Оформление расчетно-пояснительной записки. 7 глава

Расчетный коэффициент запаса прочности для сечения А-А:

, (4.3)

где =1,5…2,5

.

Такой большой коэффициент запаса прочности объясняется увеличением диаметра вала для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя.

По той же причине проверять прочность в других сечениях нет необходимости.

 

Второй вал.

- крутящий момент на валу Н·м;

-окружная сила: H; H;

- радиальная сила: H; H;

- осевая сила: H; H.

Строим эпюры изгибающих моментов в горизонтальной плоскости.

Определяем опорные реакции.

Силовые реакции опор определяем из условия уравновешенности моментов в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно каждой из опор.

Н

Н

- проверяем правильность определенных реакций:

- строим эпюры изгибающих моментов , для чего определяем их значение в характерных сечениях вала:

Н·м;

Н·м.

В вертикальной плоскости:

Н

Н

Проверяем правильность определенных реакций:

- строим эпюры изгибающих моментов , для чего определяем их значение в характерных сечениях вала:

Н·м;

Н·м;

Н·м;

Н·м.

Строим эпюру крутящих моментов (рис. 4.3). Крутящий момент, передаваемый вдоль вала от середины второй шестерни до середины третьей шестерни: Н·м.

 

Определяем запас усталостной прочности в сильно нагруженном сечении Б-Б, в котором концентрация напряжений обусловлена шпоночной канавкой и возникают наибольшие моменты.

Суммарный изгибающий момент в сечении Б-Б:

Н·м.

Коэффициенты запаса прочности по напряжениям кручения определятся по формулам (4.1-4.3).

Расчетный коэффициент запаса прочности для сечения А-А

.

 

Рисунок 4.3 - Расчетная схема 2-го вала

 

Третий вал.

- крутящий момент на валу Н·м;

-окружная сила: H;

- радиальная сила: H;

- осевая сила: H;

- нагрузка на вал от цепной передачи: Н.

Строим эпюры изгибающих моментов в горизонтальной плоскости.

Определяем опорные реакции.

Силовые реакции опор определяем из условия уравновешенности моментов в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно каждой из опор.

Н

Н

- проверяем правильность определенных реакций:

- строим эпюры изгибающих моментов , для чего определяем их значение в характерных сечениях вала:

Н·м;

Н·м.

В вертикальной плоскости:

Н

Н

Проверяем правильность определенных реакций:

- строим эпюры изгибающих моментов , для чего определяем их значение в характерных сечениях вала:

Н·м;

Н·м;

Н·м.

Строим эпюру крутящих моментов (рис. 4.4). Крутящий момент, передаваемый вдоль вала от середины четвёртой шестерни ведущей звёздочке: Н·м.

Определяем запас усталостной прочности в сильно нагруженном сечении Г-Г, в котором концентрация напряжений обусловлена шпоночной канавкой под зубчатое колесо и возникают наибольшие моменты.

Суммарный изгибающий момент в сечении Б-Б:

Н·м.

Коэффициенты запаса прочности определятся по формулам (4.1-4.3).

.

Расчетный коэффициент запаса прочности для сечение А-А

.

 

Рисунок 4.4 - Расчетная схема 3-го вала

 

Сечение Л-Л – посадка подшипника с натягом.

- суммарный изгибающий момент в сечении II-II:

Н·м.

, , ,

Осевой момент сопротивления:

м³.

Нормальное напряжение изменяется по симметричному циклу с амплитудой:

МПа.

При отнулевом цикле изменения напряжения кручения:

МПа.

где – амплитудное значения напряжения цикла;

– среднее значение напряжения кручения цикла.

- определяем коэффициент запаса прочности вала в сечении II-II по нормальным и касательным напряжениям:

;

;

Расчетный коэффициент запаса прочности вала в сечении II-II.

.

Усталостная прочность в сечении Л-Л обеспечена.

Рассмотрим сечение К-К (шпоночный паз под звёздочку).

Изгибающий момент в сечении К-К:

Н·м.

Коэффициенты запаса прочности по напряжениям кручения определятся по формулам (4.1-4.3).

мм³

МПа

.

Расчетный коэффициент запаса прочности для сечения К-К

Усталостная прочность в сечении К-К обеспечена.

5 Подбор и расчет шпонок и подшипников

 

5.1 Подбор и расчет на смятие шпонок

 

Для соединения валов с деталями, передающими вращение, обычно применяются призматические шпонки из стали, имеющей МПа, например, из стали 45, Ст 6.

Призматические шпонки рассчитываются на смятие по формуле

, (5.1)

где – диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

– высота шпонки, мм;

– глубина паза вала, мм;

– ширина шпонки, мм;

МПа – допускаемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной нагрузке.

Шпонки стандартизованы и выбираются в зависимости от диаметра вала по ГОСТ 23360 - 78.

Рассмотрим пример (рис. 4.1).

На первом валу применяем шпонку в месте посадки муфты.

Для нашего вала с мм выбираем шпонку со следующими параметрами: мм; мм, мм. Проверяем на смятие по формуле (5.1)

Условие выполняется.

На втором валу применяем шпонку для соединения с зубчатым колесом. Для данного диаметра мм выбираем шпонку со следующими параметрами: мм; мм, мм.

Проверяем на смятие:

Условие выполняется.

На третьем валу выбираем шпонку под звёздочку, как более нагруженную, что обусловлено небольшим диаметром вала. Для мм шпонка мм; мм, мм.

Проверяем на смятие:

Условие выполняется.

 

5.2 Подбор и расчет подшипников

 

Для первого вала (рис. 4.1) подбираем подшипники по более нагруженной опоре, для чего определяем суммарные реакции опор:

Н

Н

Опора более нагружена. Предварительно намечаем для установки на валу радиально-упорные роликовые подшипники средней серии 7206 (ГОСТ 333-79) со следующими параметрами: внутренний диаметр мм, наружный диаметр мм, толщина мм, кН и кН.

Эквивалентная нагрузка определяется по формуле:

, (5.2)

где - коэффициент вращения, если относительно нагрузки вращается внутреннее кольцо подшипника, то ;

- коэффициент безопасности, который зависит от характера нагрузки, для приводов ленточных конвейеров ;

- температурный коэффициент, который для рассматриваемого случая можно принять , т.к. температура работы подшипников ниже С.

Рассчитаем коэффициенты радиальной и осевой сил для каждой из опор.

Отношение – этой величине соответствует .

Отношение и .

Отсюда,

Н.

Расчетная долговечность

млн.об. (5.3)

млн.об.

Расчетная долговечность

часов, (5.4)

часов,

что больше установленной по ГОСТ 16162 – 85.

Второй вал.

Определяем суммарные реакции опор:

Н

Н

Опора более нагружена. Предварительно намечаем для установки на валу радиально-упорные роликовые подшипники средней серии 7206 (ГОСТ 333-79) со следующими параметрами: внутренний диаметр мм, наружный диаметр мм, толщина мм, кН и кН.

Эквивалентную нагрузку определяем по формуле (5.2).

Н.

Расчетную долговечность определяем по формуле (5.3)

млн.об.

Расчетную долговечность определяем по формуле (5.4)

часов,

что больше установленной по ГОСТ 16162 – 85.

Третий вал.

Определяем суммарные реакции опор:

Н

Н

Опора более нагружена. Предварительно намечаем для установки на валу радиально-упорные роликовые подшипники средней серии 7209 (ГОСТ 333-79) со следующими параметрами: внутренний диаметр мм, наружный диаметр мм, ширина мм, кН и кН.

Эквивалентная нагрузка определяется по формуле (5.2).

Н.

Расчетная долговечность, млн.об. определяется по формуле (5.3)

млн.об.

Расчетная долговечность определяется по формуле (5.4)

часов,

что больше установленной по ГОСТ 16162 – 85.