Окончательно принимаем для опор приводного вала подшипник средней серии № 1615.
Проверка прочности шпоночного соединения.
Для изготовления шпонок применяем сталь 45 нормализованную. Напряжения смятия и условие прочности проверяется по формуле ([2], 8.22)(2.7)где Т — передаваемый крутящий момент, Нм;d — диаметр вала в месте установки шпонки, мм;lр — рабочая длина шпонки, мм, lр = l — b;[σсм] - допускаемое напряжение смятия, МПа;[σсм] = 150МПа ([3], п. 8.1);В месте установки барабана: d = 95 мм; bxh = 25×14мм; l = 130 мм; t1 = 9 мм. Условие прочности (2.7) выполняется. Уточнённый расчёт приводного вала.
Принимаем для расчета, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения по отнулевому. Прочность вала считается обеспеченной при условииs [s](2.8)где [s] - допускаемая величина коэффициента запаса прочности,[s] = 2,5 ([4], с 162);Коэффициент запаса прочности в опасном сечении определяется по формуле (2.9)где sσ - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;(2.10)где σ-1 — предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба, σ-1 = 0,43 σв;kσ - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;β - коэффициент влияния шероховатости;σv — амплитуда цикла нормальных напряжений;σm — среднее напряжение цикла нормальных напряжений;sτ- коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям (2.11)Остальные обозначения в формуле (2.11) имеют тот же смысл, что и в формуле (2.10), с той лишь разницей, что они относятся к напряжениям кручения. Определяем величины изгибающих моментов MМ в сечениях вала (рис.
2в).МА=МВ=МЕ=0;MC= RB∙b = 4706∙160 = 752 960Н∙мм;MD= RB∙(b+c)-S/2∙c = 4706∙(160+500)-11 532/2∙500 = 752 960Н∙мм;Величины изгибающих моментов M (рис. 2г) ММА= ММЕ=0;MМВ= -FM∙a = -5500∙150 = -825 000Н∙мм;MМC= -FM∙(a+b)+RBM∙b == -5500∙(150+160)+6506∙160 = -664 040Н∙мм;MМD= -FM∙(a+b+c)+RBM∙(b+c) == -5500∙(150+160+500)+6506∙(160+500) = -161 140Н∙мм;Суммарные изгибающие моменты.
МΣВ = -825 000Н∙мм;МΣС = 752 960−664 040 = 88 920Н∙мм;МΣD = 752 960−161 140 = 591 820Н∙мм;Рассмотрим место установки барабана. Материал вала — сталь 45 нормализованная:;; .Концентратором напряжения будет шпоночный паз под ступицей барабана: kσ=1,59 и kτ=1,49([2], табл 8.5)εσ = 0,71 и ετ = 0,71 ([2], табл. 8.8)ψσ = 0,15 и ψτ = 0,1 ([2], с. 163, 166).Моменты сопротивления изгибу и кручению ([2], табл. 8.5) (2.12) (2.13)Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений.
Амплитуда нормальных напряжений изгибаσm = 0;Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.
Результирующий коэффициент запаса прочности в опасном сечении.
Рассмотрим опору В. Концентрация напряжений обусловлена посадкщй кольца подшипника с гарантированным натягом ([2]табл. 8.7), коэффициенты ψσ = 0,15 и ψτ = 0,1 ([2]с 163 и 166). Моменты сопротивления изгибу и кручению ([2], табл. 8.5) (2.12) (2.13)Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений.
Амплитуда нормальных напряжений изгибаσm = 0;Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.
Результирующий коэффициент запаса прочности в опасном сечении.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Целью выполняемой курсовой работы являлся полный конструктивный расчет узла приводного вала для заданных условий работы, с учетом требований экономичности, работоспособности в пределах заданного периода эксплуатации. Для достижения поставленной цели был рассмотрен как конструируемый узел, так и его сочетание с ленточным конвейером в целом. На первом этапе работы были проанализированы предмет и объект исследования, с целью более глубокого понимания были рассмотрены приведенные в литературе разновидности классификации приводных барабанов ленточных конвейеров и приводных валов, как их основного элемента. После этого произведен анализ и отбор технической литературы по вопросу конструирования приводного вала с учетом его совместной работы с барабаном, в результате чего сформировано понимание целей и задач расчета. Результатом явился отбор той литературы, которая необходима для грамотного расчета, подбора подшипников, шпонок, конструкционных материалов и проверочных расчетов. На следующем этапе расчетов это дало возможность использовать приведенных в литературе методик расчетов элементов приводного вала. Результатом расчетов с построением расчетных схем нагружения и эпюр нагрузок, с использованием ПК, определены основные размеры приводного вала ленточного конвейера исходя из заданной долговечности и пределов прочности, заданных параметров эксплуатации. Помимо расчета самого вала были подобраны необходимые для его нормальной работы в составе узла стандартные изделия: подшипники и шпонка. Используемое для передачи вращающего момента шпоночное соединение проверено на прочность, а подшипники — на долговечность. Произведенные расчеты помимо закрепления теоретического материала позволяют использовать спроектированный вал как основу для практического применения. Курсовой проект представляет собой окончательный рабочий расчет приводного вала барабана для заданных конкретных условий, выполненный на основании предыдущего анализа подобных узлов.
Список использованных источников
1. Барабанцев В. А. Расчет и конструирование приводного вала: метод. указания к курсовому проекту по дисциплинам &# 171;Прикладная механика" и «Механика» для студентов техн. специальностей днев. и заоч. форм обучения. — Гомел:
ГГТУ им. П. О. Сухого, 2009. — 39 с.
2. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие / С. А. Чернавский, К. Н. Боков и др. — 3 изд., перераб. и доп. — М.: НИЦ Инфра-М, 2013. — 414 с.
3. Перель Л. Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник. — М: Машиностроение, 1983. — 543 с.
4. Санюкевич Ф. М. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие. — Брест: БГТУ, 2004. — 488 с.
5. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие. — М.: Высш. школа, 2001. — 447 с.
6. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Расчет допусков размеров. 4-е изд. перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 2006. — 400 с.
7. Крутов В. Н., Зубарев Ю. М., Демидович И. В. и др. Графические изображения некоторых принципов рационального конструирования в машиностроении: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2011. — 208 с.
8. Соединения деталей. Изображение соединений: Учебное пособие / Л. Р. Юренкова, В. В. Бурлай. — М.: НИЦ Инфра-М, 2013. — 127 с.
9. Бойцов В. Б., Чернявский А. О. Технологические методы повышения прочности и долговечности: Учебное пособие для студентов. — М.: Машиностроение, 2005. — 128 с. 10.
Биргер И.А., Шор Б. Ф., Иосилевич Г. Б. Расчеты на прочность деталей машин. — М.: Машиностроение, 1992. — 704 с. 5. 11. Быков В. В., Быков В. П. Исследовательское проектирование в машиностроении.
— М.: Машиностроение, 2011. — 256 с.
12. Детали машин: Атлас конструкций / Под. ред. Д. Н. Решетова. — М.: Высш.
шк., 1992. — 370 с. 13. Гузенков П.
Г. Детали машин: Учеб. для вузов.— 4-е изд., испр. М: Высш. шк., 1986.—359 с:
14. Воячек А. И., Сенькин В. В. Основы проектирования и конструирования машин: учебное пособие для студентов.— Пенза: Изд-во Пензенского университета, 2008.—228 с: ил. 15. Иванов, М.
Н. Детали машин: учебник для вузов. / М.
Н. Иванов. — 3-е изд., доп. и перераб. — М.: Машиностроение.
