Расчет призматической шпонки

Материал для шпонки берем сталь 30 так как вал состоит из материала сталь 45. [σ_см] = 45 Н/мм²

(5)

где Т –вращающий момент на валу, Н м; d – диаметр вала, мм; h – высота шпонки, мм; t₁ – глубина паза вала, мм; l – длина шпонки, мм; в – ширина шпонки, мм.

Выбираем необходимые параметры; электродвигатель 4А100S3У3

N_дв = 6кВт, n_дв = 1140 об/мин, мм, t₁ = 5мм, l = 70мм, [30].

; (6)

Таким образом, условие выполняется .

4.2 Расчет подшипников

Берем подшипник № 7217А d = 85 мм, D = 190 мм, С = 83200 Н. так как диаметр вала равен 85 мм (чертеж).

Ресурс подшипника в млн.об

(7)

где С – динамическая грузоподъемность, Н; Р_экв – эквивалентная нагрузка, Н;

Р = 3 – роликовый конический подшипник;

; (8)

где v – коэффициент вращения (v = 1, так как вращается внутреннее кольцо); К_б – коэффициент безопасности (К_б = 1,5); К_Т – температурный коэффициент (К_Т = 1); так как осевая нагрузка отсутствует то x = 1, y = 0.

Эквивалентна нагрузка равна:

;

Ресурс подшипника в чачах.

(9)

где n – частота вращения (n = 1140 об/мин)

Ресурс подшипника высокий. [30]

Расчет клиноременной передачи

Частота вращения меньшего шкива, об/мин

n₁=n_c(1-s) (10)

где s – скольжение (s = 0.051); n_c – частота вращения вала, об/мин;

n₁=1140 (1 - 0,051) = 1081,8 об/мин

Вращающий момент на ведущем валу, Н м;

Т₁ = ; (11)

где Р – мощность двигателя кВт; n₁ – частота вращения меньшего шкива, об/мин.

Т₁ = ;

Диаметр меньшего шкива, мм

(12)

Принимаем d₁ = 235мм; по ГОСТ 17383 – 73

Диаметр большого шкива, мм

(13)

где i – передаточное отношение; ε – коэффициент для клиноременной передачи с регулированием натяжения ремня ε = 0,01

Принимаем d₂ = 350мм; по ГОСТ 17383 – 73

Передаточное отношение (уточненное).

; (14)

Отклонение %; (15)

допускается 3%.

Межосевое расстояние, мм

а = 2 (d₁+ d₂) = 2 (235+350) = 1170 мм; (16)

Угол обхвата малого шкива.

°; (17)

Длина ремня, мм

L = 2 а + 0,5 π (d₁+ d₂) + (d₂ - d₁)²/4 а = 2 1170 + 0,5 3,14 (235+350) + (350-235)²/ 4 1170 = 3261 мм; (18)

Принимаем L = 3300 мм по ГОСТ 1284.1 – 80

Скорость ремня, м/с

(19)

Р₀ – номинальная мощность передаваемая одним ремнем (1,33 кВт); С_L – коэффициент для клиноременной передачи по ГОСТ 1284.3 – 80 равный 1,13; С_Р - коэффициент для клиноременных передач от двигателей переменного тока общепромышленного пользования С_Р = 1,2; С_α – коэффициент угла обхвата, С_α = 0,95; С_Z – коэффициент учитывающий число ремней, С_Z – 3.

Число ремней.

(20)

Рабочий ресурс передачи, ч

(21)

где N_оц – базовое число циклов для среднего режима, N_оц = 4,7 10⁶; σ_-1 – предел выносливости, σ_-1 = 2,6 МПа; σ_Max – максимальное напряжение в сечении ремня, σ_Max – 4,5 МПа; С_i – коэффициент учитывающий влияние передаточного отношения, С_i = 0,95; С_Z – коэффициент, учитывающий периодическое изменение от нуля до номинального значения, С_Н = 1.

Для среднего режима ресурс ремня должен составлять не менее 2000 ч, т.е. это значение нас удовлетворяет [30].

Расчет вала на выносливость

Вал выполнен из материала сталь 45 ;

- предел прочности материала.

S – запас выносливости вала.

; (22)

S_δ – запас выносливости по напряжению изгиба;

S_τ – запас выносливости по касательным напряжениям;

;(23)

;(24)

δ_-1 и τ_-1 – предел выносливости материала; δ_а и τ_а – амплитуда циклов напряжения при изгибе и при кручении; δ_m и τ_m – средние значение; К_δ и К_τ – табличное значение функция от посадки, концентратора напряжения; К_d – масштабный фактор; Ψ – коэффициент характеризующий механические свойства материала; К_F – коэффициент учитывающий качество поверхности;

(25)

;

(26)

;

Посадка шкива на призматическую шпонку.

К_δ = 3,6; К_τ = 2,5; ψ_δ = 0,16;

К_d = 0,65; К_F = 1; ψ_τ = 0,1;

;

;

;

Таким образом условие по запасу выносливости выполняется . [3]

Расчет производительности

, (27)

Где D – диаметр цилиндра, мм;

K – коэффициент, учитывающий размеры поверхности цилиндра (К=0,8…0,9);

L – длина рабочей части цилиндра, мм;

q – удельная зерновая нагрузка, т/ч*м .

По формуле (27) рассчитываем: