При конструировании приводного вала ленточного конвейера шпоночные соединения используются на конце вала для соединения с полумуфтой и для соединения приводного вала и ступицы барабана.
Шпонка, находящаяся на конце вала является более нагруженной, так как напряжения смятия обратно пропорциональны диаметру вала на который шпонка ставится, поэтому рассчитываем именно эту шпонку.
Напряжения смятия σсм определяется по следующей формуле:
(43)
где: Т4 – крутящий момент на конце вала, кН мм;
k – рабочая глубина паза в ступице, мм; определяется по формуле:
k = (t1 + t2) – h, мм (44)
где: t1, t2 и h – характеристики шпонки, мм (см. п.2.1.2).
Значит: k = (6,0 + 4,3) – 10 = 0,3 мм
lрас – рабочая длина шпонки, мм; определяется по формуле:
lрас = l – b, мм (45)
где: l и b – основные размеры шпонки, мм (см. п.2.1.2).
Следовательно:
lрас = 70 – 16 = 54 мм
dk – диаметр конца вала, мм (см. п.2.1.1).
Отсюда по формуле (43) напряжение смятия будет:
Допускаемые напряжения смятия σсм = 80 МПа
Значит данные нагрузки шпонка выдержит.
Расчет подшипников
Рассчитаем подшипники по статической грузоподъемности. Этот расчет позволяет предотвратить появление вмятин.
С0 – статическая грузоподъемность подшипника, кН – это такая нагрузка на подшипник при которой «вмятина» составляет 0,0001 от диаметра тела качения.
Должно выполняться следующее условие:
Р0 ≤ С0, кН (46)
Р0 определяется по формуле:
P0 = X0 * Fr + Y0 * Fa, кН (47)
где: X0 и Y0 – коэффициенты, учитывающие влияние радиальной и осевой нагрузки;
Fr и Fa – соответственно радиальная и осевая нагрузки на подшипник;
Так как вал не испытывает осевой нагрузки, то Fa = 0.
Значит отношение Fa/ Fr = 0, а следовательно Х0 = 1.
Тогда:
P0 = Fr = R5 = 3,202 кН
Статическая грузоподъемность С0 = 17,5 кН (см. табл.100 [3,122]).
По условию (46): 3,202 < 17,5 кН
Значит, подшипник по статической грузоподъемности выдержит.
Теперь проведем расчет подшипника по динамической грузоподъемности (расчет на долговечность).
Зависимость долговечности имеет следующий вид:
Т.е. определяется зависимостью:
(48)
где: Сr – динамическая грузоподъемность подшипника, выбирается по справочным данным, в нашем случае Сr = 24,4 кН (см. [3,122]);
Pr – эквивалентная нагрузка на подшипник, кН;
£ - показатель степени, для шариковых подшипников £ = 3.
Определяем эквивалентную динамическую нагрузку для шариковых радиальных подшипников по формуле:
Pr = (V * X * Fr + Y * Fa) * Kσ * KT, кН (49)
где: V – коэффициент, учитывающий какое из колец вращается; так как вращается внутреннее кольцо, то V = 1;
X - коэффициент, учитывающий радиальную нагрузку; в данном случае X =1;
Fr – радиальная нагрузка, кН;
Y - коэффициент, учитывающий осевую нагрузку;
Fa – осевая нагрузка, кН;
Kσ - коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки; для ленточного конвейера Kσ = 1,3;
KT–температурный коэффициент; так как механизм работает ниже 1000С, то KT=1.
Значит:
Pr = 3,202 * 1,3 = 4,2 кН.
Далее по формуле (48) определяем долговечность подшипников:
Теперь определим долговечность в часах:
(50)
где: n – частота вращения кольца, мин-1
n = 73,4 мин-1 (см. табл. исходных данных п.1.4).
Отсюда:
Определяем требуемую долговечность работы подшипника по формуле:
Lh треб = срок службы * кгод * ксут * 365 * 24, час (51)
где: срок службы = 5 лет (см. график нагрузки);
кгод – годовой коэффициент запаса, кгод = 0,8 (см. график нагрузки);
ксут – суточный коэффициент запаса, ксут = 0,6 (см. график нагрузки).
Тогда требуемая долговечность работы подшипника:
Lh треб = 5 * 0,8 * 0,6 * 365 * 24 = 21024 час
Lh треб ≤ Lh час
21024 < 44532,9 час
Подшипник нагрузку выдержит и требуемую долговечность обеспечит.
Дата: 2019-12-22, просмотров: 223.
