Проектирование привода общего назначения

τ_a- амплитуда номинальных напряжений изгиба,

τ_m-среднее значение номинальных напряжений 

а) быстроходный вал

d=30мм

W_p=0,2*30³=5400Н*мм

τ_a= τ_m=103692/5400=19,2

k_τD=2,2

n_τ=140/19,2(2,2+0,05)=3,24

б) тихоходный вал

d=22

W_p=0,2*22³=2129,6

τ_a= τ_m=103692/2129,6=48,6

k_τD=1,75

n_τ =140/48,6*(1,75+0,05)=1,6

     Определение общего коэффициента запаса прочности  на совместное действие изгиба и кручения

n= n_σ* n_τ/ (n_τ²+ n_σ²)^1/2

быстроходный  вал – n =0,96

тихоходный вал  – n =0,50

     6.Подборка и проверка подшипников.

     Подшипники  роликовые.

     6.1 Расчет ресурса

L_h=365*L_r*K_r*t_c*L_c*K_c                                                                     (71)

     где L_r – срок службы привода, L_r=2 года,

K_r – коэффициент годового использования,

 t_c – продолжительность смены, t_c=8часов,

L_c – число смен , L_c=2 смены,

K_c- коэффициент сменного использования

K_r=число дней работы в году/365=((365/7)*5)/365=5/7               (72)

K_c=число часов работы в смену/ t_c                                                                         (73)

K_c=7/8

L_h=365*3*(5/7)*8*2*(7/8)=10950часов

L_h - 25%=8212,5часов

     6.2Определение  эквивалентной динамической нагрузки

     1) Подшипники А и В.

D=62 мм, Т=17,5 мм, b=16мм, с=14мм, C_r=29,8 кН, е=0,36, У=1,65.

а)е=0,36, е- коэффициент влияния осевого нагружения

б)R_S1=0.83*e*R_r1                                                     (74)

     R_S2=0.83*e*R_r2                                     

     где R_S1,     R_S2 – осевые составляющих радиальных нагрузок,

      R_r1, R_r2 – радиальная нагрузка подшипника:

      R_r1=(R_Ax²+R_Ay²)^1/2                                                 (75)

      R_r2=(R_Bx²+R_By²)^1/2                                                       

      R_r1=5175,3 Н

      R_r2=2815,5 Н

      R_S1=0.83*0,36*5175,3=1546,4 Н

      R_S2=0.83*0,36*2815,5=841,3 Н                                          

в)R_a1, R_a2 – осевая нагрузка подшипника,

      R_S1>  R_S2, F_a≥0 => R_a1=  R_S1=1546,4 Н, R_a2=R_S1 + F_a=1811,8 H

г) R_a1/V* R_r1

R_a2/V*R_r2

V=1 – коэффициент вращения,

R_a1/V* R_r1=0,30

R_a2/V*R_r2=0,64

R_a1/V* R_r1<e           =>R_E1=V*R_r1*K_σ*K_T                                  (76)

R_a2/V*R_r2>e             =>R_E2=(X*V*R_r2+Y*R_a2)* K_σ*K_T        (77)

     где R_E1, R_E2 – эквивалентная динамическая нагрузка

K_σ- коэффициент безопасности, K_σ=1,2

K_T- температурный коэффициент, K_T=1

R_E1=6210,4 H

R_E2=3315,7 H

     Наиболее  нагруженный подшипник А

д) С_гр= R_E1*(573*ω*L_h/10⁶)^3,33                                                     (78)

       где С_гр динамическая грузоподъемность, Н,

С_гр=29338,9 Н <29800 Н= С_r

L_10h=(10⁶/573*ω)*( С_r/ R_E1)^3.33                                        (79)

     где L_10h – базовая долговечность,

L_10h=(10⁶/573*37,4)*(29800/6210,4)^3,33=8650ч

     2) Подшипники C и D

а)е=0,36, е- коэффициент влияния осевого нагружения

б)R_S1=0.83*e*R_r1                                                    

     R_S2=0.83*e*R_r2                                     

     где R_S1, R_S2 – осевые составляющих радиальных нагрузок,

R_r1, R_r2 – радиальная нагрузка подшипника:

R_r1=(R_Cx²+R_Cy²)^1/2                                                 

R_r2=(R_Dx²+R_Dy²)^1/2                                                       

R_r1=811,3 H

R_r2=448,5 H

R_S1=249,2H

R_S2=137,7 H

в)R_a1, R_a2 – осевая нагрузка подшипника,

R_S1>R_S2, F_a≥0 => R_a1= R_S1=249,2 Н, R_a2=R_S1 + F_a=514,6 H

г) R_a1/V* R_r1

R_a2/V*R_r2

V=1 – коэффициент вращения,

R_a1/V* R_r1=0,3

R_a2/V*R_r2=1,15

R_a1/V* R_r1<e           =>R_E1=V*R_r1*K_σ*K_T                                 

R_a2/V*R_r2>e             =>R_E2=(X*V*R_r2+Y*R_a2)* K_σ*K_T       

     где R_E1, R_E2 – эквивалентная динамическая нагрузка

K_σ- коэффициент безопасности, K_σ=1,2

K_T- температурный коэффициент, K_T=1

R_E1=973,6 H

R_E2=783,4 H

     Наиболее  нагруженный подшипник С

д) С_гр= R_E1*(573*ω*L_h/10⁶)^3,33                                                     (78)

       где С_гр динамическая грузоподъемность, Н,

С_гр=3070,1 Н < 35200=C_r

L_10h=(10⁶/573*ω)*( С_r/ R_E1)^3.33                                        (79)

     где L_10h – базовая долговечность,

L_10h=(10⁶/573*7,3)*(35200/973,6)^3,33=369144951,75ч 

     7.Подборка и проверка шпонки.

     7.1 Размеры шпонки.

     Шпонка  призматическая

     Для быстроходного вала

размеры сечения  шпонки: b=8мм, h=7мм

глубина пазов:t=4,0 мм, t₁=3,1 мм

диаметр закругления = 0,2мм

К=3,5

     Для тихоходного вала

размеры сечения  шпонки: b=10мм, h=8мм

глубина пазов:t=4,5 мм, t₁=3,6 мм

диаметр закругления = 0,3мм

К=4,2

     7.2 Проверка шпонки

     Быстроходный  вал:

• условие прочности на смятие боковой поверхности

σ_см=2*М_кр/(z*K*l*(d+K))                              (80)

l=32мм – длина шпонки,

d- диаметр вала, d=28мм

z- число шпонок, z=1

М_кр – крутящий момент, М_кр=25923 Н*мм

σ_см=2*25923/1*3,5*32*(28+3,5)=14,7 МПа

• условие прочности на срез поперечной площади шпонки

τ_ср=2*М_кр/z*b*l*d                                       (81)

где b – ширина шпонки, b=8 мм

τ_ср=2*25923/1*28*32*8=7,2 МПа

     Тихоходный  вал:

• условие прочности на смятие боковой поверхности

σ_см=2*М_кр/(z*K*l*(d+K))

 l=45мм – длина шпонки,

d- диаметр вала, d=35мм

z- число шпонок, z=1

М_кр – крутящий момент, М_кр=25743,1 Н*мм

σ_см=2*103692/1*4,2*45*(35+4,2)=27,99 МПа

• условие прочности на срез поперечной площади шпонки

τ_ср=2*М_кр/z*b*l*d

     где b – ширина шпонки, b=10 мм

τ_ср=2*103692/1*10*45*35=13,17МПа

     8.Подборка и проверка муфты.

     8.1Параметры  муфты.

     Муфта упругая, втулочно-пальцевая:

Отверстия: d=28мм, l_цил=42мм, l_кон=26 мм,

Габаритные размеры: L=89мм, D=120мм, d₀=28мм

Количество пальцев =6 штук,

Пальцы: d_п=14мм, l_п=33мм,

Втулка упругая: d_в=27мм, l_в=28 мм,

     8.2 Проверка муфты.

М_р=Т₁*k                                                                       (82)

     где Т₁ - номинальный передаваемый момент,

 k – коэффициент динамичности или режима работы машин, (1,25…4), k=2

М_р=25923*2=51846 Н*мм

     Определение давления между пальцами и резиновыми пальцами:

р=2*М_р/(D₁*Z*l_п*d)                                                   (83)

     где – Z- число пальцев, Z=6,

D₁- диаметр окружности расположения центров пальцев, D₁=78 мм

d_п-диаметр пальцев,  

l_п – длина набора резиновых колец,

l_п=l_в*Z                                                                            (84)

l_п=28*6=168 мм

p=2*51846/78*6*168*14=0,094МПа

     Проверка  прочности на изгиб:

σ_и=0,5*Р*l_п/(0,1*d_п³)                                                  (85)

     где- Р-изгибающая сила,

Р=l_п*d_п*[p]                                                               (86)