Уроки 11-12, 13-14 (02.02.21 г.)
Здравствуйте уважаемые студенты!
Тема урока. Выполнение расчетной части курсового проекта.
Цель уроков – сделать расчетную часть проекта.
Высылаю вам примеры расчетов для мостового и козлового кранов. Но мы на уроках с вами выполняли много расчетов. Выбирайте проще, коль мы на «удаленке». Во вторник, 02.02.21г. будет известно, разрешат ли консультации в ВАК или нет. Отсюда и будем «плясать». Но кинематический и силовой расчет можете выполнить все.
Кинематическая схема механизма подъема груза.
1-электродвигатель МТВ 51-8; Р=22кВт, nс=723об/мин; 2-муфта упругая; 3-редуктор РМ-500 iр=48,57; 4-муфта зубчатая;5-барабан грузовой.I-вал электродвигатель; II-ведущий вал редуктор; III-промежуточный вал редуктора; IV- ведомый вал редуктора; V-ось барабана.
Рисунок 4-Кинематическая схема механизма подъема груза
Кинематический и силовой расчет привода
Определяем вращательный момент на валу электродвигателя:
(1)
где Рдв=22кВт-мощностьэлектродвиготеля;
Мвр.дв –вращательный момент на волу электродвигателя, Н·мм;
-угловая скорость электродвигателя, с-1.
Определяем угловую скорость на валу электродвигателя:
(2)
Из формулы (1), учитывая (2), находим вращательный момент на валу электродвигателя:
(3)
Определим вращательный момент на зубчатой муфте барабана:
(4)
где Мвр.б –вращательный момент на зубчатой муфте барабана, Н·мм;
ip=48,57 –передаточное число редуктора;
-КПД привода.
Определяем КПД привода:
(5)
где 
=0,983=0,94 –КПД трех пар подшипников качения;
=0,982=0,96 –КПД двух пар зубчатых колес редуктора.
Потерями в муфтах пренебрегаем, так как они незначительны.
После подстановки (5) формулы в (4) формулу получим:
Вращательный момент на барабане равен вращательному моменту на ведомому валу редуктора, т.е.:
Вращательный момент на барабане равен вращательному моменту на ведомом валу, т.е.:
Кинематический расчет редуктора
Ведущий вал редуктора: 
Промежуточный вал редуктора (вал III).
Определяем передаточные числа каждой ступени:
(6)
где Z2=81; Z1=11.
i1=8 –передаточное число первой ступени редуктора.
(7)
где Z4=85; Z3=14;
i2=6,07 –передаточное число II ступени редуктора.
Проверка:
iобщ=i1·i2, (8)
где iобщ –общее передаточное число редуктора.
Iобщ=48,57 –берем из чертежа.
Iобщ=8·6,07=48,57.
Итак, 48,57=48,57, следовательно, передаточное число найдено верно.
Определяем угловую скорость и обороты промежуточного вала:
Ведомый вал рассчитываем аналогично:
Ось барабана:
2.3 Проверочный расчет на прочность ведомого вала привода.
Характер работы механизма крана спокойный, без рывков. Поэтому расчет оси барабана ведем по эквивалентным нагрузкам.
Материал оси –сталь 45.
Вес оси при расчете не учитываем, т.к. он мал по сравнению с приложенной нагрузкой -10т.
Вес барабана также не учитываем.
Составим расчетную схему оси барабана
а) канат слева на барабане б) канат справа на барабане
 | |||
 |
Посмотрим эпюры поперечных сил и изгибающих моментов при загрузке барабана слева.
Составим расчетную схему для оси вала.
Определяем опорные реакции (Ra и Rb) оси барабана:
из (1) 
из (2) 
Проверка:
Следовательно, реакции найдены верно.
Выполним расчеты поперечных сил и изгибающих моментов.
Расчет ведем по характерным сечениям:
По найденным значениям построим эпюру поперечных сил (эп.QкН)
Расчет изгибающих моментов.
МА=0; МВ=0;
Мс=Rа·128=90·128=11520кН=11,5(кН·мм)
Построение эпюры поперечных сил и изгибающих моментов при загрузке барабана справа.
Определяем опорные реакции Ra и Rb:
из
из
Проверка: 
Значит реакция найдена верно.
Выполним расчет эпюры поперечных сил.
Расчет ведем по характерным сечениям:
По найденным значениям строим эпюры изгибающих моментов.
Сравним эпюры с левой и правой загрузкой барабана. Из эпюр видим, что опасным является сечением «С», т.к. в этом сечении одновременно возникают большие поперечные силы и изгибающие.
Сравнивая численные значения эпюр в опасном состоянии «С», видим, что наибольшую нагрузку испытывает ось при нахождении каната с грузом справа на барабане.
Для этой схемы загрузки выполним проверочный расчет оси барабана.
Проверочный расчет оси барабана по эквивалентным нагрузкам
Расчет ведем по эквивалентным нагрузкам для сечения «С» по третьей и четвертой теории точности.
Расчетное уравнение по третьей теории точности:
. (13)
Расчетное уравнение по четвертой теории прочности:
(14)
где σ –нормальное напряжение в опасном сечении оси, Н/мм2 или МПа;
τ –касательное напряжение в опасном сечении оси, Н/мм2 или МПа;
- допускаемое напряжение для данного материала (сталь 45) Н/мм2 или МПа.
Расчет опасного сечения с правой загрузкой барабана.
Определим нормальное напряжение в сечении «С» справа от силы «Р», т.к. там максимальное значение поперечной силы:
(15)
где 
D =105мм –диаметр вала в сечении «С» -берем из чертежа.
Изгибающий момент М=24,8кН·мм –берем из эпюры изгибающих моментов.
Тогда расчетное нормальное напряжение составит:
Определяем касательное напряжение в опасном сечении
(16)
где Qcпр=73кН –берем из эпюры Q –поперечных сил;
Sx –статический момент полусечения, мм3;
Ix –момент инерции сечения,мм4.
Ус –координаты центра тяжести полусечения
Рисунок 9
Определим статический момент полусечения:
(17)
где F –площадь опасного сечения (мм2).
Определим момент инерции сечения:
В =105мм –ширина сечения.
Определим расчетное касательное напряжение:
Определим эквивалентное расчетное напряжение в сечении IV теории прочности согласно формуле (14):
Определим допускаемое напряжение:
(18)
где σвр =580МПа –временное сопротивление для стали 45;
[n] –коэффициент запаса прочности.
Тогда:
Итак, получим 214,2 < 232,значит условия прочности соблюдаться.
Определим эквивалентное напряжение по III теории прочности согласно формуле (13):
и то меньше допускаемого, т.е. 215<232.
Итак, условие прочности по двум теориям (для пластичного и хрупкого)
материала соблюдается, значит, ось данную нагрузку выдержит.
Проверочный расчет опасного сечения с левой загрузкой барабана.
Берем аналогичные расчеты, но для случая, когда канат находиться слева на барабане. Вес оси не учитываем.
Согласно формуле (15):
Определим касательное напряжение:
(19)
где Qc =90кН –берем из эпюры, груз слева на барабане.
Sx =96203 мм3 –берем из предыдущих расчетов.
Ix =60,8·20 мм4 –берем из предыдущих расчетов.
В =105 мм –берем из предыдущих расчетов.
Тогда касательное напряжение составит:
Определим расчетное эквивалентное напряжение в сечении:
По IV теории прочности нет смысла проверять, т.к. оно будет еще меньше.
Расчет по эквивалентным нагрузкам показал, что ось барабана заданную нагрузку выдержит и будет работать с коэффициентом запаса, чуть больше допускаемого [n]=2,5.
Расчет оси барабана на жесткость.
Рисунок 10
Условие жесткости при изгибе: 
ƒ ≤ [ ƒ],
где ƒ, – расчетная стрела прогиба, мм;
[ ƒ], – допускаемая стрела прогиба, мм.
ƒ ≤ [ ƒ]=(0,001÷0,002)·934,5 = (0,9÷1,9) (мм).
Определяем расчетную стрелу прогиба оси:
ƒ = 
где E=2,1·105 – модуль продольной упругости стали 45, Н/мм2.
Ix – осевой момент инерции сечения вала, мм4.
Ix≈0,1d4=41·105 (мм4).
Определим расчетную стрелу изгиба:
ƒ = 
что меньше допускаемой стрелы прогиба, т.е. 0,79 < 0,9÷1,9 мм или ƒ ≤ [ ƒ], условие жесткости соблюдается.
До свидания!