6. Расчет шпоночных соединений
Применяем шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и длины выбираем по ГОСТ 23360 78 (см табл. 24.29 ).
Ведущий вал.
;
;
;
длина шпонки
(при
длине ступицы шкива 50,5
мм).
Напряжения смятия и условие прочности
:
(6.1)
Ведомый вал.
Из двух шпонок – под зубчатым колесом и под звездочкой – более нагружена вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки). Проверяем шпонку под звездочкой:
;
;
длина шпонки
.
Тогда
7 Подбор подшипников качения на заданный ресурс
Ведомый вал (рис. 4.3). Из предыдущих расчетов имеем:
,
Ft2
= 3211,33 Н;
;
;
(см.
рис.4.3).
Необходимо
учесть и консольную нагрузку на вал от
цепного конвейера
.
.
(7.1)
Расчетная схема подбора подшипников приведена на рис 7.1.
Рис 7.1
1. Радиальные реакции опор от сил в зацеплении:
- реакции
и
в опорах вала в вертикальной плоскости
(рис.7.1).
- реакции
и
в опорах вала в горизонтальной плоскости
(рис.7.1)
;
(7.2)
.
(7.3)
Из уравнения (7.3)
находим
Направление реакции
необходимо
направить в противоположную сторону.
При этом
.
Определяем максимальные реакции в опорах
(7.4)
.
(7.5)
Условие подбора подшипников:
(7.6)
где
-требуемая величина динамической
грузоподъемности , Н;
- базовая динамическая грузоподъемность
подшипника..
Требуемую величину динамической грузоподъмности определяют по формуле:
(7.7)
где
-
ресурс, млн. оборотов;
-
эквивалентная динамическая нагрузка;
=
3 ;
-
коэффициент долговечности (при Р(t)
=0,9 ,
=
1);
-
обобщенный
коэффициент совместного влияния металла
и условий эксплуатации ;
(табл. 16.3 [2]).
,
(7.8)
где
,
- радиальная и осевая силы;
-
коэффициенты радиальной и осевой сил;
;
- коэффициент
вращения,
=
1;
-
коэффициент безопасности, учитывающий
характер нагрузки:
=
где
,
- радиальная и осевая силы;
-
коэффициенты радиальной и осевой сил;
;
- коэффициент
вращения,
=
1;
-
коэффициент безопасности, учитывающий
характер нагрузки:
;
температурный
коэффициент;
=1.
Тогда
.
.
Так
как
,
то подбор подшипников проводим для
левой опоры, как более нагруженной.
,
(7.9)
где
-
ресурс в часах; принимаем
.
Тогда
.
8 Конструктивные размеры корпуса редуктора
Толщину
стенок
корпуса редуктора назначаем в зависимости
от приведенного
габарита
корпуса.
(8.1)
где
и
-
длина, ширина и высота корпуса,
м (см. стр. 289
).
Ориентировочно
принимаем
и
.
Тогда
.
Принимаем
(см.
стр. 289
).
Толщина стенки
крышки корпуса
.
Принимаем
.
Толщина фланцев поясов корпуса и крышки (см. рис. 17.9 ):
Верхний пояс корпуса и пояс крышки:
;
.
(8.2)
Нижний пояс корпуса
.
(8.3)
Диаметр винтов крепления крышки
(8.4)
.
Принимаем
винты с резьбой М12.
Длину подшипникового гнезда принимаем
(рис.17.11
).
Диаметр винта крепления редуктора к плите (раме):
.
(8.5)
Принимаем болты с резьбой М16.
9 Расчет валов на сопротивление усталости и статическую прочность
Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса
прочности
для
опасных сечений и сравнении их с
требуемыми (допускаемыми) значениями
.
Будем производить расчет для предположительно опасных сечений
для ведомого вала.
Ведомый вал (рис 4.2).
Вал изготовлен из стали марки 45 со следующими характеристиками
статической
прочности и сопротивления усталости
(см. табл. 10.2
):
временное сопротивление
;
предел текучести
;
предел выносливости при изгибе
;
предел выносливости при кручении
;
коэффициент чувствительности к асимметрии
цикла нагружения
Вал
изготовлен без поверхностного упрочнения.
Расчетная схема вала показана на рис.9.1.
Реакции опор от сил, нагружающих вал, определены выше при подборе подшипников.
Эпюры внутренних силовых факторов приведены на рис. 9.1, при этом вращающий момент равен:
.
Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:
Рис.9.1
1-1 – место под срединой зубчатого колеса; сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами, концентратор напряжений – шпоночный паз на участке вала;
11-11- место установки правого по рисунку подшипника на вал; сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал:
111 – 111 – место под срединой ступицы звездочки; сечение нагружено крутящим моментом.
Определим силовые факторы для опасных сечений
Сечение 1-1.
Изгибающие моменты:
- в вертикальной плоскости
(9.1)
- в горизонтальной плоскости
(9.2)
Для первого сечения изгибающий момент
.
Вращающий момент
.
Сечение 11-11
Изгибающий момент
.
(9.5)
Крутящий момент
Сечение 111-111
Вращающий момент