Расчет и проектирование привода ленточного конвейера (двигатель 4А132М8У3), страница 7

Кпер- коэффициент перегрузки;

σmax=1,6*11,8=18,9 МПа;

Выбираем материал вала сталь 45.

nт=σт/σmax=650/18,9=34,4.

2)Расчет на усталостное разрушение.

nу=nσ*nτ/√( nσ²+ nτ²)

nσ= σ-1/((кσ/ кdσ+1/ кfσ-1)* σа/кv+ψσ*σm=9,17;

nτ= τ -1/((кτ/ кdτ+1/ кfτ-1)* τ а/кv+ψτ* τm=12,26;

nу=9,17*12,26/√( 9,17²+ 12,26²)=7,34≥[1,5..2,5].

3)Расчёт на жёсткость.

Средний диаметр на участке между подшипниками принимаем d=48 мм.

J=π*d^4/64=260444 мм^4;

Прогиб в вертикальной плоскости:

от силы Fr=1279.5 Н

ув= Fr*a²*b²/(3*E*J*l)=1279.5*27.6²*71.6²/(3*2.1*10^5*260444*99.2)=0.00031 мм;

от момента создаваемого силой Fa равен нулю.

Прогиб в горизонтальной плоскости от  сил Ft  и  Fм:

уг= Ft* a²*b²/(3*E*J*l)+ Fм*c*a*(l²-a²)/(6*E*J*l)= =3515.5*27.6²*71.6²/(3*2.1*10^5*260444*99.2)+487.8*74.8*27.6*(99.2²-24.6²)/(6*2.1*10^5*260444*99.2)=0.00084+0.00029=0.00113 мм;

Суммарный прогиб у=√(ув²+уг²)=√(0,00031²+0,00113²)=0,00117 мм.

Допускаемый прогиб [у]=0,01*m=0,01*2=0,02>0.00113 мм, условия жесткости выполняется.

4.2.4 Выбор и расчет подшипников.

Исходные данные: n=720 об/мин  ; dп=40 мм;

Fr1max= √( R1x ²+ R1y²)+ R1к= √( 2537.4 ²+ 1172.7²)+ 367.8=3163.1Н;

Fr2max=√( R2x ²+ R2y²)+ R2к= √( 978.1 ²+ 106.8²)+855.6=1839.5 Н;

Famax=1074.8 H.

Требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 90%: L=3810.6ч. Режим нагружения-3. Возможны кратковременные перегрузки до 150% номинальной нагрузки. Условия эксплуатации подшипников-обычные. Ожидаемая температура работы-t=45ºС.

Выбираем роликовые конические роликовые подшипники лёгкой серии 7214А,

d=40 мм, D=80 мм, Сr=58.3 кН, С0r=40 кН, е=0,37.

Схема установки подшипников-враспор.

Для типового режима нагружения 3 коэффициент эквивалентности Ке=0,56.

Эквивалентные нагрузки:

Fr1= Ке* Fr1max=0.56*3163.1=1771.3 Н;

Fr2= Ке* Fr2max=0.56*1839.5=1030.1 Н;

FА= Ке* FАmax=0.56*2122.37=1188.5 Н;

Минимально необходимые для работы радиально-упорных подшипников осевые силы

Fa1min=0.83*e* Fr1=0.83*0.37*1771.3=544 Н;

Fa2min=0.83*e* Fr2=0.83*0.37*1030.1=316.3 Н;

Fa1min >Fa2min и FА≥0 è Fa1= Fa1min=544 Н, Fa2= Fa1+ FА=522+1188.5=1710.5 Н.

Fa1/(V*Fr1)=544/(1*1771.3)=0.31<e=0.37 тогда для опоры 1:X=1, Y=0.

Fa2/(V*Fr2)=1710.5/(1*1030.1)=1.7>e=0.37 тогда для опоры 2:X=0.4, Y=1.5.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка для подшипнков при Кб=1,4 и Кт=1 в опорах 1 и 2.

Pr1= Fr1* Кб* Кт=1771.3*1,4*1=2479.8 Н;

Pr2=(V*X*Fr2+Y*Fa2)*Кб* Кт=(1*0.4*1030.1+1.5*1710.5)*1.4*1=4168.9 Н.

Скорректированный ресурс для более нагруженной опоры 2:

а1=1, а23=0,6 , k=10/3=3.33

Lр= а1*а23*( Сr/ Pr)^k*10^6/(60*n)=1*0.6*(58300/4168.9)^3.33*10^6/(60*720)=90713.6 ч.

Подшипник пригоден, т.к. расчетный ресурс больше требуемого.

5.Расчёт соединений

5.1.Шпоночные соединения

5.1.1.Соединение упругой муфты с быстроходным валом

Номинальное давление на поверхности контакта боковой грани шпонки:

σ =2*Т*10³/(d*(h-t1)*Lраб);

где d-диаметр конца вала, h-высота шпонки, t1-глубина паза вала, Т-вращающий момент,

Lраб=L-b –рабочая длина шпонки (L-полная длина шпонки, b-ширина шпонки).

L=28 мм; d=32 мм; h=8 мм; t1=5 мм; b =10 мм;Т=81,3 Н*м.

Lраб=28-10=18 мм;

σ =2*81,3*10³/(32*(8-5)*18)=94,1 МПа;

Допускаемые давления в неподвижном соединении со стандартной шпонкой:

[σ]см=200 МПа;[σ]изм=120 МПа.

Условие износостойкости шпоночного соединения

σ =94,1 МПа≤;[σ]изм=120 МПа выполняется.

Условие прочности на смятие шпоночного соединения

σmax = σ*Кпер=94,1*1,6=150,6 МПа≤[σ]см=200 МПа выполняется.

5.1.2.Соединение тихоходного вала с упругой муфты

Номинальное давление на поверхности контакта боковой грани шпонки:

σ =2*Т*10³/(d*(h-t1)*Lраб);

где d-диаметр конца вала, h-высота шпонки, t1-глубина паза вала, Т-вращающий момент,

Lраб=L-b –рабочая длина шпонки (L-полная длина шпонки, b-ширина шпонки).

L=125 мм; d=60 мм; h=11 мм; t1=7 мм; b =18 мм;Т=1430 Н*м.