6. Уточненный расчет валов
Принимаем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются симметричному циклу, а касательные от кручения по пульсирующему (или отнулевому).
При уточнённом
расчёте определяют действительный
коэффициент запаса прочности “n”
в опасных сечениях и сравнивают с
допускаемым, т.е.
-условие
прочности.
Быстроходный вал
Материал-Сталь 45.
Термообработка-улучшение;
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
Проверяем сечение на ведущем валу под шкивом, где действует только крутящий момент.
Здесь возникают только касательные напряжения.
b*h;t1;размеры шпонки ведущего вала.
ТБ-момент
на ведущем валу редуктора =
75,22*10
Н*мм
b=10 мм
h=8 мм
t1=5 мм
(1)
(2)
Коэффициент запаса
прочности:
=0,78
=7,87
МПа
=1,8
=0,05
=1,5
=7,87
МПа
=(5÷10)
;
=10;
; 12,32 ≥ 10;
Удовлетворяет условию прочности.
Тихоходный вал
Материал - Сталь 45.
Термообработка-улучшение
Предел выносливости:
Рассчитываем сечение под колесом.
ТТ -момент на ведомом валу. ТТ=477,5 Н* мм
Из эпюр изгибающих моментов:
Суммарный изгибающий момент:
Момент сопротивления кручению :
Где:
t1=5,5
мм
b=10 мм h=9 мм
Момент сопротивления изгибу:
Амплитуда и среднее напряжение цикла:
Амплитуда нормальных напряжений изгиба:
Среднее напряжение
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба:
=0
т.к.
=0
=0,68
=1,5
=8,4
МПа
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
=5,5
МПа
=0,68 =0,05
=1,5 =5,5 МПа
Общий коэффициент запаса прочности :
=(5÷10)
=(5÷10); =10;
; 13,22 ≥ 10;
Удовлетворяет условию прочности.
7.Расчет шпоночных и шлицевых соединений Шпоночное соединение
Выбираем для конца быстроходного вала и тихоходного вала призматические шпонки по ГОСТ 23360-78.
Номинальный крутящий момент T1=75960 Н*мм;T2=477500 Н*мм;
Диаметр вала d1=30 мм, d2=75 мм , поэтому параметры шпонок следующие:
Ширина b= 10мм; b=10 мм;
Высота h=8 мм; h=9 мм;
Глубина паза t1=5 мм; t1=5,5 мм;
Глубина паза вала t=3,3 мм; t=3,8 мм;
Длина Lш=Lв-10=40-10=30 мм. Lш=Lв-10=60-10=50 мм.
Т.к. шпонка передаёт вращающий момент необходим расчёт на смятие и на срез.
Расчёт шпонки на смятие
;
;
;
МПа.
МПа.
Расчёт шпонки на срез
;
МПа.
МПа.
Как видно из расчётов на смятие и на срез данные шпонки подходят.
Шлицевое соединение
Основной расчет производим на смятие
Тmax=наибольший допустимый момент,передаваемый соединением, Н*м
φ=коэффициент , учитывающий неравномерность распределения нагрузок по рабочим поверхностям.
F=площадь всех боковых поверхностей зубьев с одной стороны на 1мм длины, мм2/мм
l=рабочая длина зуба, мм
rcр=средний радиус скругления, мм
f- размер фаски,мм
Z-число зубьев;
;
;
8. Проектирование приводного вала с барабаном
Исходные данные: Ft = 4000 Н; D = 250 мм; V = 0,7 м/с; α = 3,14 рад; Lh = 17000 ч.; a = 285 мм; с =65 мм; b =300 мм;
1) Рассчитываем значение крутящего момента на тихоходном валу редуктора:
2) Крутящий момент на валу барабана:
3) Нагрузка на вал со стороны ленты:
где
F2 – натяжение ведомой ветви ленты.
где Kб – коэффициент безопастности, Kб=1,1; f=0,3.
|
Нагрузки на вал со стороны каждой ступицы на вал барабана:
4) Построение эпюр внутренних силовых факторов.
|
5.1) Изгибающие моменты:
5.2) Суммарные изгибающие моменты: в
сечении I
в
сечении II
5.3) Эквивалентные моменты: в
сечении I,
II
6) Расчёт вала на статическую прочность.
Для изготовления вала применяем сталь 45. Сталь 45 ГОСТ 1050-88.
6.1) Допускаемые напряжения: для
сечения I
для
сечения II
6.2) Расчётный диаметр вала: сечение
I
сечение
II
Принятые значения диаметра вала в обоих сечения больше рассчитанных, прочность вала обеспечена, берём Сталь 45.
|
Расчет подшипников по динамической грузоподьемности
1) Частота вращения вала барабана:
2) Радиальная нагрузка на опоры вала:
2.1) В связи с симметричным расположением барабана, его опоры испытывают одинаковую нагрузку от натяжения ленты.
2.2) Суммарные нагрузки на опоры вала:
Расчёт подшипника вала ведём по любой опоре .
2.3) Эквивалентная нагрузка на опору А:
где FOA=0 (нет осевой нагрузки); Х=1 при вращающимся внутреннем кольце подшипника относительно нагрузки коэффициент смещения V=1.
|
Для ленточного конвейера принимаем коэффициент безопастности: Кб=1.2; При температуре до 100 С Кt=1;
Для приводного вала возьмём шарикоподшипники радиальные двухрядные сферические №1216 ГОСТ 28428-90. Для него имеем d=60мм – диаметр внутреннего кольца подшипника, D=110мм – диаметр наружного кольца подшипника, В=22мм – ширина подшипника, Сr=26500Н – динамическая грузоподъёмность, С0=13300Н – статическая грузоподъёмность.
2.5) Ресурс принятого по компоновке подшипника:
где Сr=26500 Н – динамическая радиальная грузоподъёмность подшипника 1216 из таблицы ГОСТ 28428-90.
Определяем потребную грузоподъёмность подшипника:
Подшипник 1216 подходит по динамической грузоподъёмности.
|
Н*м.
Н*м.
;
рад;
F1
– натяжение
ведущей ветви ленты;
;
;
Н.
Н.
Н.
Н.
Н*м;
Н*м;
Н*м.
577,6
Н*м;
МПа;
МПа.
40,8
мм;
45,83
мм.
об/мин.
.
;
.
;
Н
;
Н