Проверочный расчет валов

 

Исходные данные:

Силы в зацеплении:

на колесе        окружная       Н,

                       осевая             Н,

                       радиальная             Н,

Нагрузка от цепной передачи            Н.

Моменты на валах Н.

Вал III (вал колеса).

Вертикальная плоскость:

Под действием осевой силы возникает изгибающий момент

 

Нм.

 

Реакции в опорах:

 

Н

Н

 

Горизонтальная плоскость:

 

Н

Н

 

Опасными являются сечения I-I, ослабленное шпоночным пазом, и сечение II-II ослабленное проточкой.

Расчет на статическую прочность выполняем по 4-ой теории прочности:

 

,

 

допускаемые напряжения МПа.

Нормальные напряжения:

 

МПа

МПа.

 

Касательные напряжения :

 

МПа,

МПа,

 

Эквивалентные напряжения:

 

МПа = 520 МПа.

 

Статическая прочность сечения I-I достаточна.

 

МПа = 520 МПа.

 

Статическая прочность сечения II-II достаточна

Расчет на сопротивление усталости .

Запас сопротивления усталости:

 

,

 – запас сопротивления усталости по изгибу,

 – запас сопротивления усталости по кручению,

 

где МПа – предел выносливости при изгибе,

МПа – предел выносливости при кручении,

– амплитуда циклов напряжений при изгибе (переменная составляющая цикла), , МПа, МПа

– среднее напряжение цикла (постоянная составляющая цикла), =0,

– амплитуда циклов напряжений при кручении (переменная составляющая цикла), , 5,8 МПа, 7,8 МПа,

– среднее напряжение цикла (постоянная составляющая цикла), , 5,8 МПа, 7,8 МПа,

, – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений по сопротивлению усталости,

– коэффициент концентрации напряжений при изгибе, =1,7, =1,8,

– коэффициент концентрации напряжений при кручении, =1,4, =1,35

 – масштабный фактор, = 0,72, = 0,75,

– фактор шероховатости поверхности, для шлифованного вала = 1.

Для сечения I-I:

 

,

.

 

Для сечения II-II:

 

,

 

Прочность по сопротивлению усталости сечений вала достаточна.

Расчет шпоночных соединений

 

Шпоночное соединение червячного колеса с валом.

Диаметр вала d = 55 мм.

Выбираем призматическую шпонку 16 Х 10. [s_см]=110 МПа. Длину шпонки определяем из условия прочности на смятие:

 

мм.

 

Принимаем длину шпонки 28 мм.

Шпоночное соединение шкива ременной передачи с ведущим валом.

Диаметр вала d = 30 мм.

Выбираем призматическую шпонку 8 Х 7. [s_см]=110 МПа. Длину шпонки определяем из условия прочности на смятие:

 

мм.

 

Принимаем длину шпонки 12 мм.

Шпоночное соединение звездочки цепной передачи с ведомым валом.

Диаметр вала d = 45 мм.

Выбираем призматическую шпонку 14 Х 9. [s_см]=110 МПа. Длину шпонки определяем из условия прочности на смятие:

 

мм.

 

Принимаем длину шпонки 36 мм.

Выбор подшипников

 

Выходной вал редуктора. Колесо устанавливаем на роликовых конических подшипниках 7210Н, поставленных враспор.

Паспортная динамическая грузоподъемность C = 52,9 кН.

Паспортная статическая грузоподъемность C₀ = 40,6 кН.

Реакции опор:

 

,

 

На опоре А

 

Н.

 

На опоре В

 

Н

.

 

Суммарная осевая составляющая:

 

Н

Н

< e, следовательно X =1, Y= 0.

> e, следовательно X =0,4, Y= 5,72.

 

Коэффициент безопасности K_б=1 (спокойная нагрузка).

Температурный коэффициент K_т=1 (температура до 100⁰).

Эквивалентная нагрузка:

 

Н.

Н

 

Выполняем расчет для опоры В как более нагруженной.  (постоянный режим нагружения).

Эквивалентная долговечность:

 

,

 

где L_h – суммарное время работы подшипника.

 

 часов.

 

Ресурс подшипника:

 

,

 

где n = 72 мин^–1 – частота вращения.

 

млн. об.

 

Динамическая грузоподъемность:

 

,

 

где a₁ = 1 – коэффициент надежности,

a₂ = 1 – коэффициент совместного влияния качества материала и условий эксплуатации.

 

кН

 

C > C _{паспорт}, следовательно условие проверки по динамической грузоподъемности выполняется. Эквивалентная статическая нагрузка:

 

,

 

где X₀ = 0,5 и иY₀ = 0,22ctga = 3,15 – для радиально-упорных подшипников.

 

Н < C₀.

 

Условие проверки по статической грузоподъемности выполняется