1.Расчёт тихоходного вала

Схема расчёта

1. Исходные данные.

D_k =284 мм - диаметр колеса

T₂ = 714 Н·м - момент на тихоходном валу

T₁ =147 Н·м - момент на быстроходном валу

2. Сила зацепления.

Радиальная сила :

Осевая сила :

Для зубчатой муфты стр.372[1]:

F_м=0,2* =4200*0,2=840 Н

3.Выбор материала

Сталь 45; НВ-216; =850 МПа; ; термообработка-улучшение.

4. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов с определением наиболее напряженных участков вала.

5. Определение опасных сечений.

Рассмотрим опасное сечение В.

6. Расчет моментов сопротивления изгибу и кручению.

b=14; h=9; d=55;

7. Определение действующих напряжений.

T=F_t*( D_k /2)= 4200·142·10^-3=596 Н·м

– нормальное напряжение

– касательное напряжение

8. Расчет и выбор коэффициентов концентрации напряжений. Расчет коэффициентов концентраций напряжений в расчетном сечении. учитывают влияние всех факторов на сопротивление усталости соответственно при изгибе и кручении: [1,с. 320]

R_z=3,2 шероховатость поверхности вала

= 0,96 - коэффициент, учитывающий качество поверхности при кручении

- т.к. вал без поверхностного упрочнения

Шероховатость поверхности вала R_a=0,8 мкм

9. Расчет пределов выносливости. [с.319,(2)]

10. Расчет запасов сопротивления усталости. [с.319,(2)]

амплитуды переменных составляющих циклов напряжений.

постоянные составляющие.

,коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости.

11. Проверка статической прочности. [с.322,(2)]

Эквивалентное напряжение

[1, с. 322]

- коэффициент перегрузки

12. Расчет на жесткость. [с.324, таб.15.5,(2)]

13. Определяем прогиб вала сечения под колесом

Прогиб в горизонтальной плоскости:

Прогиб в вертикальной плоскости:

Прогиб от силы в плоскости смещения валов:

Суммарный максимально возможный прогиб вала:

14. Определяем угол поворота в сечении вала от сил действующих на него:

по условию подходит.

3. Расчет подшипников качения

Определим ресурс подшипников качения тихоходного вала

1. Исходные данные:

Подшипники легкой серии роликовые конические радиально-упорные однорядные

Подшипник 7211А ГОСТ 27365–87

d = 55 мм – диаметр внутреннего кольца

D = 100 мм – диаметр наружного кольца

В = 21 мм – ширина

С = 84,2 кН – динамическая грузоподъемность

С₀ = 61 кН – статическая грузоподъемность

Расчетные параметры:

e = 0,40

Y =1,5

Y₀ =0,8

n = 50 мин^-1 – частота вращения вала

F_t =4200Н F_м=840 H

F_α =1344 Н F_R = Н

2.Определение реакций в опорах подшипников:

В вертикальной плоскости:

=-1234,3 Н

Из уравнения:

В горизонтальной плоскости:

=2100 Н

В плоскости смещения валов:

Максимальные реакции в опорах:

F_Rb=

F_Ra=

1. Внутренние осевые факторы.

2. Осевые нагрузки.

3. Определение параметра e и коэффициентов радиальной и осевой нагрузки X и Y:

е = 0,40

V = 1 - коэффициент вращения, зависящий от того , какое кольцо подшипника вращается относительно внешней нагрузки (при вращении внутреннего кольца) [1. Стр.358]

4. Определение эквивалентной динамической нагрузки [1. Стр.358]

[1. Стр.358]

= 1 – температурный коэффициент (при t до 100^оС) [1. Стр.358]

В опоре A подшипник нагружен больше.

5.Определим ресурс более нагруженного подшипника. [1. c.358]

a₁ =1 – коэффициент долговечности [1. Стр.357]

a₂₃ = 0,65 – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации (для роликовых конических подшипников ) [1. c.357 таб. 16.3]

- эквивалентная динамическая нагрузка.

С = 84,2 kH – базовая динамическая грузоподъемность.

Р = 3,33 – для роликовых подшипников [1. c.356]

n = 50 об/мин. – частота вращения вала .

4.Расчет болтового соединения

Принимаем сталь 35Х,=800Мпа,=640Мпа,=280Мпа

1. Расчет нагрузки относящейся к одному болту.

Где t=2 - число болтов.

2. Расчет усилий затяжки.

Где - коэффициент затяжки при постоянной нагрузке стр.42[2]

3. Расчет напряжения в болте стр.43[2].

стр.44[2]

Где диаметр болта М12.

4. Расчет запаса прочности по предельным напряжениям.

5. Расчет запаса статистической прочности стр.44[2]

неконтролируемая затяжка

11