6.2 Расчёт приводного вала на статическую прочность.

Вал изготавливается из стали 40Х, механические характеристики которой:

σ_Т=750 МПа, τ_Т=450 МПа [1, стр. 165].

Реакции в опорах и консольная нагрузка были определены выше:

F_k=430 H,

F_t1=F_t2=6300 H,

F_r1=F_r2=9540 H

F_a=0 H,

P₁=P₂=5000 H,

R₁=R₂=7500 H.

Коэффициент перегрузки

К_п=Т_max/T,

К_п=2.9 [1, стр. 417]. Где Т_max –максимальный кратковременно действующий вращающий момент; T-номинальный вращающий момент.

Проверка прочности вала в сечении 1

Диаметр сечения вала:

D=75 мм.

Момент сопротивления при изгибе:

W=πD³/32,

W=3.14·75³/32=41400 мм³.

Момент сопротивления при кручении:

W_к=πD³/16,

W_к=3.14·75³/16=82800 мм³.

Площадь поперечного сечения:

А= πD²/4,

А=3.14·75²/4= 82793мм².

M_max-суммарный изгибающий момент, M_kmax-крутящий момент, F_max-осевая сила:

M_max=K_п[(M_x²+M_y²)^1/2+ M_конс],

M_max=2.9[(0²+0²) ^1/2+308.1]=893.5 Нм;

M_kmax=К_пМ_к,

M_kmax=2.9·1060=3074 Нм;

F_max=К_пF;

F_max=0.

Нормальное напряжение:

σ=10³М_max/W+F_max/A;

σ=10³893.5/41400+0=21.6 МПа.

Касательное напряжение:

τ=10³М_kmax/W_k,

τ=10³3074/82800=50.61 МПа.

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

S_Tσ=σ_T/σ,

S_Tσ=750/21.6=25.95;

S_tτ= τ_T/ τ,

S_tτ=450/70.87=5.36.

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений

S_T= S_Tσ S_tτ/( S_Tσ²+ S_tτ²)^1\2.

S_T=25.95·5.36/(25.95²+5.36²)^1/2=5.25>[S_T]=1.3…2,

[S_T]-минимально допустимое значение общего коэффициента запаса по текучести.

7, Расчет упругой муфты.

Диаметр оболочки:

,

Проверка прочности оболочки в кольцевом сечении :

,

Принимаем число винтов равное 6,так как диаметр оболочки 224мм.

7. Расчет предохранительной муфты.

Используется предохранительная муфта с разрушающимся элементом. Муфты этого типа применяются при редких перегрузках. В данном случае имеем муфту со срезными штифтами.

Штифты обычно выполняют из среднеуглеродистой улучшенной стали.

Номинальный момент Тн=108,8 Нм

Расчетный момент Т=К*Тн=1,4*145,2=152,3 Нм

Диаметр штифта

d=((4*10³*T*k)/(*z*в ср R))^0,5

k –коэффициент неравномерности распределения нагрузки

k = 1,25

z = 2

в ср = С*в

С=0,95

в ср = С*в=0,95*900=855 МПа

d=((4*10³*152,3*1,25)/(*2*855*50))^0,5=5,5 мм

Выбран штифт с кольцевой канавкой .

8. Расчет предохранительной муфты.

Используется предохранительная муфта с разрушающимся элементом. Муфты этого типа применяются при редких перегрузках. В данном случае имеем муфту со срезными штифтами.

Штифты обычно выполняют из среднеуглеродистой улучшенной стали.

Номинальный момент Тн=108.8 Нм

Расчетный момент Т=К*Тн=1,4*108.8=152.3 Нм

Диаметр штифта

d=((4*10³*T*k)/(*z*в ср R))^0,5

k –коэффициент неравномерности распределения нагрузки

k = 1,25ф

z = 2

в ср = С*в

С=0,95

в ср = С*в=0,95*900=855 МПа

d=((4*10³*152.3*1,25)/(*2*855*50))^0,5=6.03 мм

Выбран штифт с кольцевой канавкой .

9, Расчет цепной передачи.

Звездочка для тяговой пластинчатой цепи М56 по ГОСТ 588-74. Используем для расчета соотношения из ГОСТ 592-74[3, стр. 200].

Шаг цепи: t=160 мм.

Диаметр элемента зацепления: D_ц=21 мм.

Геометрическая характеристика зацепления: λ=t/ D_ц =160/21=7.62

Число зубьев звездочки: z=8.

Диаметр делительной окружности: d_д=t/sin(180°/z)=160/sin(180°/8)=418.8 мм.

Диаметр наружной окружности: D_e=t[K+K_z-(0.31/ λ)]=160[0.56+2.75-(0.31/7.62)]=523.1 мм.

Диаметр окружности впадин: D_i=D_д-D_Ц=418.8-21=397.8 мм.

Коэффициент высоты зуба: K=0.56.

Коэффициент числа зубьев: K_z=ctg(180°/z)=ctg(180°/8)=2.43

Угол впадины зубьев: β=68°.

Радиус впадин зубьев: r=0.5D_ц=0.5·21=10.5 мм.

Ширина зуба звездочки: b_fmax=0.9b₃-1=0.9·23-1=19.7 мм,

b_fmin=0.87b₃-1.7=0.87·23-1.7=18.31 мм.

Ширина вершины зуба: b=0.83b_f=0.83·19=15.77 мм.

Звездочка крепится к ступице ручной сваркой электродами Э42 или Э50, катет сварного шва 8.5 мм. Ступица фиксируется винтом, вкрученным в шпонку приводного вала.