Проверочный расчет подшипников качения тихоходного вала

 

Необходимо подобрать подшипники для вала тихоходного редуктора используя следующие данные: диаметр в месте посадки подшипника d=50 мм, L=10416 ч.

Определяем реакции опор:

 

;        H

 

;         H

 

Учитывая сравнительно небольшую осевую силу Fa=494,2Н, назначаем конические подшипники лёгкой серии, условное обозначение 7210, для которых по таблице 16.9 из [3] С=56000 Н, Cо=40000 Н, e=0,37.

С- паспортная динамическая грузоподъемность, Со- паспортная статическая грузоподъемность.

Выполняем проверочный расчет. Определяем осевую составляющую нагрузки по формуле 16.38 из [2]:

 

,

S1=0.83*0.37*4269.24=1309.85 Н

S2=0,83*0,37*5351,41=1643,42 Н

 

Принимаем =1643,42 Н и по формуле (16.36[2]) находим осевую нагрузку :

 Н

 

Условие не раздвижения коле соблюдается  Н

Определяем эквивалентную нагрузку по формуле 16.29 из [2]:

 

,

 

где по рекомендации имеем V=1; по таблице 16.5[2] при находим X1=1, Y1=0 и при , X1=1, Y1=0, по рекомендации к формуле (16.29[2]) находим Kт=1, Ks=1,3.

Ks- эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе, Kт - эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении.

 

 Н

 Н

 

Так как , рассчитываем только второй подшипник.

 

3.68

C=6956.83*3.68=25601.1 Н

 

Условие С(потребная)<=C(паспортная) выполняется.

Проверяем подшипник по статической грузоподъемности. По формуле 16.33 из [2] вычисляем, при Х=0.6, Y=1.04:

,

 

где Yo- коэффициент осевой статической нагрузки, Хо- коэффициент радиальной статической нагрузки, Ро- эквивалентная статическая нагрузка.

 

 

H

Условие соблюдается: паспортное значение статической грузоподъемности больше расчетного.

 

Расчет шпоночных соединений

 

Для закрепления деталей на валах редуктора используем призматические шпонки. Размеры поперечного сечения шпонок выбираем по ГОСТ 23360-78 в соответствии с диаметром вала в месте установки шпонок.

 

диаметр	сечение шпонки		рабочая длина	крутящий момент
вала, мм	b	h	шпонки lр, мм	на валах Т, H*м
25	8	7	40	37.47
34	10	8	30	88.53
40	12	8	58	347.24
55	16	10	60	347.24

 

Расчет шпонок по допускаемым напряжениям на смятие:

 

. Условие прочности:

 

а)

 

б)

 

в)

 

г)

Все выбранные шпонки удовлетворяют напряжениям смятия.

Выбор муфт

 

Для соединения вала редуктора и вала электродвигателя применяем упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ21424-93.

 

T, H*м	d, мм	D, мм	L, мм
63	25	100	104

 

Проверим муфту по напряжениям смятия (17.34[2]):

 

 Мпа

 

где  мм – диаметр окружности, на которой расположены пальцы

z=6 – число пальцев

 - диаметр пальца

 - длина резиновой втулки

 

 Мпа

 Мпа

 

Для соединения тихоходного вала редуктора с валом барабана используем зубчатую жестко-компенсирующую муфту (ГОСТ 5006-55):

 

T, кH*м	d, мм	D0, мм	b, мм
710	40	110	12

 

Условие прочности:

Мпа

 

,

Где b-длина зуба

Муфты отвечают условиям прочности.

 

Смазка редуктора

 

Для уменьшения износа зубьев, для уменьшения потерь на трение, а также для отвода тепла выделяющегося в зацеплении применяют смазку передач в редукторе.

Так как скорости колёс V<12…15м/с их смазывание производится погружением в масляную ванну. По рекомендации глубина погружение тихоходного колеса обычно не превышает 0,25 его радиуса.

Принимаем для смазки редуктора масло трансмиссионное ТМ-3-9 ГОСТ 17472-85, имеющее кинетическую вязкость .

Объём заливаемого масла определяем по формуле:

 

,

 

где  - внутренняя длина редуктора

 - внутренняя ширина редуктора

 - высота масла в редукторе

 л.

Для смазки подшипников применяем наиболее распространённую для подшипников смазку: Жировая 1-13 ГОСТ 1631-61.

 

Заключение

 

Для изготовления шестерен и колёс, желая получить сравнительно небольшие габариты и невысокую стоимость редуктора, была выбрана легированная сталь 40Х и назначена термообработка: для шестерен – азотирование поверхности 50…59 HRC при твёрдости сердцевины 26…30 HRC, , ; для колес – улучшение 230…260 HB. Для тихоходной ступени были произведены проверочные расчёты на усталость по контактным напряжениям и напряжениям изгиба. Все условия прочности соблюдаются:  мПа - по контактным напряжениям,  мПа - по напряжениям изгиба.

При расчёте тихоходного вала было установлено, что все условия прочности и жёсткости выполняются: запас сопротивления усталости , суммарный максимально возможный прогиб  мм.

Выбранные шпонки были проверены по напряжениям смятия, все они удовлетворяют допустимым значениям.

 

Список используемых источников

 

1. Курмаз Л.В.,Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование.- “Технопринт”, Минск, 2000.

2. Иванов М.Н. Детали машин. - ”Высшая школа”, М., 1984.

3. Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козинцов Б. С. Расчеты деталей машин. ” Высшая школа”, Мн., 1986.

4. Шейнблинт A.E. Курсовое проектирование деталей машин. - ”Высшая школа”, М., 1991.

5. Анурьев B.И. Справочник конструктора- машиностроителя. - ”Машиностроение”, М., 1978.