Привод к лебедке (стр. 4 из 5)

d₁³

, (102)

d₁³

= 38,66 мм

Принимаем d₁ =39 мм

Диаметр второй ступени вала под подшипник d₂, мм определяем по формуле

d₂ = d₁ + 2 ×t, (103)

d₂ = 39 + 2 × 2 = 43 мм

Принимаем d₂ = 45 мм.

Диаметр третьей ступени d₃, мм определяем по формуле

d₃ = d₂ + 3,2 ×r, (104), d₃ = 45 + 3,2 × 1,6 = 50,12 мм

принимаем d₃ = 50 мм.

Вал ведущего барабана:

Диаметр вала первой ступени d₁, мм определяем по формуле

d₁³

, (105)

d₁³

= 51,41 мм,

Принимаем d₁ = 52 мм.

Диаметр второй ступени вала под подшипник d₂, мм определяем по формуле

d₂ = d₁ +2 ×t, (106)

d₂ = 52 + 2 × 2,8 = 57,6 мм,

Принимаем d₂ =58 мм.

Диаметр третьей ступени d₃, мм определяем по формуле

d₃ = d₂ + 3,2 ×r, (107)

d₃ = 58+ 3,2 × 3 = 67,6 мм

Принимаем d₃ = 68 мм.

Расстояние между деталями передач.

Зазор между вращающимися деталями редуктора и стенка корпуса а, мм определяем по формуле

а =

+ 4, (108)

где L - наибольшее расстояние между внешними поверхностями деталей передач

а =

+ 4 = 11,14 мм

Принимаем а = 11 мм.

Расстояние между дном корпуса и поверхностью червяка b, мм определяем по формуле

b> 4 × а, (109)

b= 4 × 11 = 44 мм

8. Предварительный выбор подшипника

Для быстроходного вала выбираем роликоподшипник конический однорядный № 7205

d_п = 25 мм, D= 52мм, Т = 16,5 мм, е = 0,36; Y= 1,67; Сr= 23,9 кН, Сrо = 22,3 кН.

Смещение точки приложения опорных реакций а, мм определяем по формуле

а = 0,5 × (Т + (D+ d_п) × е/3), (110)

а = 0,5 × (16,5 + (25 + 52) × 0,36/3) = 12,87 мм,

Для тихоходного вала выбираем роликоподшипник конический однорядный № 7209

d_п = 45 мм, D= 85 мм, Т = 21 мм, е =0,41; Y= 1,45; Сr= 42,7 кН, Сrо = 33,4 кН.

Смещение точки приложения опорных реакций определяем по формуле (110)

а = 0,5 × (21 + (45 + 85) × 0,41/3) = 19,38 мм,

Для вала ведущей звездочки выбираем роликоподшипник конический однорядный № 7310

d_п = 50 мм, D= 90 мм, Т = 22 мм, е = 0,37; Y= 1,60; Сr= 52,9 кН, Сrо = 40,6 кН.

Смещение точки приложения опорных реакций определяем по формуле (110)

а = 0,5 × (22 + (50 + 90) × 0,37/3) = 19,63 мм,

9. Выбор муфты

Для соединения выходных концов вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора, установленных на общей раме выберем:

Втулочно-пальцевую муфту 31,5-15 - I.I. - 18-II.2-У3 ГОСТ 21424-75, Δr= 0,2.

Радиальная жесткость упругой втулочно-пальцевой муфты С_Δr= 2140 Н.

Радиальная сила, Fм, кН вызванная радиальным смещением определенным по соотношению

Fм = С_Δr× Δr, (111)

Fм = 2140×0,2 = 0,428 кН

10. Определение реакций в опорах подшипников валов

Определение опорных реакций и построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил.

Быстроходный вал. Исходные данные: Ft₁ = 0,521 кН; Fr₁ = 0,75 кН; Fа₁ = 2,06 кН; Fм = 0,428 кН; К_НL1 =100 мм; L₂ = 80, мм; L₃ = 80 мм; d₁ = 56 мм.

∑F_x= 0; R_аx+ R_вx + Ft₁ + Fм = 0, (112)

∑F_y= 0; R_аy+ R_вy - Fr₁ = 0, (113)

∑F_z = 0; F_а1 - R_аz= 0,∑M_дx= 0; R_аy× (L₂ + L₃) - Fr₁×L₃ + F_а1×d₁ /2 = 0, (114)

∑M_дy= 0; - R_аx× (L₂ + L₃) - F_t1×L₃ - F_м× (L₂ + L₃ + L₁) = 0, (115)

Из уравнения (114)

R_аy= (Fr₁×L₃ - F_а1×d₁ /2) / (L₂ + L₃) = (0,75 × 80 - 2,06 × 56/2) /160 = 0,015 кН

Из уравнения (115)

R_ах = ( - F_t1×L₃ - F_м× (L₂ + L₃ + L₁)) / (L₂ + L₃)

R_ах = (-0,521 × 80 - 0,428 × 260) /160 = - 0,96 кН

Тогда

R_вx = - R_аx- Ft₁ - Fм = 0,96 - 0,521 - 0,428 = 0,011 кН.

R_вy = Fr₁ - R_аy= 0,75 - 0,015 = 0,735 кН.

M_1x= R_ау×L₂ = 0,015 × 80 = 1,2 Нм;

M_1x^/ = R_аy×L₁ + F_а1×d₁ /2 = 1,2 + 2,06 × 56/2 = 58,88 Нм

M_ау = - F_м ×L₁ = 0,428 ×100 = - 42,8 Нм

M_1у = - F_м × (L₁ + L₂₎ - R_ах×L₂ = - 0,428 × 180 + 0,96 × 80 = - 0,24 Нм

R_a=

= = 2,27 кН

R_в =

= = 0,74 кН

M_макс =

= = 58,9 Нм

Тихоходный вал.

Исходные данные Ft₂ = 2,06 кН; Fr₂ = 0,75 Н; Fа₂ = 0,521 Н; Ft₃ = 4,2 кН; Fr₃ = 1,56 кН; Fа₃ = 0,96 кН; L₁ = 40 мм; L₂ = 40 мм; L₃ =100 мм; d₂ = 224 мм; d₃ = 101,5 мм.

∑F_x= 0; R_сx+ R_дx + Ft₂ + Ft₃ = 0, (115)

∑F_y = 0; R_сy + R_дy - Fr₃ + Fr₂ =0, (116)

∑F_z = 0; F_{а3 -} F_а2 - R_сz = 0,R_сz = F_а3 - F_а2 = 0,96 - 0,521 = 0,439 кН

∑M_дx = 0; R_сy× (L₂ + L₁) + Fr₂×L₂ + Fr₃×L₃ + F_а2× d₂ /2 + F_а3× d₃ /2 = 0, (117)

∑M_дy= 0; - R_сx× (L₂ + L₁) - F_t2× L₂ + F_t3× L₃ = 0, (118)

Из уравнения (117)

R_сy = - (Fr₂×L₂ + Fr₃×L₃ + F_а2×d₂ /2 + F_а3×d₃ /2) / (L₂ + L₁)

R_сy = - (0,75 × 40 + 1,56 × 100 + 0,521 × 224/2 + 0,96 × 101,5/2) / (40 + 40) = - 3,66 кН

Из уравнения (118)

R_сх = ( - F_t2×L₂ + F_t3×L₃) / (L₂ + L₁),

R_сх= (-2,06 × 40 + 4,2 × 100) /80 = 4,22 кН

Тогда

R_дx = - (R_сx + Ft₂ - Ft₃) = - (4,22 + 2,06 - 4,2) = - 2,08 кН

R_дy = Fr₃ - Fr₂ - R_сy= 1,56 - 0,75 + 3,66 = 4,47 кН

M_1x= R_су×L₁ = - 3,66 × 40 = - 146,4 Нм

M_1x^/ = R_сy×L₁ + F_а2×d₂ /2 = - 146,4 + 0,521 × 24/2 = - 88 Нм

M_дx= R_сy× (L₂ + L₁) + Fr₂×L₂ + F_а2×d₂ /2 = - 3,66 × 80 + 0,75 × 40 + 0,521 × 40/2 = - 252,38 Нм

M_2x= - F_а3×d₃ /2 = - 0,96 × 101,5/2 = - 48,72 Нм

M_1у = - R_сх×L₁ = - 4,22 × 40 = - 168,8 Нм

M_ду = - R_сx× (L₂ + L₁) - F_t2×L₂ = - 4,22 × 80 - 2,06 × 40 = - 420 Нм

M_2у = 0,R_с =

= = 5,6 кН

R_д =

= = 4,93 кН

M_макс =

= = 490 Нм

M_к = 444,31 Нм

11. Проверочный расчет валов

Пределы выносливости в расчетном сечении вала (σ_-1) _d и (τ - ₁) _d, Па определяем по формуле

(σ_-1) _d= σ_-1/ (К σ) _d, (119)

(τ - ₁) _d= τ _{- 1/} (К τ) _d, (120)

где σ_-1 и τ _{- 1} - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и

кручения, Па; для материала Ст 20 σ_-1 = 260 МПа, τ _{- 1} = 150,8 МПа.

Коэффициенты концентрации нормальных напряжений К σ) _dи касательных напряжений (К τ) _dдля расчетного сечения вала определяем по формуле

(К σ) _d= ( (К σ/ К _d) + К _F - 1) /К_у, (121)

(К τ) _d= ( (К τ/ К _d) + К _F - 1) /К_у, (122)

где К σи К τ - эффективные коэффициенты концентрации напряжения, К σ= 1,55 и К τ = 1,4

К_d- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d = 0,88

К_у - коэффициент влияния поверхностного упрочнения, К_у = 1,25

К _F- коэффициент, К _F = 1,05.

Коэффициенты определяем по т.11.2 - 11.5 с.257 [1] э

(К σ) _d= ( (1,55/0,88) + 1,05 - 1) /1,25 =1,45

(К τ) _d= ( (1,4/ 0,82 ₎ + 1,05 - 1) /1,25 = 1,4

Подставляем найденные значения в формулу (119) и (120)

(σ_-1) _d= 260 /1,45 = 179,31 Н/мм ²

(τ - ₁) _d= 150,8/1,4 =107,71 Н/мм ²

Определим нормальные и касательные напряжения в опасных сечениях вала и коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

σ = М_макс× 10 ³/W_нетто, (123)

τ = М_к × 10 ³/ 2 ×Wr_нетто, (124)