Материал: Расчет привода механизма передвижения мостового крана

Тихоходный вал

Дано:

Определяем реакции в подшипниках:

Горизонтальная плоскость

а) Определяем опорные реакции, Н:

Проверка:

б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси У

Вертикальная плоскость

а) Определяем опорные реакции, Н:

а)

Проверка:

б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X

) Строим эпюру крутящих моментов, Нм:

) Определяем суммарные радиальные реакции, Н:

Проверка долговечности подшипников.

Проверить пригодность подшипника №36106. Частота вращения кольца подшипника n=340 об/мин.

Суммарные радиальные реакции, Н:

В радиально-упорных подшипниках при действии на них радиальной нагрузки возникает осевая составляющая S определяемая по формуле:

₁ = 0.83 x e x Р_r1 = 0.83 x 0,36 x  = 280 H;₂ = 0.83 x e x Р_r2 = 0.83 x 0,36 x = 286,8 H;

Тогда осевая сила действующая на подшипник, установленный враспор, будет равна:

₂ > S₁; F_а>0; Р_a1 = S₁ =280Н. Р_a2= S₂ +F_а=286,8+270=556,8 Н

Рассмотрим «левый» подшипник.

Отношение =0,29< e; Осевую нагрузку не учитываем.

е=0,36 - коэффициент влияния осевого нагружения

Эквивалентная нагрузка по формуле:

_э1=P_r1K_бK_t=940*1·1,3=1222H.

где - Р_r1 = 940 H - радиальная нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо подшипника); коэффициент безопасности Кб = 1,3; температурный коэффициент Кt = 1.

Рассмотрим «правый» подшипник.

Отношение = 0,58> e; Осевую нагрузку учитываем.

е=0,41 - коэффициент влияния осевого нагружения

Эквивалентная нагрузка по формуле:

_э4=(XVP_r2+YP_a4)K_бK_t=(0,3·960+0,6·270)1·1,3=585 H.

где - Рr2 = 960 H - радиальная нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее

кольцо подшипника); коэффициент безопасности Кб = 1,3; температурный коэффициент Кт = 1.

Расчетная долговечность млн.об:

Расчетная долговечность, ч:

Проверить пригодность подшипника №36106. Частота вращения кольца подшипника n=33,6 об/мин.

В радиально-упорных подшипниках при действии на них радиальной нагрузки возникает осевая составляющая S определяемая по формуле:

₃ = 0.83 x e x Рr3 = 0.83 x 0,41 x 2397 = 815,7 H;₄ = 0.83 x e x Рr4 = 0.83 x 0,41 x 2966 = 1009 H;

Тогда осевая сила действующая на подшипник, установленный враспор, будет равна:

₃ < S₄; Fа>0; Рa3 = S₃ =815,7Н. Рa4= S₃ +Fа=815,7+270=1085,7 Н

Рассмотрим «левый» подшипник.

Отношение =0,34< e; Осевую нагрузку не учитываем.

е=0,41 - коэффициент влияния осевого нагружения

Эквивалентная нагрузка по формуле:

_э3=P_r3K_бK_t=2397*1·1,3=3116H.

где - Рr3 = 2397 H - радиальная нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо подшипника); коэффициент безопасности Кб = 1,3; температурный коэффициент Кt = 1.

Рассмотрим «правый» подшипник

Отношение = 0,46> e; Осевую нагрузку учитываем.

е=0,41 - коэффициент влияния осевого нагружения

Эквивалентная нагрузка по формуле:

_э4=(XVP_r4+YP_a4)K_бK_t=(0,4·2460+1,459·1100)1·1,3=3517H.

где - Рr4 = 2966 H - радиальная нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо подшипника); коэффициент безопасности Кб = 1,3; температурный коэффициент Кт = 1.

Расчетная долговечность млн.об:

Расчетная долговечность, ч:

Уточненный расчёт валов

Расчёт ведущего вала

Крутящий момент на валу Tкр. = 16,8*10³ H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

предел прочности σ_b = 780 МПа;

предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

σ_-1= 0,43 · σ_b = 0,43 · 780 = 335 МПа;

предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

=0,58 · = 0,58 · 335 = 198 МПа.

Рассмотрим два сечения:

) Диаметр вала в данном сечении D = 28 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжжений

При d=28; b=8 мм; t₁=4 мм.

_{к нетто}= = =1,98*10³ мм³

Сечение проходит по прочности.

Изгибающий момент

М=60*=60*1184=71 Н мм

Осевой момент сопротивления

 _нетто = πd³/32 = 3,14*22³/32=0,8 мм³

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v= М/W = 71 / 0,8 =88 МПа_{к нетто}= = =1,92*10³ мм³

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Коэффициент запаса, прочности по нормальным напряжжениям

Результирующий коэффициент

Сечение проходит по прочности.

Расчет ведомого вала

Материал вала - сталь 45 нормализованная, σ_Β = 570 МПа.

Пределы выносливости  = 0,43·570 = 246 МПа

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

= 0,58·246 = 142 МПа.

) Диаметр вала в данном сечении D = 35 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжжений

При d=35; b=10 мм; t₁=5 мм.

_{к нетто}= =7,78*10³ мм³

Принимаем k_τ=1,68, ε_τ=0,8 и ψ_τ = 0,1; k_α=1,6; ε_α=0,9;

Результирующий коэффициент

Сечение проходит по прочности.

) Рассмотрим сечение в месте посадки колеса и рассчитываем его на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжжений

При d=22; b=8 мм; t₁=4 мм.

_{к нетто}=π* d³/16 - b t₁(d - t₁)²/2d=66/16=1,92*10³ мм³

Принимаем k_τ=1,68, ε_τ=0,715 и ψ_τ = 0,1; k_α=1,6; ε_α=0,835;

Результирующий коэффициент

Сечение проходит по прочности.

Проверка прочности шпоночных соединений

Детали, насаживаемые на вал - зубчатые колеса, шкивы, полумуфты соединяются с валом через призматические шпонки.

Размер шпонок и допуски на них выбираются по ГОСТ 23360 - 78 в зависимости от диаметра вала.

Вращающийся момент с вала на детали передаются боковыми поверхностями шпонок. Шпонки проверяют на смятие.

где Т - вращающий момент на валу;- высота шпонки;₁ - глубина паза;- общая длина шпонки;- ширина шпонки;

 - допускаемое напряжение на смятие H/мм²;

Быстроходный вал

Шпонка установлена на первой ступени под шкивом d_в1 = 28 мм.

Размеры шпонки: b х h х l = 8 х 7 х 32, глубина паза t₁ =4 мм,

Т₁ = 16,8 Нм.

Напряжение смятие:

Тихоходный вал:

Шпонки установлены на первой ступени d_в2 = 35 мм под муфту. Размеры шпонки: b х h х l = 10 х 8 х 40, глубина паза t₁ =5 мм, Т₂ = 33,6 Нм.

Напряжение смятие:

На третьей ступени d_к2 = 28 мм под зубчатым колесом. Размеры шпонки: b х h х l = 8 х 7 х 32, глубина паза t₁ =4 мм, Т₂ = 151,8 Нм.

Смазывание. Выбор сорта масла

Смазывание зубчатых зацепление и подшипников применяют в целях защиты от коррозий, снижения коэффициента трения, уменьшения износа, отвода тепла и продуктов износа от трущихся поверхностей, снижение шума вибраций.

Способ смазывания. Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием). Этот способ применяют для зубчатых передач при окружных скоростях от 0,3 до 12,5 м/с. Подшипник на быстроходном валу смазывается масленым туманном ,а на тихоходном - пластичной смазкой.

Выбор сорта масла. Зависит от назначения расчетного контактного напряжения в зубьях и фактической окружной скорости колес. При  МПа и скорости от 2 до 5 м/с рекомендуется И-Г-А-68 ГОСТ 17479.4-87, кинематическая вязкость = 68*10^-6м²/с при температуре 50 ⁰С.

Определение количества масла. Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяют из расчета 0,4…0,8 л. Масла на 1 кВт передаваемой мощности. Меньшее значение принимают для крупных редукторов.

Определение уровня масла. В цилиндрических редукторах: при окунании в масляную ванну колеса m≤ h_m ≤0,25*d₂; h_m=0,1*d₁=5,5

Контроль уровня масла. Уровень масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируют жезловым маслоуказателем.