Основы проектирования ленточного конвейера (стр. 3 из 4)
F0 – предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви:
F0 = kf q a g,
где
kf = 3 – коэффициент провисания.
F0 = 3 · 3,8 · 0,953 · 9,81 = 106,6 Н
Fv – натяжение цепи от центробежных сил:
Fv = q v2 = 3,8 · 3,022 = 34,7 Н
S = 89000 / (1225 · 1,2 + 106,6 + 34,7) = 52 > [S] = 7,4
Условие выполнено.
Определяем силу давления цепи на вал:
Fоп = kv Ft + 2F0 = 1,15 · 1225 + 2 · 106,6 = 1622 H
5. Основные размеры корпуса и крышки редуктора
Расчет ведем по [2]. Толщина стенок:
δ = 0,025 αω + 3 = 0,025 · 80 + 3 = 5 мм
δ1 = 0,02 αω + 3 = 0,02 · 80 + 3 = 4,6 мм
Принимаем: δ = δ1 = 8 мм
Толщина поясов стыка:
b = b1 = 1,5δ = 1,5 · 8 = 12 мм
Толщина бобышки крепления на раму:
p = 2,35δ = 2,35 · 8 = 20 мм
Диаметры болтов:
d1 = 0,03 αω + 12 = 0,03 · 80 + 12 = 14,2 мм – М14
d2 = 0,75d1 = 0,75 · 14 = 10,5 мм – М12
d3 = 0,6d1 = 0,6 · 14 = 8,4 мм – М10
d4 = 0,5d1 = 0,5 · 14 = 7 мм – М8
6. Проектный расчет валов, подбор подшипников
Расчет ведем по ГОСТ 24266-80 и СТ СЭВ 534-77. При назначении размеров руководствуемся ГОСТ 6636-69.
В качестве материала валов используем сталь 45 ГОСТ 1050-88 [2].
Допускаемое напряжение на кручение:
-для быстроходного вала [τ]б = 12 МПа;
-для тихоходного вала [τ]т = 20 МПа
Проектный расчет быстроходного вала.
Диаметр выходной:
dб =
= 
= 25,5 ммБыстроходный вал соединяется муфтой с валом электродвигателя, диаметр которого dД = 32 мм. Значения диаметров, соединяемых валов не должны отличаться более, чем на 25%. Поэтому сначала находят ориентировочно dM ≈ 0,75dД . Окончательно принимаем диаметр посадки муфты на быстроходный вал d = 26 мм.
Диаметр под подшипники принимаем dбп = 30 мм (ГОСТ 831-75).
Учитывая наличие осевых нагрузок, предварительно выбираем подшипник шариковый радиально-упорный 46106 ГОСТ 831-75 [2].
Его размеры: d = 30 мм, D = 55 мм, b = 13 мм.
Динамическая грузоподъемность подшипника: С = 14,5 кН.
Статическая грузоподъемность Со = 7,88 кН.
Проектный расчет тихоходного вала.
Диаметр выходной:
dт =
= 
= 30,4 мм, принимаем dТ = 32 мм.Диаметр под подшипники принимаем dбп = 40 мм (ГОСТ 831-75).
Учитывая наличие осевых нагрузок, предварительно выбираем подшипник шариковый радиально-упорный 46108 ГОСТ 831-75 [2].
Его размеры: d = 40 мм, D = 68 мм, b = 15 мм.
Динамическая грузоподъемность подшипника: С = 18,9 кН.
Статическая грузоподъемность Со = 11,1 кН.
Проектный расчет приводного вала.
Диаметр выходной:
dпр =
= 
= 52,3 мм, принимаем dпр = 54 мм.Диаметр под подшипники принимаем dбп = 60 мм (ГОСТ 8338-75).
Учитывая отсутствие осевых нагрузок, предварительно выбираем подшипник шариковый радиальный 312 ГОСТ 8338-75 [2].
Его размеры: d = 60 мм, D = 130 мм, b = 31 мм.
Динамическая грузоподъемность подшипника: С = 81,9 кН.
Статическая грузоподъемность Со = 48 кН.
7. Расчет реакций опор валов
Расчет ведем по рекомендациям [3].
Быстроходный вал.
Силы действующие на вал определены в расчете косозубой передачи:
Ft = 1867 H; Fr = 697 H; Fα = 425 H.
_Реакции опор:
в плоскости xz:
Rx1 = Rx2 = Ft / 2 = 1867 / 2 = 933,5 Н;
в плоскости yz:
Ry1= (Fr1l1 + Fa1d1/2)/(2l1) = (697·45 + 425·40/2) / (2·45) = 443 H;
Ry2= (Fr1l1 - Fa1d1/2)/(2l1) =(697·45 - 425·40/2)/ (2·45) = 254 H.
Проверка:
Ry1 + Ry2 - Fr1 = 443 + 254 – 697 = 0.
Суммарные реакции:
Pr1 =
= 
= 1033 H;Pr2 =
= 
= 967 H.Проверяем подшипники по более нагруженной опоре 1 [2].
Расчет ведем по ГОСТ 18855-82.
Эквивалентная нагрузка:
Рэ = (XVPr1 + YPa1)KбKT,
в которой радиальная нагрузка Pr1 = 1033 H; осевая нагрузка Pa1 = Fa1 =425 H; V = 1 - вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров Kб = 1; КТ = 1 [2].
Отношение Fa1 / Со = 425 / 7880 = 0,054; этой величине соответствует е = 0,68.
Отношение Рa1 / Pr1 = 425 / 1033 = 0,41 < е; Х = 1; Y = 0.
Рэ = (1·1033 + 0· 425) = 1033 H.
Расчетная долговечность, млн. об:
L = (C/Pэ)3 = (14500/1033)3 = 27664 млн. об.
Расчетная долговечность, ч:
Lh = L·106/60n = 27664·106/60·950 = 48·104 ч,
что больше установленных ГОСТ 16162-85. Подшипник выбран верно.
Тихоходный вал.
Силы действующие на вал со стороны цепной передачи:
Ft = 1225 Н; Fr = 1622 Н.
Реакции опор:
в плоскости xz:
Rx3 = (Ft3l3 + Ft2l2)/(2l2) =(1225·60 + 1867·45)/(2·45) = 1750 Н;
Rx4 =[( Ft2l2 - Ft3 (2l2 + l3)]/(2l2) = ( 1867·45 - 1225·150)/(2·45) = - 1108 Н;
Проверка:
Rx3 + Rx4 + Ft3 - Ft2 = 1750 - 1108 + 1225 – 1867 = 0.
в плоскости yz:
Ry3=(Fr2l2 - Fa2d2/2 + Fr3l3)/(2l2) = (697·45 - 425·120/2 + 1622·60)/(2·45) = 1147 H;
Ry4=(-Fr2l2 - Fa2d2/2 + Fr3(2l2 + l3))/(2l2) =(-697·45 - 425·120/2 + 1622·150)/(2·45) = = 2072 H;
Проверка:
Ry3 - Ry4 - Fr2 + Fr3 = 1147 – 2072 – 697 + 1622 = 0.
Суммарные реакции:
Pr3 =
= 
= 2092 H; Pr4 = 
= 
= 2350 H.Проверяем подшипники по более нагруженной опоре 4 [2].
Расчет ведем по ГОСТ 18855-82.
Эквивалентная нагрузка:
Рэ = (XVPr4 + YPa4)KбKT,
в которой радиальная нагрузка Pr4 = 2350 H; осевая нагрузка Pa4 = Fa4 = 425 H; V = 1 – вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров Kб = 1; КТ = 1 [2].
Отношение Fa4 / Со = 425 / 11100 = 0,039; этой величине соответствует е = 0,68.
Отношение Рa4 / Pr4 = 425 / 2350 = 0,18 < е; Х = 1; Y = 0.
Рэ = (1·2350 + 0· 425) = 2350 H.
Расчетная долговечность, млн. об:
L = (C/Pэ)3 = (18900/2350)3 = 520 млн. об.
Расчетная долговечность, ч:
Lh = L·106/60n = 520·106/60·316,7 = 23,6·104 ч,
что больше установленных ГОСТ 16162-85. Подшипник выбран верно.
Приводной вал.
Реакции опор:
в плоскости xz:
Rx5 = -Ft4 (l + l4)/l = -1225·810 / 750 = -1323 Н;
Rx6 = Ft4 l4/ l = 1225·60 / 750 = 98 Н;
Проверка:
Rx5 + Rx6 + Ft4 = -1323 + 98 + 1225 = 0.
в плоскости yz:
Ry5= Fr4 (l + l4)/l = 1622·810/750 = 1752 H;
Ry6 = Fr4 l4/l = 1622·60/750 = 130 H;
Проверка:
Ry6 - Ry5 + Fr4 = 130 – 1752 + 1622 = 0.
Суммарные реакции:
Pr5 =
= 
= 2195 H; Pr6 = 
= 
= 163 H.Проверяем подшипники по более нагруженной опоре 5 [2].
Расчет ведем по ГОСТ 18855-82.
Эквивалентная нагрузка:
Рэ = (XVPr5 + YPa5)KбKT,
в которой радиальная нагрузка Pr5 = 2195 H; осевая нагрузка Pa5 = Fa5 = 0; V = 1 – вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров Kб = 1; КТ = 1 [2].
Рэ = 2195 H.
Расчетная долговечность, млн. об:
L = (C/Pэ)3 = (81900/2195)3 = 620 млн. об.
Расчетная долговечность, ч:
Lh = L·106/60n = 620·106/60·316,7 = 32,3·104 ч,
что больше установленных ГОСТ 16162-85. Подшипник выбран верно.
8. Расчет внутренних силовых факторов валов
Расчет ведем по РТМ 2-056-2-80.
Быстроходный вал.
Опасное сечение – шестерня. Концентрация напряжений в опасном сечении вызвана нарезкой зубьев.
Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:
Му = Rx1l1 = 933,5 · 0,045 = 42 Н·м;
Мх = Rу1l1 = 443 · 0,045 = 20 Н·м;
Мсеч =
= 
= 46,5 Н·м.Материал вала – сталь 45 ГОСТ 1050-88, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,
σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09 [2].
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 46,5 · 103 / 0,1 · 403 = 7,3 МПа
τа = τк /2 = М1 / 2 · 0,2d3 = 40 · 103 / 0,4 · 403 = 2,6 МПа
Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];
KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].
KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8
KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2
σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа
τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа
Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 7,3 = 13; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 2,6 = 35
S = Sσ Sτ /
= 13 · 35 / 
= 12 > [S] = 2,5Прочность вала обеспечена.
Рассмотрим тихоходный вал. Опасное сечение – опора 4. Концентрация напряжений в опасном сечении вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал с натягом.
Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:
Му = Ft3l3 = 1225·0,06 = 73,5 Н·м;
Мх = Fr3l3 = 1622·0,06 = 97 Н·м;
Мсеч =
= 
= 122 Н·м.Материал вала – сталь 45 ГОСТ 1050-88, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,
σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09 [2].
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 122 · 103 / 0,1 · 403 = 19 МПа
τа = τк /2 = М2 / 2 · 0,2d3 = 112 · 103 / 0,4 · 403 = 4,4 МПа
Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];
KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].
KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8
KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2
σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа
τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа
Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 19 = 5; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 4,4 = 20,6
S = Sσ Sτ /
= 5 · 20,6 / 
= 4,9 > [S] = 2,5