Расчет опорных узлов ведомой звездочки

1. 1
2. 1
3. 1
4. 1
5. Расчет опорных узлов ведомой звездочки

При проектировании узлов ведомой звездочки будет произведено два следующих расчета:

– Расчет вала, на котором находится ведомая звездочка;

– Расчет крепежных элементов, которые обеспечивают размещение узлов на некой поверхности (размещение корпусов подшипников на некой раме).

1. Расчет вала

В основе конструкции узла ведомой звездочки лежит вал, на котором размещается непосредственно звездочка. Необходимо рассчитать вал на прочность.

Расчет необходимо вести с определения нагрузки на вал.

1. Расчет нагрузок на вал

Для расчета введем необходимые обозначения:

 – окружная сила;[pic 1]

 – момент на валу. В данном расчете момент возникает только на приводном валу, который непосредственно связан с электродвигателем через муфту и редуктор. Вал, на котором находится ведомая звездочка воспринимает только нагрузку от действия окружной силы; [pic 2]

Участки приводного вала:

 мм [pic 3]

 мм[pic 4]

Расчетная схема и все полученные эпюры представлены на рисунке 1.

Расчет реакций и объяснение построение эпюр, представленных на рисунке, будет описано ниже. Основная методика расчета взята из [1]

[pic 5]

Реакции в подшипниках вычисляется исходя из уравнения моментов:

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

Проверка полученных данных:

[pic 10]

[pic 11]

Запишем изгибающий и крутящий момент в наиболее опасном сечении:

[pic 12]

[pic 13]

При расчете учтем, что вал выполнен из стали 45, соответственно, характеристики материала представлены в таблице 1:

Таблица 1 – характеристики стали 45 [1].

1. Расчет вала на статическую прочность

Определим момент сопротивления при изгибе для вала со шпоночным пазом:

[pic 32]

Напряжение на данном участке:

[pic 33]

Момент сопротивления:

[pic 34]

[pic 35]

Так как крутящий момент отсутствует

Определим частные коэффициенты запаса:

[pic 36]

Данный коэффициент запаса больше требуемого, поэтому данный вал подходит для работы в приводе.

1. Расчет вала на усталостную прочность

[pic 37]

[pic 38]

[pic 39]

Теперь определим все необходимые для дальнейших расчетов коэффициенты:

[pic 40]

[pic 41]

[pic 42]

[pic 43]

[pic 44]

[pic 45]

[pic 46]

[pic 47]

Запишем коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

[pic 48]

Данный коэффициент запаса больше требуемого, поэтому данный вал подходит для работы в приводе.

Таким образом вал прошел расчет по статической и усталостной прочности.

1. Расчет опорных узлов

Необходимо провести расчет опорных узлов. В данном случае ведомая звездочка и вал располагаются в специальном корпусе. Корпус в свою очередь располагается на некоторой поверхности (рама). Необходимо рассчитать выдержит ли крепление корпуса подшипников нагрузку от окружной силы.

1. Определение расчетной схемы и силовых факторов

На рассматриваемую деталь действует часть нагрузки от окружной силы. Для проведения расчета необходимо учесть нагрузки, возникающие в области стыка. Действие нагрузки представлено на рисунке 2.

[pic 49]

Рисунок 2 – схема

На данное соединение действует вертикально направленная сила ;[pic 50]

И момент от действия силы .[pic 51]

[pic 52]

Для дальнейшего проведения расчетов необходимо перенести силовые факторы в центр масс стыка. Центр масс расположен на пересечении осей симметрии стыка. В рассматриваемом случае стык имеет форму прямоугольника. Центр масс соответственно расположен в центре прямоугольника. Данный расчетный случай представлен на рисунке 3.

[pic 53]

Рисунок 3 – нагрузки в области стыка