Проектирование привода ленточного конвейера (стр. 2 из 3)

[σ_Нпр] = 3,1 · σ_Т = 3,1 · 540 = 1674 МПа

Окружная скорость в зацеплении:

V₁ =

= 3,14 · 0,02625 · 1410 / 60 = 2,8 м/с

Назначим 8 степень точности изготовления зубьев, стр. 32 [1].

5. Основные размеры корпуса и крышки редуктора

Толщина стенок:

δ = 0,025α_W2 + 3 = 0,025 · 100 + 3 = 5,5 мм

δ₁ = 0,02α_W2 + 3 = 0,02 · 100 + 3 = 5 мм

Принимаем: δ = δ₁ = 8 мм

Толщина поясов стыка: b = b₁ = 1,5δ = 1,5 · 8 = 12 мм

Толщина бобышки крепления на раму:

p = 2,35δ = 2,35 · 8 = 20 мм

Диаметры болтов:

d₁ = 0,03α_W2 + 12 = 0,03 · 100 + 12 = 15 мм – М16

d₂ = 0,75d₁ = 0,75 · 16 = 12 мм – М12

d₃ = 0,6d₁ = 0,6 · 16 = 9,6 мм – М10

d₄ = 0,5d₁ = 0,5 · 16 = 8 мм – М8

6. Расчет ведомого вала и расчет подшипников для него

Диаметр выходного конца вала, исходя из расчета на кручение:

d =

= = 31 мм

Принимаем: выходной диаметр Ø36 мм, под подшипники – Ø40 мм, под колесо -

Ø45 мм.

Усилие от муфты: F_M = 250

= 250 = 3047 H

F_t4 = 1959 H, F_r4 = 713 H, a = 53 мм, b = 103 мм, с = 100 мм.

Реакции от усилий в зацеплении:

R_Ax(a + b) – F_t4b = 0; R_Ax = F_t4b / (a + b) = 1959 · 0,103 / 0,156 = 1294 H

R_Bx = F_t4 - R_Ax = 1959 – 1294 = 665 H

M_x = R_Bxb = 665 · 0,103 = 69 H · м

R_Ay = F_r4b / (a + b) = 713 · 0,103 / 0,156 = 471 H

R_By = F_r4 - R_Ay = 713 – 471 = 242 H

M_y = R_Byb = 242 · 0,103 = 25 H · м

Реакции от усилия муфты:

F_M(a + b + c) – R_AFм(a + b) = 0;

R_AFм = F_M(a + b + c) / (a + b) = 3047 · 0,256 / 0,156 = 5000 H

R_BFм = R_AFм - F_M = 5000 – 3047 = 1953 H

R_A =

= = 1377 H

R_B =

= = 708 H

Для расчета подшипников:

R_A' = R_A + R_AFм = 1377 + 5000 = 6377 H

R_B' = R_B + R_BFм = 708 + 1953 = 2661 H

Опасное сечение I – I. Концентрация напряжений в сечении I – I вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал с натягом.

Реакции от усилия муфты:

F_M(a + b + c) – R_AFм(a + b) = 0;

R_AFм = F_M(a + b + c) / (a + b) = 3047 · 0,256 / 0,156 = 5000 H

R_BFм = R_AFм - F_M = 5000 – 3047 = 1953 H

Материалвала – сталь 45, НВ = 240, σ_в = 780 МПа, σ_т = 540 МПа, τ_т = 290 МПа,

σ_-1 = 360 МПа, τ_-1 = 200 МПа, ψ_τ = 0,09, табл. 10.2 [2].

Расчет вала в сечении I - I на сопротивление усталости.

σ_а = σ_u = М_AFм / 0,1d³ = 304,7 · 10³ / 0,1 · 40³ = 47,6 МПа

τ_а = τ_к /2 = Т₃ / 2 · 0,2d³ = 148,5 · 10³ / 0,4 · 40³ = 5,8 МПа

К_σ / К_dσ = 3,8 табл. 10.13 [2]; К_τ / К_dτ = 2,2 табл. 10.13 [2];

K_Fσ = K_Fτ = 1 табл. 10.8 [2]; K_V = 1 табл. 10.9 [2].

K_σД = (К_σ / К_dσ + 1 / К_Fσ – 1) · 1 / K_V = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8

K_τД = (К_τ / К_dτ + 1 / К_Fτ – 1) · 1 / K_V = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2

σ_-1Д = σ_-1 / K_σД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа, τ_-1Д = τ _-1 / K_τД = 200 / 2,2 = 91 МПа

S_σ = σ_-1Д / σ_а = 94,7 / 47,6 = 2; S_τ = τ _-1Д / τ _а = 91 / 5,8 = 15,7

S = S_σS_τ /

= 2 · 15,7 / = 2,6 > [S] = 2,5

Прочность вала обеспечена.

Выбор типа подшипника.

Осевые нагрузки отсутствуют, поэтому берем радиальные шарикоподшипники №208, С = 32 кН, С₀ = 17,8 кН, d×D×B = 40×80×18

Q_A = R_A' K_δK_T = 6377 · 1,3 · 1 = 8290 H

Ресурс подшипника:

L_h = a₂₃(C / Q_A)^m (10⁶ / 60n₃) = 0,8 · (32 / 8,29)³ · (10⁶ / 60 · 66,88) = 1,1 · 10⁴ч

1,1 · 10⁴ч < [t] = 2,5 · 10⁴ч

Так как L_h < [t] возьмем роликовые подшипники №2308; С = 80,9 кН;

d×D×B = 40×90×23, тогда:

L_h = 0,7 · (80,9 / 8,29)^3,3 · (10⁶ / 60 · 66,88) = 3,2 · 10⁴ ч > [t] = 2,5 · 10⁴ ч

Подшипник подходит.

7. Расчет ведущего вала и расчет подшипников для него

Диаметр выходного конца вала, исходя из расчета на кручение:

d =

= = 11,5 мм

Принимаем: d_вых = d_эл.дв. = 22 мм, под подшипники – Ø25 мм. Вал изготовлен заодно с шестерней Z₁.

Усилие от муфты: F_M = 125

= 125 = 345 H

F_t1 = 579 H, F_r1 = 211 H, a = 40 мм, b = 115 мм, с = 80 мм.

Реакции от усилий в зацеплении:

R_Bx(a + b) – F_t1a = 0; R_Bx = F_t1a / (a + b) = 579 · 0,04 / 0,155 = 149 H

R_Ax = F_t1 – R_Bx = 579 – 149 = 430 H

M_x = R_Axa = 430 · 0,04 = 17,2 H · м

R_By = F_r1a / (a + b) = 211 · 0,04 / 0,155 = 55 H

R_Ay = F_r1 – R_By = 211 – 55 = 156 H

M_y = R_Byb = 55 · 0,115 = 6 H · м

Реакции от усилия муфты:

F_M(a + b + c) – R_AFм(a + b) = 0;

R_AFм = F_M(a + b + c) / (a + b) = 345 · 0,235 / 0,155 = 523 H

R_BFм = R_AFм - F_M = 523 – 345 = 178 H

М_ХFм = R_BFм b = 178 · 0,115 = 20,5 Н · м

М_АFм = F_M с = 345 · 0,08 = 27,6 Н · м

R_A =

= = 457 H

R_B =

= = 159 H

Для расчета подшипников:

R_A' = R_A + R_AFм = 457 + 523 = 980 H

R_B' = R_B + R_BFм = 159 + 178 = 337 H

Опасное сечение I – I. Концентрация напряжений в сечении I – I вызвана нарезкой зубьев.

М_I-I =

= = 38,2 Н · м

Определим диаметр вала в опасном сечении при совместном действии изгиба и кручения:

М_пр =

= = 38,8 Н · м

d_I-I =

= = 18,6 мм < d_t1 = 23,13 мм

Прочность вала обеспечена.

Выбор типа подшипника.

Осевые нагрузки отсутствуют, поэтому берем радиальные шарикоподшипники №205,

С = 14 кН, С₀ = 6,95 кН, d×D×B = 25×52×15

Q_A = R_A' K_δK_T = 980 · 1,3 · 1 = 1274 H

Ресурс подшипника:

L_h = a₂₃(C / Q_A)^m (10⁶ / 60n₁) = 0,8 · (14 / 1,27)³ · (10⁶ / 60 · 1410) = 1,3 · 10⁴ч

1,3 · 10⁴ч < [t] = 2,5 · 10⁴ч

Так как L_h < [t] возьмем роликовые подшипники №2305; С = 40,2 кН;

d×D×B = 25×62×17,

тогда

L_h = 0,7 · (40,2 / 1,27)^3,3 · (10⁶ / 60 · 1410) = 7,3 · 10⁴ ч > [t] = 2,5 · 10⁴ ч

Подшипник подходит.

8. Расчет промежуточного вала и расчет подшипников для него

Исходные данные:

F_t2 = 579 H, F_r2 = 211 H, k = 43 мм, d = 60 мм, l = 54 мм, F_t3 = 1959 H, F_r3 = 713 H.

R_Сx(l + d + k) – F_t3(k + d) - F_t2k = 0;

R_Cx = (F_t3(k + d) + F_t2k) / (l + d + k) = (1959 · 0,103+ 579 · 0,043)/ 0,157 = 1444 H

R_Dx = F_t3 + F_t2 – R_Cx = 1959 + 579 – 1444 = 1094 H

R_Cy = (F_r3(k + d) - F_r2k) / (l + d + k) = (713 · 0,103- 211 · 0,043)/ 0,157 = 410 H

R_Dy = F_r3 - F_r2 – R_Cy = 713 - 211 – 410 = 92 H

M_x = R_Cxl = 1444 · 0,054 = 78 H · м; M'_x = R_Dxk = 1094 · 0,043 = 47 H · м

M_y = R_Cyl = 410 · 0,054 = 22 H · м; M'_y = R_Dyk = 92 · 0,043 = 4 H · м

M_I-I =

= = 81 H · м

R_C =

= = 1501 H

R_D =

= = 1098 H

Опасное сечение I – I. Концентрация напряжений в сечении I – I вызвана нарезкой зубьев. Определим диаметр вала в сечении I – I по совместному действию изгиба и кручения:

М_пр =

= = 87,5 Н · м

d_I-I =

= = 24,4 мм < d_t3 = 35,25 мм