Смекни!
smekni.com

Проектирование привода ленточного транспортера (стр. 4 из 6)

L10ah = 1*0.7*(41000/587.1)3 * 106/60*317 = 6.2*106 часов, что больше заданного ресурса 105 часов работы.

Так как расчетный ресурс больше требуемого

, вероятность безотказной работы выше 90%.

4.5 Расчет подшипников приводного вала

Рис.19 Расчетная схема приводного вала


Силы, действующие на вал:

Ft = 7200 H

TT = 1553.1 Hм

Тпр = 1553.1*0.98 = 1522 Нм

Fм = 250 (Тпр)1/2

Fм = 9753.36 H – консольная сила, действующая на вал.

lAB = 640 мм, lCB = 740 мм.

Вертикальная плоскость.

Рис.20 Расчетная схема приводного вала. Вертикальная плоскость

∑М(А) = 0

- Ft*0.320 + FrB*0.640 = 0

FrB = Ft*0.320/0.640

FrB = 3600 H

∑М(B) = 0

Ft*0.320 - FrA*0.640 = 0

FrA = Ft*0.320/0.640

FrA = 3600 H

Плоскость с консольной нагрузкой.

Рис.21 Расчетная схема приводного вала. Плоскость с консольной нагрузкой

∑М(А) = 0

- Fм*0.100 - FмB*0.640 = 0

B = - Fм*0.100/0.640

B = -1523.9 H

∑М(B) = 0

- Fм*0.740 + FмA*0.640 = 0

A = Fм*0.740/0.640

A = 11277 H

Радиальные нагрузки, действующие на подшипники:


FrAmax = FrA + FмA = 14877.1 H

FrBmax = FrB + FмB = 5123.9 H

Опора А – самая нагруженная.

е для подшипника = 0.17

Fa/Fr = 0, т.к. нет осевых сил.

Из таблицы 24.12 при Fa/Fr ≤ e, принимаем X = 1, Y = 3.7.

Рассчитаем эквивалентную радиальную динамическую нагрузку

Pr = (XVFr + YFa)KБKT

V -коэффициент вращения кольца,

KБ - коэффициент безопасности, учитывающий погрешность в определении нагрузки и динамической работы механизма. Kб = 1.4.

КТ - температурный коэффициент, равный 1 при температуре, меньшей 100 С.

Тогда Pr = 5040 H

Расчетный скорректированный ресурс подшипника при вероятности безотказной работы 90%:

Где эквивалентная динамическая нагрузка,

- показатель степени, k = 3 для шариковых подшипников,

- базовая динамическая грузоподъемность подшипника.

- частота вращения кольца, мин-1,

- коэффициент долговечности в функции необходимой надежности, равный 1 при вероятности 90%,

- коэффициент, характеризующий совместное влияние на долговечность особых свойств металла деталей подшипника и условий его эксплуатации, равный 0,7 при обычном режиме работы.

L10ah = 1*0.7*(31000/5040)3 * 106/60*32.5= 0.8*106 часов, что больше заданного ресурса 105 часов работы.

Так как расчетный ресурс больше требуемого

, вероятность безотказной работы выше 90%.

5 Расчет валов на прочность

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.

Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности.

5.1 Расчет быстроходного вала на статическую прочность

Материал вала принимается Сталь 40Х, на основании передачи высокого крутящего момента, вследствие чего необходим высокий предел текучести по кручению, каким и обладает выбранная сталь, разработанная специально для высоконагруженных валов.

Для стали 40Х ([1], стр. 185):

σт = 750 *106 Па предел текучести при изгибе;

τт = 450 *106 Па предел текучести при кручении;

σв = 900 *106 Па временное сопротивление;

σ-1 = 410 *106 Па

τ-1 = 240 *106 Па пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручении;

ψτ = 0.1 коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений;

Кп = 2.2 коэффициент перегрузки.

Силы, действующие на вал:

Tб = 53.8 Нм

Ftб = 1582.8 Н

Frб = 587.1 Н

Fм = 733,48 Н

FA = 310.9 H

Расчетная схема:

Горизонтальная плоскость:

Рис.22 Эпюра моментов и сил быстроходного вала. Горизонтальная плоскость

Горизонтальные реакции опор (найдены в 4.2.):

FrA = 410.61 H

FrB = -176.38 H


Вертикальная плоскость:

Рис.19 Эпюра моментов и сил быстроходного вала. Вертикальная плоскость

Вертикальные реакции опор (найдены в 4.2.):

FrA = 791.4 H

FrB = 791.4 H

Плоскость с консольной нагрузкой.


Рис.23 Эпюра моментов и сил быстроходного вала. Плоскость с консольной нагрузкой

Вертикальные реакции опор (найдены в 4.2.):

A = 773,3 H

B = 1506.7 H

Опасным сечением является сечение в шестерне.

Мх = 71.2 Нм

Му = 26.4 Нм

Мм = 34.75 Нм

Мк = 105.4 Нм

КП = 2.2 – коэффициент перегрузки.

Определим нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:


σ = Mmax*103/W;

τ = Mкmax*103/Wк, где

Mmax = KП((Mx2 + My2)1/2 + Mм) = 243.5 Нм

Мкmax = KП Мк = 231.88 Нм

W = 0.1d3 = 4287.5 мм3

Wк = 0.2d3 = 8575 мм3

σ = 243.5*103/4287.5 = 56.7 МПа;

τ = 231.8*103/8575 = 27 МПа.

SТσ = σТ/ σ = 750/56.7 = 13.23 – коэффициент текучести,

SТτ = τТ/ τ = 450/27 = 16.7 - коэффициент текучести.

Коэффициент запаса по текучести:

SТ ≥ [SТ] = 2

SТ = SТσ* SТτ/(SТσ2 + SТτ2)1/2 = 13.23*16.7/(176.89 + 278.89)1/2 = 10.35 > 2 – статическая прочность обеспечена.

5.2 Расчет быстроходного вала на усталостную прочность

Расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчет выполняют в форме проверки коэффициента S запаса прочности, минимально допустимое значение которого принимают в диапазоне [S]=1,5 – 2,5 в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля.


Где τ-1D и σ-1D – пределы выносливости сплошного образца вала при симметричном цикле и данном сечении,

ψτD – коэффициент чувствительности асимметрии цикла.

Где КσD и КτD – коэффициенты снижения предельной выносливости материала вала в данном сечении.

, где

Кσ и Кτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений,

Кdσ и Кdτ - коэффициенты, учитывающие абсолютные размеры поперечного сечения вала,

КFσ и КFτ - коэффициенты, учитывающие качество рабочих поверхностей вала,

КV – коэффициент, учитывающий поверхностное упрочнение поверхности вала.

σ-1D = 410/3.52 = 116.48

τ-1D = 240/3.19 = 75.26

σA = M*103/W = 16.7 МПа,

τA = Mкmax*103/2Wк = 6.2 МПа.

Sσ = σ-1D/ σA = 116.48/16.7 = 6.97

Sτ = τ-1D/ τA = 75.26/6.2 = 12.14

S = Sσ* Sτ/(Sσ2 + Sτ2)1/2 = 6.97*12.14/(48.58 + 147.4)1/2 = 6.04 > 2.5 - усталостная прочность обеспечена.

5.3 Расчет тихоходного вала на статическую прочность

Материал вала принимается Сталь 40Х, на основании передачи высокого крутящего момента, вследствие чего необходим высокий предел текучести по кручению, каким и обладает выбранная сталь, разработанная специально для высоконагруженных валов.

Для стали 40Х ([1], стр. 185):

σт = 750 *106 Па предел текучести при изгибе;

τт = 450 *106 Па предел текучести при кручении;

σв = 900 *106 Па временное сопротивление;

σ-1 = 410 *106 Па

τ-1 = 240 *106 Па пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручении;

ψτ = 0.1 коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений; Кп = 2.2 коэффициент перегрузки.

Силы, действующие на вал:

Tт = 1553.1 Нм

Ftт = 7805.1 Н

Frт = 2876.8 Н

м = 9852.3 Н

FAт = 1245.8 H

Расчетная схема:

Горизонтальная плоскость: