Розрахунки на довговічність

7. Розрахунки на довговічність

Аналізуючи проведені в розділах 5 і 6 розрахунки, необхідно відмітити наступне.

На протязі 0,5 часу циклу t ведуча зірочка ланцюгового транспортера повинна розвивати обертовий момент

Т_зір(0,5t) = 3750 Нм,

а на протязі часу 0,5t момент

Т_зір(0,5t) = 0,8х4250 = 3000 Нм.

Встановлений в приводі двигун АИР160S6У3 потужністю Р = 11000 Вт при номінальній кутовій швидкості _ном = 101,53 с^-1 розвиває номінальний момент Т_ном = 108,34 Нм, що на ведучій зірочці ланцюгового транспортера складе

Т_{зір(ном)} = Т_номu= 108,34х57х0,77= 4755 Нм

Таким чином на протязі 0,5t часу цикла перевантаження двигуна складе

n = 3750/4755=0,79,тобто перенавантаження не буде.

Перевірка двигуна за умови нагріву та перевантажувальній здатності дала позитивні результати, тому вважаємо, що момент корисного опору Т_зір(0,5t) = 3750 Нм, діючий на протязі 0,5 часу циклу t, не буде давати негативного впливу на працездатність двигуна на протязі необхідного строку служби стрічкового транспортера L_річ = 8 років по завданню, чого не можна стверджувати про черв’ячний редуктор моделі Ч250, встановлений у приводі.

Враховуючи викладене, необхідно виконати розрахунки на довговічність черв’ячної пари, а також валів редуктора.

7.1 Визначення довговічності черв’ячної пари

У відповідності з даними [2] черв’ячний редуктор Ч250 з передаточним числом u = 50 може передавати наступні обертові моменти Т_чр:

¾  при частоті обертання швидкохідного вала n_ш = 1000 об/хв Т_чр(1000) = 4120 Нм з ККД = 0,82;

¾  при частоті обертання швидкохідного вала n_ш = 750 об/хв Т_чр(750) = 4820 Нм з ККД =0,81.

Шляхом інтерполірування визначаємо, що при n_б = 970 об/хв, що відповідає номінальній частоті обертання вала привідного електродвигуна, черв’ячний редуктор здатний передавати момент Т_чр(970) = 4204 Нм з ККД  0,819.

Таким чином перевантаження черв’ячного редуктора на протязі 0,5 часу циклу t складе

n_чр =

де Т_зір(0,5 t) = 3750 Нм;

_ланц — ККД ланцюгової передачі 0,95;

Т_чр(970) = 4204 Нм.

n_чр = 3750/(0,95х4204)= 0,938

Для черв’ячного редуктора перевантаження не має.У відповідності з даними [7] використаний черв’ячний редуктор Ч250 з u = 50 має наступне співвідношення основних параметрів:

¾  міжосьова відстань a_w = 250 мм,

¾  передаточне число u = 50,

¾  число зубців черв’ячного колеса Z₂= 50,

¾  число заходів черв’яка Z₁ = 1,

¾  осьовий модуль m = 8 мм,

¾  коефіцієнт діаметра черв’яка q = 20,

¾  коефіцієнт зміщення черв’яка х = 0.

Визначаємо діючі контактні напруження на зубцях колеса за формулою джерела [9] на протязі першого та другого періодів циклу:

(9)

де Z₂ = 50; q = 20; a_w = 250 мм;

Т₂ — обертовий момент на вихідному валі редуктора, має два значення при ККД ланцюгової передачі _ланц = 0,95.

На протязі 0,5 часу циклу t

Т₂(0,5 t) = Тзір(0,5t)/ _ланц =3750/0,95=3947,36 Нм

і на протязі 0,5 часу циклу t

Т₂(0,5 t) = Тзір(0,5t)/ _ланц = 3000/0,95=3157,29 Нм

К_н — коефіцієнт розрахункового навантаження при якісно виготовленій передачі та коловій швидкості колеса V₂ < 3 м/с, що має місце у нашому випадку

(V₂ = pd 2 n 2 /60х1000=0,406 м/с),

приймають рівним одиниці.

Тоді

sн(0,5t) =(5400/(50/20))Ö( ((50/20 )+1)/250) ³х3947,36х1,2=246,25 МПа

sн(0,5t) =220,25 МПа.

Загальне число циклів зміни напружень N для черв’ячного редуктора складає

N = 60 n₂ L_h,

де n₂ — частота обертання тихохідного вала19,4 об/хв,

L_h — машинний час роботи електропривода

L_h = L_річ 365 К_річ 24 К_доб ПВ,

де L_річ — строк служби по завданню 8 років,

365 — число днів у році,

К_річ — коефіцієнт річного використання 0,8,

24 — число годин у добі,

К_доб — коефіцієнт добового використання 0,3,

ПВ — відносна тривалість увімкнення, для неперервного режиму рівна 1.

Таким чином

L_h = 8х365х0,8х24х0,3х1 = 16820 годин

Або

N = 60х19,4х16820 1,95х10⁷ циклів.

Далі визначимо довговічність черв’ячної пари при діючих контактних напруженнях

sн(0,5t) =246,25МПа, sн(0,5t) =220,25 МПа.

та порівняємо її з необхідною по завданню.

Перше напруження діє на протязі

N_{0,5 t} = 0,5 N = 0,975х10⁷ циклів,

а друге напруження діє на протязі

N_{0,5 t} = 0,5 N = 0,975х10⁷ циклів.

По даним заводу-виробника редукторів вінець черв’ячного колеса виготовлений з бронзи БрА9Ж3Л відцентровим литвом, яка має

_т = 200 МПа та _в = 500 МПа, а черв’як із сталі 40Х із шліфованою та полірованою поверхнею.

Для коліс із БрА9Ж3Л при шліфованих та полірованих черв’яках з твердістю поверхні витків НRC > 45 при швидкості ковзання витків V_s по зубцях колеса менше 6 м/с, що має місце в нашому випадку

V_s = (pmqn 1 /60х1000)хcos(arctg(Z1/q)=5,81 м/с,

допустимі контактні напруження згідно [7] приймають в межах

(10)

Підставимо _т = 200 МПа та V_s = 5,81 м/с в рівняння (10), отримуємо

[]_н = 300 — 25х5,81 2х200 або []_н = 154,75... 400 МПа

Враховуючи, що для кривих втоми виконується рівність

[]_н^mN_б = _н^mN = const,(11)

де []_н — допустимі контактні напруження