Окружная скорость барабана. Окружная сила барабана, радиальная сила. Определение прогиба вала

1.Окружная скорость барабана

ν_б=πR_бn/30=π*0.4*30/30=1.25 м/c

2.Окружная сила барабана, радиальная сила

F_t1=m_бg=29.4 кН

F_r1=m_грg=2100*9.8=20.8 кН

3.Силы на колесе редуктора

F_t2=P/ν=60*10³ Н=60 кН

F_r2=F_ttg20=21.8 кН

4.В плоскости XZ округляем реакции и изгибающие моменты

=0

=0

 

 

 кН

 кН

Строим эпюру изгибающих моментов “M_y”

5. В плоскости YZ определяем реакции и изгибающие моменты

 кН*м

 кН

 кН*м

 кН*м

Строим эпюру изгибающих моментов «М_х»

6. Определяем суммарные реакции

 кН

 кН

7. Определяем суммарный момент в сечениях A,B,C,A.

 кН

 кН

Строим эпюру суммарных изгибающих моментов «»

8. Строим эпюру крутящих моментов «Т_Z»

Принимаем подшипники роликовые радиально-упорные с углом контакта ˚ для увеличения осевой грузоподъёмности.

1.  Осевые нагрузки на эти подшипники:

·  В точке (опоре) С

- для роликовых подшипников

e=0.95

кН

·  В опоре В

 кН

2.Определяем эквивалентную нагрузку. Осевая нагрузка до определённого предела оказывает положительное влияние на условия контакта рабочих элементов подшипников и для радиально-упорных подшипников при е не учитывается. Эквивалентная нагрузка определяется Р_э*F_r*V*kg. Отношение

V=1, для подшипников с вращением внутреннего колеса

 условие сохраняется

 кН

где kg-динамический коэффициент kg=2

 кН

3.Принимаем расчётный срок службы подшипника L_h=10000 часов для весьма тяжёлого режима работы.

4.Необходимая долговечность

 млн. об.

5.Необходимая грузоподъёмность подшипника

,

где m=3,33 для роликоподшипников

 кН

6.Не найдя в справочнике подшипник роликовый с внутренним диаметром 170 мм, можно задаться максимально возможным из этой книги значением динамической грузоподъёмности [C]. Для сферических роликоподшипников диаметром 100 мм значения [C]=460 кН, что значительно превышает грузоподъёмность расчётную. Следовательно, можно сделать вывод о правильности выбора подшипников и о вполне низкой грузоподъёмности выбранных роликоподшипников.

III.2.Определение прогиба вала.

По правилу Верещагина перемножая эпюры «М_Fx,y» на эпюру «М_{F=1 x,y}» получаем прогиб по средине пролёта балки. Если балка имеет консоли, надо мысленно отрезать консоли, заменить их действие на оставшуюся часть балки соответствующей поперечной силы и изгибающим моментом.

Прогиб в сечении XZ:

E=2*10⁵ МПа

 м⁴

с=d₀/d=750/800=0.93

Прогиб в сечении YZ:

Суммарный прогиб:

 мм

Такой прогиб вала вполне допустим для нагрузки 3,5 тонны и длине вала в 2 метра.

III.3.Расчёт прочности вала.

Исходные данные:

Материал вала- сталь 45, нормализованная

 МПа

Предел выносливости  МПа,  МПа.

Рассмотрим опасное сечение С с максимальным изгибающим моментом.

1.Момент сопротивления сечения:

 мм³

2.  Амплитуда нормальных напряжений:

 МПа

3.Коэффициент запаса прочности при изгибе k=2.65:

4.Полярный момент сопротивления:

 мм³

5.Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

 МПа

6.Коэффициент запаса прочности при касательных напряжениях:

               

7.Коэффициент запаса прочности:

≤[S]=1.5-1.7

Полученное значение S достаточно для запаса прочности конструкции.