YZ
Плоскость XZ
Суммарный изгибающий момент в сечении С
14. Проверка прочности шпоночных соединений
Шпонки призматические со скруглёнными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78 (табл. 8.9 [1]).
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности находим по формуле:
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [σсм]=100-120 Мпа, при чугунной [σсм]=50-70 Мпа.
Ведущий вал: d=50мм
шпонка: ширина - b=14мм
высота - h=9мм
длина - l=50мм
глубина паза вала - t1=5,5мм
глубина паза втулки - t2=3,8мм
фаска - s x 45о=0,3
Выбираем (по табл. 11.5 [1]) момент на ведущем валу T1=710 x 103 Н мм
Материал для полумуфт МУВП – чугун марки СЧ 20.
Ведомый вал: d=65мм
шпонка: ширина - b=20мм
высота - h=12мм
длина - l=100мм
глубина паза вала - t1=7,5мм
глубина паза втулки - t2=4,9мм
фаска - s x 45о=0,5
Выбираем (по табл. 11.5 [1]) момент на ведущем валу T1=1000 x 103 Н мм
Обычно звёздочки изготовляют из термообработанных углеродистых или легированных сталей. Условие прочности выполняется.
15. Уточнённый расчёт валов
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсируещему).
Уточнённый расчёт валов состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при условии s≥[s].
Будем производить расчёт для предположительно опасных сечений каждого из валов.
Ведущий вал.
Материал вала то же, что и для шестерни, т.е. сталь 45, термическая обработка – улучшение.
По (табл. 3.3 [1]) при диаметре заготовки до 90 мм среднее значение σв=780 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А-А. Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитаем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности
где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла
При d=50мм, b=14мм, t1=5,5мм (по табл. 8.5 [1])
Примем kτ=1,68 (табл. 8.5[1]), ετ=0,76 (табл. 8.8[1]) и ψτ=0,1 (стр. 166 [1]).
ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия радиальной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина нагрузки для одноступенчатых зубчатых редукторов на быстроходном валу должна быть 2,5 при 25 х 103 Н мм < ТБ < 710 х 103 Н мм.
Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l=170мм, получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости
Изгибающий момент в вертикальной плоскости
Суммарный изгибающий момент в сечении А-А
; среднее напряжение σm=0.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности
получился близким к коэффициенту запаса sτ=5,41. Это незначительное расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов, рассчитанные по крутящему моменту и согласованные с расточками стандартных полумуфт, оказываются прочными и что учёт консольной нагрузки не вносит существенных изменений.
Такой большой запаса прочности объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной полумуфтой с валом электродвигателя.
По этой причине проверять прочность в других сечениях нет необходимости.
Ведомый вал.
Материал вала то же, что и для шестерни, т.е. сталь 45 нормализованная.
По (табл. 3.3 [1]) при диаметре заготовки до 90 мм среднее значение σв=570 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А-А. Концентрацию напряжений в этом сечении вызывает наличие шпоночной канавки с напрессовкой колеса на вал.
Коэффициент запаса прочности
При d=75мм, b=22мм, t1=9мм, h=14, l=140 (по табл. 8.5 [1])
Примем kτ=1,49 (табл. 8.5[1]), kσ=1,59 (табл. 8.5[1]),
ετ=0,67 (табл. 8.8[1]), εσ=0,775 (табл. 8.8[1]),
ψτ=0,1 (стр. 166 [1]), ψσ=0,15 (стр. 166 [1]).
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия радиальной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина нагрузки для одноступенчатых зубчатых редукторов на быстроходном валу должна быть 2,5 при 25 х 103 Н мм < ТБ < 250 х 103 Н мм.
Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l=100мм, получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости
Изгибающий момент в вертикальной плоскости
Суммарный изгибающий момент в сечении А-А
; среднее напряжение σm=0.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности
Расчетная схема ведущего вала
d1
d2 . dд
|
|
|
|
|
|
