Расчет вала на статическую прочность

При кратковременных перегрузках пиковые напряжения изгиба и кручения в опасном сечении:

Здесь коэффициент кратковременной перегрузки электродвигателя (см.п.2.1).

Коэффициенты запаса прочности вала по нормальным S_sТ и каса­тельным S_tT пиковым напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении при кратковременной перегрузке:

Так как эта величина больше допускаемого значения [S] = 2,5, то статическая прочность вала обеспечена.

Проверка шпонок на смятие

Выбранные в п.5.2.1 шпонки проверяем на смятие:

,

где - передаваемый крутящий момент; - расчет­ная длина шпонки, которая для шпонок исполнения А (со скругленными концами) равна и - размеры шпонок, зависящие от диаметра вала d (табл. 4); - допус­каемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной нагрузке.

Для шпонки на выходном участке вала диаметром 75 мм:

Для шпонки на участке вала под ступицей колеса:

Следовательно, прочность шпонок тихоходного вала обеспечена.

Расчет подшипников качения тихоходного вала

Суммарные радиальные реакции опор вала (см. п.5.2.1):

Будем считать, что осевая нагрузка воспринимается опорой В, тогда более нагруженной является опора В, на которой действует радиальная и осевая нагрузки.

Эквивалентную статическую нагрузку С_ОВ определим как наибольшую из двух величин [7, с. 366]:

где Х₀ и Y₀ – коэффициенты радиальной и осевой статической нагрузки, которые для радиальных однорядных шарикоподшипников равны Х₀ = 0,6 и Y₀ = 0,5. Следовательно, расчетное значение эквивалентной статической нагрузки равно

Коэффициент осевого нагружения е при отношении для радиальных однорядных шарикоподшипников равен .

Эквивалентная динамическая нагрузка:

где V=1 – коэффициент вращения [7, с. 359]; X=1 и Y=0 – коэффициенты радиальной и осевой динамической нагрузки.

[7, с. 360];

где – коэффициент безопасности при спокойной нагрузке без толчков; – температурный коэффициент при температуре нагрева подшипника менее 100 °С.

Номинальная долговечность выбранного в п.5.3 радиального однорядного шарикоподшипника легкой серии № 217 (таблица 3):

эта величина превышает заданный расчетный срок службы привода

Выбор муфт

Для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора (рисунок 1) используем упругую втулочно-пальцевую муфту (МУВП), типоразмер которой выбираем по величине наибольшего диа­метра соединяемых валов с учетом ограничения Т<[T], где Т - кру­тящий момент на валу; [Т] - допускаемое значение передаваемого муфтой крутящего момента. В нашем случае, при d_M = 65 мм и Т = T_Б = 313 Н·м (см.п.2.4) выбираем по ГОСТ 21424-75 муфту МУВП-65 ([T] = 1000 Н·м), схема и основные разме­ры которой представлены в приложении на рисунке 13. В ступице полумуфты, устанавли­ваемой на быстроходный вал редуктора, диаметр посадочного отвер­стия назначаем d=50 мм. Поскольку в данном случае используется стандартная муфта, проверку на смятие ее упругого элемента и пальцев на изгиб не производим.

С целью компенсации радиальных, осевых и угловых смещений валов при эксплуатации привода, тихоходный вал редуктора и вал шестерни открытой зубчатой передачи (рисунок 1) соединены зубчатой муфтой (МЗ), типоразмер которой выбираем по диаметру вала редук­тора с учетом ограничения T₁·К1·К₂≤[T], где К₁ = 1...1,8 - коэф­фициент ответственности передачи, K₂= 1...1,5 - коэффициент режима работы. В нашем случае, при d = 75 мм, выбираем по ГОСТ 5006-66 муфту МЗ-4 ([T] = 5600 Н·м). Тогда, при Т = Т_Т = 2230 Н·м (см.п.2.4), получим: 2230 ·1,4 ·1 = 3122 H·м <[T].

Следовательно, прочность муфты обеспечена. Схе­ма и основные размеры муфты МЗ-4 представлены в приложении на рисунке 14.