7 Прочностные расчеты

Выполним прочностные расчеты основных элементов привода ротора, в частности, шпонки, соединяющей ведущую шестерню с валом ротора, подшипников, зубчатой цилиндрической прямозубой передачи для редуктора.

Принятая конструкция привода (предварительная компоновка) показана на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 – Конструкция привода ротора.

7.1 Расчет шпоночного соединения

Принимаем шпонку призматическую со скругленными торцами. Материал шпонки – нормализированная сталь 45. Проверку шпоночного соединения выполняем на смятие.

Расчетная схема шпоночного соединения приведена на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - Расчетная схема шпоночного соединения.

Напряжение смятия и условие прочности определяются по следующей формуле:

Полумуфты и ступицы колес стальные. Для стали допускаемое напряжение смятия .

Поперечные размеры шпонки (bh) зависят от диаметра вала (из характеристики косилки). ПО стандарту принимаем соответствующие данные и сводим в табл. 7.1

Таблица 7.1 – размеры шпонки.

d, мм	b,мм	h, мм	, мм	, мм	l, мм
40	12	8	5,0	3,3	16

Пользуясь формулой (7.1) для ведущего вала, получим

σ_см≤ [σ_см]

86,4 ≤ 110…120 – условие соблюдается.

Шпонка на срез проверяется по формуле :

Определим допускаемое напряжение на срез :

По формуле (7.2) получим

.

21,666…72 МПа – условие соблюдается

7.2 Расчет подшипников

Для расчета подшипника приводного вала составим расчетную схему для нахождения реакции на подшипник (рисунок 7.3.)

Определяем диаметр вала под подшипник по формуле:

, (7.4)

где М_м – момент передаваемый валом, М_м = 150 Н·м;

[]_кр – допускаемое напряжение на кручение, []_кр = 20…35 МПа [6].

Принимаем шариковый радиальный подшипник, т.к. нет осевых сил, средней серии 50308 с параметрами: d = 40мм, D = 90 мм, B = 23 мм, r = 2 мм, C=41 кН, C₀ = 22,4 кН.

мм.

Принимаем из ряда стандартных диаметров d_в=40 мм [6].

Рисунок 7.3 – Схема для расчета подшипников приводного вала

На крайнюю пару зубчатых колес действуют в их зацеплении неуравновешенные силы окружная и радиальная силыи. Они рассчитываются следующим образом:

С учетом ожидаемого при срезании динамического характера нагрузок принимаем .

где – угол контакта в зубчатом зацеплении. При некоррегированном

зацеплении.

Радиальную суммарную силу рассчитываем по формуле:

Согласно рисунке 7.1 расчетную силу, действующую на более нагруженный подшипник , можно рассчитать по формуле:

где равны 30 и 25 мм соответственно (принимаем в соответствии с

рисунком 7. 3).

Выполним поверку долговечности подшипника. средней серии 50308.Они имеют динамическую грузоподъемностьC= 41 кН

Тогда:

где p – показатель степени, принимаемый для шариковых подшипников

равным 3;

n– частота вращения вала ротора, которую, зная угловую скорость,

определяем следующим образом:

Полученная долговечность вполне приемлема.