3774
.pdf
Определяем величины изгибающих моментов в плоскости XOZ (рисунок 1.8).
MCг = M Bг = 0;
M Aг = −Ft a = −4064 150 = −609600 Н мм;
M Dг = −Ft (a +b) + RxA b = −4064 (150 + 250) +
+5283,2 150 = −304800 Н мм.
Суммарные изгибающие моменты в опасных точках составят:
M ∑ A = |
(M Aв )2 +(M Aг )2 |
= |
2218502 +(−609600)2 = 648714 Н·м; |
M ∑ D = |
(M Dв )2 +(M Dг )2 |
= |
10379252 +(−304800)2 =1081754 Н·м. |
Рассмотрим место установки звездочки цепного конвейера D . Материала вала – сталь 45 нормализованная:
σв =570 МПа;
σ−1 = 0,43 570 = 245 МПа;
τ−1 = 0,58 245 = 142 МПа.
Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки:
|
|
kσ |
=1,59; |
|
kτ |
|
= 1,49 ([2], табл. 8.5.); |
|||||||
|
εσ |
= 0,7 ; |
ετ |
|
= 0,59 |
([2], табл. 8.8); |
||||||||
|
ψσ = 0,15; |
|
ψτ |
= 0,1 |
([2], с. 163, 166). |
|||||||||
Момент сопротивления кручению (2.12) |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
πd 3 |
|
bt (d |
−t )2 |
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
= |
|
− |
1 |
1 |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
k нетто |
|
|
16 |
|
2d |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
W |
= |
|
3,14 1003 |
|
|
− |
28 10 (100 −10)2 |
3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=184910 мм . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
k нетто |
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
2 100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
31
Момент сопротивления изгибу (2.13) |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
πd 3 |
|
bt |
(d |
−t |
)2 |
|
|
|
|
W нетто = |
|
− |
1 |
|
1 |
|
|
; |
|
|
|
32 |
|
2d |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
W |
= |
3,14 1003 |
− |
28 10 (100 −10)2 |
3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
=86785 мм . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
нетто |
|
32 |
|
|
2 100 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряже-
ний
τv =τm = |
T |
; |
τv = |
955000 |
= 2,6 МПа. |
|
2Wk нетто |
2 184910 |
|||||
|
|
|
|
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
σv =σmax = |
|
M ∑ D |
; σv = |
1081754 |
=12,5 МПа; |
σm = 0 ; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Wнетто |
86785 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
s |
σ |
= |
245 |
=8,6 ; s |
= |
|
|
|
142 |
|
= 20,8 ; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
1,59 |
|
12,5 |
τ |
|
|
|
1,49 |
2,6 + 0,1 2,6 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,59 |
|
|||||
|
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
8,6 20,8 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
s = |
8,62 + 20,82 = 7,9 > [ s ]. |
|
||||||||
Условие прочности (2.8) выполняется.
Рассмотрим опору A.
Концентрация напряжений обусловлена посадкой внутреннего кольца подшипника с гарантированным натягом.
|
kσ |
= 3,4 ; |
kτ |
= 0,6 |
kσ |
|
+ 0,4 = 0,6 3,4 + 0,4 = 2,44 ([2], табл. 8.7). |
|
εσ |
ετ |
εσ |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
Принимаем ψσ |
= 0,15; |
ψτ = 0,1. |
|||||
32
Осевой момент сопротивления
|
πd 3 |
|
3,14 753 |
3 |
|
|
W = |
|
; W = |
|
= 41496 мм |
. |
|
32 |
32 |
|||||
|
|
|
|
Амплитуда нормальных напряжений
σv = σmax = |
M A |
; |
σv = |
648714 |
= 15,6 МПа; σm = 0. |
|
41496 |
||||
|
W |
|
|
||
Полярный момент сопротивления
Wр = 2W ; Wр = 2 41496 = 82992 мм3.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
|
τv = τm = |
T |
|
; |
τv = |
955000 |
= 5,8 МПа; |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
2Wр |
|
2 82992 |
|
|
||||
sσ |
= |
245 |
|
= 4,6; |
sτ = |
|
142 |
|
= 9,6 ; |
|||
3,4 15,6 |
|
2,44 5,8 + |
0,1 5,8 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
4,6 9,6 |
|
|
|
|
|
||
|
|
s = |
4,62 + 9,62 = 4,1 > [ s ]. |
|
||||||||
Условие прочности (2.8) |
выполняется |
|
|
|||||||||
33
ЛИТЕРАТУРА
1.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин.: Учеб. пособие. – М.: Высш. школа, 2001. – 447 с.
2.Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие/ С.А. Чернавский и др. – М.: Машиностроение, 1987. – 416 с.
3.Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 543 с.
4.Санюкевич Ф.М. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие. – Брест: БГТУ, 2004. – 488 с.
5.Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. – Калининград: Янтар. Сказ, 1999. – 454 с.
34
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица П1 – Шпонки призматические (ГОСТ 23360–78)
|
|
|
|
|
Размеры в мм |
|
|
|
|
|
|
Диаметр вала d |
Сечение шпонки |
|
Глубина паза |
||
b |
h |
t1 |
|
t2 |
|
|
|
||||
Св. 10 до 12 |
4 |
4 |
2,5 |
|
1,8 |
Св. 12 до 17 |
5 |
5 |
3 |
|
2,3 |
Св. 17 до 22 |
6 |
6 |
3,5 |
|
2,8 |
Св. 22 до 30 |
8 |
7 |
4 |
|
3,3 |
Св. 30 до 38 |
10 |
8 |
5 |
|
3,3 |
Св. 38 до 44 |
12 |
8 |
5 |
|
3,3 |
Св. 44 до 50 |
14 |
9 |
5,5 |
|
3,8 |
Св. 50 до 58 |
16 |
10 |
6 |
|
4,3 |
Св. 58 до 65 |
18 |
11 |
7 |
|
4,4 |
Св. 65 до 75 |
20 |
12 |
7,5 |
|
4,9 |
Св. 75 до 85 |
22 |
14 |
9 |
|
5,4 |
Св. 85 до 95 |
25 |
14 |
9 |
|
5,4 |
Св. 95 до 110 |
28 |
16 |
10 |
|
6,4 |
Св. 110 до 130 |
32 |
18 |
11 |
|
7,4 |
Св. 130 до 150 |
36 |
20 |
12 |
|
8,4 |
Св. 150 до 170 |
40 |
22 |
13 |
|
9,4 |
Св. 170 до 200 |
45 |
25 |
15 |
|
10,4 |
|
|
|
|
|
|
Примечание. Длины призматических шпонок l , мм выбирают из ряда: 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 280; 320; 360; 400; 450; 500.
Таблица П2 – Цепи тяговые пластинчатые (ГОСТ 588–81)
Номер |
Разрушающая |
Шаг цепи |
b1 , мм |
|
b2 , мм |
b3 , мм |
b4 , мм |
|
цепи |
нагрузка, кН |
t , мм |
|
|||||
М20 |
20 |
40 |
… 60 |
35 |
3,5 |
15 |
49 |
|
М28 |
28 |
50 … 200 |
40 |
4,0 |
17 |
56 |
||
М40 |
40 |
63 … 250 |
45 |
4,5 |
19 |
63 |
||
М56 |
56 |
63 … 250 |
52 |
5,0 |
23 |
72 |
||
М80 |
80 |
80 … 315 |
62 |
6,0 |
27 |
86 |
||
М112 |
112 |
80 … 400 |
73 |
7,0 |
31 |
101 |
||
М160 |
160 |
100 |
… 500 |
85 |
8,5 |
36 |
112 |
|
М224 |
224 |
125 |
… 630 |
98 |
10,0 |
42 |
134 |
|
М315 |
315 |
160 |
… 630 |
112 |
12,0 |
47 |
154 |
|
М450 |
450 |
200 |
… 800 |
135 |
14,0 |
55 |
185 |
|
М630 |
630 |
250…1000 |
154 |
16, |
65 |
214 |
||
М900 |
900 |
250…1000 |
180 |
|
18,0 |
76 |
254 |
|
35
Продолжение таблицы П2
Номер |
d1, мм |
d2 , мм |
d3 , мм |
d4 , мм |
d5 , мм |
h, мм |
S , мм |
цепи |
|||||||
М20 |
6,0 |
9,0 |
12,5 |
25 |
35 |
18 |
2,5 |
М28 |
7,0 |
10,0 |
15,0 |
30 |
40 |
20 |
3,5 |
М40 |
8,5 |
12,5 |
18,0 |
36 |
45 |
25 |
3,5 |
М56 |
10,0 |
15,0 |
21,0 |
42 |
55 |
30 |
4,0 |
М80 |
12,0 |
18,0 |
25,0 |
50 |
65 |
35 |
5,0 |
М112 |
15,0 |
21,0 |
30,0 |
60 |
75 |
40 |
6,0 |
М160 |
18,0 |
25,0 |
36,0 |
70 |
90 |
45 |
7,0 |
М224 |
21,0 |
30,0 |
42,0 |
85 |
105 |
56 |
8,0 |
М315 |
25,0 |
36,0 |
50,0 |
100 |
125 |
60 |
10,0 |
М450 |
30,0 |
42,0 |
60,0 |
120 |
150 |
70 |
12,0 |
М630 |
36,0 |
50,0 |
70,0 |
140 |
175 |
85 |
14,0 |
М900 |
44,0 |
60,0 |
85,0 |
170 |
210 |
105 |
16,0 |
Таблица П3 – Основные зависимости для расчета тяговых пластинчатых цепей (ГОСТ 588–81)
Параметр |
|
|
|
|
|
|
Расчетные формулы |
|
|||
Диаметр элемента зацепления цепей Dц: |
Dц = d2 ; |
|
|
|
|
|
|
||||
– втулочных |
|
Dц |
= d3 ; |
|
|
|
|
|
|
||
– роликовых |
|
Dц |
= d4 , |
|
|
|
|
|
|
||
– катковых |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
где d2 , d2 |
|
и d2 – по таблице П2. |
||||||||
|
|
|
|||||||||
Геометрическая характеристика зацеп- |
λ = t / Dц |
|
|
|
|
|
|
||||
ления λ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Диаметр делительной окружности d |
∂ |
d∂ |
= |
|
t |
|
|
|
|
|
|
sin(180o / z) |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
z |
|
|
|
|
|
Dц ≤ 80 |
|
Dц > 80 |
|
Коэффициент высоты зуба K |
|
5 … 10 |
|
|
K = 0,56 |
|
K = 0,56 |
||||
|
11 … 25 |
|
|
K = 0,56 |
|
K = 0,56 |
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
26 … 60 |
|
|
K = 0,56 |
|
K = 0,56 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Коэффициент числа зубьев K z |
|
K z |
|
= ctg(180o / z) |
|
||||||
Диаметр наружной окружности De |
|
De |
= t [K + K z −(0,31/ λ)] |
|
|||||||
Диаметр окружности впадин Di |
|
Di |
= d∂ − Dц |
|
|||||||
Смещение центров дуг впадин e |
|
emin |
= 0,01t |
|
|
|
|
|
|||
|
emax = 0,05t |
|
|||||||||
|
|
|
|||||||||
Радиус впадины зубьев r |
|
r = 0,5 Dц |
|
|
|
|
|
|
|||
Половина угла заострения зуба γ |
|
γ =13...20o |
|
|
|
|
|
||||
36
Продолжение таблицы П3
|
|
|
|
|
|
|
|
при z = 6...8 |
β = 80o |
|
||||
Угол впадины зуба β |
|
|
|
|
при z = 9...14 |
β = 66o |
|
|||||||
|
|
|
|
при z = 15...20 |
|
β = 56o |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
при z > 20 |
|
β = 48o |
|
|||
Радиус закругления головки зуба r1 при |
r1 = (t −0,5 Dц −0,5 e) cosγ |
|
||||||||||||
λ ≤ 2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Высота прямолинейного участка профи- |
hr = r1 sin γ |
|
|
|
||||||||||
ля зуба hr |
при λ ≤ 2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расстояние между внутренними пласти- |
таблица П2 |
|
|
|
||||||||||
нами b3 и ширина пластины h |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Для цепей типов 1, 2 и 3: |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
b f max = 0,9 b3 −1; |
|
|||||
Ширина зуба звездочки b f для тяговых |
b f min |
= 0,87 b3 −1,7 |
|
|||||||||||
цепей |
|
|
|
|
|
|
|
Для цепей типа 4: |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
b f max |
= 0,9 (b3 −b2 ) −1; |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
b f min |
= 0,87 (b3 −b2 ) −1,7 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
тип 1 |
b = 0,83 b f |
|
|
|
|
|||
Ширина вершины зуба b |
|
|
тип 2 |
b = 0,75 b f |
|
|
|
|
||||||
для цепей |
|
|
|
|
|
тип 3 |
b = 0,72 b f |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
тип 4 |
b = 0,60 b f |
|
|
|
||||
Диаметр венца Dc |
|
|
тип 1 и 2 |
Dc |
= t K z |
−1,3 h |
|
|||||||
|
|
тип 3 |
Dc |
= t K z |
−(d4 +0,25 h) |
|
||||||||
для цепей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тип 4 |
Dc |
= t K z |
−(d5 +0,25 h) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Таблица П4 – Подшипники шариковые радиальные сферические |
|
|||||||||||||
|
|
двухрядные (ГОСТ 28428–90) |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Обозначение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузоподъемность, кН |
e |
|||
|
d |
|
|
|
D |
|
B |
|
|
C |
|
C0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Легкая серия |
|
|
|
|
|
||
1204 |
|
20 |
|
47 |
|
|
14 |
|
|
10,0 |
|
|
3,45 |
0,27 |
1205 |
|
25 |
|
52 |
|
|
15 |
|
|
12,2 |
|
|
4,4 |
0,27 |
1206 |
|
30 |
|
62 |
|
|
16 |
|
|
15,6 |
|
|
6,2 |
0,24 |
1207 |
|
35 |
|
72 |
|
|
17 |
|
|
16,0 |
|
|
6,95 |
0,23 |
1208 |
|
40 |
|
80 |
|
|
18 |
|
|
19,3 |
|
|
8,8 |
0,22 |
1209 |
|
45 |
|
85 |
|
|
19 |
|
|
22,0 |
|
|
10,0 |
0,21 |
1210 |
|
50 |
|
90 |
|
|
20 |
|
|
22,8 |
|
|
11,0 |
0,21 |
1211 |
|
55 |
|
100 |
|
21 |
|
|
27,0 |
|
|
13,7 |
0,20 |
|
1212 |
|
60 |
|
110 |
|
22 |
|
|
30,0 |
|
|
16,0 |
0,19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
37
Продолжение таблицы П4
Обозначение |
|
|
|
|
|
Грузоподъемность, кН |
e |
|
d |
D |
|
B |
|
C |
C0 |
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Легкая серия |
|
|
17,3 |
|
1213 |
65 |
120 |
|
23 |
|
31,0 |
0,17 |
|
1214 |
70 |
125 |
|
24 |
|
34,5 |
19,0 |
0,18 |
1215 |
75 |
130 |
|
25 |
|
39,0 |
21,6 |
0,18 |
1216 |
80 |
140 |
|
26 |
|
40,0 |
23,6 |
0,16 |
1217 |
85 |
150 |
|
28 |
|
49,0 |
28,5 |
0,16 |
1218 |
90 |
160 |
|
30 |
|
57,0 |
39,0 |
0,16 |
1220 |
100 |
180 |
|
34 |
|
69,5 |
41,5 |
0,17 |
|
|
|
|
Средняя серия |
|
|
4,4 |
|
1304 |
20 |
52 |
|
15 |
|
12,5 |
0,29 |
|
1305 |
25 |
62 |
|
17 |
|
18,0 |
6,7 |
0,28 |
1306 |
30 |
72 |
|
19 |
|
21,2 |
8,5 |
0,26 |
1307 |
35 |
80 |
|
21 |
|
25,0 |
10,6 |
0,25 |
1308 |
40 |
90 |
|
23 |
|
29,0 |
12,9 |
0,23 |
1309 |
45 |
100 |
|
25 |
|
38,0 |
17,0 |
0,25 |
1310 |
50 |
110 |
|
27 |
|
41,5 |
19,3 |
0,24 |
1311 |
55 |
120 |
|
29 |
|
51,0 |
24,0 |
0,23 |
1312 |
60 |
130 |
|
31 |
|
57,0 |
28,0 |
0,23 |
1313 |
65 |
140 |
|
33 |
|
62,0 |
31,0 |
0,23 |
1314 |
70 |
150 |
|
35 |
|
75,0 |
37,5 |
0,22 |
1315 |
75 |
160 |
|
37 |
|
80,0 |
40,5 |
0,22 |
1316 |
80 |
170 |
|
39 |
|
88,0 |
45,0 |
0,22 |
1317 |
85 |
180 |
|
41 |
|
98,0 |
51,0 |
0,22 |
1318 |
90 |
190 |
|
43 |
|
108,0 |
58,5 |
0,22 |
1320 |
100 |
215 |
|
47 |
|
143,0 |
76,5 |
0,22 |
38
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ….…………………………………………………….. 3 1 Общие сведения ……………………………………………… 3
1.1Ленточные конвейеры …………………………………….. 3
1.2Цепные конвейеры …………………………………………. 5
1.3Составление расчетной схемы приводного вала ленточного и цепного конвейеров …………………………………. 9
2 Пример расчета приводного вала ленточного конвейера … 12
2.1Предварительный расчет приводного вала ………………. 13
2.2Определение усилий ………………………………………. 14
2.3Определение опорных реакций, возникающих в подшипниковых узлах приводного вала и проверка долговечности подшипников ………………………………………. 15
2.4Проверка прочности шпоночного соединения ………….. 18
2.5Уточненный расчет приводного вала ……………………. 18 3 Пример расчета приводного вала цепного конвейера ……. 23
3.1Предварительный расчет приводного вала ……………… 23
3.2Определение усилий ……………………………………… 24
3.3Определение основных размеров звездочки цепного конвейера …………………………………………………. 25
3.4Определение опорных реакций, возникающих в подшипниковых узлах приводного вала и проверка долговечности подшипников ……………………………………… 27
3.5Проверка прочности шпоночных соединений …………... 29
3.6Уточненный расчет приводного вала ……………………. 30
Литература ……………………………………………………... 34 Приложение ……………………………………………………. 35
39
Барабанцев Вячеслав Александрович
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИВОДНОГО ВАЛА
Методические указания к курсовому проекту по дисциплинам
«Прикладная механика» и «Механика» для студентов технических специальностей дневной и заочной форм обучения
Подписано в печать 01.06.09.
Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс». Ризография. Усл. печ. л. 2,32. Уч.-изд. л. 2,09.
Изд. № 170.
E-mail: ic@gstu.gomel.by http://www.gstu.gomel.by
Отпечатано на цифровом дуплекаторе с макета оригинала авторского для внутреннего использования.
Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого».
246746, г. Гомель, пр. Октября, 48.