Расчет подшипников тихоходного вала

Рассчитываем динамическую грузоподъемность подшипника

(4.2.3)

- эквивалентная нагрузка, где

V=1,2-коэффициент вращения

K_σ=1-коэффициент безопасности

K_T=1-температурный коэффициент

Примем надежность 0.9, тогда а₁ = 1;

При обычных условиях для шарикоподшипников а₂₃ = 0.8;

Для шарикоподшипников р = 3;

Подшипники подбирают по условию:

с_р ≤ с_к, (4.2.1)

где с_р – расчетное значение динамической грузоподъемности, Н;

с_к – динамическая грузоподъемность подшипника, взятая из каталога, Н.

Также учитываем что на валу стоит пара подшипников, то

На тихоходный вал поставим подшипник 211 ГОСТ 8338-75 – легкой серии шариковый радиальный однорядный.

Расчет шпонок

Принимаем на быстроходном валу призматическую шпонку с размерами , длина шпонки по ГОСТ 23360-78. Выбранную шпонку проверяем на смятие:

,

где - передаваемый момент;

- диаметр вала;

- допускаемое напряжение на смятие: при стальной ступице и спокойной нагрузке ; при чугунной – вдвое меньше. В случае неравномерной или ударной нагрузки на 25-40% ниже.

Проверим на смятие призматические шпонки на тихоходном валу.

Призматическая шпонка с размерами , длина шпонки по ГОСТ 23360-78:

.

Расчет шлицевых соединений

Боковые поверхности зубьев шлицевого соединения работают на смятие, а основание их – на изгиб и срез. Для применяемых соотношений элемента шлицевых соединений решающее значение имеет расчёт на смятие:

,

где ,

z – число зубьев;

k – коэффициент неравномерности распределения нагрузки;

h – высота зуба;

l – рабочая длина шлица;

- допускаемое напряжение на смятие.

Расчет шлицов на валу 1

; ; ; k=0,8; ; ; ;

,

Расчет шлицов на валу 2

; ; ; k=0,8; ; ; ;

Выбор муфт

1) Муфта упругая втулочно-пальцевая ГОСТ 21424-75

Муфту подбираем по вращающему моменту М₁=19,1(Нм)

Номинальный крутящий момент М=31,5(Нм)

d=15(мм); D=120(мм); L=125(мм).

2) Зубчатая муфта ГОСТ 5006-55

Муфту подбираем по вращающему моменту М₁=405(Нм)

Номинальный крутящий момент М=450(Нм)

d=40(мм); D=170(мм); L=125(мм).

Расчет барабана

Максимальное напряжение в опасном сечении барабана получается в результате совместного действия изгиба, кручения и сжатия. Трос при постоянном натяжении на барабан, сжимает его стенки радиальными силами давления. Максимальная величина напряжения сжатия

,

где - максимальное натяжение троса;

- минимальная толщина стенки барабана.

При предварительных расчетах часто пользуются эмпирическими формулами для определения :

.

Так как , то принимаем .

Допускаемые напряжения сжатия для стали 15Л .

Таким образом

.

Для крепления используются планки, прижимаемые болтами. Наличие в планке продольного трапециидального выреза с углом увеличивает силу трения.

Сила трения на поверхности соприкосновения ленты с барабаном и планками должна равняться или превышать силу натяжения в закрепленном его конце

.

Так как

,

,

,

,

,

где - коэффициент трения;

- наименьший угол обхвата барабана в радианах ( при );

- принимаем из конструктивных соображений.

Таким образом, получаем

.

Осевое усилие, нагружающее болт, равно

,

где - число болтов.

Напряжение в сечении по внутреннему диаметру болта

,

где - изгибающий момент;

- коэффициент, учитывающий скручивание тела болта моментом.

Для Ст. 4 принимаю .

В приближенном расчете принимаем . Тогда

.

Так как мы не учитывали действие нагрузки , то из конструктивных соображений принимаем и делаем проверку:

.

По ГОСТ 7798-70 принимаем .

Подбор шпонки: принимаю призматическую шпонку с размерами

ГОСТ 23360-78

потребная длина шпонки определяется из условия прочности шпоночного соединения на смятие:

.

Из конструктивных соображений принимаем .

Расчет подшипников вала барабана:

Рассчитываем динамическую грузоподъемность подшипника

(4.2.3)

- эквивалентная нагрузка, где

V=1,2-коэффициент вращения

K_σ=1-коэффициент безопасности

K_T=1-температурный коэффициент

Примем надежность 0.9, тогда а₁ = 1;

При обычных условиях для шарикоподшипников а₂₃ = 0.8;

Для шарикоподшипников р = 3;

Подшипники подбирают по условию:

с_р ≤ с_к, (4.2.1)

где с_р – расчетное значение динамической грузоподъемности, Н;

с_к – динамическая грузоподъемность подшипника, взятая из каталога, Н.

Также учитываем что на валу стоит пара подшипников, то

На тихоходный вал поставим подшипник 209 ГОСТ 8338-75 – легкой серии шариковый радиальный двухрядный.