Материал: Буркин

8.1.2. Шпонка под шестерню зубчатой передачи

По диаметру ведущего вала 45 мм (п. 4.3) и длине ступицы шестерни 85 мм (формула 3.19) выбираем размеры шпонки и шпоночного паза:

- ширина шпонки 14 мм;

- высота шпонки 9 мм;

- глубина шпоночного паза на валу 5,5 мм;

- глубина шпоночного паза ступицы 3,8 мм;

- длина шпонки 80 мм (выбирается из стандартного ряда [5, примечание 1 под табл. 7.1, cтр. 25] меньше длины ступицы ).

Определяем рабочую длину шпонки:

66 мм. (8.3)

Проводим проверку шпонки по напряжениям смятия, МПа:

16,4 ≤ [_см], (8.4)

где – число шпонок в рассматриваемом месте;

T₁ = 85220 Н*мм – крутящий момент ведущего вала;

[_см] = 190 МПа - допускаемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной нагрузке.

Прочность шпонки обеспечена.

8.2. Подбор и проверка шпонок ведомого вала

8.2.1. Шпонка под колесо зубчатой передачи

По диаметру ведомого вала 60 мм (п. 4.4) и длине ступицы зубчатого колеса 80 мм (формула 3.18) выбираем размеры шпонки и шпоночного паза:

- ширина шпонки 18 мм;

- высота шпонки 11 мм;

- глубина шпоночного паза на валу 7 мм;

- глубина шпоночного паза ступицы 4,0 мм;

- длина шпонки 80 мм (выбирается из стандартного ряда [5, примечание 1 под табл. 7.1, cтр. 25] меньше длины ступицы ).

Определяем рабочую длину шпонки:

62 мм. (8.5)

Проводим проверку шпонки по напряжениям смятия, МПа:

44,0 ≤ [_см], (8.6)

где – число шпонок в рассматриваемом месте;

T₂ = 327348 Н*мм – крутящий момент ведомого вала;

[_см] = 190 МПа - допускаемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной нагрузке.

Прочность шпонки обеспечена.

8.2.2. Шпонка под ведущую звёздочку

По диаметру ведомого вала 42 мм (п. 4.4) и длине ступицы ведущей звёздочки 63 мм (п. 6.5) выбираем размеры шпонки и шпоночного паза:

- ширина шпонки 12 мм;

- высота шпонки 8 мм;

- глубина шпоночного паза на валу 5 мм;

- глубина шпоночного паза ступицы 3,3 мм;

- длина шпонки 80 мм (выбирается из стандартного ряда [5, примечание 1 под табл. 7.1, cтр. 25] меньше длины ступицы ).

Определяем рабочую длину шпонки:

68 мм. (8.7)

Проводим проверку шпонки по напряжениям смятия, МПа:

76,4 ≤ [_см], (8.8)

где – число шпонок в рассматриваемом месте;

T₂ = 327348 Н*мм – крутящий момент ведомого вала;

[_см] = 190 МПа - допускаемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной нагрузке.

Прочность шпонки обеспечена.

9. Проверка подшипников

9.1. Проверка подшипников ведущего вала

Так как частота вращения ведущего вала об/мин, проверку предварительно подобранного подшипника проводим по динамической грузоподъёмности . Предварительно был подобран подшипник шариковый радиальный однорядный номер 307 с динамической грузоподъёмностью 33,0 кН (табл. 4.3). Проверку проводим по наиболее нагруженной опоре.

реакции опор (подшипников) определяем из уравнений статики. Составим уравнения моментов всех сил относительно точек А и В в горизонтальной (г) и вертикальной (в) плоскостях.

Рис. 9.1. Расчётная схема ведущего вала

Расстояния а и b (рис. 9.1) от точки приложения силы, действующей в цилиндрической зубчатой передаче до точек приложения реакций в подшипниках, определяем по сборочному чертежу редуктора.

а = 63 мм;

b = 63 мм.

Рассмотрим условия равновесия.

Сумма моментов всех сил относительно точки B в горизонтальной плоскости:

откуда:

1052 Н (9.2)

где F_t - окружная сила в зубчатом зацеплении (формула 3.25).

Сумма моментов всех сил относительно точки B в вертикальной плоскости:

откуда:

383 Н (9.4)

где F_r - радиальная сила в зубчатом зацеплении (формула 3.26).

Полная реакция в подшипнике A:

1120 Н (9.5)

Сумма моментов всех сил относительно точки A в горизонтальной плоскости:

откуда:

1052 Н (9.7)

Сумма моментов всех сил относительно точки A в вертикальной плоскости:

откуда:

383 Н (9.9)

Полная реакция в подшипнике B:

1120 Н (9.10)

Так как , то 1120 Н.

Эквивалентная нагрузка на подшипник:

Принимаем коэффициенты:

– динамический;

– безопасности;

– температурный.

1680 Н.

Определяем расчётную динамическую грузоподъёмность подшипника:

где L_h - ресурс работы привода (исходные данные);

n₁ – частота вращения ведущего вала редуктора (п. 1.3).

12759 Н.

12759 < 26200 Н.

Предварительно подобранный подшипник подходит.

9.2. Проверка подшипников ведомого вала

Так как частота вращения ведомого вала об/мин, проверку предварительно подобранного подшипника проводим по динамической грузоподъёмности . Предварительно был подобран подшипник шариковый радиальный однорядный тяжелой серии 310 с динамической грузоподъёмностью 61,8 кН (табл. 4.4). Проверку проводим по наиболее нагруженной опоре.

реакции опор (подшипников) определяем из уравнений статики. Составим уравнения моментов всех сил относительно точек А и В в горизонтальной (г) и вертикальной (в) плоскостях.

Рис. 9.2. Расчётная схема ведомого вала

Расстояния a, b, c (рис. 9.2) от точек приложения силы давления на вал цепи и силы, действующей в цилиндрической зубчатой передаче до точек приложения реакций в подшипниках, определяем по сборочному чертежу редуктора.

a = 91 мм;

b = 63,5 мм;

c = 63,5 мм.

Рассмотрим условия равновесия.

Сумма моментов всех сил относительно точки B в горизонтальной плоскости:

откуда:

1052 Н. (9.13)

где F_t - окружная сила в зубчатом зацеплении (формула 3.25).

Сумма моментов всех сил относительно точки B в вертикальной плоскости:

откуда:

6077 Н. (9.14)

где F_оп - сила давления цепи на вал (формула 2.26);

F_r - радиальная сила в зубчатом зацеплении (формула 3.26).

Полная реакция в подшипнике A:

6167 Н. (9.15)

Сумма моментов всех сил относительно точки A в горизонтальной плоскости:

откуда:

1052 Н. (9.16)

Сумма моментов всех сил относительно точки A в вертикальной плоскости:

откуда:

-1994 Н. (9.17)

Полная реакция в подшипнике B:

2254 Н (9.18)

Так как , то 6167 Н.

Эквивалентная нагрузка на подшипник:

9251 Н. (9.19)

Принимаем коэффициенты:

– динамический;

– безопасности;

– температурный.

Определяем расчётную динамическую грузоподъёмность подшипника:

где L_h - ресурс работы привода (исходные данные);

n₂ – частота вращения ведомого вала редуктора (п. 1.3).

44258 < 48500 Н.

Предварительно подобранный подшипник подходит.

10. Уточнённый расчёт валов на выносливость

10.1. Ведущий вал

Составим уравнения изгибающих и крутящего моментов по участкам (рис 10.1).

85220

24129

70532

66276

Рис. 10.1

Уравнения изгибающих моментов по участкам в горизонтальной плоскости.

Участок

при

при 66276 Н*мм.

Участок

при 66276 Н*мм;

при 0 Н*мм.

Уравнения изгибающих моментов по участкам в вертикальной плоскости.

Участок

при

при 24129 Н*мм.

Участок

при 24129 Н*мм;

при 0 Н*мм.