3. Расчет вала приводного барабана.
Рис. 4. Схема нагружения вала с эпюрами изгибающих и крутящих моментов
Определяем силу, действующую со стороны муфты на вал, вследствие неизбежной несоосности соединяемых валов
,
где
– окружная сила на муфте;
– расчетный диаметр.
Для зубчатых муфт расчетный диаметр равен
Окружная сила на муфте
Следовательно, нагрузка от муфты на вал
Принимаем
.
Составляем расчетную схему вала (рис.
4),прикладывая к валу найденные
ранее нагрузки, и определяем реакции
опор, задавшись длинами
,
и
.
Реакции опор от силы
определяем отдельно, так как она меняет
свое направление с течением времени.
Реакции опор в горизонтальной плоскости из условия равновесия
,
откуда
,
откуда
Реакции опор в вертикальной плоскости из условия равновесия
,
откуда
,
откуда
Реакции опор от силы
из условия равновесия
,
откуда
,
откуда
Определим изгибающие моменты в характерных сечениях вала:
в сечении C:
в сечении D:
в сечении B:
;
Определим суммарные изгибающие и эквивалентные моменты:
в сечении C:
в сечении D:
в сечении B:
Материал вала сталь 40ХН. Характеристики материала [6, табл.8; с.90]:
.
– запас прочности по статической несущей
способности.
Определяем диаметр вала в наиболее нагруженном сечении:
С учетом ослабления сечения шпоночными
пазами увеличиваем сечение на 15%.
.
Принимаем
.
Остальные диаметры назначаем конструктивно по нормальному ряду размеров. В целях унификации принимаем диметры вала в подшипниковых опорах одинаковыми и равными 90 мм. Диаметры вала под ступицами также принимаем одинаковыми и равными 110 мм. Диаметр вала между ступицами - 100 мм.
4. Расчет подшипников вала приводного барабана.
Схема для расчета подшипников см. рис. 4 данногокурсового проекта.
Радиальная нагрузка на опору A:
Радиальная нагрузка на опору B:
Опорой приводного вала на раму являются
двухрядные сферические роликоподшипники.
Расчет ведем по наиболее нагруженному
подшипнику. На подшипник действуют
только радиальные усилия, равные
.
Предварительно принимаем роликовые радиальные сферические двухрядные подшипники 1318 по ГОСТ 5720-75* С = 200 кН, Со = 176 кН.
Определяем эквивалентную динамическую нагрузку
,
где
– коэффициент долговечности.
Номинальная эквивалентная нагрузка определяется по зависимости
,
где
– кинематический коэффициент, учитывающий
снижение долговечности при неподвижном
внутреннем кольце подшипника;
– коэффициент безопасности при нагрузке
с незначительными толчками;
– температурный коэффициент при
.
Тогда
и
Расчетная долговечность проверяем по динамической грузоподъёмности:
,
где
– коэффициент, учитывающий вероятность
безотказной работы;
– коэффициент, учитывающий совместное
влияние качества металла и условий
эксплуатации;
– частота вращения приводного вала
– показатель степени для роликоподшипников.
,
что удовлетворяет требованиям.
Проверяем выбранный подшипник по статической грузоподъёмности:
,
.