Проверка на контактную и изгибную прочность при действии максимальной нагрузки

Проверка на перегрузку, на предотвращение пластической деформации или хрупкого излома.

 

,

.

 

3.2.4 Определение геометрических и других размеров колеса и шестерни

- диаметр вершин зубьев:

 

,

,

 

- диаметр впадины зубьев:

 

,

.

, ;

.

 

Определяем диаметр отверстия под вал в колесе:

 

,

,

 

где

 

.

 

Принимаем из конструктивных соображений .

 

4. Расчет барабана

 

Барабаны изготавливаем в виде цилиндра из стали 15Л. Как орган навивки гибкого элемента – троса, барабан нарезается по винтовой линии и содержит желоб, соответствующий виду гибкого органа.

 

 

Срок службы каната значительно увеличивается, если он укладывается на барабан в один слой в специально предназначенный для него желоб полукруглого профиля радиусом

 

,

 

где  - диаметр каната.

Шаг нарезки канавки определяется по формуле:

 

 

Длина нарезанной части  барабана при однослойной навивке одного троса

 

,

 

где - число витков, определяемое по формуле

 

;

 

 - длина троса;

- число несматываемых витков, равное двум.

Из конструктивных соображений общую длину барабана принимаем , так как трос можно наматывать на барабан в несколько слоев.

Максимальное напряжение в опасном сечении барабана получается в результате совместного действия изгиба, кручения и сжатия. Трос, навитый при постоянном натяжении на барабан, сжимает его стенки радиальными силами давления. Максимальная величина напряжения сжатия

 

,

 

где  - максимальное натяжение каната;

- минимальная толщина стенки барабана.

При предварительных расчетах часто пользуются эмпирическими формулами для определения :

 

.

 

Так как , то принимаем .

Допускаемые напряжения сжатия для стали 15Л .

Таким образом

 

.

 

Для крепления используются планки, прижимаемые болтами. Наличие в планке продольного трапециидального выреза с углом  увеличивает силу трения.

Сила трения  на поверхности соприкосновения каната с барабаном и планками должна равняться или превышать силу  натяжения в закрепленном его конце

 

.

 

Так как

 

,

,

,

,

,

 

где  - коэффициент трения;

- наименьший угол обхвата барабана в радианах ( при );

- принимаем из конструктивных соображений.

Таким образом, получаем

 

.

 

Осевое усилие, нагружающее болт, равно

 

,

 

где  - число болтов.

Напряжение в сечении по внутреннему диаметру  болта

 

,

 

где

 

 - изгибающий момент;

 

 - коэффициент, учитывающий скручивание тела болта моментом.

Для Ст. 4 принимаю .

В приближенном расчете принимаем . Тогда

.

 

Так как мы не учитывали действие нагрузки , то из конструктивных соображений принимаем  и делаем проверку:

 

.

 

По ГОСТ 7798-70 принимаем .

 

Подбор шпонки: принимаю призматическую шпонку с размерами

 

 ГОСТ 23360-78

 

потребная длина шпонки определяется из условия прочности шпоночного соединения на смятие:

 

.

 

Из конструктивных соображений принимаем .