Цель расчета: определить диаметр ходовых колес тельфера и рассчитать цилиндрическую зубчатую передачу привода колес.
Условия расчета:
- тельфер перемещается по полке двутавра №20;
- момент вращения на ведомом валу Т=355 Н. м;
- частота вращения ведомого вала n=20 об/мин ;
- передаточное число u=2.
Выбор ходовых колес
Максимальная статическая нагрузка на ходовые колеса Fmax, кН [7]:
(2.19)
где kн – коэффициент неравномерности распределения нагрузки на колеса, kн=1,1[7]; mT – масса тельфера; g – ускорение свободного падения; nк – число ходовых колес, nк=4.
Принят диаметр ходовых колес тельфера D=160 мм.
Выбранное колесо проверяют по напряжениям смятия в зависимости от типа контакта колеса с поверхностью катания, который обусловлен конструкцией колеса и типом поверхности. В качестве поверхности катания колеса выбрана полка двутавра.
Напряжения смятия при линейном контакте s, МПа [7]:
(2.20)
где Kr – коэффициент, учитывающий влияние тангенциальной нагрузки (силы трения) на напряжение в контакте, зависит от условий работы, Kr= 1,1 [7]; KД – коэффициент динамичности, u - номинальная скорость передвижения; aж – коэффициент, зависящий от жесткости пути; KН - коэффициент неравномерности нагрузки по ширине колеса, KН =1,5 [7]; b – рабочая ширина полки двутавра, м.
(2.21)
здесь B0 – ширина полки двутавра; r – радиус фасок полки двутавра; D - диаметр ходового колеса, м; Fmax – максимальная статическая нагрузка на колесо, Н; [sN] – допускаемое напряжение при приведенном числе оборотов N за срок службы:
(2.22)
[s0] – допускаемое напряжение;
(2.23)
где NC – полное число оборотов колеса за срок службы.
(2.24)
где uС – усредненная скорость передвижения колеса, м/с:
(2.25)
где β – коэффициент, зависящий от отношения времени неустановившегося движения tН (суммарное время разгона и торможения) к полному времени передвижения t, β=0,7 [7]; Т – машинное время работы колеса, Т=3200ч; u - коэффициент приведенного числа оборотов принимают в зависимости от отношения минимальной нагрузки на колесо Fmin к максимальной Fmax, u=0,16 [7].
Усредненная скорость передвижения колеса uС, м/с [7]:
Полное число оборотов колеса за срок службы NС, об [7]:
Приведенное число оборотов за срок службы N, об [7]:
Допускаемое напряжение при приведенном числе оборотов N за срок службы [sN], МПа [7]:
Рабочая ширина полки двутавра b, м [7]:
Коэффициент динамичности KД [7]:
Напряжения смятия при линейном контакте s, МПа [7]:
.
Условие выполняется, принимаем диаметр ходовых колес тельфера D=160мм.
Выбор подшипников качения
Динамическая грузоподъемность подшипников С, кН [6]:
(2.26)
где L – расчетный ресурс, млн. об [6]:
(2.27)
где n – частота вращения, об/мин; Lh – ресурс подшипника, ч; P - приведенная нагрузка, Н; p – показатель степени, p=3 [6].
Приведенная эквивалентная нагрузка Р, кН [6]:
(2.28)
где Fr – радиальная нагрузка, Fr=14800Н; Fа – осевая нагрузка, Fа=3077Н; V - коэффициент вращения ,V=1,2 [6]; Kб – коэффициент безопасности, учитывающий динамическую нагрузку, Kб=1,1 [6]; KТ – температурный коэффициент, Kб=1,0 [6]; X,Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки.
Предварительно принят шарикоподшипник радиальный сферический двухрядный №1210 ГОСТ 5720 с параметрами С=22,9 кН; С0=10,8 кН .
Из отношения определен коэффициент осевого нагружения e [6]: