6.Расчет вала и подбор подшипников.

В качестве материала вала принимаем сталь 45, предел прочности _В = 730 Н/мм², пределы выносливости:  _‑1 = 0.43_B = 314 Н/мм²,  _-1=0.58  ‑₁ = 182 Н/мм²

Ориентировочный минимальный диаметр вала определяем из расчета только на кручение по формуле:

мм,

где: M = 5085 Нм - крутящий момент на валу (определен ранее);

[τ]_k = 15 Н/мм² - допускаемое напряжение на кручение для стали 45 ([3]:стр. 96).

мм.

Из стандартного ряда (ГОСТ 6636-69 R40) выбираем ближайшее значение диаметра d_пв = 50 мм. Принимаем этот диаметр под подшипники. Под крепление приводных звездочек принимаем диаметр d = 65 мм. Ширину ступицы приводной звездочки определяем исходя из необходимой длины шпонки для передачи вращающего момента.

Шпонка под полумуфту призматическая со скругленными краями по ГОСТ 23360-78: сечение 2012, длина 60 мм, диаметр вала d = 24 мм.

Определяем напряжение смятия

,

где T – передаваемый момент, Н∙м;

d – диаметр вала, мм;

l_p – рабочая длина шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

t₁ – глубина паза, мм

_см = 2∙10³∙328,78/(48∙70∙(12 – 7,5)) = 50,73 МПа.

Полученное значение не превышает допустимого []_см = 100 МПа.

Шпонка под звездочку призматическая со скругленными краями по ГОСТ 23360-78: сечение 2214, длина 90 мм, диаметр вала d = 65 мм.

Определяем напряжение смятия

= 2∙10³∙328,78/(65∙90∙(14 – 9)) = 22,48 МПа.

Полученное значение не превышает допустимого []_см = 100 МПа.

P - нагрузка на звездочки, определяется по формуле:

Н.

В связи с симметричностью схемы и нагрузок реакции опор R₁ = R₂ = P = 4329,33 Н.

Условием прочности вала является запас прочности, определяемый по формуле:

,

где: n_ - запас прочности по нормальным напряжениям;

n_ - запас прочности по тангенциальным напряжениям.

[n] = 2.5 - минимально допустимый запас прочности.

Запас прочности по нормальным напряжениям, при условии отсутствия осевых нагрузок определяем по формуле:

,

где: k_ = 1.75 эффективный коэффициент концентраций напряжений ([3]:табл. 6.5);

_ = 0.7 масштабный фактор для нормальных напряжений ([3]:табл. 6.8);

_ - амплитуда нормальных напряжений изгиба, Н/мм², определяется по формуле:

,

где: W - момент сопротивления изгибу, мм³, определяется по формуле:

мм³

Запас прочности по тангенциальным напряжениям определяем по формуле:

,

где: = 1.6 эффективный коэффициент концентраций напряжений кручения ([3]:табл. 6.5);

= 0.59 масштабный фактор для нормальных напряжений ([3]:табл. 6.8);

τ_ = τ_m - амплитуда и среднее напряжение, Н/мм², определяется по формуле:

,

где: W_к - момент сопротивления кручению, мм³, определяем по формуле:

мм³

Подставляем значения в формулы

мм³.

мм³.

Н/мм².

Н/мм².

Условие выполняется.

Так как при монтаже на раме конвейера отдельно стоящих корпусов подшипников имеет место нарушение их соосности и перекос вала выбираем шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные 1320 (ГОСТ 5720-75 и 8545-75) со следующими параметрами:

d = 50 мм (внутренний диаметр)

D = 100 мм (наружный диаметр)

B = 24 мм (ширина)

C = 113 кН (Динамическая грузоподъемность)

Проверяем подшипники по долговечности, которую определяю по формуле:

ч, (2.44)

где: n = 90 об/мин - частота вращения вала;

P_э - эквивалентная нагрузка на подшипник, при условии отсутствия осевых нагрузок определяется по формуле:

Н, (2.45)

где: V = 1 - коэффициент, учитывающий вращение колец ([3]:стр. 117);

K_T = 1 - температурный коэффициент ([3]:табл. 7.1);

K_ = 2.0 - коэффициент нагрузки ([3]:табл. 7.2).

Н

ч

Долговечность достаточная.

Подбор муфты

Для соединения тихоходного вала редуктора с валом привода принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту. Определяем расчетный момент:

М_расч = K∙Т_Т = 1,3∙193,91 = 242,39 Н∙м,

где K – коэффициент режима работы и характера нагрузки,

Т_Т – вращающий момент на тихоходном валу, Н∙м.

По ГОСТ 21424-93 выбираем муфту с ближайшим большим передаваемым моментом. Размеры муфты: диаметр расположения пальцев D₁ = 85 мм, длина муфты L = 110 мм, диаметр пальца d_п = 8 мм, длина пальца l_п = 24 мм, количество пальцев z = 8, длина резиновой втулки l_р.в. = 15 мм.