Расчет привода ленточного конвейера. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода. Определение допускаемых контактных напряжений тихоходной ступени

предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;

 150 МПа – предел выносливости стали при симметричном цикле кручения.

Расчетный запас статической прочности

Исходя из этого, следует, что промежуточный вал удовлетворяет условию статической прочности.

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений (галтельные переходы) для стали 45

.

Масштабные факторы, по таблице 10.3 [6] для вала d = 50 мм

.

Коэффициенты, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла для легированных сталей[vii]

.

Расчетный запас выносливости по нормальным напряжениям изгиба

, где s_а  - амплитуда цикла; s_m – среднее напряжение цикла.

Расчетный запас выносливости по напряжениям кручения

Общий расчетный запас выносливости

Выносливость вала в опасном сечении обеспечена.

Принимаем роликоподшипники конические однорядные ГОСТ 333-71 серии 7309 (d = 35мм, D=80мм, T_ном.=22,75мм, В=21мм, С=48100 кН); X=1; Y=0; )

Радиальные нагрузки подшипника:

Определение внутренних осевых составляющих на опорах А и В

, где е – коэффициент осевого нагружения [5, Табл.12.28],

Составляется выражение для результирующей осевой силы:

Так как H<0, то вал будет смещаться влево. Следовательно:

Эквивалентная динамическая нагрузка:

Долговечность подшипника:

следовательно, подшипник выбран правильно.

3.2. Проектирование выходного вала

Определение ориентировочного диаметра вала под звездочку:

.

По ГОСТ 6636-69 d_2k = 80 мм.

В качестве опоры промежуточного вала приняты подшипники качения типа 7215 со следующими параметрами[viii]: С = 115 кН; d = 75 мм; D = 130 мм; Т = 28,25 мм.

Исходя из эскизной компоновки остальные размеры для схемы выходного вала: Х=0,117 м.

Построение расчетной схемы выходного вала

Рис.4. Расчетная схема выходного вала

Определение опорных реакций, действующих на выходной вал

Координатная система X – Y – Z распадается на две подсистемы:

XOZ – в которой действует сила F_R;

XOY – в которой действует сила F_t.

В плоскости XOZ:

R_AZ и R_BZ – неизвестные реакции опор.

- уравнение моментов сил относительно т.А

-условие равновесия.

.

Эпюра изгибающих моментов для пл. XOZ методом сечений:

.

.

.

В плоскости XOY:

R_AY и R_BY – неизвестные реакции опор.

- условие равновесия.

- условие равновесия.

.

Эпюра изгибающих моментов для пл. XOY методом сечений:

.

.

Суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении определяются методом геометрического суммирования:

;

;

;

Построение эпюр моментов действующих на промежуточный вал приложение 2.

Проверочный расчёт выходного вала

Опасное сечение вала находится под подшипником с моментом М_max = 721 Н×мм.

Проверка промежуточного вала на статическую прочность

Момент сопротивления в опасном сечении

 где d – диаметр вала в опасном сечении

Определение напряжения в опасном сечении

, где - коэффициент пускового момента асинхронного двигателя.

Полярный момент сопротивления в опасном сечении

Напряжение кручения в опасном сечении

Площадь опасного сечения

Напряжение сжатия в опасном сечении

Промежуточный вал изготовляем из стали 45, у которой:

600 МПа – предел выносливости;

320 МПа – предел текучести;

250 МПа – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;

 150 МПа – предел выносливости стали при симметричном цикле кручения.

Расчетный запас статической прочности

.

Исходя из этого, следует, что промежуточный вал удовлетворяет условию статической прочности.

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для стали 45

.

Масштабные факторы, по таблице 10.3 [6] для вала d = 80 мм

.

Коэффициенты, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла для легированных сталей[ix]

.

Расчетный запас выносливости по нормальным напряжениям изгиба

, где s_а  - амплитуда цикла; s_m – среднее напряжение цикла.

Расчетный запас выносливости по напряжениям кручения

Общий расчетный запас выносливости

Выносливость вала в опасном сечении обеспечена.

Принимаем роликоподшипники конические однорядные ГОСТ 333-71 серии 7515 (d = 75 мм, D=140 мм, T_ном.=28,25мм, С=106 кН);

Радиальные нагрузки подшипника:

Определение внутренних осевых составляющих на опорах А и В

Составляем уравнение для внешних сил:

Так как H>0, то вал будет смещаться вправо. Следовательно:

Эквивалентная динамическая нагрузка:

Долговечность подшипника:

следовательно, подшипник выбран правильно.

4.  Выбор и расчет шлицевых соединений

выбираем шлицевое соединение легкой серии

, ГОСТ 1139 – 58.

Расчет шлицевого соединения на прочность по критерию смятия.

, где - рабочая длина шлицов;

средний условный диаметр шлицов;

 рабочая высота зуба;

К_Н – коэффициент неравномерности распределения нагрузки.

.

, следовательно, условие прочности выполнено.

выбираем шлицевое соединение средней серии

, ГОСТ 1139 – 58.

Расчет шлицевого соединения на прочность по критерию смятия.

, где - рабочая длина шлицов;

средний условный диаметр шлицов;

 рабочая высота зуба;

К_Н – коэффициент неравномерности распределения нагрузки.

.

, следовательно, условие прочности выполнено.

5.  Выбор муфты

Муфта, соединяющая вал ротора электродвигателя и входной конец быстроходного вала редуктора выбрана в зависимости от диаметра вала ротора (d₁=40,0мм).

Принята Муфта упругая втулочно-пальцевая МУВП - 40 ГОСТ 21424-75.

Должно выполняться условие:

, где [T_кр]=450 Hм – номинальный крутящий момент;

T_р=, где k-коэффициент режима работы[x], для привода конвейера, к=1,3;

T₁=120 Hм -крутящий момент на быстроходном валу.

T_р=1,3×120=156 Нм<450 Нм.

Муфта, соединяющая вал ротора электродвигателя и входной конец быстроходного вала редуктора выбрана в зависимости от диаметра вала ротора (d₁=65,0мм).

Принята Муфта упругая втулочно-пальцевая МУВП - 65 ГОСТ 21424-75.

Должно выполняться условие:

, где [T_кр]=3500 Hм – номинальный крутящий момент;

T_р=, где k-коэффициент режима работы[xi], для привода конвейера