Проектирование привода ленточного транспортера. Имени академика М. Ф. Решетнева

• Название: Имени академика М. Ф. Решетнева
• Анкор: Проектирование привода ленточного транспортера
• Дата: 14.07.2022
• Размер: 1.37 Mb.
• Имя файла: Det_mash_PZ (1).docx
• Тип: Документы; #630696
• страница: 9 из 10

Расчет на прочность

Для уверенности, что проектируемые нами составляющие изделия выдержат нагрузки, мы проверим их на прочность

1. 
   Расчёт быстроходного вала на прочность по напряжениям изгиба и кручения
   

Рисунок 5.1 – Эпюры прочности быстроходного вала

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						38
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

Консольная нагрузка от плоскоременной передачи F_рем = 1053 Н. Определяем реактивные силы в подшипниках в вертикальной плоскости;

Плоскость YOZ

∑M_A = 0; F_y· l₁ + F_r · l₂ – R_by · l = 0



_{R =} ^{Fy ∙ l1 + Fr ∙ l2} ₌ 1053 ∙ 85,5 + 2784 ∙ 59,50 _{= 2148,60 Н}

b _l

119

∑ M_b = 0; − F_r ∙ (l − l₂) ∙ R_ay ∙ l + F_y ∙ l₁ + l₂ = 0

^Ray

₌ F_y ∙ l₁ + l₂ − F_r ∙ l − l₂

l

= 417,60 Н

₌ 1053 ∙ 119 + 85,5 − 2784 ∙ (119 − 59,5)

119

∑ = 0; − M₁ + F_y ∙ l₁ = 0

M₁ = F_y ∙ l₁ = 1053 ∙ 0,0855 = 90 Н∙ м

∑ = 0; − M₂ + F_y ∙ (l₁ + ₂) − R_ay ∙ l₂ = 0

M₂ = F_y ∙ (l₁ + ₂) − R_ay ∙ l₂ = 1053 ∙ 0,0855 + 0,0595 − 417,60 ∙ 0,0855

= 127,80 Н∙ м
Определяем реактивные силы в подшипниках в горизонтальной плоскости;

Плоскость XOZ

∑ M_𝑎 = 0; F_t ∙ l₂ ∙ R_by ∙ l = 0



_{R =} F_t ∙ l_{2 =} 7648 ∙ 59,5 _{= 3824 H}

by _l

119

∑ M_b = 0; − F_t ∙ l − l₂ + R_ax ∙ = 0

^Rax

₌ −F_t ∙ l − l₂

l

₌ 7648 ∙ (119 − 59,5) _{= 3824 Н}

119

∑ = 0; − M₂ + R_ay ∙ l₂ = 0

M₂ = R_ay ∙ l₂ = 3824 ∙ 0,0595 = 227,50 Н∙ м

Найдем суммарный изгибающий момент;

^Mсумм 1 ^=
Mсумм 2 ⁼

= = 90 Н∙ м (5.1)
= = 260,9 Н∙ м (5.2)

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						39
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

M_k1 = M_k2 = T_k = 239 Н∙ м

^Mэкв2 ⁼
δ = =

= = 333 Н∙ м (5.3)
= 0,022 м= 22 мм (5.4)

−1

₋₁ ∙ ∙

420 ∙ 10⁶ ∙ 0,89 ∙ 0,65

=
_𝑎 ∙

К


∙

=

+ ∙

_𝑎

=

• К

_{8,6 ∙ 106 ∙ 3,5} = 2,23 (5.5)

₋₁ = 420МПа; = 0,89; = 0,65; К = 3,5

₌ 32 ∙ M_{max =} 32 ∙ 260,9

= 8,6 ∙ 10⁶ (5.6)

^𝑎 ∙ ³

₋₁ ∙ 𝐶 ∙



3,14 ∙ 0,0675³

230 ∙ 10⁶ ∙ 0,65 ∙ 0,93

=

_𝑎

=

• К

_{3,9 ∙ 106 ∙ 2,1} = 16,98 (5.7)

₋₁ = 230МПа; = 0,65; К = 2,1; = 0,93

=

₌ 16 ∙ ₌ 16 ∙ 239

= 3,9∙ 10⁶ (5.8)

𝑎



∙ ³ 3,14 ∙ 0,0675³

Находим коэффициент запаса прочности:

₌ ∙

₌ 8,07 ∙ 16,98
= 7,3 ≥ (5.9)

Статическая прочность быстроходного вала, исходя из полученного ответа, обеспечена, в соответствии с условием: n > 3

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						40
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

2. 
   Расчёт тихоходного вала на прочность по напряжениям изгиба и кручения
   

Рисунок 5.2 – Эпюры прочности тихоходного вала

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						41
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

Определяем балку, находим реактивные силы в подшипниках:

Плоскость YOZ

∑ M_𝑎 = 0; −F ∙ (l − l₁) + R_by ∙ l + F ∙ (l + l₂) = 0



_{R =} F ∙ (l − l₁) − F ∙ (l + l₂) ₌ 2784 ∙ 129 − 71 − 1441 ∙ (129 − 77,5)

by _l

= 676,4 H

129

∑ M = 0; F ∙ l₁ + R_ay ∙ l + F ∙ l₂ = 0



_{R =} F ∙ l₁ ++ F ∙ l_{2 =} 2784 ∙ 71 + 1441 ∙ 77,5 _{= 666,6 H}

ay _l

129

∑ M = 0; − M − R_ay ∙ (l − l₁) = 0

Изгибающие моменты (числовые индексы обозначают номера сечений): слева от сечения

M₁ =− R_ay ∙ (l − l₁) =− 666,6 ∙ 129 − 71 ∙ 10⁻³ =− 38,7 Н∙ м

∑ M = 0; − M₂ − R_ay ∙ l + F ∙ l₁ = 0

M₂ =− R_ay ∙ l + F ∙ l₁ =− 666,6 ∙ 129 ∙ 10⁻³ + 2784 ∙ 71 ∙ 10⁻³ =− 111,7 Н∙ м
Плоскость XOZ

∑ M_𝑎 = 0; −F ∙ (l − l₁) + R_by ∙ l = 0



_{R =} F ∙ (l − l₁) ₌ 7204 ∙ (129 − 71) _{= 3239 H}

by _l

129

∑ M = 0; F∙ l₁ + R_ay ∙ l = 0



_{R =} F∙ l_{1 =} 7204 ∙ 71 _{= 3965 H}

ax _l

129

∑ M = 0; − M₁ − R_ax ∙ (l − l₁) = 0

M₁ =− R_ax ∙ (l − l₁) =− 3965 ∙ 129 − 71 ∙ 10⁻³ =− 229,9 Н∙ м

Суммарный изгибающий момент

^Mсумм 1 ^=
Mсумм 2 ⁼

= = 233,10 Н∙ м
= = 111,70 Н∙ м

M_k1 = M_k2 = M_k3 = T_k = 927,52 Н∙ м

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						42
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

δ = = = 0,030 м= 30 мм

^Mэкв1 ⁼
−1

=

₋₁ ∙ ∙

= 836,40 Н∙ м

420 ∙ 10⁶ ∙ 0,65 ∙ 0,89

=
_𝑎 ∙

К


∙

=

+ ∙

_𝑎

=

• К

5б2 ∙ 10⁶ ∙ 3,5 = 13,40

₋₁ = 420МПа; = 0; = 0,89; = 0,65; К = 3,5

₌ 32 ∙ M_{max =} 32 ∙ 233,10

= 5,2 ∙ 10⁶

^𝑎 ∙ ³

₋₁ ∙ 𝐶 ∙



3,14 ∙ 0,077³

230 ∙ 10⁶ ∙ 0,65 ∙ 0,93

=

_𝑎

=

• К

10,4 ∙ 10⁶ ∙ 2,1 ^{= 6,40}

₋₁ = 230МПа; = 0 МПа; = 0,65; К = 2,1; = 0,93

=

₌ 16 ∙ ₌ 16 ∙ 927,52

= 10,4∙ 10⁶

𝑎



∙ ³ 3,14 ∙ 0,077³

₌ ∙

₌ 13,40 ∙ 6,40
= 5,80 ≥

Статическая прочность быстроходного вала, исходя из полученного ответа, обеспечена, в соответствии с условием: n > 3
5.3. Расчет шпонок
Для того, чтобы передать вращавший момент с вала на колесо, шкив , звездочку и т.д. используют различные соединения. Одно из таких соединений является шпоночное, рисунок 5.3. Чтобы шпонку при работе проектируемого привода не смяло или не срезало, производят расчёты на прочность. Мы будем проверять шпонку на смятие, так как рабочая площадь при таком виде деформации наименьшая, и если результат расчётов не превышает номинального напряжения на смятие, то в расчёте на срез нет необходимости. Формулы для расчёта на смятие и срез:

см

₌ 2 ∙

∙ ℎ − ₁

^≤ см
,МПа (5.10)

₌ 2 ∙
≤ [

],МПа (5.11)

ср _вр ср

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						43
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

где: d – диаметр вала, мм

Т – вращающий момент на валу;

l_p – рабочая длина шпонки (выбираем стандартные по ГОСТ 23360-78) h – высота шпонки, мм

t₁ – глубина паза под шпонку, мм b – ширина шпонки, мм


Рисунок 5.3 – Шпонка призматическая ГОСТ 23360-78 Для быстроходного вала:

= = 74,88МПа ≤ [ ]

см1

₌ 2 ∙ 239,01

см

= 18,72МПа≤ [ ]

ср1



0,038 ∙ 0,056 ∙ 0,012 ^ср

Для тихоходного вала:
= = 122,69МПа≤ [ ]

см2

₌ 2 ∙ 927,52

см

= 27,605МПа≤ [ ]

ср2



0,060 ∙ 0,056 ∙ 0,02 ^ср

Исходя из условий на смятие и срез выбираем материал сталь марки Ст4 ГОСТ 380 – 2005

[_см] = 145 МПа [_ср] = 65 МПа

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						44
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

Следовательно, шпонки на быстроходном и тихоходном валах проходят по напряжениям смятия и среза с определенным запасом.
5.4 Расчёт муфты

Муфта – это изделие, способное передавать вращающий момент с одного вала на другой. Для нашего курсового проекта будем использовать МУВП (муфта упругая втулочно-пальцевая) ГОСТ 21424–93


Рисунок 5.5 – муфта упругая втулочно-пальцевая

Такая муфта обладает большой радиальной, угловой и осевой жесткостью, но компенсирующие способности муфты не столь велики, требует точного монтажа.

Размеры муфты, завися от диаметра вала, на который устанавливается муфта. В нашем случае диаметр выходного конца тихоходного вала равен 60 мм. Вращающий момент равен 927,52 Н*м, поэтому форма резинового элемента будет шестиконечная звездочка.

Таблица 5.1 –Характеристики муфты

Номинальный Вращающий момент	d	D	Исполнение 1		Частота вращения n-1 мин не более	Смещение осей валов, не более		Масса
			L	L		Радиальное	Угловое
1000	60	220	220	216	2880	0,4	1°00’	21,93

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						45
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

Также необходимо проверить упругие элементы муфты на смятие, чтобы убедиться в работоспособности конструкции. Это мы делаем по формуле:

п
2 ∙ 10³ ∙ Т_к

где:

^{см =} ∙ ₀ ∙

• 
  _вт
  

≤ [_см], МПа (5.12)

Т_к− вращающиймомент, Н∙ м

−числопальцев, шт

₀ −диаметрокружностирасположенияпальцев, мм

_п−диаметрпальца, мм

_вт− длинаупругогоэлемента, мм

2 ∙ 10³ ∙ 927,52

_см = _{10 ∙ 160 ∙ 18 ∙ 36} = 1,79 МПа≤ [_см]

Расчётное напряжение на смятие не должно превышать допускаемого напряжения, которое равно 2 МПа. В нашем случае условие выполняется.
Пальцы муфты изготавливают из стали марки 45 ГОСТ 1050-2013 и рассчитываются на изгиб:
2 ∙ 10³ ∙ Т_к∙ (0,5 ∙ _вт+ С)

п
_и=

∙ <sub>0

∙ 0,1 ∙ 3</sub> ≤ [_и] (5.13)

где: С – зазор между полумуфтами = 3…5 мм

[_и] − допускаемоенапряжениеизгиба, рассчитываемоепоформуле:

[_и] = 0,4…0,5 ∙ _т (5.14)

где: _т−пределтекучестиматериалапальцев
[_и] = 0,4…0,5 ∙ 355 = 160 МПа

_и =

2 ∙ 10³ ∙ 927,52 ∙ (0,5 ∙ 36 + 4)

10 ∙ 160 ∙ 0,1 ∙ 18^{3 = 43,74 ≤ [160]}

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						46
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

Расчётное напряжение на изгиб не превышает допускаемого напряжения, В нашем случае условие выполняется.

					КП.ДМ.150305.03.10.000ПЗ	Лист
						47
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата