Смекни!
smekni.com

Расчет и проектирование привода лебедки (стр. 5 из 7)

мм.

Условие соблюдается.

Определяем напряжения изгиба:

σии/W;

где W – момент сопротивлению изгибу. По [1,табл.22.1]:

мм3

σи=627000/7611=53,7Н/мм2.

При симметричном цикле его амплитуда равна:

σа= σи =53,7Н/мм2.

Определяем напряжения кручения:

τк3-3/Wк;

где Wк – момент сопротивлению кручению. По [1,табл.22.1]:

мм3

τк=338000/16557=13,2Н/мм2.

При отнулевом цикле касательных напряжений амплитуда цикла равна:

τа= τк /2=13,2/2=6,6 Н/мм2.

Согласно примечанию к табл. 0.2 [3] в расчет принимаем концентрацию напряжений от посадки зубчатого колеса, для которой по табл.0.5 [3] (интерполируя) Кσν=3,9; Кτd=2,8.

По табл. 0.3…0.4 [3]: КF=1,0 – для шлифованной посадочной поверхности; Кν=1,0 – поверхность вала не упрочняется.

Определяем коэффициенты концентрации напряжении вала:

σ)D=( Кσν+ КF-1)/ Кν=(3,9+1-1)/1=3,9;

τ)D=( Кτν+ КF-1)/ Кν=(2,8+1-1)/1=2,8.

Определяем пределы выносливости вала:

-1)D-1/(Кσ)D=370/3,9=94,9 Н/мм2;

-1)D-1/(Кτ)D=200/2,8=71,4 Н/мм2.

Определяем коэффициенты запаса прочности:

sσ=(σ-1)D/ σа=94,9/53,7=1,8;

sτ=(τ-1)D/ τа=71,4/6,6=10,8.

Определяем расчетный коэффициент запаса по нормальным и касательным напряжениям:

Сопротивление усталости вала в сечении 3-3 обеспечивается, расчет вала на жесткость не проводим.

4.3 Расчет ведомого вала редуктора

Исходные данные выбираем из табл.1,3 с округлением до целых чисел:

Схема усилий действующих на валы редуктора представлена на рис.3

Ft4= 9592Н;

Fr4=4938Н;

d4=267мм;

Т4=1964Н;

b4=82мм;

Назначаем материал вала. Принимаем сталь 40Х, для которой [1, табл.8.4] σв=730Н/мм2;

Н/мм2;
Н/мм2;
Н/мм2.

Определяем диаметр выходного конца вала под полумуфтой из расчёта на чистое кручение

где [τк]=(20…25)Мпа [1,c.161]

Принимаем [τк]=20Мпа.

;
мм.

Принимаем окончательно с учетом стандартного ряда размеров Rа40:

мм.

Намечаем приближенную конструкцию ведомого вала редуктора (рис.5), увеличивая диаметр ступеней вала на 5…6мм, под уплотнение допускается на 2…4мм и под буртик на 10мм.

Рис.7 Приближенная конструкция ведомого вала

мм;

мм – диаметр под уплотнение;

мм – диаметр под подшипник;

мм – диаметр под колесо;

мм – диаметр буртика.

Учитывая, что осевых нагрузок на валу нет назначаем подшипники шариковые радиальные однорядные средней серии по

мм подшипник №318, у которого Dп=190мм; Вп=43мм [1,c.394, табл.П3].

Из расчета промежуточного вала принимаем l=326мм, остальные размеры:

W=65мм;

lм=105мм (длина полумуфты МУВП на момент 2000Нм;

l1=35мм.

Определим размеры для расчетов:

l/2=163мм;

с=W/2+ l1+ lм/2=170мм – расстояние от оси полумуфты до оси подшипника.

Проводим расчет ведомого вала на изгиб с кручением.

Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников.

Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.

-RЕy·0,326+Fr4·0,163=0

RЕy= 4938·0,163/ 0,326;

RЕy= RСy=2469Н


Рис.7 Эпюры изгибающих и крутящих моментов ведомого вала

Назначаем характерные точки 1,2 и 3 и определяем в них изгибающие моменты:

М=0;

М= -RСy·0,168;

М =-400Нм2;

М=0;

Строим эпюру изгибающих моментов Му, Нм2 (рис.8)

Рассматриваем горизонтальную плоскость (ось х)

1åmЕх=0;

-RСх·0,336+ Ft·a=0;

RСх=(5540·0,476+9592·0,168)/0,11;

RСх=38622Н

2åmСх=0;

-RЕх·0,336+Ft·0,168+FМ2·0,140= 0;

RЕх=(9592×0,0,168+5540×0,14)/0,336;

RЕх=7104Н

Назначаем характерные точки 1,2,3 и 4 и определяем в них изгибающие моменты:

М=0;

М= - FМ2·0,14

М=-7104·0,14;

М=994Нм;

М=-RСх ·0,168;

М=38622·0,168;

М=6488Нм

М=0;

Строим эпюру изгибающих моментов Мх.

Крутящий момент

Т1-1= Т2-2= Т3-3= T1=1964Нм;

T4-4=0.

Исходные данные выбираем из табл.1,3 с округлением до целых чисел:

Схема усилий действующих на валы редуктора представлена на рис.3

Ft1= 2906Н;

Fr1=1086Н;

Fа1=250,7Н;

d1=267мм;

Т1=80,7Н;

b1=54мм;

Назначаем материал вала. Принимаем сталь 40Х, для которой [1, табл.8.4] σв=730Н/мм2;

Н/мм2;
Н/мм2;
Н/мм2.

Определяем диаметр выходного конца вала под полумуфтой из расчёта на чистое кручение

где [τк]=(20…25)Мпа [1,c.161]

Принимаем [τк]=20Мпа.

;
мм.

Диаметр выходного конца двигателя по произведенному расчету в п.1равен 38мм.

Принимаем окончательно с учетом стандартного ряда размеров Rа40:

мм.

Намечаем приближенную конструкцию ведущего вала редуктора (рис.9), с учетом того, что уже известны межосевые расстояния между подшипниками и между шестернями.

Рис.9 Приближенная конструкция ведущего вала

dв=32мм;

Lст1=в1=54мм;

х=8мм;

W=50мм;

r=2,5мм;

f=1,2мм;

dу=35мм-ближайшее большее стандартное значение диаметра под уплотнение

dп≥ dу принимаем ближайшее большее стандартное значение диаметра под подшипник dп =40мм;

d3= dп+2r=50мм;

Примем dст =d1=50мм, облегчение прохода шестерни через диметр d1 при сборке обеспечим заданием допуска d10(-0,08/-018) на размер d1.

dст= d3+5f=63мм;

l=2Lст1+Lст3+4х+W=326мм.

lм =58мм – принимаем для муфты МУВП с диметрами отверстий 32 и 36 мм;

l1=52мм – принимаем предварительно.

Так как осевые силы от двух косозубых колес взаимно компенсируются, их можно не учитывать в расчетах, поэтому предварительно назначаем подшипники шариковые радиальные однорядные средней серии по dп =40мм подшипник №308, у которого Dп=90мм; Вп=23мм [1,c.394, табл.П3].

Производим расчет ведущего вала на изгиб с кручением.

Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников.

Рассматриваем вертикальную плоскость (ось у)

Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.

1åmАу=0

RBy·0,172-Fr·0,06-Fr·0,212 =0

RBy=1086·0,384 /0,172;

RBy=2224Н

RАy = RBy=2224Н

Назначаем характерные точки 1,2,3 и 4 и определяем в них изгибающие моменты:

М=0;

М= RАy·а;

М=2224·0,06;

М =133,5Нм;

М= М =133,5Нм;

М=0;

Строим эпюру изгибающих моментов Му, Нм (рис.10)

Рассматриваем горизонтальную плоскость (ось х)

1åmАх=0;

FМ1·0,327-RВх·0,272-Ft·0,06-Ft·0,212=0;

RВх=(2906(0,272+0,212)-718·0,327)/0,272;

RВх»1019Н

2åmВх=0;

RАх·0,272-Ft·0,212-Ft·0,06+FМ1·0,055= 0;

RАх=(2906(0,212+0,06)-718·0,055)/0,272;

RАх»395Н

Рис.10 Эпюры изгибающих и крутящих моментов ведущего вала

Назначаем характерные точки 1,2, 3, 4, 5 и определяем в них изгибающие моменты:

М=0;

М= -RАх·0,06;

М=-395·0,06;

М=-23,7Нм;

М= -RБх·0,06;

М= -1019·0,06=-61,1Нм;