2.5. Расчёт ремённой передачи
Расчёт ременной передачи выполняем на ЭВМ с использованием программного пакета КОМПАС. Результаты расчета приведены на рис. 11. Профиль ведущего шкива изображен на рис.12.
Рис. 11 Расчет ремённой передачи в KOMPAS
Рис. 12 Профиль ведомого шкива
2.6. Уточненный расчет III вала
Для стали 40Х σВ=900 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
σ-1≈0,43 σВ ≈0,43*900=387 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
τ-1≈0,58 σ-1 ≈0,58*387=224 МПа.
Рассмотрим сечение, в котором приведенный момент имеет максимальное значение.
Момент сопротивления сечения вала:
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
где, kτ=1,7 - эффективный коэффициент концентрации напряжений, ετ = 0,73 – масштабный фактор, εП = 0,9 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности; = 0,1 - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.
Момент сопротивления изгибу:
Амплитуда нормальных напряжений изгиба:
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
где kσ=1,8 - эффективный коэффициент концентрации напряжений, εσ =0,73 – масштабный фактор; εП = 0,9 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности.
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения:
т.е. коэффициент запаса прочности находится больше чем допускаемый предел:1,5<S<2,5. Большой запас прочности обусловлен тем, что мы завысили диаметры валов, в связи с большой длиной валов.
2.7. Расчет и выбор подшипников для рассчитываемого вала
Производится проверочный расчет подшипников IV вала, который был рассчитан на сложное сопротивление. Подшипники рассчитывают на долговечность L при динамической грузоподъемности С. Значение С берутся из таблицы 25 [1].
серия подшипника:6 - 207
D=72 мм
d=35 мм
В=17 мм
С=30000
V=10000 об/мин
Зависимость между долговечностью L, млн. оборотов (Lh), эквивалентной динамической нагрузкой Р и динамической грузоподъемностью С выражается формулой:
или
где Fr - постоянная по величине и направлению радиальная нагрузка, Н;
Fa =0 – постоянная по величине и направлению осевая нагрузка, Н;
Х=0,56 – коэффициент радиальной нагрузки;
Y=0 – коэффициент осевой нагрузки;
V=1 – коэффициент вращения;
Kб =1,5 – коэффициент безопасности
KТ =1,17 – температурный коэффициент.
a=3 для шарикоподшипников
Допустимый срок службы подшипника: Lhтр= 20000 ч.
Выбранные подшипники удовлетворяют условию:
2.8. Расчет шпоночного соединения
Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 29175-91.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжения смятия и условия прочности:
.
Допускаемые напряжения смятия для материала сталь 45 [σ]СМ =300 Н/мм2.
Так как диаметр вала не меняется по длине и размер сечения и длины всех шпонок одинаковы, расчет ведем для одной шпонки.
d=40 мм;
b∙h=12∙8 мм;
t1=3,5 мм;
длина шпонки l=56 мм;
крутящий момент на валу Мкр=198,1·103 (Н·мм).
Полученные результаты удовлетворяют условию.