9. Конструирование приводного вала.

1. Выбор типа и схемы установки подшипников

Так как приводной вал предназначен для передачи усилия непосредственно на цепь, имеет место быть достаточно сильная его деформация и, как следствие, угловые и радиальные смещения опор. Для того чтобы привод нормально функционировал в подобных условиях, необходимо сконструировать опору, податливую этим перемещения. Поэтому для установки вала выбираем плавающую опору со сферическими подшипниками.

2. Расчет подшипников приводного вала на ресурс

Исходные данные:

- расстояние между приводными звездочками

- расстояние между опорами вала

- окружная сила на звездочках

- диаметр звездочек

Н*м - вращающий момент на приводном валу

Определение реакций в опорах (в соответствии с рис.10).

Рис.10. Расчетная схема определения реакций в опорах

Н – радиальная реакция в опоре G

Н – радиальная реакция в опоре H

Выбираем подшипник №1208.

Основные параметры подшипника:

• С_r = 22400 H;

• C_0r = 10000 H;

• d = 40 мм;

• D = 80 мм;

• B = 18 мм;

Реакция в наиболее нагруженной опоре:

- вращается внутреннее кольцо

- коэффициент безопасности

- температурный коэффициент

- коэффициент эквивалентности

Осевая сила равна нулю, так как имеем плавающую опору.

Эквивалентная нагрузка:

Получим ресурс подшипников в часах:

Часов – расчетный ресурс подшипников

Часов – требуемый ресурс подшипников

Как видно из расчета, выбранные подшипники подходят для работы в заданных условиях.

3. Расчет приводного вала на статическую прочность

Рис.11. Расчетная схема приводного вала

- Изгибающий момент в опасном сечении

- диаметр наименьшего сечения

Материал вала: сталь 45.

Введем коэффициент запаса прочности: n_t = 2.5.

Напряжения изгиба и кручения в расчетном сечении:

Эквивалентные напряжения в расчетном сечении:

Как видно из приведенных расчетов, вал подходит к работе в заданных условиях, исходя из его статической прочности.

Далее необходимо провести расчет вала на усталостную прочность (расчет на долговечность).

4. Расчет приводного вала на долговечность

Зададимся начальными условиями:

Н*м - крутящий момент на валу

мм - диаметр вала в рассматриваемом сечении

Н*мм - изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала

σ_a, τ_a - амплитудные напряжения цикла

σ_m, τ_m - средние напряжения цикла

Пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения:

K_σ, K_τ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений

K_dσ, K_dτ - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения

K_Fσ, K_Fτ - коэффициенты влияния качества поверхности

K_V - коэффициент влияния поверхностного упрочнения

K_σD, K_τD - коэффициенты снижения предела выносливости

ψ_τ - коэффициент чувствительности материала к ассиметрии цикла напряжения

ψ_σD, ψ_τD - коэффициенты чувствительности к ассиметрии

напряжения для рассматриваемого сечения

σ_1D (σ_-1D), τ_1D (τ_-1D) - пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении

S_σ - коэффициент запаса по нормальным напряжениям

- коэффициент запаса по касательным напряжениям

S - коэффициент запаса прочности; [S]_min=1.5 - 2.5

Как видно из проведенных расчетов для заданного сечения S больше S минимально допустимого, что говорит о нормальной работе вала в заданных условиях.