Привод ленточного транспортера 2 (стр. 4 из 7)
Диаметр d2 округлен по стандартному ряду Ra 40 по ГОСТ 6636-69, принят d2 = 20 мм.
Диаметр d2 должен быть кратным 5 (диаметр шейки вала должен быть равен внутреннему диаметру подшипника), по рекомендации [1] разность диаметров между соседними участками вала должна составлять 3…10 мм. Принят: d2 = 25 мм.
Согласно рекомендациям [1] все диаметры увеличиваются и принимаются:
d1 = 30 мм;
d2 = 35 мм.
Расчет вала II
Промежуточный вал (рисунок 5).
Рисунок 5-Промежуточный вал
Диаметр d1, мм рассчитан по формуле (88) при Т2 = 124,14 Н×м и tдоп = 15 МПа [1]:
d
= 
= 34,8 мм.Диаметр d1 округлен по стандартному ряду Ra 40 по ГОСТ 6636-69, принят: d1 = 35 мм.
С учетом вышеупомянутых требований диаметр d2 принят: d2 = 30 мм.
Диаметр d3 принят: d3 = 40 мм.
Расчет вала III.
Выходной вал (рисунок 6).
Рисунок 6-Выходной вал
Диаметр d3, мм рассчитан по формуле (88) при Т3 = 418,66 Н×м и tдоп = 25 МПа [1]:
d
= 
= 44,02 мм.Диаметр d3 округлен по стандартному ряду Ra 40 по ГОСТ 6636-69, принят d3 = 45 мм.
6. Приближенный расчет валов
Исходные данные:
Вал I: Ft1 = 2069 Н; Fa1 = 202,5 H; Fr1 = 725,3 Н.
Вал II: Ft2 = 2069 Н; Fr2 = 202,5 Н; Fa2 = 725,3 H; Ft1 = 3834,8 Н; Fa1 = 905,9 H;
Fr1 = 1434,3 Н.
Вал III: Ft2 = 3834,8 Н; Fa2 = 905,9 H; Fr2 = 1434,3 Н; F = 6882 Н.
Целью приближенного расчета валов является получение более достоверных результатов, чем после ориентировочного расчета валов, так как диаметр вала определяется из расчета на сложное напряженное состояние при действии крутящего и изгибающих моментов [1].
Исходными данными являются: силы, действующие на колеса, расстояния между линиями действия всех сил, диаметры колес.
Проекции реакций опор валов определяются из уравнений равновесия:
SМ1 = 0,(89)
SМ2 = 0,(90)
SY = 0,(91)
Реакция опоры по формуле [1]:
,(92)где Rx – проекция опоры на ось Х, Н;
Ry – проекция опоры на ось Y, Н.
Эпюры изгибающих моментов построены на растянутых волокнах, при помощи данных эпюр выявляются опасные сечения, в которых определяется суммарный изгибающий момент М.
Суммарный изгибающий момент М, Н×м [1]:
,(93)где Мx – изгибающий момент в вертикальной плоскости, Н×м;
Мy – изгибающий момент в вертикальной плоскости, Н×м.
Приведенный момент Мпр, Н×м [1]:
,(94)где Т – крутящий момент на валу, Н×м;
a – коэффициент, учитывающий соответствие циклов касательного и нормального напряжений (a = 0,7 [1]).
Диаметр вала d, мм [1]:
,(95)где s-1доп – допускаемое нормальное напряжение, МПа
(s-1доп = 55 МПа [1]).
Расчет вала I
Уравнение равновесия для точки 1 в горизонтальной плоскости:
SМ1y = 0.
SМ1y = R2y×0,09–Fr1×0,12+m = 0.
где m = 1,93 Н×м.
Отсюда:
. 
= 945,6 Н.Уравнение равновесия для точки 1 в вертикальной плоскости:
SМ1x = R2x×0,09–Ft1×0,12 = 0.
Уравнение равновесия для точки 2 в горизонтальной плоскости:
SМ2y = R1y×0,09–Fr1×0,03+m = 0.
Уравнение равновесия для точки 2 в вертикальной плоскости:
SМ2x = R1x×0,09–Ft1×0,03 = 0.
.Суммарный изгибающий момент определен по формуле (93) при Mx=19,8 Н м ; My=62 Н м
Приведенный момент Mпр по формуле (94) при T=32,7 Н м:
Диаметр вала по формуле (95):
.Полученный диаметр вала меньше принятого в ориентировочном расчете.
Принимаем d1=25 мм.
Расчет вала II
Уравнение равновесия для точки 1 в горизонтальной плоскости:
SМ1y = Fr1× 0,037- Fr2× 0,112+R2y× 0,147+m2 - m1= 0.
где m1=38,3 Н × м; m2=38,9 Н × м.
Уравнение равновесия для точки 1 в вертикальной плоскости:
SМ1x = –Ft1×0,037+ Ft2×0,112+ R2x×0,147 = 0.
.Уравнение равновесия для точки 2 в горизонтальной плоскости:
SМ2y = Fr2×0,035–Fr1×0,11 - R1y×0,147 +m2 - m1 = 0.
Уравнение равновесия для точки 2 в вертикальной плоскости:
SМ2x = –Ft2× 0,035 +Ft1× 0,11+R1x× 0,147= 0
.Суммарный изгибающий момент определен по формуле (93) при Mx=88 Н м; My=37,7 Н м
Приведенный момент Mпр по формуле (94) при T=124,14 Н м:
Диаметр вала по формуле (95):
.Полученный диаметр вала меньше принятого в ориентировочном расчете.
Принимаем d1=35 мм.
Расчет вала III
Уравнение равновесия для точки 1 в горизонтальной плоскости:
SМ1y = –Fr2× 0,114+R2y× 0,154 +F× 0,244 = 0.
.Уравнение равновесия для точки 1 в вертикальной плоскости:
SМ1x = Ft2× 0,114 –R2x× 0,154+m=0.
где m=214 Н м;
.Уравнение равновесия для точки 2 в горизонтальной плоскости:
SМ2y = –R1y× 0,154+Fr2× 0,04+F× 0,09 = 0.
.Уравнение равновесия для точки 2 в вертикальной плоскости:
SМ2x = –Ft2×0,04+R1x×0,154+m = 0.
.Суммарный изгибающий момент определен по формуле (93) при Mx=0 Н м; My=619 Н м
Приведенный момент Mпр по формуле (94) при T=418,7 Н м:
Диаметр вала по формуле (95):
.Принимаем d1=50 мм.
7. Подбор подшипников качения
7.1 Подбор подшипников для вала I
Рисунок 10 – Схема установки подшипников
Исходные данные:
посадочный диаметр, d, мм 35;
радиальные нагрузки на подшипниках:
Fr1 =724 Н;
Fr2 = 2917 Н;
осевая сила на шестерне Fa = 202,5 Н;
класс нагрузкиН0,8;
ресурс привода, ч 4596,48;
частота вращения вала, n, об/мин1432;
схема установки подшипников враспор.
Для вала I принимаем однорядные конические роликоподшипники с углом контакта a = 14 ° [2].
Коэффициент осевого нагружения е [2]:
e = 1,5×tga,(96)
e = 1,5×tg 14° = 0,374.
Осевая составляющая S, Н:
S = 0,83×e×Fri,(97)
гдеFri – радиальная нагрузка соответствующей опоры, Н.
S1 = 0,83×0,374×724 = 224,7 Н;
S2 = 0,83×0,374×2917 = 906 Н.
S1 < S2, то по [8]:
Результирующие осевые нагрузки:
Fa1 = Fa + S2,(98)
Fa1 = 202,5 + 906 = 1108,5 Н.
Fa2 = S2 = 906 Н.
Проверяем величину соотношения
[2].гдеFai – осевая нагрузка на соответствующем подшипнике;
V – коэффициент вращения (V = 1 при вращении внутреннего кольца).
В этом случае X = 0,4; Y = 1,6 [2].
Приведенная нагрузка:
P1 = (X×V×Fr1 + Y×Fa1)×Кб×КТ,(99)
где X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;
Кб – коэффициент безопасности, учитывающий динамическую нагрузку (Кб=1,4[2]);
КТ – температурный коэффициент (КТ = 1 при t < 100 °С [2]).
P1 = (0,4×1×724 + 1,6×1108,5)×1,4×1 = 2890 Н.
0,31 < е.В этом случае X = 1; Y = 0 [2].
Приведенная нагрузка:
P2 = V×X×Fr2×Кб×КТ,(100)
P2 = 1×1×2917×1,4×1 = 4083,8 Н.
Далее расчет ведем по наиболее нагруженной опоре [8]:
Эквивалентная нагрузка:
Рэ = КНЕ×Рi,(101)
где КНЕ – коэффициент эквивалентности (КНЕ = 0,8);
Pi – максимальная приведенная нагрузка.
Рэ = 0,8×4083,8 = 3267 Н.
Расчетный ресурс подшипника [9]:
,(102)где n – частота вращения вала, об/мин;
Lп – ресурс подшипника, ч (принимаем Lп = 4596,48 ч, т. е. равным ресурсу привода).
= 394,92млн.об.Потребная динамическая грузоподъемность [9]:
C = L1/p×Pэ,(103)
где р – показатель степени (р = 3,33 [9]).
С =394,921/3,33×3267= 19638 H.
По [2] принимаем для обеих опор конические однорядные роликоподшипники легкой серии 7207.