3.3.5.1.7 Расчет оси барабана

Для предварительного расчета длины оси барабана можно принять равной

, (3.63)

Нагрузки на ступицы барабана (при пренебрежении его весом) создается усилиями в двух ветвях канатов – 2S_max. Нагрузки на ступицы также не будут одинаковыми. Их с достаточной точностью можно принять

, (3.64)

, (3.65)

Подставив значения в выражения (3.64) и (3.65), получим:

Расчет оси барабана сводят к оп­ределению диаметров цапф d_ц и сту­пицу d_cт из условия работы оси на изгиб в симметричном цикле:

(3.66)

где М - изгибающий момент в рас­четном сечении; W- момент сопро­тивления расчетного сечения при из­гибе; -допускаемое напряжение при симметричном цикле, МПа. Материалом для оси барабана обычно служит сталь 45 с пределом выносливости _-1=250 МПа.

Допускаемое напряжение при сим­метричном цикле можно определить по упрощенной формуле выносливости:

, (3.67)

где [n] - допускаемый коэффициент запаса прочности (для групп режимов работы M1 … M3 -1,4; для М4 … M6 - 1,6 и для М7, M8 - 1,7); - коэффициент, учитывающий конструкцию деталей (для валов, осей и цапф – 2,0 … 2,8).

.

После определения реакций опор оси можно определить изги­бающие моменты в любом ее сечении.

Наибольший изгибающий момент под ступицей:

, (3.68)

.

Момент сопротивления это­го сечения оси:

, (3.69)

где

, (3.70)

.

Принимаем dст=0,06м.

Подставим значения в выражение (3.69):

.

Наибольший изгибающий момент для правой цапфы будет равен

, (3.71)

где длина ступицы , (3.72)

.

Подставим значения в выражение (3.71):

.

Момент сопротивления сечения цапфы:

, (3.73)

.

.

Схема к расчету оси барабана приведена на рис. 3.21 .

Рисунок 3.21 –Схема к расчету оси барабана

3.3.5.1.8 Расчет подшипников оси барабана

Эквивалентная нагрузка на правый подшипник может быть определена по упрощенной формуле:

, (3.74)

где k_v – коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца k_v =1; k_g – динамический коэффициент (для механизма подъема k_g =1,2); k_пр – коэффициент приведения (ориентировочно его можно принять: к_пр=0,6 для режимов М1-М3; к_пр=0,65 для режимов М4-М6; к_пр=0,7 для режимов М7, М8) .

.

Требуемая долговечность подшипника L₁₀ (в млн. оборотов) определяется по формуле:

, (3.75)

L_h –долговечность подшипника равная 1000 для режимов М1-М3; 3500 для режимов М4-М6; 5000 для режимов М7, М8; n_бар –частота вращения барабана, мин^-1.

.

Расчетная динамическая грузоподъемность будет равна

, (3.76)

где м = 3 для шариковых подшипников и м=10/3 – для роликовых подшипников.

.

Поскольку в левом подшипнике вращаются оба кольца (подшипник служит только опорой), то его можно рассчитать по статической грузоподъемности:

, (3.77)

.

В целях унификации оба подшипника можно принять одинаковыми, однако при этом необходимо учитывать, что левый подшипник обычно устанавливается в выточке выходного вала редуктора, и следовательно их диаметры должны быть согласованы. Расположение подшипников показано на рис. 3.22.

Рисунок 3.22 –Расположение подшипников