Расчет оси подъёмника

3.2 Расчет оси подъёмника

Ось не передает вращающего момента, а воспринимает только поперечные нагрузки. Оси рассчитываются только на изгиб. Рис. 3.4.

Определим диаметр оси по формуле [23]:

d = ³√ М_и /0,1[σ_из], (3.1)

где М_и – изгибающий момент, Н*м;

[ σ_из ] – допускаемое напряжение на изгиб, Н/ мм²; [ σ_из ] = σ_т/n, где n = 1,5…3 = [ σ_из ] = 360/2,4 = 150 Н*мм²

При расчете подъемника необходимо брать максимальную нагрузку на переднюю ось автомобиля. Так как автомобиль КАМАЗ –5320 имеет самую большую массу, то необходимо учитывать в расчетах нагрузку на переднюю ось именно этого автомобиля. Для автомобиля КАМАЗ – 5320, нагрузка на переднюю, ось приходится примерно 26 кH, при общей массе автомобиля 8000 кг. Тогда максимальный изгибающий момент, действующий на ось будет приходится на её середину и составит:

М_и = Р * l/2, (3.2)

где Р = 26000 Н сумма с которой автомобиль действует на катушку;

l – длина оси, м

М_и = 26000 * (1,10/2) = 14300 Н*м

Для стали 45 допускаемое напряжение на изгиб равно 120…150 Н/мм² [23].

Подставив значение в формулу (3.1) получим:

d=³√ 14300 / (0,1*150 *10⁶) = 0,0984 м

Принимаем диаметр оси d = 100 мм.

3.3 Расчет подшипников скольжения

Так как скорость вращения катушки небольшая и носит временный характер, то расчет подшипников сводится к расчету по удельному давлению Р в подшипнике.

Удельное давление в подшипнике допускается для открытых тихоходных передач [23]:

[ Р]=(10…40)*10⁵ Н/м²

Удельное давление в подшипнике определяется по формуле [23]:

P = p /d*l ≤[ P], (3.3)

где d,l -диаметр и длина подшипника, м;

Р – сила, действующая на подшипник, Н.

Конструкция имеет два подшипника, поэтому

Р = 13000*2 / 2=13000 Н

Преобразив формулу (3.3), получим:

l ≥ p/d*[P], (3.4)

Подставив значение, получим:

l ≥ 13000 / (0,1 * 40 * 10⁵) = 0,0325 м

Принимаем длину подшипника l = 35мм.

3.4 Расчет храповика

В качестве исходных данных необходимо знать необходимый угол поворота храпового колеса λ и передаваемый крутящий момент на валу храпового колеса. Рис. 3.5.

Примем λ = 20⁰ [23]

M_кр =F_w * d/2, (3.5)

где F_w – окружное усилие, действующее на вал, Н;

d – диаметр вала, м.

M_кр = 26000 * 0,05 = 1300 Н*м

Предварительно число зубьев колеса (храпового) принимаем:

Z_пр = 360⁰/20⁰=18

Модуль храпового колеса для наружного зацепления определяется по формуле [23]:

m =1,75 ³√M/Z*ψ [σ_и], (3.7)

где ψ - коэффициент учитывающий ширину колеса к модулю; ψ = 4 [σ_и] -допускаемое напряжение на изгиб для серого чугуна С4-15

Рассчитываем допускаемое напряжение на изгиб по формуле [23]

[ σ_и ] = σ_В / [ n ], (3.8)

где σ_В – предел выносливости, σ_В = 3200 кг./см²; σ =3,2 Н/мм²

[ n ] – коэффициент запаса прочности, [ n ]=5

[ σ_и ] = 3200/5 = 640 кг./см² = 0,64 Н/мм²

Подставим численные значения в формулу (3.7) и получим:

M=1,75*³√ 13000 / (18*4*640)= 1,157см=11,57 мм

Принимаем модуль m = 12мм

Проверку линейного удельного давления проводят по формуле [23]

2М_кр / m*z*в ≤ q, (3.9)

где в – ширина зуба, мм;

q – допускаемое удельное давление на единицу длины зуба, кгс/мм;

кгс/см, [q]=190..270 кгс/см

F_w =q*в, (3.10)

где q - удельное давление на единицу длины зуба, кгс./см, [q]=190..270 кгс./см

в – ширина зуба, мм;

в = F_w /q= 1300 / 270 = 4,814 см. = 48 мм

Проверим выполнения условия(3.9):

2*13000 / 1,2*18*4,8 ≤ 270

250,77 ≤ 270

Условия выполняется, расчеты произведены правильно. Рис. 3.6.

3.5 Расчет болтового соединения

Зубчатое колесо храпового механизма крепится жестко к катушке с помощью болтов. Болты поставлены без зазора (плотно с небольшим натягом). Болт работает на срез и на смятие. Рис. 3.7.

На срез болт рассчитывается по формуле [23]:

τ_ср=р/ F_ср =4р/Пd²z ≤ [τ_ср], (3.11)

где z – число болтов;

d – внутренний диаметр резьбы, м;

[τ_ср] =[0,2 …0,3] σ_т - допускаемое напряжения на срез, н/м²

Задаемся числом болтов z=4 и выразим его из формулы 3.11 диаметр болта и вычислим его

d =√4р/П * [τ_ср]* z, (3.12)

где Р – сила действующая попрек болта, Н.

d=√ (4*26000) / (3,14*4*0,2*180) = 15,165 мм

Принимаем диаметр болта М16 для крепления звездочки (зубчатое колесо храпового колеса) к катушке.

На смятие болт рассчитывают по формуле:

z d h [σ_см ] ≥ р, (3.13)

откуда

h ≥ р / z d [σ_см ], (3.14)

где h – высота участка смятия, м;

[σ_см] – допускаемое значение на смятие, Н/м²

h ≥ 26000 / 4*16*270*10⁴*10^-2 = 0,01504 м

принимаем высоту участка смятия h= 15 мм