3. Выбор редуктора

Определение крутящего момента на валу винта

Т_кр=P_B/(k_запаса*)

где k_запаса–коэффициент запаса принимается 1,8…2,0 принимаем k_запаса =1,8;

-угловая скорость вращения вала винта:

=2n/60= 2*500*3,14/60=52.33 рад/сек.

Т_кр=1.5/1,8*52.33=15.92 Нм.

Редуктор выбираем из [1]

Редуктор имеет следующие параметры: U=2.75 допускаемый крутящий момент Т_кр=120 Нм при непрерывном режиме работы. Другие виды редукторов при данном передаточном отношении допускают слишком большие моменты, что нецелесообразно по ценовым факторам. А редукторы с допускаемым передаточным отношением имеют слишком маленькие передаточные отношения.

Выбираем редуктор ЦУ-100.

Рисунок 2 – эскиз редуктора ЦУ-100

2. Определение нагрузок действующих на вал винта

Окружная сила на валу винта:

Ft=2Tкр/D=2*15,92/0,13 =244,9 Н,

Радиальная сила:

Fr= Ft tg=244,9*0,48= 117,5 Hм,

Усилие от муфты:

F_M=0,5T/R=0,5_*15,92/1,5_*0,08 =66,3 Hм,

Т.к. муфта на тихоходный вал втулочная, значит R=1,5D.

1. Определение реакций в плоскости охz

МА=0

R_BX=(F_{M ∙}(l₁)- Ft (l₂))/(l₂+ l₃) = (-66,3*0,1 + 244,9*1,25)/2,5= 119,8 H

МB=0

R_AX =(F_M (l₁+ l₂+ l₃)- Ft l₂)/(l₂+ l₃) = (-66,3_*2,6- 244,9*1,25)/2,5= 191,4 H

2. Определение реакций в плоскости oyz

МА=0

R_BY=(Fr(l₁)- Gг(l₁))/(l₂+ l₃) ,

где Gг- горизонтальная проекция веса материала передаваемого по винту

При определении веса материала, находящегося в шнеке, пользуемся формулой из [3]:

G=(/4)(D²-d_вала²)L_0*_н*g;

где ₀-вес единицы объема транспортируемого материала: принимаем ₀=0,75 т/м³ согласно [3];

_н- коэффициент наполнения объема шнека;

G=(3,14/4)(0,13²-0,045²) 2,5_*0,75_*0,53*9,81=113.8 H

Gг=G_* cos  =113.8 _*cos45⁰ = 80.4 Н.

R_BY=(117,5*1,25- 80,4*1,25)/2,5=37,1 H,

МB=0

R_AY =(Fr l₃- Gг l₃)/(l₂+ l₃)=(117,5*1,25+120,8*1,25)/2,5 = 86,4 H

2. Расчет вала на выносливость

Условие прочности для расчета вала шнека:

_FA=4(F_т + G)/D²=4(244,9+120,8_*sin)/3,14_*0,13² = 6,22 МПа

_u =T / W_oc= M_xz²+ M_yz²/0,1D³=3,71_*10⁵

_max=_u+_FA=3,93_*10⁵ H

_min=-_u+_FA= -3,496_*10⁵ H

_a=_w=_max/2=T/2W_P=102,6 H; W_p=0,2D³

Определим коэффициент запаса для вала винта

S =(S_*S_)/ S_²+S_² [S]=1,5…2,0

S_=_-1/(k_*_a/(_M_п)+_*_M),

S_=_-1/(k_*_a/(_M_п)+_*_M),

где _-1, _-1-приделы выносливости материала;

k_,k_-коэффициенты концентрации напряжений;

_M- коэффициент учитывающий масштабный фактор;

_п- коэффициент учитывающий поверхностный фактор;

_^.,_- коэффициентs учитывающие ассиметрию цикла изменения напряжений;

 - коэффициент учитывающий упрочнение поверхности.

Все эти коэффициенты приняли согласно справочной литературе для марки материала винта.

Материал винта	-1 , МПа	-1 , МПа	Т , МПа	Т , МПа	HB
Сталь 45	350	210	300	550	200…240

_M=0,75; _п=0,85; _ = 0,1; _=0,05; k_=1; k_=1; =1.

_a=(_max +_min)/2=2,17_*10⁴

_m=(_max +_min)/2=3,71_*10⁵

S_=350_*10⁶/(2,17_*10⁴/(0,75_*0,85)+0,1_*3,71_*10⁵)=4919,9

S_=210_*10⁶/(2,44_*10⁴/(0,75_*0,85)+0,005_*2,44_*10⁴)=5469,25

S=(4919,9_* 5469,25 )/ 4919,9 ²+5469,25² = 36,57>[S]

Вывод: выносливость вала обеспечена.