Проектирование приводной станции пластинчатого конвейера

курсовая работа

8. Размеры валов. Расчёт валов на прочность. Подбор подшипников

С учётом типа редуктора предварительно назначаем роликовые радиально-упорные конические подшипники

Предварительные размеры ведущего вала:

Расчёт на прочность ведущего вала:

Данные нагрузок на коническую шестерню берём из расчётов:

Ft =2194 Н - окружная сила

Fr1 = 759,5 Н - радиальная сила

Fа1 =246,7 Н - осевая сила

Fа1 - переводим в изгибающий момент = (246,7*45/2)/100 = 55,5 Н*м

Переносим Ft к оси вала для расчёта реакции опор в горизонтальной плоскости (по оси ОХ) Ft = 2194 Н

Расчёт реакций опор в вертикальной плоскости:

?Ма (Fк) = 0: RВУ*0,8-Fr*(0,8+0,28)+М = 0 => RВУ= (Fr*1,08-М)/0,8

RВУ= (759,5*1,08-55,5)/0,8 = 955,95 Н

?Fку = 0: RВУ-RАУ- Fr = 0 => RАУ = RВУ - Fr

RАУ = 955,95-759,5 = 196,45 Н

Проверка:

?Мв (Fк) = 0: RАУ*0,8+М- Fr*0,28=196,45*0,8+55,5-759,5*0,28=0

Строим эпюры изгибающих моментов:

1 участок

0?Z1?0,8

?Мо1 (Fк) = 0: -Ми+ RАУ*Z1=0 => Ми = RАУ* Z1

При Z1 = 0 Ми =0

При Z1 = 0,8 Ми = 196,45*0,8 = 157,16 Н

2 участок

0?Z2?0,28

?Мо2 (Fк) = 0: Ми+М- Fr* Z2=0 => Ми = -М+ Fr* Z2

При Z2 = 0 Ми =-55,5

При Z2 = 0,28 Ми = -55,5+759,5*0,28 = 157,16 Н

По полученным данным строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости.

Расчёт реакций опор в горизонтальной плоскости:

?Ма (Fк) = 0: RВX*0,8-Ft*(0,8+0,28) = 0 => RВX= (Ft*1,08)/0,8

RВX= (2194*1,08)/0,8 = 2961,9 Н

?Fкx = 0: RВX-RАX- Ft = 0 => RАX = RВX - Ft

RАX = 2961,9-2194 = 767,9 Н

Проверка: ?Мв (Fк) = 0: RАX*0,8- Ft*0,28= 767,9*0,8-2194*0,28=0

Строим эпюры изгибающих моментов:

1 участок

0?Z3?0,8

?Мо3 (Fк) = 0: -Ми+ RАX*Z3=0 => Ми = RАX* Z3

При Z3 = 0 Ми =0

При Z3 = 0,8 Ми = 767,9*0,8 = 614,32 Н

2 участок

0?Z4?0,28

?Мо4 (Fк) = 0: Ми- Ft* Z4=0 => Ми = Ft* Z4

При Z4 = 0 Ми = 0

При Z4 = 0,28 Ми = 2194*0,28 = 614,32 Н

По полученным данным строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости.

Определяем нагрузку в опасном сечении:

Ми = v(157,162+614,322) = 634,1 Н

Определяем эквивалентное напряжение:

уэкв = v( уz2+3ф2),

где по условию пластичности Мизеса уz = Миопасн/Wос

уz = 634,1/ Wос; ф = Мкр/2Wос = 44,07/2Wос = 22,035/Wос

уэкв = v[(634,1/Wос)2+3*(22,035/Wос)2] =

v[(402082,8/Wос2)+(1456,6/Wос2)] =

v(403539,4/Wос2) = 635,2/Wос ? [у]

Wос = р*d3/32 = 635,2/[у]

d =3v[(635,2*32)/(3,14*250*106)] = 2,93*10-2=29,3 мм

Исходя из предварительно принятого диаметра под подшипник 35 мм, условие прочности выполняется т.к. 35 мм > 29,3 мм

Подбор подшипников

Подшипники подбираем по более нагруженному участку (в т. В)

Суммарная реакция опоры:

RВУ= 955,95 Н; RВХ=2961,9 Н

RВ = v(955,952+2961,92)=3112,3 Н

Подбираем подшипник

Условное обозначение

d мм

D мм

B мм

Грузоподъёмность

С кН

С0 кН

7507А1

35

72

23

70

83

Отношение

Fа / С0 = 246,7/83000 = 0,0029 - этой величине соответствует е=0,06

Отношение

Fа / RВ =246,7/3112,3=0,079 > е

Х=0,88 У=1,6

Рассчитываем эквивалентную нагрузку:

Рэ = (XVRB+УFа)*Кбт

где: V = 1 - вращается внутреннее кольцо подшипника;

Кб=1 - коэффициент безопасности

Кт=1 - температурный коэффициент

Рэ = (0,88*1*3112,3+1,6*246,7)*1*1=3133 Н

Расчётная долговечность млн. об.

L= (C/ Рэ)3=(70000/3133)3=11153 млн.об.

Расчётная долговечность, ч.

Lh = (L*106)/(60*n) = (11153*106)/(60*1455) = 127,7*103 часов

Фактическое время работы редуктора LF = 46954 часа

LF = 46954 < Lh =127700

Подшипник пригоден к эксплуатации на весь срок службы редуктора.

Предварительные размеры промежуточного вала:

Расчёт на прочность промежуточного вала:

Данные нагрузок на коническую шестерню берём из расчётов:

Ftк =2194 Н - окружная сила конического колеса

Frк = 246,7Н - радиальная сила конического колеса

Fак =759,5 Н - осевая сила конического колеса

Ftц =3621 Н - окружная сила цилиндрического колеса

Frц = 1318 Н - радиальная сила цилиндрического колеса

Fак - переводим в изгибающий момент = (759,5*56)/100 = 425,3 Н*м

Переносим силы Ft к оси вала для расчёта реакций опор в горизонтальной плоскости (по оси ОХ) Ftк = 2194 Н; Ftц = 3621 Н силы будут противоположно направлены.

Расчёт реакций опор в вертикальной плоскости:

?Fкz = 0: RАz- Fак = 0 => RАz = Fак = 759,5 Н

?Ма (Fк) = 0: RВУ*(0,37+0,38+0,34)+М-Frк*0,37- Frц*(0,37+0,38) = 0 =>

RВУ= (Fr*0,37+ Frц *0,75-М)/1,09

RВУ= (246,7*0,37+1318*0,75-425,3)/1,09 = 625,34 Н

?Fку = 0: RВУ+RАУ- Frц- Frк = 0 => RАУ = Frц+ Frк- RВУ

RАУ = 1318+246,7-625,34 = 939,36 Н

Проверка:

?Мв (Fк) = 0: М+Frк*(0,38+0,34)+Frц*0,34-RАУ*1,09=

=425,3+246,7*0,72+1318*0,34-939,36=0

Строим эпюры изгибающих моментов:

1 участок

0?Z1?0,37

?Мо1 (Fк) = 0: Ми- RАУ*Z1=0 => Ми = RАУ* Z1

При Z1 = 0 Ми =0

При Z1 = 0,48 Ми = 939,3*0,37 = 450,86 Н

2 участок

0?Z2?0,38

?Мо2(Fк)=0: Ми+М-RАУ*(0,37*Z2)+Frк* Z2=0 =>Ми=-М+RАУ*(0,37*Z2)--Frк* Z2

При Z2 = 0 Ми =-425,3+450,86=25,56

При Z2 = 0,28 Ми =-425,3+939,3+0,75-246,7*0,38=212,6Н

3 участок

0?Z3?0,34

?Мо3 (Fк) = 0: -Ми+RВУ*Z3=0 => Ми = RВУ* Z3

При Z1 = 0 Ми =0

При Z1 = 0,34 Ми = 625,34*0,34 = 212,6 Н

По полученным данным строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости.

Расчёт реакций опор в горизонтальной плоскости:

?Ма (Fк) = 0: Ftц*(0,37+0,38)-Ftк*0,37-RВX*(0,37+0,38+0,34) = 0 =>

RВX=(Ftц*0,75-Ftк*0,37)/1,09

RВX= (3621*0,75-2194*0,37)/1,09 = 1525,35 Н

Делись добром ;)