Проектирование привода ленточного транспортера (стр. 4 из 6)
L10ah = 1*0.7*(41000/587.1)3 * 106/60*317 = 6.2*106 часов, что больше заданного ресурса 105 часов работы.
Так как расчетный ресурс больше требуемого
, вероятность безотказной работы выше 90%.4.5 Расчет подшипников приводного вала
Рис.19 Расчетная схема приводного вала
Силы, действующие на вал:
Ft = 7200 H
TT = 1553.1 Hм
Тпр = 1553.1*0.98 = 1522 Нм
Fм = 250 (Тпр)1/2
Fм = 9753.36 H – консольная сила, действующая на вал.
lAB = 640 мм, lCB = 740 мм.
Вертикальная плоскость.
Рис.20 Расчетная схема приводного вала. Вертикальная плоскость
∑М(А) = 0
- Ft*0.320 + FrB*0.640 = 0
FrB = Ft*0.320/0.640
FrB = 3600 H
∑М(B) = 0
Ft*0.320 - FrA*0.640 = 0
FrA = Ft*0.320/0.640
FrA = 3600 H
Плоскость с консольной нагрузкой.
Рис.21 Расчетная схема приводного вала. Плоскость с консольной нагрузкой
∑М(А) = 0
- Fм*0.100 - FмB*0.640 = 0
FмB = - Fм*0.100/0.640
FмB = -1523.9 H
∑М(B) = 0
- Fм*0.740 + FмA*0.640 = 0
FмA = Fм*0.740/0.640
FмA = 11277 H
Радиальные нагрузки, действующие на подшипники:
FrAmax = FrA + FмA = 14877.1 H
FrBmax = FrB + FмB = 5123.9 H
Опора А – самая нагруженная.
е для подшипника = 0.17
Fa/Fr = 0, т.к. нет осевых сил.
Из таблицы 24.12 при Fa/Fr ≤ e, принимаем X = 1, Y = 3.7.
Рассчитаем эквивалентную радиальную динамическую нагрузку
Pr = (XVFr + YFa)KБKT
V -коэффициент вращения кольца,
KБ - коэффициент безопасности, учитывающий погрешность в определении нагрузки и динамической работы механизма. Kб = 1.4.
КТ - температурный коэффициент, равный 1 при температуре, меньшей 100 С.
Тогда Pr = 5040 H
Расчетный скорректированный ресурс подшипника при вероятности безотказной работы 90%:
Где эквивалентная динамическая нагрузка,
- показатель степени, k = 3 для шариковых подшипников, 
- базовая динамическая грузоподъемность подшипника. 
- частота вращения кольца, мин-1, 
- коэффициент долговечности в функции необходимой надежности, равный 1 при вероятности 90%, 
- коэффициент, характеризующий совместное влияние на долговечность особых свойств металла деталей подшипника и условий его эксплуатации, равный 0,7 при обычном режиме работы.L10ah = 1*0.7*(31000/5040)3 * 106/60*32.5= 0.8*106 часов, что больше заданного ресурса 105 часов работы.
Так как расчетный ресурс больше требуемого
, вероятность безотказной работы выше 90%.5 Расчет валов на прочность
Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.
Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности.
5.1 Расчет быстроходного вала на статическую прочность
Материал вала принимается Сталь 40Х, на основании передачи высокого крутящего момента, вследствие чего необходим высокий предел текучести по кручению, каким и обладает выбранная сталь, разработанная специально для высоконагруженных валов.
Для стали 40Х ([1], стр. 185):
σт = 750 *106 Па предел текучести при изгибе;
τт = 450 *106 Па предел текучести при кручении;
σв = 900 *106 Па временное сопротивление;
σ-1 = 410 *106 Па
τ-1 = 240 *106 Па пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручении;
ψτ = 0.1 коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений;
Кп = 2.2 коэффициент перегрузки.
Силы, действующие на вал:
Tб = 53.8 Нм
Ftб = 1582.8 Н
Frб = 587.1 Н
Fм = 733,48 Н
FA = 310.9 H
Расчетная схема:
Горизонтальная плоскость:
Рис.22 Эпюра моментов и сил быстроходного вала. Горизонтальная плоскость
Горизонтальные реакции опор (найдены в 4.2.):
FrA = 410.61 H
FrB = -176.38 H
Вертикальная плоскость:
Рис.19 Эпюра моментов и сил быстроходного вала. Вертикальная плоскость
Вертикальные реакции опор (найдены в 4.2.):
FrA = 791.4 H
FrB = 791.4 H
Плоскость с консольной нагрузкой.
Рис.23 Эпюра моментов и сил быстроходного вала. Плоскость с консольной нагрузкой
Вертикальные реакции опор (найдены в 4.2.):
FмA = 773,3 H
FмB = 1506.7 H
Опасным сечением является сечение в шестерне.
Мх = 71.2 Нм
Му = 26.4 Нм
Мм = 34.75 Нм
Мк = 105.4 Нм
КП = 2.2 – коэффициент перегрузки.
Определим нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:
σ = Mmax*103/W;
τ = Mкmax*103/Wк, где
Mmax = KП((Mx2 + My2)1/2 + Mм) = 243.5 Нм
Мкmax = KП Мк = 231.88 Нм
W = 0.1d3 = 4287.5 мм3
Wк = 0.2d3 = 8575 мм3
σ = 243.5*103/4287.5 = 56.7 МПа;
τ = 231.8*103/8575 = 27 МПа.
SТσ = σТ/ σ = 750/56.7 = 13.23 – коэффициент текучести,
SТτ = τТ/ τ = 450/27 = 16.7 - коэффициент текучести.
Коэффициент запаса по текучести:
SТ ≥ [SТ] = 2
SТ = SТσ* SТτ/(SТσ2 + SТτ2)1/2 = 13.23*16.7/(176.89 + 278.89)1/2 = 10.35 > 2 – статическая прочность обеспечена.
5.2 Расчет быстроходного вала на усталостную прочность
Расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчет выполняют в форме проверки коэффициента S запаса прочности, минимально допустимое значение которого принимают в диапазоне [S]=1,5 – 2,5 в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля.
Где τ-1D и σ-1D – пределы выносливости сплошного образца вала при симметричном цикле и данном сечении,
ψτD – коэффициент чувствительности асимметрии цикла.
Где КσD и КτD – коэффициенты снижения предельной выносливости материала вала в данном сечении.
, гдеКσ и Кτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений,
Кdσ и Кdτ - коэффициенты, учитывающие абсолютные размеры поперечного сечения вала,
КFσ и КFτ - коэффициенты, учитывающие качество рабочих поверхностей вала,
КV – коэффициент, учитывающий поверхностное упрочнение поверхности вала.
σ-1D = 410/3.52 = 116.48
τ-1D = 240/3.19 = 75.26
σA = M*103/W = 16.7 МПа,
τA = Mкmax*103/2Wк = 6.2 МПа.
Sσ = σ-1D/ σA = 116.48/16.7 = 6.97
Sτ = τ-1D/ τA = 75.26/6.2 = 12.14
S = Sσ* Sτ/(Sσ2 + Sτ2)1/2 = 6.97*12.14/(48.58 + 147.4)1/2 = 6.04 > 2.5 - усталостная прочность обеспечена.
5.3 Расчет тихоходного вала на статическую прочность
Материал вала принимается Сталь 40Х, на основании передачи высокого крутящего момента, вследствие чего необходим высокий предел текучести по кручению, каким и обладает выбранная сталь, разработанная специально для высоконагруженных валов.
Для стали 40Х ([1], стр. 185):
σт = 750 *106 Па предел текучести при изгибе;
τт = 450 *106 Па предел текучести при кручении;
σв = 900 *106 Па временное сопротивление;
σ-1 = 410 *106 Па
τ-1 = 240 *106 Па пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручении;
ψτ = 0.1 коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений; Кп = 2.2 коэффициент перегрузки.
Силы, действующие на вал:
Tт = 1553.1 Нм
Ftт = 7805.1 Н
Frт = 2876.8 Н
м = 9852.3 Н
FAт = 1245.8 H
Расчетная схема:
Горизонтальная плоскость:
