8 Проектирование приводного вала
8.1 Расчет приводного вала
Для приводного вала выбрана сталь 45. Данные для стали из ГОСТ 1050-88:
Предел
текучести……………………………………………….………………………………………..
Предел
текучести по касательным
напряжениям……………………….…..…
Предел
выносливости при симметричном
цикле…………………………….......
Допустимые
номинальные напряжения………….…………………………..………
Определение внутренних силовых факторов.
Реакции опор от сил, нагружающих вал, определены выше.
Крутящий момент численно равен:
Радиальная сила, действующая на барабан ([4] стр. 39):
Для влажного помещения при угле обхвата лентой 180:
Эпюры внутренних силовых факторов:
. Из рассмотрения внутренних силовых факторов и конструкций узла следует, что самыми опасными сечениями являются:
1-1 – место установки барабана: сечение нагружено изгибающим моментом; концентратор напряжений – шпоночный паз.
2-2 – место установки подшипника: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами;
3-3 – место установки полумуфты: сечение нагружено крутящим моментом; концентратор напряжений – шпоночный паз.
Вычисление геометрических характеристик опасных сечений:
Сечение 1-1:
Сечение 2-2:
Сечение 3-3:
Определение силовых факторов для опасных сечений:
Сечение 1-1:
- в
плоскости YOZ:
Сечение 2-2:
- в
плоскости YOZ:
-
крутящий момент:
Сечение 3-3
-
крутящий момент:
Расчет на статическую прочность:
Сечение 1-1:
Напряжение изгиба с растяжением (сжатием):
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности по пределу текучести:
Сечение 2-2:
Напряжение изгиба с растяжением (сжатием):
Напряжение кручения:
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности по пределу текучести:
Сечение 3-3:
Напряжение кручения:
Частный коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности по пределу текучести:
Расчет сечения 3 на сопротивление усталости.
Расчет по касательным напряжениям по [1] стр. 170:
где
- предел выносливости вала в рассматриваемом
сечении,
–
амплитуда напряжений цикла,
–
среднее напряжение цикла,
–
коэффициент чувствительности к асимметрии
цикла.
Для валов формула упрощается:
где
коэффициенты из таблиц [1]:
(табл. 10.11);
(табл. 10.7);
(табл. 10.8);
(табл.
10.9).`
Статическая прочность
вала обеспечена во всех опасных сечениях
8.2 Корпуса подшипников
Для подшипников приводного вала выбраны
корпусы ШМ140 по ГОСТ 13218.1-80. Крышки корпуса
спроектированы по рекомендациям ([1]
стр. 169): толщина крышки:
=7
мм, диаметр болтов: d=12 мм,
количество болтов: 6.
9. Проектирование барабана
Диаметр барабана: D=400мм;
Длина барабана: L=620мм;
Окружная сила, действующая на барабан: Ft=4000H;
Диаметр вала: d=80мм;
Диаметр ступицы: dст=1.5d=1.5*80=120мм;
Передаваемый
момент:
Длина ступицы барабана: lcт=d=91мм.
Барабан
изготавливается литьем из чугуна.
Допустимое напряжение среза:
Так как в формуле не учтены радиальные
силы и изгибающие моменты, то допустимое
значение напряжения среза взято
пониженным.
Толщина стенки барабана:
Напряжение среза:
,
где
– толщина стенки, мм.
Минимальная толщина стенки, получаемое литьем чугуна в песчаную форму со стержнями равняется 6-8 мм. Принимаем толщину стенки =6мм. Толщина обода барабана =6мм.