- •1 Кинематическо – силовой расчёт привода
- •1. Электродвигатель; 2. Передача с зубчатым ремнем; 3. Редуктор; 4. Муфта; 5. Приводной вал транспортёра с тяговым барабаном; 6.Плита или рама 7. Лента транспортёра
- •Геометрические характеристики электродвигателя, мм
- •2 Проектный расчет конической зубчатой передачи
- •3 Расчет открытой зубчатой ременной передачи привода
- •4 Эскизное проектирование редуктора
- •5 Конструирование зубчатого колеса
- •6 Расчет шпоночных соединений зубчатых колес с валами привода
- •6.1 Определяем прочность соединения
- •7 Расчет на статическую прочность и выносливость тихоходного вала редуктора
- •Исходные данные
- •8 Расчёт на прочность подшипниковых опор валов редуктора
- •Конструирование подшипниковых узлов редуктора
- •10 Конструирование корпусных деталей редуктора
- •11 Выбор системы смазки редуктора и смазочных материалов
- •12 Выбор стандартной муфты привода
- •13 Выбор предельных отклонений размеров, посадок, шероховатостей, допусков формы и расположения поверхностей при разработке рабочих чертежей деталей привода
- •14 Разработка эскизной компоновки привода
- •15 Конструирование опорной рамы привода
- •16 Краткие рекомендации по сборке редуктора
- •17 Конструирование приводного барабана
- •Заключение
6.1 Определяем прочность соединения
(136)
где
Т – крутящий момент на валу, Н*мм;
h – высота шпонки, мм;
d – посадочный диаметр, мм.
допускаемое напряжение смятия, мПа;
По рекомендации [4] стр.94, принимаем посадку с натягом
,
, (137)
где
длина и ширина шпонки;
Шпонка под шкив (dш = 28 мм.)
Из ГОСТ 23360 – 78, принимаем:
; (138)
;
; (139)
.
Шпонка под зубчатым колесом (dk = 45 мм.)
Из ГОСТ 23360 – 78, принимаем:
; (140)
;
; (141)
.
Шпонка под муфту (dм = 36 мм.)
Из ГОСТ 23360 – 78, принимаем:
; (142)
;
; (143)
.
Характеристики шпонок
Таблица 6
Параметры |
Обозначения |
Значения Ø 28 мм (шкив) |
Значения Ø 45 мм (шестерня) |
Значения Ø 36 мм (муфта) |
Ширина шпонки |
b |
8 мм |
14 мм |
10 мм |
Высота шпонки |
h |
7 мм |
9 мм |
8 мм |
Фаска |
s |
0,4 мм |
0,5 мм |
0,5 мм |
Глубина паза |
t1 |
4мм |
5,5 мм |
5 мм |
t2 |
3,3мм |
3,8 мм |
3,3 мм | |
Прочность соединения |
82,49 мПа |
103,51мПа |
72,78 мПа |
7 Расчет на статическую прочность и выносливость тихоходного вала редуктора
Расчёт валов на прочность ведём по самому нагруженному валу редуктора. Из расчётов, представленных выше, видно, что самым нагруженным валом редуктора является тихоходный вал редуктора.
Исходные данные
Размеры вала в радиальном направлении: d=40мм , d1=45 мм, d2=50 мм, d3=36 мм.
Линейные размеры вала в осевом направлении: l1=65 мм; l2=80 мм; l3=71 мм; l4=11 мм; l5=2 мм; l6=68 мм; l7=28 мм; l8=84 мм; l9=31 мм; l10=3 мм; l11=15 мм; f=2 мм.
Нагрузки, действующие на вал: Т=324,87 Н*м; Ft=2688H; Fr=957 Н; Fk= 1300,88 H, Fa= 957Н.
Геометрические параметры установленных на валу зубчатого колеса и подшипников: D=251 мм; b=42,7 мм; Т=20 мм
Коэффициент перегрузки КП = 2,2.
7.1 Выбор материала вала
В соответствии с рекомендациями табл. 1 выбираем в качестве материала вала сталь 45 и выписываем её механические характеристики при диаметре заготовки вала не более 80 мм: σв = 900МПа - временное сопротивление; σT= 650 МПа - предел текучести при растяжении; τТ = 390МПа - предел текучести при кручении; σ-1, = 410 МПа - предел выносливости гладких образцов материала вала при симметричном цикле изгиба; τ-1=230 МПа - предел выносливости гладких образцов материала вала при симметричном цикле кручения; ψτ= 0,1 . Коэффициент, характеризующий чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений кручения.
Рисунок 14 Схема нагружения тихоходного вала редуктора
7.2 Определяем основные реакции в опорах вала
7.2.1 Находим реакции опор в плоскости OYZ
где
МА – сумма моментов всех сил относительно точки А, Нм
(144)
;
(145)
;
7.2.2 Находим реакции опор в плоскости OXZ
Следуя условию равновесия вала как конструкции:
(146)
; (147)
(148)
; (149)
7.2.3 Находим реакции опор в плоскости OKZ
(150)
(151)
(152)
(153)
(154)
7.3 Находим эквивалентный момент в каждом из опасных сечений 2, 6, 7, 8, 9
Для сечения 2:
; (155)
; (156)
; (157)
; (158)
; (159)
; (160)
МПа; (143)
Для сечения 6:
; (161)
; (162)
; (163)
; (164)
; (165)
; (166)
МПа; (167)
Для сечения 7:
; (168)
; (169)
; (170)
; (171)
; (172)
; (173)
МПа; (174)
Для сечения 8:
;
;
; (175)
; (176)
; (177)
МПа; (178)
Для сечения 9:
;
;
; (179)
; (180)
; (181)
МПа; (182)
Значение параметров в сечениях
Таблица 7
Расчетные формулы |
Значение параметров в сечениях | ||||
2 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
180,44 |
95,21 |
93,3 |
53,34 |
40,33 | |
371,62 |
338,53 |
338 |
329,22 |
327,36 | |
8941,64 |
6280 |
6280 |
4578,12 |
- | |
мм |
- |
- |
- |
- |
4009,23 |
МПа |
41,56 |
53,91 |
53,82 |
71,91 |
81,65 |
7.4 Проверка статической прочности вала
(183)
где ST – коэффициент запаса прочности при расчёте статической прочности вала;
Т – предел прочности материала, МПа;
Кп – коэффициент перегрузки
Так как SТ [SТ] = 2
условие статической прочности вала выполняется.
7.5 Проверка усталостной прочности вала
(184)
где
S – коэффициент запаса прочности при действии изгибающих нагрузок ;
S – коэффициент запаса прочности при действии скручивающих нагрузок
Результаты расчетов значений S для всех предположительно опасных сечений сведены в таблицу.
Результаты расчетов для всех предположительно опасных сечений
Таблица 8
Расчетные формулы |
Значение параметров в сечениях | ||||
2 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
Момент сопротивления кручению , мм3 |
17883,28 |
12560 |
12560 |
9156,24 |
8587,35 |
Амплитуда напряжений цикла изгиба |
20,18 |
15,16 |
14,86 |
11,65 |
10,06 |
Амплитуда напряжений цикла кручения ,МПа |
9,08 |
12,93 |
12,93 |
17,74 |
18,92 |
Среднее напряжение цикла изгиба σm=0,МПа |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Среднее напряжение цикла кручения τm=τa, МПа |
9,08 |
12,93 |
12,93 |
17,74 |
18,92 |
Коэффициент влияния абсолютных размеров сечения при изгибе Кdσ |
0,83 |
0,85 |
0,85 |
0,865 |
0,865 |
Коэффициент влияния абсолютных размеров сечения при изгибе Кdτ |
0,715 |
0,73 |
0,73 |
0,75 |
0,75 |
Коэффициент концентрации нормальных напряжений Кσ |
4,4 |
2,0 |
4,3 |
2,05 |
2,2 |
Коэффициент концентрации касательных напряжений Кτ |
2,65 |
1,65 |
2,65 |
1,65 |
2,05 |
Коэффициент влияния шероховатости поверхности при изгибе KFσприRa=0,8 мкм |
0,91 |
0,91 |
0,91 |
0,91 |
0,91 |
Коэффициент влияния шероховатости поверхности при кручении KFτприRa=0,8 мкм |
0,96 |
0,96 |
0,96 |
0,96 |
0,96 |
Коэффициент влияния поверхностного упрочнения |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Коэффициент снижения предела выносливости материала рассматриваемого вала при изгибе |
5,4 |
2,45
|
5,16 |
2,47 |
2,64 |
Коэффициент снижения предела выносливости материала рассматриваемого вала при изгибе |
3,75 |
2,30 |
3,67 |
2,24 |
2,78 |
Коэффициент чувствительности к асиметрии цикла напряжений при кручении |
0,026 |
0,043 |
0,027 |
0,044 |
0,036 |
3,76 |
11,04 |
5,35 |
15,71 |
15,44 | |
6,58 |
7,42 |
4,72 |
9,88 |
7,52 | |
3,26 |
6,16 |
3,54 |
8,36 |
6,76 |
Так как S [S] = 1,5..2,5 условие усталостной прочности вала выполняется, и выбранные ориентировочные параметры остаются.