Д
опускаемые касательные напряжения кручения [ ]_кр = 25МПа ( [ ]_кр=25..30МПа). Следовательно, диаметр вала электродвигателя d=36мм подходит, исходя из конструкции двигателя.

Размеры шпонки для диаметра вала d=36мм в соответствии с ГОСТ 23360-78. Ширина шпонки b=10мм , высота шпонки h=8мм.

Глубина врезания шпонки в ступицу:

к=0,47h=0,47 8=3,76мм.

Рабочая длина шпонки l_Р из расчёта по напряжениям смятия:

П
ринимаем допускаемое напряжение смятия [ ]_см=130МПа .

Следовательно, выбираем минимальную полную длину шпонки L=22мм по ГОСТ23360-78.

Длина ступицы для соединения статора с ротором (валом) с помощью шпонки

l_ст=L+8…10мм=22+8=30мм.

2.7.2Рассчёт шлицевого соединения вала двигателя с валом редуктора.

Размеры прямобочных шлицев по ГОСТ6033-88. Ориентируемся на соединения легкой серии. Внутренний диаметр шлицев должен быть больше или близок диаметру вала, полученному из конструктивных соображений. Назначаем соединения 6 22 25 6 (число шлицев z=6, внутренний диаметр d=22мм, наружный диаметр D = 25мм, ширина шлица b=6мм, размер фасок c=0,2мм).

Высота рабочей поверхности шлица h и средний диаметр шлицев d_m:

Д


лина соединения из расчета по напряжениям смятия:

П
ринимаем допускаемые напряжения смятия []_см=60МПа , соединение неподвижное . Тогда

Принимаем длину соединения l = 30мм.

2.7.3Шлицевое соединение колеса тихоходной ступени со стаканом барабана.

Пусть колесо выполнено из улучшенной стали 45, соединение должно передавать крутящий момент Т=453Нм.

Определим диаметр вала из расчета на кручение

Д
опускаемые касательные напряжения кручения []_кр принимаем равным 25МПа

([]_кр=25…30МПа).

Следовательно, примем d = 65мм, построенный из конструктивных соображений.

Определим размеры прямобочных шлицев по ГОСТ6033-88. Будем ориентироваться на соединение лёгкой серии. Внутренний диаметр шлицев должен быть больше или близок принятому диаметру вала.

Назначаем соединение 8 59 65 12 (число шлицев z=8, внутренний диаметр d=59мм, наружный диаметр D=65мм, ширина шлица b=12мм, размер фасок с=0,5мм ).

Высота рабочей поверхности шлица h и средний диаметр шлицев d_m:

Д

лина соединения из расчета по напряжениям смятия:

Принимаем допускаемые напряжения смятия []_см=60МПа , соединение неподвижное. Принимаем длину соединения l = 50мм.

Длина ступицы для соединения колеса с валом с помощью шлицев l_ст=50мм.

2.7.4Шлицевое соединение втулки тормоза, с валом электродвигателя.

Пусть колесо выполнено из улучшенной стали 45, соединение должно передавать крутящий момент Т=20Нм.

Определим диаметр вала из расчета на кручение

Д
опускаемые касательные напряжения кручения []_кр принимаем равным 25МПа

([]_кр=25…30МПа).

Следовательно, примем d = 30мм, построенный из конструктивных соображений.

Определим размеры прямобочных шлицев по ГОСТ6033-88. Будем ориентироваться на соединение лёгкой серии. Внутренний диаметр шлицев должен быть больше или близок принятому диаметру вала.

Назначаем соединение 8 26 30 5 (число шлицев z=8, внутренний диаметр d=26мм, наружный диаметр D=30мм, ширина шлица b=5мм, размер фасок с=0,2мм ).

Высота рабочей поверхности шлица h и средний диаметр шлицев d_m:

Д

лина соединения из расчета по напряжениям смятия:

Принимаем допускаемые напряжения смятия []_см=60МПа , соединение неподвижное. Принимаем длину соединения l = 48мм.

Длина ступицы для соединения колеса с валом с помощью шлицев l_ст=48мм.

2.7.5Шпоночное соединение колеса быстроходной ступени с валом.

Пусть втулка выполнена из улучшенной стали 45 , соединение должно передавать крутящий момент Т=83,5 Нм.

Диаметр вала из расчета на кручение :

Д
опускаемые касательные напряжения кручения [ ]_кр = 25МПа ( [ ]_кр=25..30МПа). Следовательно, диаметр промежуточного вала d=30мм.

Размеры шпонки для диаметра вала d=30мм в соответствии с ГОСТ 23360-78. Ширина шпонки b=10мм , высота шпонки h=8мм.

Глубина врезания шпонки в ступицу:

к=0,47h=0,47 8=3,76мм.

Рабочая длина шпонки l_Р из расчёта по напряжениям смятия:

П
ринимаем допускаемое напряжение смятия [ ]_см=130МПа.

Выбираем минимальную полную длину шпонки L=27мм по ГОСТ23360-78.

Длина ступицы для соединения статора с ротором (валом) с помощью шпонки

l_ст=L+8…10мм=22+9=36мм.

2.7.6Шпоночное соединение вентилятора с валом электродвигателя.

Диаметр вала из расчёта на кручение

Допускаемые касательные напряжения кручения [ ]_кр принимаем равными 25МПа ([ ]_кр=25…30МПа ), т.к. колесо выполнено из улучшенной стали 45. Принимаем d=25мм, исходя из конструктивных соображений.

Размеры шпонки для диаметра вала d=25мм в соответствии с ГОСТ23360-78 Ширина шпонки b=6мм, высота шпонки h=6мм.

Глубина врезания шпонки в ступицу

k=0,47h=0,47 6=2,82мм

Рабочая длина шпонки l_р из расчёта по напряжениям смятия

Принимаем допускаемое напряжение смятия [ ]_см=130МПа . Полная длина шпонки L=l_р+b=4,09+6=10,09мм. Принимаем длину шпонки L=20мм по ГОСТ23360-78.

Длина ступицы для соединения вентилятора с валом электродвигателя с помощью шпонки Принимаем l_ст=40мм.

2.8Рассчёт болтового соединения крепления барабана.

Соединение воспринимает нагрузку от осевой силы и вращающего момента.

Суммарная сила в соединении:

Н
еобходимая сила затяжки из условия несдвигаемости:

У
словие прочности винта имеет вид:

Д
опускаемое напряжение для рассчёта винта класса прочности 5.8:

Н
еобходимый диаметр винта:

По найденной площади сечения винта определим его диаметр.

В
ыбираем винт М12, его диаметр d₁ = 10.106мм.

2.9Рассчёт подшипников барабана.

2.9.1 Рассчётная схема.

F_t = 4278 Н; F_r = 1589 Н; F_а = 868 Н; F_tБ = 8000 Н; L = 340мм; l = 65мм.

Определяем реакции опор в плоскости XOZ

M_А = 0

F_r * l + F_a * D_к/2 - Rx_Б * L = 0

Rx_Б = (F_r * l + F_a * D_к/2)/L = (1589*65 + 868*212/2)/340 = 574H

M_Б = 0

F_r * (l+L) + F_a * D_к/2 - Rx_А * L = 0

Rx_А = (F_r * (l+L) + F_a * D_к/2)/L = (1589*405 + 868*212/2)/340 = 2163H

Определяем реакции опор в плоскости YOZ

M_А = 0

- Ry_Б * L - Ft * l = 0

Ry_Б = Ft * l / L =4278 * 65 / 340 = 817 Н

M_Б = 0

- Ry_А * L - Ft * (l+L) = 0

Ry_А = Ft * (l+L) / L =4278 * 405 / 340 = 5095 Н

Т огда суммарные реакции в опорах:

Суммарные реакции опор, с учётом нагрузки от барабана:

R_A = R_A + R_АБ = 5535 + 4000 = 9535 Н

R_Б = R_Б + R_ББ = 998 + 4000 = 4998 Н

2.9.2Подбор подшипников

Исходные данные для расчёта:

Частота вращения барабана	n1	29	мин-1
Требуемая долговечность подшипников	L10h	8000	ч
Реакция в опоре А	RA	9535	Н
Реакция в опоре Б	RБ	4998	Н

Предварительно выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный 0214.

С_r = 61.8 кН; С_0r = 37.5 кН; К_Б = 1.3; К_Т = 1; V = 1.

Для опоры А: X = 1, Y = 0.

Для опоры Б: R_aБ / С_0r = 868 / 37500 = 0.023

X = 0.56, Y = 2.1, e = 0.21

R_aБ / R_rБ < e  X = 1, Y = 0

Эквивалентная динамическая нагрузка:

R_EA = V * X * R_r * К_Б * К_Т = 1 * 1 * 9535 * 1.3 * 1 = 12395.3 H

R_EБ = V * X * R_r * К_Б * К_Т = 1 * 1 * 4998 * 1.3 * 1 = 6497.4 H

Для наиболее нагруженной опоры А, расчётная долговечность:

В
ыбранные подшипники удовлетворяют требованиям.

Рассмотрим самый опасный случай, когда канат полностью размотан и почти весь вес груза приходится на опору А.

Примем - R_EA = V * X * R_r * К_Б * К_Т = 1 * 1 * 13535 * 1.3 * 1 = 17560 H

Тогда расчётная долговечность:

В
ыбранные подшипники удовлетворяют требованиям.

3Металлоконструкция.

3.1Выбор основных размеров.

Высота балки:

Ширина сечения стрелы:

b  0,5h = 0,5 480 = 240мм.

Толщина стенки:

_ст(1/100...1/160)h = (1/100...1/160)500 = 5,0...3.5мм.

Принимаем _ст = 4мм.

Толщина верхнего пояса:

_п.в.=(1,25...1,6)_ст.=(1,25...1,6) 4=5...6,4 мм.

Принимаем _п.в.=6мм.

Подвижная нагрузка от колеса:

F_П  0,25(K_Q * Q + K_q * G_тел.)=0,25 [1,4 8000 +1,1 (0,25 8000)] = 3350Н.

где G_тел  0,25Q - вес тележки;

K_Q - динамический коэффициент, учитывающий рывки при подъеме;

Q - вес груза;

K_q - динамический коэффициент, учитывающий удары от неровности пути.

Толщина нижнего пояса:

Принимаем _п.н. = 9мм.

Ширину нижнего пояса делаем больше ширины верхнего, для размещения колес тележки электротали. Свес верхнего пояса над стенками, обеспечивает удобство автоматической сварки.

3.2Определение веса металлоконструкции.

Материал стрелы – Ст3. Удельные вес стали =78.5 * 10^-6 Н/мм³

Для определения веса стрелы, необходимо подсчитать её объём:

Полученное значение увеличим на 10%, учитывая таким образом массу сварных швов.

V = V’ + 0.1V’ = 18.53 * 10⁶ + 0.1 * 18.53 * 10⁶ = 20.4 * 10⁶ мм³

Вес металлоконструкции:

G_мк. = V *  = 20.4 * 10⁶ * 78.5 * 10^-6 = 1700 H

3.3Проверка статического прогиба.

Размеры сечения полученные при предварительном рассчёте оказались сильно завышенными.

Для дальнейшего рассчёта назначаем следующие размеры:

• Высота балки: h = 200мм.

• Ширина сечения стрелы b = 160мм.

• Толщина стенки: _ст = 4мм.

• Толщина верхнего пояса _п.в.=6мм.

• Толщина нижнего пояса _п.н. = 9мм.

• Ширина нижнего пояса b₁ = 240мм.

Определим координаты центра тяжести сечения стрелы:

Определяем момент инерции, пренебреная собственными моментами инерции поясов.