Расчет редуктора системы верхнего привода (стр. 5 из 9)

Силовая схема быстроходного вала:

рис. 5

Для того, чтобы найти реакции в опорах составим уравнения сил и моментов:

В вертикальной плоскости YOZ:

тогда:

В горизонтальной плоскости XOZ:

Силовая схема промежуточного вала:

рис. 6

В вертикальной плоскости YOZ:

В горизонтальной плоскости XOZ:

Силовая схема тихоходного вала:

рис.7

В вертикальной плоскости ХOZ:

В горизонтальной плоскости YOZ:

3.4 Проверочный расчёт вала

Задачей данного раздела является определение фактического коэффициента запаса в опасных сечениях вала и выбора материала вала и его размеры.

Критерием при расчётах является усталостная прочность с учётом изгиба и кручения.

Условие прочности можно записать:

(3.1)

где S – фактический коэффициент запаса; [S]= 2,5 – допускаемый коэффициент запаса.

Так как вал подвергается изгибу и кручению фактический коэффициент запаса определяется по формуле:

(3.2)

где Ss - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям; St - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

Коэффициенты запаса прочности Ss и St можно определить по формулам:

где s-1 и t-1 – пределы выносливости стали при симметричном цикле изгиба и кручения; Ks и Kt - эффективный коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений; Kds и Kdt - масштабный фактор для нормальных и касательных напряжений; sa и ta – амплитуда цикла нормальных и касательных напряжений; sm и tm – среднее напряжение цикла нормальных и касательных напряжений;

для углеродистых сталей, имеющих sВ=650¸750 МПа, принимают ys= 0,2; для легированных сталей ys=0,25¸0,30; yt - для упомянутых выше сталей принимают yt=0,1.

верхний привод буровой редуктор деталь

Выбираем в качестве материала вала легированная сталь Сталь 38Х2Н2МА, тогда sВ=780 МПа

Определим s-1 и t-1:

Для определения суммарного момента МS, моментов сопротивления изгибу Wи и крутящего WK необходимо выбрать опасные сечения.

Определим значения изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также суммарный изгибающий момент для опасных сечений и построим эпюры.

Рис.8

При рассмотрении рис. 8. выбираем в качестве опасного сечения сечение А-А .

- Сечение А-А, так как есть крутящий момент, большой по значению суммарный изгибающий момент и есть концентратор напряжений в виде галтели.

а) в вертикальной плоскости:

б) в горизонтальной плоскости:

Момент сопротивления изгибу

МПа,

,

КV=0,94; ys=0,2; yt=0,1; КsА=1,85; КtА=1,80; КdsА=0,835; КdtА=0,715;

Подставим полученные значения в формулы:

Полученные значения подставим в формулу (3.2):

Условие выполняется, следовательно, окончательно выбираем Сталь 38Х2Н2МА

3.5 Расчет вала на жесткость

Вал, рассчитанный из условий динамической прочности, может не обеспечивать нормальной к определению прогибов , углов наклона оси вала и к сопоставлению их с допускаемыми работы зубчатых колес и подшипников, если под действием передаваемых усилий он будет чрезмерно деформироваться.

Расчет сводится. Допускаемый прогиб вала не должен превышать 0.0001-0.0005 расстояния между опорами или под зубчатыми колесами 0.01-0.03 модуля в см. Углы наклона оси вала в опорах не должны превышать 0.001 радиана при зубчатых колесах; для конических роликоподшипников 0.005 радиана.

и берутся по графику (рис 4,5)

-угол наклона си вала

y- прогиб вала

и -коэффициенты, учитывающие связь между точками приложения силы и точкой,в которой определяют деформацию.

3.6 Расчет подшипников

При выборе типа и размера шарико- и роликопдшипников учитывают следующие факторы

1.Величену и направление нагрузки(радиальная осевая,комбинированная)

2.Характер нагрузки(постоянная, переменная, ударная)

3.Необходимая долговечность

4.Окружающая среда

5.Особые требования к подшипнику, предъявляемые конструкцией узла машины или механизма.

Следует отдавать предпочтение подшипникам класса 0 и 6 по сравнению с подшипниками более высоких классов.

Подшипники выбираются в следующем порядке:

1.Намечается тип подшипника, исходя из условий эксплуатации и конструкции конкретного подшипникового узла

2.Определяется типоразмер подшипника в зависимости от величины и направления действующих нагрузок, частоты вращения и требуемого срока службы

3.Назначают класс точности подшипника с учетом требований к точности вращения узла.

Тихоходный вал.

Расчет динамической грузоподъемности.

Z- число тел качения в подшипнике.

С- динамическая грузоподъемность подшипника.

Р- эквивалентная динамическая нагрузка.

X,Y-коэффициенты радиальной и осевой нагрузки

e- коэффициент, учитывающий соотношение осевой и радиальной нагрузки.

-коэффициент безопасности.

Для кратковременных перегрузок до 150% нормальной нагрузки, принимается коэффициент равный 1.3-1.8.Прими

=1.5

-коэффициент, учитывающий температуру работы подшипника.

Для

=1.05