Расчет и проектирование привода ленточного конвейера (двигатель 4А132М8У3), страница 6

Wк= π*d³/16=97496 мм³;

τ=338,2*10³/97496=3,5 МПа;

σэкв=√(5,2²+3*3,5²)=7,98 МПа;

σmax= Кпер* σэкв;

σmax=1,6*7,98=12,8 МПа;

Выбираем материал вала сталь 45.

nт=σт/σmax=650/12,8=50,8 .

2)Расчет на усталостное разрушение.

nу=nσ*nτ/√( nσ²+ nτ²)

nσ= σ-1/((кσ/ кdσ+1/ кfσ-1)* σа/кv+ψσ*σm=18,21;

nτ= τ -1/((кτ/ кdτ+1/ кfτ-1)* τ а/кv+ψτ* τm=142,8;

nу=18,21*142,8/√( 18,21²+ 142,8²)=18,06 ≥[1,5..2,5].

4.2.4 Выбор и расчет подшипников.

Исходные данные: n=138.2 об/мин  ; dп=45 мм;

Fr1max= √( R1x ²+ R1y²)= √( 1041.1 ²+ 2289.6²)=2515.2 Н;

Fr2max=√( R2x ²+ R2y²)= √( 7506.9 ²+ 5235,2²)=9152.1 Н;

Famax=Fa2-Fa1=2122.37-1074.78=1047.6 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 7209А,

d=45 мм, D=85 мм, Сr=62.7 кН, С0r=50 кН, е=0.4.

Схема установки подшипников-враспор.

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

Эквивалентные нагрузки:

Fr1= Ке* Fr1max=0.56*2515.2=1408.5 Н;

Fr2= Ке* Fr2max=0.56*9152.1=5125.2 Н;

FА= Ке* FАmax=0.56*1047.6=586.7 Н;

Минимально необходимые для работы радиально-упорных подшипников осевые силы

Fa1min=0.83*e* Fr1=0.83*0.4*1408.5=467.6 Н;

Fa2min=0.83*e* Fr2=0.83*0.4*5125.2=1701.6 Н;

Fa1min <Fa2min и FА< Fa2min –Fa1min è Fa2= Fa2min=1701.6 Н, Fa1= Fa2- FА=1701.6-586.7=586.7 Н.

Fa1/(V*Fr1)=586.7/(1*1408.5)=0.42>e=0.4 тогда для опоры 1: X=0.4, Y=1.5.

Fa2/(V*Fr2)=1701.6/(1*5125.2)=0.33<e=0.4 тогда для опоры 2: X=1, Y=0.

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

Pr1=(V*X*Fr1+Y*Fa1)*Кб* Кт=(1*0.4*1408.5+1.5*586.7)*1.4*1=2020.8 Н.

Pr2= Fr2* Кб* Кт=5125.2*1,4*1=7175.3 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*(62700/7175.3)^3.33*10^6/(60*138.2)=99437.9 ч.

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

4.3. Быстроходный вал

4.3.1 Предварительный расчёт размеров.

d≥(7..8)*³√(Tб)= 7*³√(81,3)=30,3 мм;

Округляем до стандартного значения:d=32 мм;

Диаметр под установку подшипника:

dп≥d+2*tцил=32+2*3,5=39 мм;

Округляем до стандартного значения:dп=40 мм;

dбп≥ dп+3*r=40+3*2,5=47,5 мм;

Округляем до стандартного значения:dбп=48 мм;

Длина посадочного конца вала выбираем стандартный:

lмт=58 мм;

Длина промежуточного конца вала:

lкт=1.2* dп=1,2*40=48 мм;

Округляем до стандартного значения:lкт=48 мм;

Ширина кольца подшипника: В=20 мм.

4.2.2. Эскизная компановка.

Построение эпюр и определение опорных реакций.

Исходные данные: Ft=3515,46 Н; Fr=1279,52 Н; Fa=1074,78 Н;

Радиальная сила со стороны муфты:

Fм=0.6*T/D0=0.6*81,3/0.1=487,8 Н;

Длина участков (см. эпюры):

а=45-(T/2+(D+d)*e/6)=45-(20/2+(80+40)*0.37/6)=27,6 мм;

в=71,6 мм; с=74,8 мм.

Рассчитаем опорные реакции.

а) Радиальные реакции в горизонтальной плоскости:

ΣМx(F¡)=0; R2x*(b+c)-Ft*a=0;

R2x= Ft*a/(a+b)=3515.5*27.6/(27.6+71.6)=978.1 H.

R1x= Ft- R2x=3515.5-978.1=2537.4 H.

в) Радиальные реакции в вертикальной плоскости:

ΣМу(F¡)=0; -Fr*a- Fa*d/2+ R2y*(a+b)=0;

R2y= (Fr*a+Fa*d/2)/ (a+b)=(1279.5*27.6-1074.8*46/2)/(27.6+71.6)=106.8 H.

R1y=Fr- R2y=1279.5-106.8=1172.7 H.

б) Радиальные реакция от консольной силы, создаваемой упругой муфтой

R1к= Fм*с/(a+b)=487,8*74.8/99.2=367,8 Н;

R2к=Fм+ R1к=487,8+367,8=855,6 H.

В опасном сечении:

М=√(М²x+М²y)+ Мк =√(70²+32,4²)+10,1=87,2 Н*м.

4.2.3. Проверочные расчёты.

1)На статическую прочность при пиковой нагрузке:

σ=М/Wx;

Wx=π*d³/32=3,14*46,01³/32=9557 мм³;

σ=87,1*10³/9557=9,1 МПа;

τ=T/Wк;

Wк= π*d³/16=19114 мм³;

τ=81,3*10³/19114=4,3 МПа;

σэкв=√(9,1²+3*4,3²)=11,8 МПа;

σmax= Кпер* σэкв;