Материал: Расчет и проектирование привода к скребковому конвейеру
-полярный момент инерции сопротивления
сечения вала[1,табл. 11.1,с. 270],
(мм3). (11.12)
Определяем общий коэффициент запаса прочности в сечении А-А
Условие s ≥ [s] выполняется, так как s = 3,74>[s]= 2,5.
Сечение Б-Б. Концентрация напряжений обусловлена переходом от второй (Ø35 мм) к третьей (Ø40мм) ступени.
Определяем коэффициент запаса
прочности по нормальным напряжениям
,
где 
- эффективный коэффициент
концентрации нормальных напряжений,
при 
и 
принимаем =2,51
[2,табл. 8.2,с. 163];
-масштабный фактор для нормальных
напряжений, для легированной стали принимаем =0,73 [2,табл.8.8,с. 166];
-амплитуда циклов нормальных
напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба в рассматриваемом сечении,
(МПа);
-среднее напряжение цикла нормальных
напряжений,
(МПа).
Определяем коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
,
где 
-эффективный коэффициент
концентрации касательных напряжений, принимаем =1,61 [2,табл. 8.2,с.163];
-масштабный фактор для касательных
напряжений, =0,73
[2,табл. 8.8,с. 166];
-амплитуда циклов касательных
напряжений;
-среднее напряжение цикла
касательных напряжений;
(МПа).
Определяем общий коэффициент запаса
прочности в сечении Б-Б
Условие s ≥ [s] выполняется, так как s = 4,2>[s]= 2,5.
Сечение В-В. Концентрация напряжений обусловлена переходом между диаметром впадин шестерни df1 (Ø40,5мм) и диаметром третьей ступени (Ø40мм).
Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
,
где -эффективный коэффициент
концентрации нормальных напряжений,
при и принимаем =2,51
[2,табл. 8.2,с. 163];
-масштабный фактор для нормальных
напряжений, для легированной стали принимаем =0,73 [2,табл.8.8,с. 166];
-амплитуда циклов нормальных
напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба в рассматриваемом сечении,
(МПа),
-суммарный изгибающий момент в
рассматриваемом сечении, М=М3=82525,6Н· мм;
-осевой момент сопротивления сечения
вала [1,табл.11.1,с. 270],
(мм3)
-среднее напряжение цикла нормальных
напряжений,
(МПа).
Определяем коэффициент запаса прочности по
касательным напряжениям
,
где -эффективный коэффициент
концентрации касательных напряжений, принимаем =1,61[2,табл. 8.2,с.163];
-масштабный фактор для касательных
напряжений, =0,73
[2,табл. 8.8,с. 166];
-амплитуда циклов касательных
напряжений;
-среднее напряжение цикла
касательных напряжений;
(МПа),
-крутящий момент,=67682,5
Н·мм;
-полярный момент инерции
сопротивления сечения вала[1,табл. 11.1,с. 270],
(мм3).
Определяем общий коэффициент запаса прочности в сечении В-В
Условие s ≥ [s] выполняется,
так как s = 8,7>[s]= 2,5.
11.2.3 Проверочный расчет тихоходного вала
Выполняем уточненный расчет тихоходного вала. Намечаем три опасных сечения (рисунок11.2):
одно (сечение Г-Г)-на второй ступени под подшипником опоры, смежной с консольной нагрузкой;
второе (сечение Д-Д)-на ступенчатом переходе галтелью r между второй и третьей ступенью;
третье (сечение Е-Е)-на третьей ступени под
колесом.
Рисунок 11.2 - Опасные сечения тихоходного вала
Для расчета выбираем два наиболее опасных сечения (Г- Г и Е-Е).
Сечение Г-Г. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом.
Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
,
где 
отношение эффективного коэффициента
концентрации к масштабному фактору для нормальных напряжений, для валов с
напрессованными деталями при пределе прочности 
=900 МПа принимаем =4,5 [2,
табл. 8.7, с. 166]
-амплитуда циклов нормальных напряжений,
(МПа),
-суммарный изгибающий момент в
рассматриваемом сечении, М=М2=334401,7Н· мм;
-осевой момент сопротивления сечения
вала [1,табл.11.1,с. 270],
(мм3).
-среднее напряжение цикла нормальных
напряжений,
(МПа).
Определяем коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
,
где 
- отношение эффективного
коэффициента концентрации к масштабному фактору для касательных
напряжений[2,табл.8.7, с.166],
;
-амплитуда циклов касательных
напряжений;
-среднее напряжение цикла
касательных напряжений;
(МПа),
-крутящий момент,= 484827,5
Н·мм;
-полярный момент инерции
сопротивления сечения вала[1,табл. 11.1,с. 270],
мм3).
Определяем общий коэффициент запаса прочности в сечении Г-Г
Условие s ≥ [s] выполняется, так как s = 3,7>[s]= 2,5.
Сечение Е-Е. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки на третьей ступени вала под колесом.
Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
,
где -эффективный коэффициент
концентрации нормальных напряжений, принимаем =1,90 [2,табл. 8.5,с. 165];
-масштабный фактор для нормальных
напряжений, для легированной стали принимаем =0,6625 [2,табл.8.8,с. 166];
-амплитуда циклов нормальных
напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба в рассматриваемом сечении,
(МПа),
-суммарный изгибающий момент в
рассматриваемом сечении, М=М2=254792,1Н· мм;
-осевой момент сопротивления сечения
вала [1,табл.11.1,с. 270],
(мм3);
-среднее напряжение цикла нормальных
напряжений,
(МПа).
Определяем коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
,
где -эффективный коэффициент
концентрации касательных напряжений, принимаем =1,9[2,табл. 8.2,с.163];
-масштабный фактор для касательных
напряжений, =0,6625
[2,табл. 8.8,с. 166];
-амплитуда циклов касательных
напряжений;
-среднее напряжение цикла
касательных напряжений;
(МПа),
-крутящий момент,= 484827,5
Н·мм;
-полярный момент инерции
сопротивления сечения вала[1,табл. 11.1,с. 270],
(мм3).
Определяем общий коэффициент запаса прочности в сечении Е-Е
Условие s ≥ [s] выполняется,
так как s = 6,7>[s]= 2,5.
12. Выбор посадок для основных
деталей редуктора
На основании таблицы 10.13 [2] принимаем следующие посадки основных сопряжений:
Зубчатые колеса, муфты H7/k6,
Наружные кольца подшипников качения в корпусе Н7,
Внутренние кольца подшипников качения на вал k6,
Шпоночная канавка в ступице по ширине JS9,
Шпоночная канавка на валу по ширине N9,
Шпонка по высоте h9,
Шпонка по ширине h9,
Шпонка по длине h14,
Шпонка в сборе в ступице (по ширине) JS9/h9,
Шпонка в сборе на валу (по ширине) N9/h9,
Отверстие в крышке подшипника под манжету H8,
Участок вала под уплотнение h11.
13. Смазка редуктора
Смазывание зубчатых зацеплений и подшипников уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от коррозии. Снижение потерь на трение обеспечивает повышение КПД редуктора.
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса на всю длину зуба.
Объем масляной ванны V определяем из расчета 0,6 л масла на 1кВт передаваемой мощности: V= 0,6·2,2 =1,32л.
По табл. 10.8 [2] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях σH=499,56МПа и скорости v=0,53 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 34·10-6м2/с.
По табл. 10.10 [2] принимаем масло индустриальное И-40А.
Уровень масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируют различными маслоуказателями. Наибольшее распространение имеют жезловые маслоуказатели, так как они удобны для осмотра, конструкция их проста и достаточно надёжна.
При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами износа деталей передач. С течением времени оно стареет, свойства его ухудшаются. Поэтому масло, налитое в корпус редуктора, периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусматривают сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой.
Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом.
Сорт мази выбираем по табл.9.14 [2]: литол-24.
14. Выбор муфты
В проектируемом приводе применена компенсирующая
разъемная муфта нерасцепляемого класса в стандартном исполнении [1,с.250].
Основной характеристикой для выбора муфты является номинальный вращающий момент
на соединяемых валах. Муфту выбирают по расчетному вращающему моменту [1,
с.251]:
Тр=Кр·Т≤Т,
где Кр=1,5 - коэффициент режима нагрузки [1, с.251],
Т - вращающий момент, передаваемый муфтой[5, с.403],
Конвейер соединён муфтой с тихоходным валом редуктора. Поэтому необходимо согласовать диаметр выходного конца вала с диаметром полумуфты. По передаваемому крутящему моменту двигателя Т=484,83Нм выбираем стандартную муфту упругую с торообразной оболочкой ГОСТ 20884-93 [1, табл. К25, с.428]. Получим:
Тр=1,5·484,83=727,2Н·м<Т=800Н·м,
Следовательно, окончательно принимаем муфту упругую с торообразной оболочкой 40-1-22-1-У2 ГОСТ 20884-93 со следующими характеристиками:
Т=40Н·м
- вращающий момент, передаваемый муфтой,=50 мм - диаметр конца вала под
муфту,=320мм - наружный диаметр муфты=280мм - длина муфты.