Проверочный расчёт вала

4.3.3 Проверочный расчёт вала

F_t2 = 2,56кН; F_r2 = 0,93кН.

ΣМ_A=0; R_BY·129 -F_r2·93=0

R_BY=

ΣМ_В=0; -R_AY·129+F_r2·93·=0

R_AY=

ΣF=0; R_a+ R_b-F_r2=0

0,67+0,26-0,93=0

I-I

M₁=R_ay·z₁

M₁=0; M₁=0,26·93=24,18Н·м

II-II

M₂= R_ay·z₂- F_r2·(z₂-93)

M₂=33,54-92,16=-58,62 Н·м

ΣМ_А=0; -F_t2·93+R_bx·129=0

R_BX= кН

ΣМ_В=0; -R_AX·129+F_t2·36=0

R_AX=кН

ΣF=0; R_ax+R_bx-F_t2=0

1,85+0,71-2,56=0

M=R_bx·36=1,85×36=66,6Н·м

Выделяем опасные сечения

1.Место посадки колеса на вал.

 

4.3.4 Упрощённый расчёт вала

(5.23)

где σ_Э – эквивалентное нагружение, МПа;

σ – номинальные напряжения изгиба, МПа;

τ – напряжения изгиба, МПа.

(5.24)

σ_-1=250МПа; ε=0,81; S=2; К_δ = 1,75 – шпоночный паз.

σ = 17,25<=57,86МПа

Прочность в сечении обеспечена.

 

5. Выбор и расчёт подшипников качения

 

5.1 Расчёт подшипников быстроходного вала

 

5.1.1 Выбор типа подшипников

Роликовый конический однорядный 7206.

С_r=29,8; С_or=22,3; e=0,36.

 

5.1.2 Расчёт подшипников качения

Расчёт подшипников качения на долговечность производится по формуле:

L_h=, (6.1)

где L_h- расчетная долговечность подшипника, ч;

n- частота вращения вала, об/мин;

C_r- динамическая грузоподъёмность подшипника (берётся из справочных данных по подшипникам), кН;

P_r- эквивалентная нагрузка, кН;

Р- показатель степени, равный в соответствии с результатами экспериментов для роликоподшипников p=3,33;

а₁- коэффициент, учитывающий надежность работы подшипника, а₁=1;

а₂₃- коэффициент, учитывающий качество металла подшипника и условия эксплуатации, а₂₃=0,9;

[L_h]- требуемая долговечность подшипника (для редуктора она равна сроку службы передач t_Σ=10161ч.).

Эквивалентную нагрузку определяют по формуле:

P_r = (X ּV ּ F_r +Y ּ F_a) ּ К_δ ּ К_t, (6.2)

где F_r – радиальная нагрузка,кН;

F_a – осевая нагрузка, кН;

X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

V – коэффициент вращения, равный 1 при вращении внутреннего кольца относительно направления нагрузки;

К_δ – коэффициент безопасности, для редукторов К_δ = 1,3;

К_t – температурный коэффициент, вводимый при t >100º С, К_t =1.

При установке вала на радиально-упорных подшипниках осевые силы F_a, нагружающие подшипники, находят с учётом осевых составляющих S от действия сил F_r.

Для конических роликоподшипников

S=0,83·e·F_r.

R_ax=1,66кН, R_ay=0,53кН => R_a=

R_bx=-0,76кН, R_by=-0,21кН => R_b=

F_rA=R_a=1,74кН

F_rB=R_b=0,79кН

S_A=0,83·0,37·1,74=0,53кН

S_B=0,83·0,37·0,76=0,23кН

S_A>S_B; F_A≥S_B-S_A=>F_a1=S_А; F_a2=F_a1+F_a

F_a1=0,53кН; F_a2=0,53+0,33=0,88кН

Опора А:

Опора В:

Prа = (1 · 1 ·1,74 +0) ּ 1,3 ּ 1 = 2,3 кН.

Prв = (0,4 · 1· 0,79+ 1,6 ·1) ּ 1,3 ּ 1 = 2,49 кН.

Больше перегружена опора В.

L_h=

Долговечность подшипника обеспечена.

 

5.2 Расчёт подшипников промежуточного вала

 

5.2.1 Выбор типа подшипников

Роликовый конический однорядный 7204.

С_r=29,2кН; С_or=21кН; e=0,37, Y=1,6.

 

5.2.2 Расчёт подшипников качения

R_ax=2,15кН; R_ay=0,75кН => R_a=2,28кН

R_bx=1,31кН; R_by=0,27кН => R_b = 1,34кН.

F_ra=R_a=2,28кН;

F_rb=R_b=1,34кН.

S_A=0,83·0,37·2,28=0,7кН

S_B=0,83·0,37·1,34=0,41кН

S_A< S_B; F_A< S_В- S_А =>F_a2=S_В; F_a1=F_a2-F_a

F_a2=0,41кН; F_a1=0,41+0,26=0,67кН

Опора А:

Опора В:

Prа = (0,4 · 1 ·2,28 +1,6·1) ּ 1,3 ּ 1 = 3,3 кН.

Prв = (1 · 1· 1,34 + 0) ּ 1,3 ּ 1 = 1,74 кН.

Больше перегружена опора А.

L_h=

Долговечность подшипника обеспечена.

 

5.3 Расчёт подшипников тихоходного вала

 

5.3.1 Выбор типа подшипников

Шариковый радиальный однорядный 209.

С_r=33,2кН; С_or=18,6кН.

5.3.2 Расчёт подшипников качения

R_ax=0,71кН; R_ay=0,26кН => R_a=0,76кН

R_bx=1,85кН; R_by=0,67кН => R_b = 1,97кН.

Р_р=(0,56·1·0,76+1,71·1,07)·1,3·1=2,93кН.

L_h=

Долговечность подшипников обеспечена.

6. Расчёт шпоночных соединений

 

6.1 Расчёт шпонки, установленной на быстроходном валу

Шпонка 8х7х60 ГОСТ 23360-78

Расчёт шпонки на смятие

σ_СМ = ≤ [σ_см], (7.1)

где σ_СМ – напряжение смятия, МПа;

Т – вращающий момент, Н ּм;

d – диаметр вала, м;

l_p – рабочая длина шпонки, м;

k – глубина врезания шпонки в ступицу, м;

[ σ_СМ ] – допускаемое напряжение на смятие, [ σ_СМ ] =60 МПа.

Т=14,84Н·м; d=20мм; l_p = 50мм; к=2,8мм.

σ_СМ = < [σ_см]=60МПа,

6.2 Расчёт шпонки, установленной на тихоходном валу

Т=195,14Н·м; d=38мм; l_p = 50мм; к=3,3мм.

σ_СМ = < [σ_см]=60МПа,

Прочность обеспечена.

7. Подбор муфты

В практических расчетах дополнительное нагружение упругих элементов, вызванное радиальным смещением валов, удобнее учитывать при определении расчетного вращательного момента:

Т=К_р·Т_к,

где К_р=1,1…1,3 – для муфт с пружинами сжатия и муфт со стальными стержнями.

Т=1,2·13,18=15,81кН·м

Выбираем муфту упругау втулочно-пальцевую МУВП 16-20-I.1-I.1 УЗ ГОСТ 21423-93

Она применяется для соединения соосных валов при передаче вращающего момента от 6,3 до 1600 Н·м и уменьшения динамических нагрузок.

Материал полумуфт – чугун СЧ-20, сталь 35 или 35П.

Материал пальцев – сталь 45.

Муфта допускает значительный осевой разбег до Δ=15мм, но относительно небольшое радиальное смещение e=0,3…0,5мм; угол перекоса валов α<1˚.

8. Выбор смазки передач и подшипников

Для смазывания передач и подшипников применяем картерную систему. Так как максимальная окружная скорость колёс не превышает 2,5 м/с, а максимальные контактные напряжения 850 МПа, следовательно по рекомендуемой кинематической вязкости (50 мм²/с) подбираем масло И-Г-С-46 ГОСТ 17479.4-87. В корпус редуктора заливают масло так, чтобы коническое колесо было погружено в масло на всю ширину венца. При таком способе колёса при вращении увлекают масло, разбрызгивая его внутри корпуса. Масло попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Литература

 

1. Дунаев Л.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин.- 4 -е изд., перераб. и доп.-М.: Высшая школа, 1985.- 416 с.

2. Иванов М.Н. Детали. – 5-е изд., перераб. –М.: Высшая школа, 1991. -383с.: илл.

3. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для вузов. -3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1978. – 352с., ил.

4. Черемисинов В.И. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. – Киров: ВГСХА, 1998.- 163с.