Расчет приводного вала

Расчет валов обычно ведется в два этапа. На первом этапе, называемым расчетным проектным расчетом, по расчетным нагрузкам определяются основные диаметры вала. На втором Этапе, называемым уточненным или проверочным расчетом, определяется фактический коэффициент запаса прочности с учетом напряжений в ослабленных местах вала (шпоночные канавки, места перехода от одного диаметра к другому и т.п.)

Расчетная схема вала представлена на рис.2. Поперечные нагрузки F, передаваемые на вал от ведущих звездочек, создаются натяжением цепей на рис.3 показана схема приложения нагрузок на одну звездочку. Как видно из схемы нагрузка F является равнодействующей усилий F_сб (усилие в точке ее сбегания со звездочки) и F_нб (усилие в сети в точке набегания её на звёздочку), т.е.

(12)

Значение усиление F_сб табличная, а усилие F_нб равно

(13)

где W₀₁ – окружное усилие на одной звездочке,

где W₀ – общее окружное усилие,

При симметричной нагрузке на вал реакции опор одинаковы и каждая равна половине внешней нагрузке, т.е.

(14)

Расстояние между звёздочками предварительно можно принять

где В – ширина настила, мм.

Расстояние между звездочками и опорами ориентировочно принемаем равным L₁ = 300 мм.

Изгибающий момент в месте установки звёздочек равен

(15)

Максимальный крутящий момент равен

(15а)

где М_в – крутящий момент, подаваемый на приводной вал конвейера (см.формулу 11)

Поскольку на вал одновременно действует изгибающий и крутящий моменты, то расчет ведется по приведенному моменту, равному

(16)

Условие прочности в этом случае имеет вид

≤ [ σ_-1] (17)

где d_ст – диаметр вала под ступицей звездочки,

σ – действующие напряжения в данном сечении, МПа,

[ σ_-1] - допустимое напряжение при симметричном цикле, для стали 45 - [ σ_-1] = 65 МПа

Отсюда необходимый по условию прочности диаметр составит

(18)

Полученное значение следует округлить до ближайшего большего числа из ряда стандартов диаметров: -60-63-65-70-75-80-85-90-95-100-105-110-120-125-130-140-150-160 (ряд приведен с сокращениями)

Диаметры остальных участков вала назначаются конструктивно после эскизной проработки вала с учетом установки и крепления всех необходимых деталей.

Для удобства посадки звездочек концы вала выполняются меньшего диаметра. Диаметр цапф вала принимают обычно равным

d_ц =d_ст – (5……10) мм

(19)

Примечание: диаметр цапфы должен быть кратным 5.

Окончательно диаметр цапфы уточняется после выбора подшипника.