Привод ленточного конвейера
4.1 РасСчет промежуточного вала.
d1=237,73мм; d2=80 мм; Т=231.71 Нм; =20; =12;
Материал вала сталь 40ХН
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточно го конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
18 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
в=1600МПа; т=600МПа.
Предварительно определяем диаметр вала:
d=3
d=3=35 мм.
Принимаем d=35 мм.
Определяем силы в зацеплении:
Окружная: Ft=Ft2= 2Ft/2=2T/d1
Ft1= 2231.71 103/188,02=2431 Н
Ft2=Ft1= 2T/d2=2231.71 103/80=2721 Н
Радиальная: Fr1= tgFt1/cos
Fr3=tg202431/cos14,53=250 Н
Fr2=Fr1=tg202721=1252 H
Осевая: Fa3= Ft3tg
Fa3=tg122431=665 Н
Выбираем предварительно подшипники:
Выбираем шариковые радиальные подшипники легкой узкой серии 207 d=35мм, D=72мм, В=17мм
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточно го конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
19 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
Определяем расстояния между точками приложения сил:
l1=В/2+b1/2+10=20+7+10=37 мм;
L=l/2=В+b2+3=40+70+5=135/2=68 мм;
Определяем опорные реакции в вертикальной плоскости:
? Ma=0; -Rb(210)+ -Fr2(155)+Fa2d1/2-Fr1(55) =0
Rb= Fr2(155)- Fa2d1/2+Fr1(55)/ 210=-154 H
? Mb=0; Ra(2 +2l1)+Fad1/2-Fad1/2+Fr1(2L+2l1)-Fr3(L+l1)=0
Ra= -Fr L +Fr3/2 = -848 H
Проверка: ?Y=0; Ra+Rb-2Fr1+Fr3=0;
-848+1252-154 - 250 =0
Определяем опорные реакции в горизонтальной плоскости:
?Ma=0; -Rb(2L+2l1)-Ft(2L+2l1)+Ft3(L+l1)=0
Rb=-Ft1+Ft3/2=-2431+2721/2= 1081 Н
?Mb=0; Ra(2L+2l1)+Ft(2L+2l1)-Ft3(L+l1)=0
Ra=Ft3/2-Ft1=1515-1831=791Н
Проверка: ?Y=0; Ra+Rb-2Ft1+Ft3= -1081 -2431+2721+791=0
Строим эпюры изгибающих моментов в горизонтальной и вертикальной плоскостях:
Вертикальная плоскость:
М2= Rвl1= 15455= -8470 Hмм
M21= Rв55- Fr 68= -1504105 - 125268 = 22784 Hмм
M1= Ra37 = 84855 = -46640 Hмм
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточного конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
20 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
Горизонтальная плоскость:
М1= Ral1= 108155= 59455 Hмм
M2= Rвl1= 79155= 43505 Hмм
Строим эпюру эквивалентных моментов.
M=
М1==63781 Нмм
М21==60055 Нмм
М2==63671 Нмм
Строим эпюры кручения и эквивалентных моментов:
Мк1=231710 Нмм
Мк2=231710 Нмм
Мэкв=
Мэкв1==240328 Нмм
Мэкв21==240299 Нмм
Мэкв21==239366 Нмм
Наиболее нагруженным вал является под шестерней.
Определение диаметра вала в опасном сечении:
do=3 кручении.
[-1]=стедKL/(Kд[S])
. =1,6; [S]=3 ; Кд=1,6; е=0,7 [2.c.275]
[-1]=3800,71,61/(31,6)=88,7МПа
do=3=28,4 мм
Принимаем диаметр вала под колесом d=40мм.
Остальные размеры вала принимаем из конструктивных соображений. Диаметр вала между цапфой и шестерней принимаем dпш=34мм.
Определяем пределы выносливости стали при изгибе и кручении:
-1=0,35в+(70…120) [1.c.295]
-1=0,351600+100=380МПа
ф-1=(0,5…0,58)-1 [1.c.295]
ф-1=0,54380=205МПа
Находим нормальное и касательное напряжение в опасном сечении:
а=и=М/W
W=рd3/32=3,14403/32=16325мм2
а= 240328 /16325=8,8МПа
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточного конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
22 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
фа=фм=Т/(2Wк)
Wк=рd3/16=3,14553/16=32651мм2
фа=217710/32651=7,5МПа
Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
S=-1/(ka/е+шn)
Sф=ф-1/(kффa/еф+шффm)
k=1,6; kф=1,5; е=0,7; еф=0,76; ш=0,25; шф=0,15 [1.c.300]
S=380/(8,81,6/0,7+0,250)=20,6
Sф=205/(1,57,5/0,76+7,50,15)=35,3
Определяем общий коэффициент запаса:
S=SSф/ [1.c.300]
S=20,635,3/=9,6
Прочность обеспечена, т.к. [S]=2,5.
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточного конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
23 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
Назначаем квалитеты точности и шероховатость поверхностей.
Вал выполняют по следующим квалитетам точности: под подшипником и втулками к6, под колесами h8.
Назначаем следующие шероховатости поверхностей вала Rа мкм: под колесами 0,8; под уплотнением 0,25; под подшипником 0,8; на остальных поверхностях 6,3.
Расчет тихоходного вала.
Исходные данные:
d1=320 мм;
Т=870850 Нмм; =20;
Материал вала сталь 45
в=610МПа; т=360МПа.
Предварительно определяем диаметр выходного конца вала:
d=3
d=3=54,7 мм.
Принимаем d=55мм.
Определяем силы в зацеплении:
Окружная: Ft1= Ft2=T/d1
Ft1= Ft2=2870850/320 =5326 Н
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточного конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
24 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
Радиальная: Fr=tgFt1
Fr=tg205326 =1938 Н
Fм=0,3Ft=0,35326 =1600 H
Выбираем предварительно подшипники и муфту:
Выбираем шариковые радиальные подшипники средней серии 311 d1=55мм, D=120 мм, В=29мм
Выбираем муфту зубчатую L м =55мм, D=170мм
Определяем расстояния между точками приложения сил:
l1=В/2+b1/2+10=55 мм;
L=l/2=В+b2+3=100 мм;
Определяем опорные реакции в вертикальной плоскости:
? Ma=0; Rb2l1-2Frl1=0
Rb=1938 55/210= 1065 H
? Mb=0; -Ra2l1+2Frl1=0
Ra= 1938 100/210=873 H
Проверка: ?Y=0; -Ra-Rb+Fr=0;
-873- 1065 +1938 =0
Определяем опорные реакции в горизонтальной плоскости:
?Ma=0;-Rb2l1+2Ftl1- Fм (l+2l1)=0
Rb=(Ftl/2- 2Fм (l+2l1))/(2l)=(5326 (136+176)-1600298)/216 = 4673 Н
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточного конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
25 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
?Mb=0; Ra2l1-Ftl1- Fм l=0
Ra=(Ftl1+ Fм l)/(2l1)=( 5326 66+160060)/216=947 Н
Проверка: ?Y=0; Ra+Rb-2Ft+ Fм = 947-4673-5326 +1600=0
Строим эпюры изгибающих моментов в горизонтальной и вертикальной плоскостях:
Вертикальная плоскость:
М1=Ral1= - 87355= - 48015 Hмм
Горизонтальная плоскость:
М2= - Ral1= - 467355 =-257015 Hмм
M1= - Fмl=160055 = - 88000 Hмм
Строим эпюру эквивалентных моментов.
M=
М2==261462 Нмм
Ма=88000 Нмм
Строим эпюры кручения и эквивалентных моментов:
Мк=870850 Нмм
Мэкв=
Мэкв3=870850 Нмм
Мэкв2==875285 Нмм
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточного конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
26 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
Мэкв1==909253 Нмм
Наиболее нагруженным вал является под колесом.
Определение диаметра вала в опасном сечении:
do=3
[-1]=стедKL/(Kд[S])
=1,6; Кд=1,75; е=0,8
[-1]=3800,81,61/(31,75)=92,5 МПа
do=3=45,6мм
Принимаем диаметр вала под зубчатым колесом d=50 мм.
dподш=3=45,2 мм
Принимаем диаметр вала под подшипником d=45 мм.
Принимаем диаметр выходного конца вала d=40 мм
Остальные размеры вала принимаем из конструктивных соображений.
Определяем пределы выносливости стали при изгибе и кручении:
-1=0,35в+(70…120)
-1=0,35640+100=313,5МПа
ф-1=(0,5…0,58)-1
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточного конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
27 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
ф-1=0,54313,5=170МПа
Находим нормальное и касательное напряжение в опасном сечении:
а=и=М/W
W=рd3/32=3,14503/32=8942мм2
а=909253 /8942=87,7МПа
фа=фм=Т/(2Wк)
Wк=рd3/16=3,14603/16=178168мм2
фа=870850 /(1781682)=23,8 МПа
Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
S=-1/(ka/е+шn)
Sф=ф-1/(kффa/еф+шффm)
где: kф и k - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении,
еф и е - коэффициенты, учитывающие снижение механических свойств металла с ростом размеров заготовок,
шф и ш - коэффициенты учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала.
k=1,75; kф=1,5; е=0,81; еф=0,7; ш=0,25; шф=0,15 [1.c.300]
S=313,5/(87,71,75/0,81+0,250)=2,1
Sф=170/(1,523,8/0,7+23,80,15)=5,3
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточного конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
28 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||
Определяем общий коэффициент запаса:
S=SSф/
S=2,15,3/=2,75
Назначаем квалитеты точности и шероховатость поверхностей.
Вал выполняют по следующим квалитетам точности: под муфтой h6, под уплотнением к7, под подшипником к6, под колесом h8.
Назначаем следующие шероховатости поверхностей вала Rа мкм: под муфтой 0,8; под уплотнением 0,25; под подшипником 0,8; на остальных поверхностях 6,3.
Таблица
Изм |
Лист |
№докум |
Подпись |
дата |
||||||
Разраб. |
Привод ленточного конвейера |
Литера |
Лист |
Листов |
||||||
Пров. |
У |
29 |
46 |
|||||||
Н.контр. |
||||||||||
Утв. |
||||||||||