5 Опорные узлы

5.1 Нижние опорные узлы(ролики)

Предварительный диаметр ролика:

D=1.7*=1.7*

Принимаем D = 140 мм;

;

Контактное напряжение при точечном контакте:

для стали к-т с_нк=3600;

F_HE=F_max*γ*K_HV- эквивалентная нагрузка;

γ=0,8…0,92=0,85 – к-т эквивалентности;

K_HV= 1+2,5*10^-3*V=1+2,5*10^-3*2,4=1,006 – к-т динамичности;

F_HE=8*10³Н;

m=0.137 – к-т, зависящий от отношения r/D;

Допускаемое напряжение определяют по формуле:

;

N=t_Σ*60*n_кол*β=1.1*10⁶– наработка ролика;

t_Σ=4000 – машинное время работы, ч;

n_кол= V/(πD) =5.46 об/мин – частота вращения ролика;

β = 0,85 – к-т, учитывающий уменьшение средней частоты вращения в периоды неустановившихся движений.

366<415 МПа – контактные напряжения меньше допустимых, следовательно, ролик подходит.

5.2 Верхний опорный узел(ролики)

Предварительный диаметр ролика:

D=1.7*=1.7*

Принимаем D = 140 мм;

;

Контактное напряжение при точечном контакте:

для стали к-т с_нк=3600;

F_HE=F_max*γ*K_HV- эквивалентная нагрузка;

γ=0,8…0,92=0,85 – к-т эквивалентности;

K_HV= 1+2,5*10^-3*V=1+2,5*10^-3*16=1,04 – к-т динамичности;

F_HE=4.25*10³Н;

m=0.143 – к-т, зависящий от отношения r/D;

Допускаемое напряжение определяют по формуле:

;

N=t_Σ*60*n_кол*β=7.42*10⁶– наработка ролика;

t_Σ=4000 – машинное время работы, ч;

n_кол= V/(πD) =36.38 об/мин – частота вращения ролика;

β = 0,85 – к-т, учитывающий уменьшение средней частоты вращения в периоды неустановившихся движений.

309<336 МПа – контактные напряжения меньше допустимых, следовательно, ролик подходит.

5.3 Верхний опорный узел. Расчет траверсы. Расчет подшипников траверсы

Максимальный изгибающий момент в сечении А-А (рис.11):

М_А-А= V ∙g∙l_т/ 4

l_т– расчетная длина траверсы для 2-х блочной подвески,l_т= 410 мм.

М_А-А= 76530 ∙ 0,41 / 4 =76950 Н·м

Максимальный изгибающий момент в сечении B-B:

М_B-B= (V ·g·l₂) / 4

l₂– длина средней части траверсы;

l₂= (l_т–D_цап)/2= (0,41—0,35)/2=0,03 м

М_B-B= (76530· 0,03) / 4 = 5631 Н·м

b_тр≈D_пдш+10=68+10=78 мм– ширина траверсы;

Принимаем b_тр=80 мм;

Условие прочности при изгибе:

где М – изгибающий момент в рассматриваемом сечении;

W– момент сопротивления сечения;

[σ]_и– допускаемое напряжение при изгибе;

Рисунок 11 - Расчет траверсы

[σ]_и = 160 МПа для стали Ст3 при режиме работы 3М

Момент сопротивления сечения А-А:

=4,8*10^-4м³

d_пдш= 250 мм – внешний диаметр сферического подшипника;

h= 170 мм – высота сечения;

[σ]_иA-A = М_А-А/W_A-A = 76950/4,8*10^-4 = 160 МПа;

Момент сопротивления сечения В-В:

W_B-B= π ·d_цап³/ 32 ≈ 0,1d_цап ³=5,12 *10^-5 м³

[σ]_иВ-В= М_В-В/W_В-В= 5631 /5,12 *10^-5 = 110 МПа;

Напряжения меньше допускаемых.

Расчет сферического подшипника траверсы на заданный ресурс.

Расчет проводим с поправкой на то, что скорость вращения подшипников (крана) будет превышать заданную в 6,5 раз, т.е. n=10 об/мин

Предварительно назначаем шариковый радиальный сферический двухрядный легкой серии 1228 : d = 140 мм, D = 250 мм, C_r= 160 кН

Для типового режима нагружения III коэффициент эквивалентности K_E= 0.56

K_б= 2 - коэффициент безопасности

Расчетный скорректированный ресурс при a₁=1 (вероятность безотказной работы 90%), a23 = 0.65 и k = 10/3 (роликовый подшипник)

где, n- частота вращения вала, n=10 мин^-1.

Так как расчетный ресурс больше требуемого L_10ah>L’_10ah, (>4000) то предварительно назначенный подшипник 1228 пригоден. При требуемом ресурсе надежности выше 90%.