Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

0089 / 2 / 4 вариант / 011 / Пояснительный записк

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
10.02.2023
Размер:
334.28 Кб
Скачать

d

 

:=

 

 

 

 

 

 

 

P

 

= 152

мм делительный диаметр

д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

deg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

 

De

:= P× 0.523 + cot

 

 

 

deg = 161

мм

диаметр окружности выступов

 

z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Di := dд - 2r = 140

 

 

 

мм

 

диаметр окружности впадин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dc := P×cot

 

 

 

deg

 

- 1.3×h = 127

 

мм

диаметр проточки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b := 0.93b3 - 0.15 = 11.7

мм

 

 

ширина зуба цепи

 

 

 

 

 

n := 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B2 := (n - 1)A + b = 34.4

мм

 

ширина венца

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R := 1.7d

3

= 20.2

 

 

мм

радиус закругления зуба

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с := 0.8d

3

= 9.5

 

 

 

мм

координата центра радиуса R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ := 1.5(De - dд)

= 13.1

 

мм

 

 

толщина обода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С := 1.2δ = 15.8

мм

толщина диска

 

Профиль зуба в осевом сечении выполняют

 

r3 := 1.7×d3 = 20.247

мм

 

h3 := 0.8×d3 = 9.53 мм

Для ведомой звезды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

делительный диаметр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dд2 :=

 

 

 

180

 

 

= 339.751

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

deg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

диаметр окружности выступов

De2

:= P× 0.523 + cot

 

z2

 

deg = 349.18 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Di2 := dд2 - 2r =

327.682

 

мм

 

диаметр окружности впадин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

диаметр проточки

Dc2 := P×cot

 

 

deg - 1.3×h = 315.687

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

III. Подбор муфты. [1. c.354]

Для данной конструкции "вал электродвигателя - быстроходный вал" наиболее целесообразной является муфта упругая с торообразным элементом. Она обладает большой крутильной, радиальной и угловой поддатливостью.

Предохранительная муфта в приводе элеватора не требуется, т.к. при перегрузке барабан будет пробуксовывать и конструкция не выйдет из строя.

Вращающий момент:

Tk := 36.0 (H×м)

К := 2.2 - коэффициент перегрузки

Коэффициент увеличения крутящего момента из-за неточности стыковки.

Kp := 1.4

 

интервал 1.1 ... 1.4

 

Расчетный крутящий момент:

 

 

 

T := Tk×Kp×К = 111

H×м

 

 

 

Допукскаемые касательные напряжения для оболочки:

 

[τ]k := 0.50 МПа

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D := 28×

 

 

 

= 169 мм

D := 170 мм

диаметр оболочки

 

 

 

 

 

 

 

[τ]k

 

 

 

 

 

 

D1 := 0.75D = 127.5

мм

 

D1 := 128

мм B := 0.25×D = 43

мм

D2 := 0.6×D = 102

мм

 

 

C1 := 1.06×B = 45

мм

 

 

C2 := 1.12×B = 48

мм

δ := 0.05×D = 8.5

мм

 

 

 

 

D0 := 0.5×D = 85

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h := 0.0375×D = 6.4

мм

Проверка прочности оболочки в кольцевом сечении диаметром D1 :

 

 

2×103×Tk

 

 

 

меньше допустимого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τk :=

2×δ

= 0.165

МПа

 

 

 

 

 

π×D

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Останов - устройство предназначенное для предотвращения обратного движения механизма. Разрабатывается на основе обгонной муфты. Размеры по [3. с.304]

30

ΙV. Конструирование приводного вала элеватора.

Tприв := (297) (H×м)

Диаметр концевого участка приводного вала имеет цилиндрическую форму зависит от момента на валу и определяется по формуле:

d = 5×3 Tприв = 5×3 297(d) = 33.36 (мм)

диаметр приводного вала выбирается из стандартных по табл 24.28.

Принимается

d := 40.45 мм

t

цил

:= 3.5 мм

r := 2.5 (мм)

 

 

 

 

 

 

 

dп := d + 2tцил = 40.45 + 2×3.5

 

dп = 47.45

мм

Принимается

d

п

:= 50 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dбп := dп + 3r

= 50 + 3×2.5

 

dбп = 57.5

мм

Принимается

dбп

:= 58

мм

 

Корпуса, в которых устанавливают подшипники, устанавливают на раме конвейера. Так как неизбежны погрешности изготовления и сборки деталей возникает перекос и смещение осей посадочных отверстий корпусов подшипников относительно друг друга. Кроме того, в работающей передаче под действием нагрузок из-за большой длинны вала происходит деформация вала. Поэтому применяются сферические подшипники, допускающие значительные перекосы.

Валы фиксируют от осевых смещений в одной опоре. Вторая опора плавающая. Плавающая опора - правая, как менее нагруженная.

Используется сварной барабан. Конструкция берется из [3 cтр.9] Корпуса подшипников стандартные, типа ШМ, ГОСТ 13218.1-80

1. Расчет подшипников качения на заданный ресурс.

K := 2.5

- поправочный коэффициент на предварительное натяжение ленты.

Ft := 1600×K = 4000

H - нагрузка на барабане приводного вала

Fk := 250

 

 

=

250×

 

- консольная нагрузка

 

Tприв

297

F = 4.308 ´ 103

H

k

 

 

 

 

 

 

 

20000 часов - требуемый ресурс подшипников

n := 345.9

об/мин

dбар := 373

мм

 

 

 

31

Предварительно назначаются шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники легкой серии ([1], табл 24.12):

Выбираю подшипник обозначение 1210

 

 

 

(D := 90)

(B := 20)

(Cr := 22.8)

(C0r := 11.0)

(d := 50)

(r := 2)

(e := 0.21)

 

 

 

Подшипник расчитывают на ресурс t := 2×104

(часов)

Вращающий момент на валу:

Тприв := 297

Нм

Частота вращения вала:

n = 345.9

 

об

 

 

 

мин

 

 

 

реакции в плоскости действия консольной нагрузки:

для силы Fk

F = 4.308 ´ 103

H

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

Fk×(0.083 + 0.212 + 0.206 + 0.212)

 

3

R1k

:=

 

 

R1k

:= 4.876 ´ 10 H

 

+ 0.206 + 0.212

 

0.212

 

 

R2k

:= Fk - R1k = -567.578

R2k

:= -567.578 H

32

Силы, действующие в той же плоскости от Ft

Rг1

:=

Ft

=

4000

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Rг2

:= Ft - Rг1 = 4000 - 2000

Полные реакции:

 

 

 

R1 := Rг1

+ R1k

= 2000

+ 4.876×103

R2 := Rг2

+ R2k

= 2000

+ -567.578

Rг1 := 2000

(H)

Rг2 := 2000

(H)

R1 = 6.876 ´ 103 (H)

R2 = 1.432 ´ 103 (H)

Опора 1 нагружена больше, следовательно, дальнейший расчет будем вести по этой опоре.

F1a := 0 F1r := R1 = 6876 (H)

Для типового режима нагружения ΙΙΙ коэффициент эквивалентности (KE := 0.56)

Расчет подшипника

V := 1 - коэффициент вращения (вращается внутреннее кольцо относительно относительно вектора силы)

Kт := 1 - при температуре менее 100 градусов цельсия

KБ := 1 - ролики ленточных конвейеров Параметры осевого нагружения

F1a < e = 0.21 - осевая нагрузка не влияет на ресурс

F1r

33

Коэффициент радиальной и осевой динамической нагрузки

 

X := 1

и

 

Y := 3.13

(ГОСТ 28428-90)

 

Эквивалентная нагрузка:

 

 

 

P := (X×F

×V + Y×F

)K

×K = (1×6876×1 + 3.13×0)×1×1

P = 6.876 ´ 103

1r

1a

Б

т

 

 

Эквивалентная нагрузка c учетом типового режима нагружения:

PE := KE×P = 0.56×[(1×6876×1 + 3.13×0)×1×1]

PE = 3.851 ´ 103

Определяем скорректированный расчетный ресурс подшипника

a23 := 0.55 - коэффициент, характеризующий свойства подшипника и условия работы ([4] табл 1.9)

a1 := 1 - для обычных условий принята 90%-ная вероятность безотказной работы.

Расчетный ресурс:

 

 

 

 

 

 

 

Cr×1000

 

3

106

 

 

Lsah := a1×a23×

 

 

 

 

×

 

= 5502

 

PE

 

 

 

 

60×n

Lsah < t = 15545 < 20000

 

 

 

 

условие не выполняется

 

 

 

 

 

Далее назначаются шариковые радиальные сферические двухрядные подшипники средней серии ([1], табл 24.12):

Выбираю подшипник обозначение 1310

 

(D := 110)

(B := 27)

 

 

(Cr := 41.5)

(C0r := 19.3)

(d := 50)

(r := 3)

 

 

(e := 0.24)

 

 

Cr×1000

 

3

106

 

 

Lsah := a1×a23×

 

 

 

×

 

= 33177

(часов)

PE

 

 

 

 

 

60×n

 

Lsah > t

 

33439 > 20000

условие выполняется

Условие

P <

1

103×C

r

4.393 ´ 103 < 1.14 ´ 104 выполнено.

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор посадок подшипников:

PE

= 0.093 0.15 > 0.093 > 0.07

Cr×1000

- рeжим работы нормальный (Фомин М.В. "расчеты опор с подшипниками

качения")

34

для вала: к6

([1] табл. 7.8)

для корпуса: Н7

([1] табл. 7.9)

Так как расчетный ресурс больше требуемого и выполнено условие (Pmax £ 0.5Cr) то назначенный подшипник 1310 ГОСТ 28428-90 пригоден.

При требуемом ресурсе надежность выше 90%.

2. Расчет приводного вала на статическую прочность.

Материал вала принимается Сталь 45

Для стали 45 ([1] стр.185):

σ := 650

МПа

- предел текучести при изгибе

т

 

 

τ := 390

МПа

- предел текучести при кручении

т

 

 

Kп := 2.2

- коэффициент перегрузки.

Из рассматрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:

Ι-Ι - место установки подшипника 1 на вал: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами;

ΙΙ-ΙΙ - место расположения левого по рисунку диска барабана: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами.

Сечение Ι-Ι

 

Сечение ΙΙ-ΙΙ

Суммарный изгибающий момент:

Суммарный изгибающий момент:

М1 := 356.3

Н×м

М2 := 424 + 236.41 = 660.41 (Н×м)

Крутящий момент:

Крутящий момент:

M1kr := 297

(Н×м)

M2kr := 297

(Н×м)

Осевая сила:

 

Осевая сила:

 

F1a := 0 H×м

 

F2a := 0 (H×м)

 

35

Вычисление геометрических характеристик опасных сечений вала ([1] формулы 10.4):

Сечение Ι-Ι

d := 50 (мм)

W :=

π d3

=

 

1

32

 

 

 

3

W1kr := π d 16

2

A1 := π d = 4

 

 

π×503

W

:= 1.227 ´ 104

(мм3)

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

=

π×503

 

W

:= 2.454 ´ 104

(мм3)

 

 

16

 

1kr

 

 

 

 

 

 

π×502

A

:= 1.963 ´ 103

(мм2)

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Сечение II-ΙI

d := 58 (мм)

W :=

π d3

=

 

2

32

 

 

 

3

W2kr := π d 16

2

A2 := π d = 4

 

 

π×583

W

:= 1.916 ´ 104

(мм3)

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

=

π×583

 

W

:= 2.454 ´ 104

(мм3)

 

 

16

 

2kr

 

 

 

 

 

 

π×582

A

:= 2.642 ´ 103

(мм2)

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет вала на статическую прочность.

Выявляются нормальные и касательные напряжения, а так же значения общего коэффициента запаса прочности по пределу текучести в каждом из опасных сечений.

Сечение Ι-Ι

Напряжение изгиба с растяжением (сжатием)

 

(σ1)и напряжением кручения

(τ1:)

σ

:=

 

103×Kп×М1

+

 

Kп×F1a

=

103×2.2×356.3

+

 

2.2×0

 

σ

:= 63.884

(МПа)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

W1

 

 

 

 

 

 

A1

 

 

(1.227×104)

 

 

 

(1.963×103)

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

:=

 

103×Kп×M1kr

=

103×2.2×297

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

:= 26.429

(МПа)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.454×104)

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

W1kr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным

 

напряжениям:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σт

 

 

 

 

650

 

 

 

 

 

 

τт

390

 

 

 

 

 

S

 

:=

 

 

=

 

 

(S

= 10.175) S

=

 

 

=

(S

= 14.757)

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tσ1

 

σ1

 

 

 

 

 

 

Tσ1

 

 

 

Tτ1

 

 

τ1

 

Tτ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63.884

 

 

 

 

 

 

26.429

 

 

 

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести:

ST1 :=

 

STσ1×STτ1

 

 

=

 

10.175×14.757

 

ST1

= 8.377

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + S

 

 

 

 

S

2

 

10.1752 + 14.7572

 

 

 

Tσ1

Tτ1

 

 

 

 

 

 

 

 

Сечение ΙI-ΙI

Напряжение изгиба с растяжением (сжатием)

(σ2) и напряжением кручения(τ2)

σ

:=

 

103×Kп×М2

+

 

Kп×F2a

=

 

103×2.2×660.41

+

2.2×0

σ

:= 75.83

(МПа)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.916×104)

(2.642×103)

2

 

 

 

W2

 

 

 

 

 

 

A2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

:=

 

103×Kп×M2kr

=

103×2.2×297

 

 

 

 

 

τ

:= 26.429

(МПа)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.454×104)

 

 

 

 

 

2

 

 

 

W2kr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным

 

напряжениям:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

:=

 

σт

=

 

 

 

650

 

 

 

 

 

 

 

 

S

= 8.572

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tσ2

 

 

 

σ2

 

 

75.83

 

 

 

 

 

 

Tσ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

=

 

τт

=

 

 

 

 

390

 

 

 

 

 

 

 

S

= 14.757

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tτ2

 

 

 

τ2

 

 

26.429

 

 

 

 

 

Tτ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести:

 

 

 

ST2 :=

 

 

STσ2×STτ2

=

 

8.572×14.757

 

 

ST2 = 7.412

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

STσ22 + STτ22

8.5722 + 14.7572

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Статическая прочность обеспечена: во всех опасных сечениях S>Smax=2

37

3. Расчет сварного шва на статическую прочность.

Исходные данные:

Материал барабана - углеродистая сталь Ст3: σт := 220 МПа

Допускаемое напряжение растяжения:

[σ]p := 0.73×σт = 160.6 МПа

Допускаемое напряжение среза (сварка ручная дуговая электродом обычного

качества):

[τ]cp := 0.6×[σ]p = 96.36 МПа

Катет сварного шва: k := 5 мм

Расчетная высота поперечного сечения шва: p := 0.7×k = 3.5 мм

Рассматриваемые угловой шов воспринимает только крутящий момент. Опасное

сечение углового шва - биссекртиса угла.

Полярный момент сопротивления опасного сечения: d := 361 (мм)

 

 

π×d2×p

 

π×3612×3.5

 

5

3

W

=

 

=

W

= 7.165

´ 10

 

мм

2

 

pc

 

 

2 pc

 

 

 

 

Касательное напряжение в опасном сечении:

 

Tприв×103

297×103

 

τ =

 

=

 

τ = 0.415 (МПа)

 

(7.165×105)

с

Wpc

с

 

 

d := 50 (мм) (место сваривания диска барабана с валом)

W :=

π×d2×p

= 1.374 ´ 104

(мм3)

τ =

Tприв×103

 

 

pc

2

 

 

с

Wpc

 

 

 

 

τс = 21.609 (МПа)

τс £ [τ]cp

Статическая прочность шва обеспечена:

38

Соседние файлы в папке 011