Проектирование привода к межэтажному подъемнику, страница 6

Рассмотрим силы и реакции, действующие на вал в плоскости XOZ:

Проверка:                 

I грузовой участок,

II грузовой участок,

III грузовой участок,

Эпюры изгибающих моментов в плоскостях изображены на рис.4.

Рисунок 4. Эпюры изгибающих моментов быстроходного вала.

Расчет быстроходного вала на статическую прочность.

Проверка статической прочности выполняется в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, торможении и т.д.). Расчет валов ведется по следующей методике:

а) нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении (сечения выбираются самые опасные с точки зрения присутствия высоких изгибающих моментов и наличия концентраторов напряжений) вала при действии максимальных нагрузок:

где  М_мах – суммарный изгибающий момент, Н·м:

 здесь К_П – коэф. перегрузки, К_П = 2,2;

М_Кмах – крутящий момент, Н·м:

W, W_K – моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм³ :

 - для сплошного круглого сечения;

 - для вала со шпоночным пазом;

А – площадь поперечного сечения, мм² :

 - для сплошного круглого сечения;

 - для вала со шпоночным пазом;

б) частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:                        

где   σ_Т,  τ_Т   -  пределы  текучести,  для   стали  40Х  диаметра   <  120  мм  σ_Т  =  750  МПа,  τ_Т =   450  МПа.

в) общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений:

г) статическая прочность обеспечена, если S_T ≤ [S_T] = 1,3…2 – минимально допустимое значение общего коэффициента запаса по текучести.

Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения I-I и II-II (см. рис.4):

I-I – сечение нагружено изгибающими моментами, концентратор напряжения – проточка. При  d = 24 мм.

; 

;

К_П = 2,2;  F_a1 =  4176,0772 Н;  Т₁ = 26,194 Н/м; М_х1 = 27154,1366 Н·мм;       М_у1 = 12640,9173 Н·мм;  σ_Т = 750 МПа; τ_Т =  450 МПа.

;

;

 

II-II – сечение нагружено максимальными по эпюре изгибающими моментами.  При   d = 72,5 мм.

;;

;

К_П = 2,2;  F_a1 =  4176,0772 Н;  Т₁ = 26,194 Н/м; М_х2 = 147970,368 Н·мм;         М_у2 = 68883,839 Н·мм;  σ_Т = 750 МПа; τ_Т =  450 МПа.

;

;

  

III-III – сечение нагружено максимальными по эпюре изгибающими моментами.  При   d = 24 мм.

;  ;

;

К_П = 2,2; F_a1 =  4176,0772 Н; Т₁ = 26,194 Н/м; М_х2= 60850,637 Н·мм; М_у2= 0Н·мм;  σ_Т = 750 МПа; τ_Т =  450 МПа.

;

;

  

Из расчетов: для сечения I-I   S_t1 = 9,6875 ≥ [S_t] = 1,3…2 – статическая прочность обеспечена;

для сечения II-II    S_t2 = 63,1 ≥ [S_t] = 1,3…2 – статическая прочность обеспечена.

для сечения III-III S_t2 = 6,047 ≥ [S_t] = 1,3…2 – статическая прочность обеспечена.

7.5.2. Расчет быстроходного вала (колеса)

Прикладываем к валу внешние нагрузки (см. рис. 5):

-силы в зацеплении: F_a2 = 818,2664Н,  F_t2 = 4176,0772Н,  F_r2 = 1537,85Н;

-входная сила: .

Рассмотрим силы и реакции, действующие на вал в плоскости YOZ:

Проверка:                     

I грузовой участок,

II грузовой участок,

Рассмотрим силы и реакции, действующие на вал в плоскости XOZ:

Проверка:           

I грузовой участок,

II грузовой участок,

III грузовой участок,

Эпюры изгибающих моментов в плоскостях изображены на рис.5.

Рисунок 5. Эпюры изгибающих моментов тихоходного вала.

Расчет тихоходного вала на статическую прочность.

Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения I-I и II-II и III-III (см. рис.5):

I-I – сечение нагружено изгибающими моментами, осевой силой, концентратор напряжений – посадка с натягом колеса на вал;