Проектирование привода (стр. 3 из 5)
1) Диаметр вала под подшипник
dп = 35 мм
2) Диаметр вала под колесо
dк = 36 мм
3) Консольная сила действующая на вал
Fk = 0
4) Определение радиальных реакций в опорах
4.1) Радиальные реакции в горизонтальной плоскости
S М(F)1 = 0
Fr2x*l – Ft1*l1 – Ft2*l2 = 0
Fr2x = (1214,1*52,6-2384,2*115,24)/145,8 = -1446,14 H
Fr1x = Ft1 + Ft2 - Fr2x
Fr1x = 276,07 H
4.2) Радиальные реакции в вертикальной плоскости
S М(F)1 = 0
Fr2y*l - FR1*l1 +FА1*0,5*d1 + FR2*l2 + FА2*0,5*d2 = 0
Fr2y = 467,16 H
Fr1y = FR2 - FR1 - Fr2y
Fr1y = 572,27 H
4.3) Полная реакция в опорах
Fr1 = ((Fr1x)2 +(Fr1у)2)1/2 + Fr1k
Fr2 = ((Fr2x)2 +(Fr2у)2)1/2 + Fr2k
Fr2 = 1519,72 H
Fr1 = 635,38 H
5) Подбор подшипника
5.1) Предварительный выбор подшипника
За основу берем роликовый подшипник № 7207А
d = 35 мм
e = 0,37
Y = 1,6
Динамическая грузоподъемность Сr = 48,4 кН
5.2) Находим необходимые для нормальной работы подшипников осевые силы
Fa1min = 0,83*e* Fr1 = 0,83*0,37*635,4 = 195,13 H
Fa2min = 0,83*e* Fr2 = 0,83*0,37*1519,7 = 466,7 H
Находим осевые силы нагружающие подшипники
Fa2 = Fa2min = 195,13 H
Fa1 = Fa2 + FA =195,13 + 321,48 = 516,61 H > Fa1min
5.3) Определение эквивалентной нагрузки на подшипник
Pr = (V*X*Fr + Y*Fa)*KsKt,
где V – коэффициент вращения кольца, V = 1, так как вращается внутреннее кольцо,
Ks - коэффициент безопасности, Ks = 1,4.
Kt – температурный коэффициент, Kt = 1, так как t £ 100 °C.
Fr и Fa - радиальные и осевые силы действующие на подшипник
Fr1 = 635,4 H
Fr2 = 1519,7 H
Fa1 = 195,13 H
Fa2 = 466,7 H
X и Y - коэффициенты радиальных и осевых нагрузок
Анализ влияния осевых составляющих:
Fa1/(V* Fr1) = 195,13/(1*635,4) = 0,307, что меньше "e"
Следовательно X = 1 и Y = 0
Fa2/(V* Fr2) = 466,7/(1*1519,7) = 0,307, что меньше "e"
Следовательно X = 1 и Y = 0
Pr1 = 635,4*1*1,4 = 889,6 H
Pr2 = 1519,7*1*1,4 = 2127,6 H
5.4) Эквивалентные нагрузки на подшипник с учетом переменности режима работы
Pэr= КЕ*Pr,
где КЕ - коэффициент эквивалентности, зависящий от режима работы. Так как у нас режим работы – 5, то КЕ = 0,4.
Pэr1 = 0,4*889,6 = 355,84 Н.
Pэr2 = 0,4*2127,6 = 851,04 Н.
5.5) Определение расчетного ресурса подшипника
Требуемый ресурс работы подшипника L = 10000 часов.
L10h = a1*a23*(106/60*n)*(Cr/Pэr)p,
где p – показатель степени уравнения кривой усталости, для шариковых подшипников p = 10/3,
a1 – коэффициент, учитывающий безотказность работы. Р = 90%, следовательно a1 = 1,
a23 – коэффициент, учитывающий качество материала и условия смазки подшипника. a23 = 0,6.
L10h = 1*0,6*(106/60*1161,7)*(48400/851,07)3,33» 6,09*106 часов.
L10h = 6,09*106 часов ³ L = 10000 часов.
6) Выбор посадок подшипника
Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом относительно действующей радиальной нагрузки и имеет, циркуляционное нагружение. Отношение эквивалентной динамической нагрузки к динамической грузоподъемности Pr/Cr = 851,07/48400 = 0.0175 , следовательно поле допуска вала при установке подшипника – к5.
Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению. Тогда поле допуска отверстия - Н7.
5.3. Расчет подшипников на быстроходном валу
5.3.1. Определение сил, нагружающих подшипники
Радиальную реакцию подшипника считают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормалей, проведенных через середины контактных площадок. Так как подшипники конические, то эта точка расположена на торце подшипника.
1) Диаметр вала под подшипник
dп = 35 мм
2) Диаметр вала под колесо
-------------
3) Консольная сила действующая на вал
Fk = 184,56 H
4) Определение радиальных реакций в опорах
4.1) Радиальные реакции в горизонтальной плоскости
S М(F)1 = 0
Fr2x*l2 + Ft*l1 = 0
Fr2x = 218,23 H
Fr1y= Ft- Fr2x
Fr1y = 1432,35 H
4.2) Радиальные реакции в вертикальной плоскости
S М(F)1 = 0
-Fr1x*l - FА*0,5*d+FR*(l2+l1)= 0
Fr1x = -204,96 H
Fr2x = -FR – Fr1x
Fr2x= 368 H
4.3) Реакции от консольной нагрузки
Frk1=208,25 H
Frk2=392,8 H
4.4) Полная реакция в опорах
Fr1 = ((Fr1x)2 +(Fr1у)2)1/2 + Fr1k
Fr2 = ((Fr2x)2 +(Fr2у)2)1/2 + Fr2k
Fr2 = 814,09 H
Fr1 = 1657,19 H
5) Подбор подшипника
5.1) Предварительный выбор подшипника
За основу берем роликовый подшипник № 7207А
d = 35 мм
e = 0,37
Y = 1,6
Динамическая грузоподъемность Сr = 48,4 кН
5.2) Находим необходимые для нормальной работы подшипников осевые силы
Fa1min = 0,83*e* Fr1 = 0,83*0,37*1657,2 = 508,25 H
Fa2min = 0,83*e* Fr2 = 0,83*0,37*814,09 = 249,98 H
Находим осевые силы нагружающие подшипники
Fa2 = Fa2min = 249,98 H
Fa1 = Fa1 + FA = 249,98 + 990,58 = 1240,58 H
5.3) Определение эквивалентной нагрузки на подшипник
Pr = (V*X*Fr + Y*Fa)*KsKt,
где V – коэффициент вращения кольца, V = 1, так как вращается внутреннее кольцо,
Ks - коэффициент безопасности, Ks = 1,4.
Kt – температурный коэффициент, Kt = 1, так как t £ 100 °C.
Fr и Fa - радиальные и осевые силы действующие на подшипник
Fr1 = 1657,19 H
Fr2 = 814,09 H
Fa1 = 1240,58 H
Fa2 = 249,98 H
X и Y - коэффициенты радиальных и осевых нагрузок
Fa1/(V* Fr1) = 1240,58/(1*1657,2) = 0,75, что больше "e"
Следовательно X = 0,4 и Y = 1,6
Fa2/(V* Fr2) = 250/(1*814,09) = 0,307, что меньше "e"
Следовательно X = 1 и Y = 0
Pr1 = (1*0,4*1657 + 1,6*1240,58)*1*1,4 = 3706,8 H
Pr2 = 814*1*1,4 = 1139,6 H
5.4) Эквивалентные нагрузки на подшипник с учетом переменности режима работы
Pэr= КЕ*Pr,
где КЕ - коэффициент эквивалентности, зависящий от режима работы. Так как у нас режим работы – 5, то КЕ = 0,4.
Pэr1 = 0,4*3706,8 = 1482,72 Н.
Pэr2 = 0,4*1139 = 455,8 Н.
5.5) Определение расчетного ресурса подшипника
Требуемый ресурс работы подшипника L = 10000 часов.
L10h = a1*a23*(106/60*n)*(Cr/Pэr)p,
где p – показатель степени уравнения кривой усталости, для шариковых подшипников p = 10/3,
a1 – коэффициент, учитывающий безотказность работы. Р = 90%, следовательно a1 = 1,
a23 – коэффициент, учитывающий качество материала и условия смазки подшипника. a23 = 0,6.
L10h = 1*0,6*(106/60*2753)*(48400/1482,72)3,33» 403782 часов.
L10h = 403782 часов ³ L = 10000 часов.
6) Выбор посадок подшипника
Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом относительно действующей радиальной нагрузки и имеет, циркуляционное нагружение. Отношение эквивалентной динамической нагрузки к динамической грузоподъемности Pr/Cr = 1482,72/48400 = 0.0306 , следовательно поле допуска вала при установке подшипника – к5.
Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению. Тогда поле допуска отверстия - Н7.
5.4. Расчет подшипников на приводном валу
5.4.1. Определение сил, нагружающих подшипники
В конструкции данного узла применены радиальные сферические подшипники, связи с наличием значительных осевых смещений приводного вала из-за неравномерности нагружения ковшей элеватора, более того установка подшипников производится в разные корпуса, сл-но невозможно точно расположить корпуса в пространстве и вместе с тем их идентично изготовить.
1) определение силы, действующей на вал со стороны барабана
`Fв = `F1 +`F2
Fв= (F12 + F22 + F1 F2cosg)1/2,
Где g - угол между ветвями ремня, g = 0.
F1, F2 – натяжение ветвей.
Для нахождения сил натяжения ветвей, решим систему уравнений:
Ft = F1 – F2 = 2,5
F1/F2 = е -fa
a - угол охвата ремнем барабана, a = 180°.
f – коэффициент трения, f = 0,3.
F1 – F2 = 2,5
F1/F2 = 1/0,5878
Отсюда F1 = 6,07 кН,
F2 =3,57 кН.
Тогда Fв = 8,5 кН,
Fв = 8,5 кН.
1)вертикальная плоскость
По рекомендации принимаем консольную нагрузку от действия обгонной муфты Fк2=50*ÖTпр = 1,05 кН ;
Fr2y=(Fв*(l2+l3)/2 - Fк*l5) / l4;
Fr2y =5,43 кН.
Fr1y=4,12 кН.
3) плоскость консольной силы действующей со стороны ведомой звездочки
Fk =3359 Н.
4) Реакции в опорах от консольной силы
S М(F)1 = 0
Fk*(l1 +l4)- Fk1*l4 = 0,
Fk2 = 3,68 кН.
SF = 0
Fk+ Fk2 - Fk1 = 0 ; Fk2 =0,33 кН.
5) Полная радиальная реакция находится для наиболее неблагоприятного направления сил.
Fr1 = (Fr1y2 + Fк2 + Fr1yFкcosg)1/2,
g=30°- угол подъема цепной передачи над уровнем поверхности крепления редуктора к раме транспортера.
Fr1 = 6,5 кН.
Fr1 = 6,5 кН.
Fr2 = 5,3 кН.
Fr2 = 5,3 кН.
Fa= 0 .
6) Подбор подшипников
Основной критерий работоспособности и порядок подбора подшипников зависит от значения частоты вращения кольца. Так как частота вращения приводного вала nпр> 10 об/мин, то выбор подшипника ведем по динамической грузоподъемности.