Привод ленточного конвейера

Сечение А

=_T/=750/60,8=12,34;

=_Т/=450/12,9=34,88 Мпа;

S_T=/ ()^1/2 =

12,34*34,88/(12,34²+34,88²)^1/2=11,6>[S_T]=1,3…2,0;

Сечение В

=_T/=750/50,3=14,9;

=_Т/=450/14,7=30,6 Мпа;

S_T=/ ()^1/2=14,9*30,6/(14,9²+30,6²)^1/2

= 13,4>[S_T]=1,3…2,0;

Условие статической прочности быстроходного вала выполняется в обоих опасных сечениях.

8.3.1 Тихоходный вал

а) максимальная нагрузка при перегрузах с коэффициентом К_П=2,2.

Сечение А:

M_maxA=2,2*85,2 =187,4;

T_max=2,2*89,78=197,5Нм;

F_max=2,2*304,5=669,9 Нм;

Сечение В:

M_maxB=2,2*74=162,8 Нм;

T_max=2,2*89,78=197,5 Нм;

F_max=2,2*304,5=669,9 Нм;

б) максимальные статические напряжения:

на изгиб

M_max/W+F_max/A:

Сечение А

187,4 /3660+669,9/922,2=51,9 Мпа;

Сечение В

162,8/4209 +669,9/922,2=39,4 Мпа;

на кручение

=*T_max/W_K:

сечение А

=*197,5 /7870=25 Мпа;

сечение В

=*197,5/8418=23,4 Мпа;

в) коэффициенты запаса прочности по пределам текучести (сталь 40Х) _Т=750 Мпа, _Т=450 Мпа:

Сечение А

=_T/=750/51,9=14,4; =_Т/=450/25= 18Мпа;

S_T=/()^1/2=14,4*18/(14,4²+18²)^1/2=11,2>

>[S_T]=1,3…2,0;

Сечение В

=_T/=750/39,4=19; =_Т/=450/23,4= 19,2Мпа;

S_T=/()^1/2=19*19,2/(19²+19,2²)^1/2=13,5>[S_T]=1,3…2,0;

Условие статической прочности тихоходного вала выполняется в обоих опасных сечениях.

8.4 Расчёты на сопротивление усталости

Исходные данные:

а) материал обоих валов - сталь 40Х; ; =410 Мпа;=240 Мпа;.

б) быстроходный вал: вращающий момент 20,57 Нм;

- сечение А - зубья шестерни, делительный диаметр d=27,44 мм; изгибающий момент M_A=47,32 Нм; W_A=1746 мм³; W_KA=3492 мм³;

- сечение В - посадка с натягом внутреннего кольца подшипника, d_П=25мм; M_B=34,2 Нм; W_B=1534 мм³; W_KB=3068 мм³;

в) тихоходный вал: вращающий момент Т=89,78 Нм;

- сечение А- шпоночный паз (b x h=10 x 8) и посадка колеса с натягом, d=35 мм; изгибающий момент M_A=85,2 Нм; W_A=3660 мм³; W_KA=7870 мм³;

- сечение В - посадка с натягом внутреннего кольца подшипника, d_П=35 мм; M_B=74 Нм; W_B=4209 мм³; W_KB⁼8418 мм³.

Коэффициенты снижения пределов выносливости при переходе от образца материала к сечению реальной детали по формулам:

(/+1/-1)/;

(/+1/-1)/;

8.4.1 В опасном сечении А:

- быстроходного вала:

а) коэффициент влияния диаметра d=27,44 мм; для легированной стали

40Х ==0,77;

б) коэффициент влияния шероховатости поверхности при чистовом обтачивании зубьев(R_a=1,6) и =900 Мпа , =0,92;

в) коэффициент концентрации напряжений в зубьях шестерни ( как для эвольвентных шлицев) при=900 Мпа; =1,7; =1,55;

г)коэффициент влияния поверхностного упрочнения при закалке зубьев ТВЧ и коэффициенте концентрации напряжений в них =1,7, K_V2;

(1,7/0,77+1-1)/2=1,19;

(1,55/0,77+1/0,92-1)/2=1,05;

- тихоходного вала (шпоночный паз):

а) коэффициент влияния диаметра d=35 мм; для легированной стали

40Х =0,73; =0,715;

б) коэффициент влияния шероховатости поверхности при тонком обтачивании (R_a=0,8) и =900 Мпа , =0,95;

в) коэффициент концентрации напряжений при=900 Мпа и нарезании паза концевой фрезой =2,2; =2,05;

г) коэффициент влияния поверхностного упрочнения : без упрочнения K_V=1;

(2,2/0,73+1-1)/1=3,11;

(2,05/0,715+1/0,95-1)/1=2,92;

- тихоходного вала (посадка колеса z₂ с натягом):

а) при d=35 мм и =900 Мпа отношение

/=4,3;

/=2,6;

б)=0,91; =0,95; K_V=1:

(4,3+1-1)/1=4,4;

(2,6+1/0,95-1)/1=2,65.

При наличии в одном сечении нескольких концентраторов напряжений учитывают только наиболее опасный из них (с наибольшим значением ). В данном случае наиболее опасной является посадка с натягом.

8.4.2 В опасном сечении В:

для обоих валов: концентратор напряжений - посадка внутреннего кольца подшипника с натягом:

на быстроходный вал при d_П=25мм; =900 Мпа; отношение

/=4*0,9=3,6; /=2,4*0,9=2,16

(0,9- коэффициент для посадки подшипника);

- тихоходный вал d_П=40 мм; и =900 Мпа отношение

/=4,3*0,9=3,87;

/=2,6*0,9=2,34;

Для обоих валов =0,91, ; K_V=1;

Быстроходный вал:



(3,6+1-1)/1=3,7;

(2,16/0,95+1/0,95-1)/1=2,21.

Тихоходный вал:

(3,87+1-1)/1=3,97;

(2,34+1/0,95-1)/1=2,39.

8.4.3 Пределы выносливости вала при симметричном цикле нагружения:

а) сечение А:

- быстроходный вал:

=/=410/1,19=344,5 Мпа;

=/=240/1,05=228,5 Мпа;

- тихоходный вал:

=/=410/3,11=131,8 Мпа;

=/=240/2,65=90,5 Мпа;

б) сечение В:

- быстроходный вал:

=/=410/3,7=110,8 Мпа;

=/=240/2,21=108,6 Мпа;

- тихоходный вал:

=/=410/3,97=103,3 Мпа;

=/=240/2,39=100,4 Мпа;

8.4.4 Напряжения в опасных сечениях

Усталостное разрушение связано с образованием и развитием усталостной трещины под действием длительных переменных напряжений. Кратковременные перегрузки на этот процесс не влияют. Напряжения определяют по формулам:

10³М/W; =10³T/W_K,

где М - суммарные изгибающие моменты в сечениях при коэффициенте перегрузки К_П=1; Т- вращающий момент при К_П=1.

Быстроходный вал:

- сечение А:

10³*47,32/1746=27,1 Мпа;

10³*20,57/3492=5,89 Мпа;

- сечение В:

10³*34,2/1534=22,2 Мпа;

10³*20,57/3068=6,7 Мпа;

Тихоходный вал:

- сечение А:

10³*85,2/3660=23,2 Мпа;

10³*210/7870=26,6Мпа;

- сечение В

10³*74/4209=17,5Мпа;

10³*210/8418=24,9 Мпа;

8.4.5 Коэффициенты запаса прочности по пределу выносливости:

=/; =2_-1D/[_K(1+];

где =/ (- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла нагружения).

Общий коэффициент запаса прочности по формуле:

S=/ ()^1/2[S]=1,5…2,5.

Сечение А:

- быстроходный вал:

=344,5/27,1=12,7;

=0,1/1,05=0,1;

=2*228,5/[5,89(1+0,1]=70,5;

S=12,7*70,5/ ()^1/2=12,5;

- тихоходный вал:

=131,8/23,2=5,68;

=0,1/2,65=0,038;

=2*90,5/[26,6(1+0,038]=6,55; S=5,68*6,55/ ()^1/2=4,3;

Сечение В:

- быстроходный вал:



=110,8/22,2=5;

=0,1/2,21=0,045;

=2*108,6/[6,7(1+0,045]=31;

S=5*31/ ()^1/2=4,9;

- тихоходный вал:

=103,3/17,5=5,9;

=0,1/2,39=0,042;

=2*100,4/[24,9(1+0,042]=7,7; S=5,9*7,7/ ()^1/2=4,68;

Сопротивление усталости в опасных сечениях валов обеспечивается: S[S]=1,5…2,5.

Размещено на Allbest.ru