Расчет и проектирование привода подвесного конвейера

Консольные силы:

• на ведущем валу [с. 251 (1)]:

где – радиальная жесткость муфты. По табл. 10.27 [1] ;

 – радиальное смещение, по табл. К21 принимаем .

При подстановке численных значений получим:

• на тихоходном валу [табл. 6.2. (1)]:

Расстояния между точками приложения реакций в опорах подшипников:

• для быстроходного вала:

,

где – ширина подшипника тихоходного вала;

 – ширина мазеудерживающего  кольца, принимаем  .

При подстановке численных значений получим:

Расстояния между точкой приложения реакции в опоре подшипника и точкой приложения консольной силы муфты:

,

где – длина ступени тихоходного вала под полумуфту.

При подстановке численных значений получим:

 

• для тихоходного вала:

При подстановке численных значений получим:

 

Расстояния между точкой приложения реакции в опоре подшипника и точкой приложения консольной силы цепной передачи:

,

где – длина ступени тихоходного вала под звездочку.

При подстановке численных значений получим:

 

Определим реакции в подшипниках быстроходного вала.

 

 

 

 

 

 

1. Вертикальная  плоскость

а) определим опорные реакции, Н:

 

 

 

 

 

Проверка: ; .

б) Определяем изгибающие моменты относительно оси :

; ;

; ,

 

 

2. Горизонтальная плоскость

а) определим опорные реакции, Н:

 

  ,

 

  ,

 

Проверка: ;

б) Определяем изгибающие моменты относительно оси :

; ;

; ,

в) Определим крутящие моменты:

 

 

Определим реакции в подшипниках тихоходного вала.

 

 

 

 

1. Вертикальная  плоскость

а) определим опорные реакции, Н:

 

 

 

 

 

Проверка: ; .

б) Определяем изгибающие моменты относительно оси :

; ;

; ,

2. Горизонтальная плоскость

а) определим опорные реакции, Н:

  ,

  ,

Проверка: ;

б) Определяем изгибающие моменты относительно оси :

; ;

; ,

в) Определим крутящие моменты:

 

Определим суммарные реакции в опорах подшипников:

• на быстроходном валу:

,

,

 

• на тихоходном валу:

 

Определим суммарные изгибающие моменты в наиболее опасных сечениях:

• на быстроходном валу:

• на тихоходном валу:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Проверка долговечности подшипников

В главе 4 мы предварительно выбрали для ведущего вала подшипник 207 ГОСТ 8338 – 75, для ведомого - 209 ГОСТ 8338 – 75. Расчет подшипников будем проводить по наиболее нагруженной опоре, а именно по ближайшей к выходному концу вала.

 Определим отношение:

где – осевая нагрузка подшипника,

 – коэффициент вращения, при вращающемся внутреннем кольце [табл. 9.1. (1)];

 – радиальная нагрузка наиболее  нагруженного подшипника, [табл. 9.1. (1)];

При подстановке численных значений получим:

• для ведущего вала ,
• для ведомого вала .

Определим отношение:

где – статическая грузоподъемность подшипника [табл. К27 (1)].

При подстановке численных значений получим:

• для ведущего вала ,
• для ведомого вала

Определим коэффициенты и (табл. 9.1. [1]). то по таблице 9.2. [1] принимаем:

• для ведущего вала , ,
• для ведомого вала ,

Поскольку отношение , то эквивалентную динамическую нагрузку определяем по формуле[табл. 9.1. (1)]:

где – коэффициент безопасности, [табл. 9.4. (1)];

 – температурный коэффициент, для температуры ниже  принимаем [табл. 9.5. (1)]

При подстановке численных значений получим:

• для ведущего вала ,
• для ведомого вала

Определяем динамическую грузоподъемность подшипника [с. 140 (1)]:

где – показатель степени, для шариковых подшипников

[с. 140 (1)];

 – коэффициент надежности, при  безотказной работе подшипника  [с. 140 (1)];

 – коэффициент, учитывающий  качество подшипников и качество  эксплуатации, при обычных условиях  работы для шариковых подшипников принимаем [с. 140 (1)];

  – частота вращения внутреннего кольца подшипника, для быстроходного вала принимаем , для тихоходного -   [глава 1];

- требуемая долговечность подшипника, в соответствии со сроком службы привода принимаем [глава 3].

  При подстановке численных  значений получим:

• для ведущего вала ,
• для ведомого вала

где – базовая грузоподъемность подшипника [табл. К27 (1)]

На основании этого можно сделать вывод о том, что выбранные подшипники пригодны.

Определим долговечность подшипника [с. 140 (1)]:

При подстановке численных значений получим:

•   для ведущего вала ,
• для ведомого вала

 

 

10. Проверочный расчет валов.

Проверочный расчет валов на прочность выполняют на совместное действие изгиба и кручения. При этом расчет отражает разновидности цикла напряжений изгиба и кручения, усталостные характеристики материалов, размеры, форму и состояние поверхности валов.

Для начала наметим опасные сечения валов. На каждом валу их два: под шестерней (колесом) на третьей ступени вала и на второй ступени под подшипником опоры, смежным с консольной нагрузкой.

Определим источники концентрации напряжений в опасных сечениях:

• опасное сечение второй ступени обоих валов определяют два концентратора напряжений: посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью между второй и третьей ступенями валов.
• концентрацию напряжений на третьей ступени определяют два концентратора напряжений:

а) для быстроходного вала – соотношение диаметра впадин шестерни и диаметра третьей ступени вала

б) для тихоходного вала – посадка колеса с натягом и шпоночный паз.

Определим напряжения в опасных сечениях вала, Н/мм:

а) Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба :

где - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, .

- осевой момент сопротивления сечения вала, .

Определим значения осевого момента сопротивления для сечений ведущего вала [табл. 11.1. (1)]:

• на второй ступени ,
• на третьей ступени ,

Определим значения осевого момента сопротивления для сечений ведомого вала [табл. 11.1. (1)]:

• на второй ступени ,
• на третьей ступени

где – ширина шпонки, принимаем [табл. К42 (1)];

  – глубина шпоночного паза на валу, принимаем [табл. К42 (1)].

При подстановке численных значений получим:

.

Тогда расчетные напряжения изгиба ведущего вала [с. 269 (1)]:

• на второй ступени ,
• на третьей ступени ,

ведомого вала:

• на второй ступени ,
• на третьей ступени .

б) Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения :

где – крутящий момент, ;

 – полярный момент  инерции сопротивления сечения  вала, .

Определим значения полярного момента инерции сопротивления сечения для ведущего вала:

• на второй ступени ,
• на третьей ступени .

Определим значения полярного момента инерции сопротивления сечения для ведомого вала:

• на второй ступени ,
• на третьей ступени .

Определим коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для валов без поверхностного упрочнения для ведущего вала  [с. 273 (1)]:

,

где и – эффективные коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений [табл. 11.2. (1)];

 – коэффициент влияния абсолютных  размеров поперечного сечения [табл. 11.3. (1)];

 – коэффициент шероховатости  [табл. 11.4. (1)].

При подстановке численных значений получим:

• на второй ступени , ,
• на третьей ступени ,

Определим коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для валов без поверхностного упрочнения для ведомого вала  [с. 273 (1)]:

• на второй ступени , ,
• на третьей ступени ,

Определим пределы выносливости в опасных сечениях ведущего вала, [с. 273 (1)]:

, 

При подстановке численных значений получим:

• на второй ступени ,  ,
• на третьей ступени ,  ,

Определим пределы выносливости в опасных сечениях ведомого вала, :

• на второй ступени ,  ,
• на третьей ступени , 

Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям для ведущего вала [с. 273 (1)]:

,

При подстановке численных значений получим:

• на второй ступени , ,
• на третьей ступени  ,

Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям для ведомого вала:

• на второй ступени , ,
• на третьей ступени 

Определим общий коэффициент запаса прочности в опасных сечениях ведущего вала [с. 273 (1)]:

При подстановке численных значений получим:

• на второй ступени ,
• на третьей ступени