123733 (Привод ленточного конвейера), страница 3

Принимаем окончательно по ГОСТ 12080-66 диаметр и длину выходного конца вала: d_к =60мм, l_к =80мм;

Диаметр вала под подшипниками d_п=65мм;

Диаметр вала под червячным колесом d_Ч=70мм;

Диаметр буртика d_б=80мм.

Проектный расчёт промежуточного вала:

Расстояние между опорами вала червяка l ≈ d_ам4 = 215 мм;

Диаметр входного конца вала:

(77)

Принимаем окончательно по ГОСТ 12080-66 диаметр входного конца вала: d_к = 25мм.

Диаметр вала под подшипниками d_п=25мм.

Проектный расчёт быстроходного вала

Расстояние между опорами вала червячного колеса:

L=L_ст + 2X + W (78)

где L_ст — длинна ступицы колеса, которая определяется по формуле

L_ст = b_ω4 + (5÷10)мм = 15 + 10 = 25мм (79)

Х – зазор между червяком и стенками редуктора, Х=10 мм;

W – ширина стенки корпуса в месте установки подшипников, W=30мм;

L = 25 + 2·15 + 30 = 85 мм

Расстояние между муфтой и правым подшипником f = 40 мм.

Диаметр выходного конца вала определяем расчетом на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям [τ] = 20-30МПа:

(80)

Принимаем окончательно по ГОСТ 12080-66 диаметр и длину выходного конца вала: d_к =16мм, l_к =28мм;

Диаметр вала под подшипниками d_п=20мм.

6.2 Проверочный расчёт тихоходного вала редуктора

Силы в зацеплении:

Окружная сила на колесе F_t4 = 7582,9 Н;

Осевая сила на колесе

(81)

Радиальная сила на колесе

(82)

Неуравновешенная составляющая усилия, передаваемого муфтой:

S_M=250 =250 =6880 Н (83)

Составляем расчетную схему (рис. 2) и определяем реакции в вертикальной плоскости:

(84)

(85)

где l₁ – расстояние от середины ступицы колеса до середины подшипника:

l₁ = l₂ = L/2 = 195/2 = 97,5 мм (86)

(87)

(88)

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости:

(89)

(90)

Определяем реакции опор вала в горизонтальной плоскости:

( 91)

(92)

(93)

(94)

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:

Рисунок 3 – Расчетная схема нагружения ведомого вала

(95)

(96)

Суммарный изгибающий момент в наиболее нагруженном сечении (там, где посажено колесо):

(97)

Суммарные реакции в опорах:

(98)

( 99)

Расчёт вала на выносливость

Материал вала сталь 45 нормализованная ( =610 МПа, =360 МПа).

Пределы выносливости стали 45:

при изгибе =0,43 =0,43610=262,3МПа (100)

при кручении =0,58 =0,58260=152,1МПа (101)

Нормальные напряжения для сечения под червячным колесом:

σ_а = σ_И = М_и/W (101)

где W-момент сопротивления для сечения со шпоночной канавкой:

(102)

Для вала d=55мм по ГОСТ 8788 ширина канавки b = 20мм, глубина канавки t = 7,5 мм. Тогда W=29472 мм³,

σ_а = σ_И = 698,5 · 10³ / 29472 = 23,7 МПа.

Касательные напряжения отнулевого цикла для сечения под червячным колесом:

(103)

где W_к - момент сопротивления при кручении:

(104)

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений (шпоночная канавка для стали 45 с пределом прочности менее 700МПа) (таблица 13.2 [3]):

К =1,75 ; К =1,5

Масштабные факторы для вала d=60мм (таблица 13.3 [3]):

ε =0,76; ε =0,65

Коэффициенты, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла для среднеуглеродистых сталей (таблица 13.4 [3]):

Ψ =0,2 ; Ψ =0,1

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

( 105)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

(106)

Общий коэффициент запаса прочности:

n = = =4,37 [n]=1,5 (107)

Таким образом, прочность и жёсткость обеспечены.

7. Выбор подшипников качения

Так как на опоры действуют одновременно радиальные и осевые нагрузки, то выбираем роликовые конические подшипники лёгкой серии по ГОСТ 333-79 (для выходного вала принимаем подшипники средней серии).

Таблица 2- Подшипники роликовые конические ГОСТ 333-79

7.1 Проверочный расчёт подшипников качения тихоходного вала

Расчет производим для наиболее нагруженного подшипника (левый – опора А). На подшипники действуют радиальная нагрузка R_a = 7,05 кH; осевая сила Fα = 0,667 кН; частота вращения вала n₄=17,4 мин^-1. Требуемая долговечность L_h = 1044 ч.

По диаметру принятому в проектном расчёте d_п=65мм предварительно принимаем подшипник конический средней серии № 7313 по ТУ 37.006.162-89, у которого: d=65мм; D=140мм; b=33мм; C_ст=146 кН; C_д=112кН.

Определяем приведенную нагрузку подшипника, приняв при вращающемся внутреннем кольце V = 1 и найдя по таблице 7.10.6 [2] значения коэффициента е:

е = 0,34

Величина соотношения

(108)

Так как, следовательно:

Х = 1 – коэффициент радиальной нагрузки;

Y = 0 – коэффициент осевой нагрузки.

Выполняем проверочный расчет. По формуле 16.38 [1]

(109)

где F_ri – радиальная нагрузка i-го подшипника, Н.

Принимаем F_a2 = S₂ = 647Н и по формуле 16.36 [1] получим

(110)

F_a1>S₁, следовательно силы найдены правильно.

Определяем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку

(111)

где F_r = R_a – радиальная нагрузка;

К_д – коэффициент, учитывающий динамичность внешней нагрузки. Примем спокойную нагрузку, К_д = 1.

Кт — коэффициент, учитывающий влияние температуры подшипникового узла (t < 100°), К_Т = 1.

Определяем расчетную динамическую радиальную грузоподъемность

(112)

где р = 3,33 – для роликоподшипников.

У принятого нами подшипника С=112 кН, что больше чем Стр =14,4кН. Следовательно, окончательно принимаем подшипник конический средней серии № 7313.

8. Расчёт шпоночных соединений

В соответствии с СТ СЭВ 189-79 по диаметрам валов редуктора выбираем шпонки, размеры которых сведены в таблицу.

Таблица 3- Размеры сечений шпонок

Расчет шпонок по допускаемым напряжениям 6.1 и 6.2 [1]:

Напряжения смятия:

(113)

где [_см]=90…120МПа;

Находим длину рабочей длины шпонки исходя из допускаемых напряжений смятия и проверяем шпонку на напряжения среза

[]=100 МПа

(114)

Расчет шпонки на быстроходном валу:

l_р1=4T₁/(h₁[_см]d₁)=46,3410³/(59016)=3,5 мм

В соответствии с СТ СЭВ 189-79 и из конструктивных соображений принимаем l₁=20 мм

=2T/(b₁l_р1d₁)=26,3410³/(52016)=7,9 МПа [] =100 МПа,

Расчет шпонки на промежуточном валу:

l_р2=4T/(h₂[_см]d₂)=425,1310³/(69020)=9,3 мм

В соответствии с СТ СЭВ 189-75 и из конструктивных соображений принимаем l₂=10 мм

=2T/(b₂l_р2d₂)=225,1310³/(61020)=41,9 МПа [] = 100 МПа,

Расчет шпонки на выходном конце тихоходного вала:

l_р3=4T/(h₃[_см]d₃)=4758,2910³/(119060)=51,1 мм

В соответствии с СТ СЭВ 189-75 и из конструктивных соображений принимаем l₃=70 мм

=2T/(b₃l_р3d₃)=2758,2910³/(187060)=29,6 МПа [] =100 МПа,

Расчет шпонки под червячным колесом на тихоходном валу:

l_р4=4T/(h₄[_см]d₄)=4758,2910³/(129070)=40 мм

В соответствии с СТ СЭВ 189-75 и конструктивных соображений принимаем l₄=80 мм

=2T/(b₄lр₄d₄)=2758,2910³/(208070)=13,5 МПа [] =100 МПа,

9. Выбор муфт