Материал: Улучшение обдирочно-шлифовальной головки и карусельного станка модели 1580Л

= 20…25 Н/мм² для типовых валов изготовленной из стали 45.

мм.

Из ряда R40 ГОСТ 6636-69, необходимо округлить до максимально приближенного значения:

d = 28 мм.

Выполняем эскиз вала. Конусность 1:10 концов вала, предназначена для посадки деталей, передающих крутящий момент. В нашем случае выбираем коническую форму. Данная форма обеспечивает качественную посадку, и легкую установку деталей на вал.

Формула для вычисления ширины шкива (2.31):

, мм,(2.31)

где n - количество ремней в передаче;

е и f - размеры по табл. 29 [1, Т2, с. 736 - 737]

 мм.

Для облегчения установки, диаметр вала, при шпоночных соединениях шкива и шлифовального круга, находим исходя из формулы (2.32):

 мм,(2.32)

где  - среднее значение диаметра, мм, по формуле (2.33):

, мм.(2.33)

По ГОСТ 12081-72 выбираем диаметр вала , и длину . [6, стр. 13]. При выборе учитывается диаметр внутренней резьбы M24, для установки и закрепления шкива.

d_ср = 75 - 0,05 · 105 = 69,75 мм.

По ГОСТ 23360-78 для данного диаметра вала подбираем призматическую шпонку с размерами:

Ширина b = 18 мм;

Высота h = 11 мм;

Глубина паза t = 7 мм;

Длина L = 70 мм.

На основании полученных данных определяем диаметр вала под резьбу для фиксации лабиринта:

мм.

Полученные результаты округляем в большую сторону до стандартных размеров. Выбираем диаметрd₁ = 100 мм.

Резьбовой диаметр = 105 мм с шагом 2, так как на валах применяется мелкая резьба, подбираем размеры гаек круглых шлицевых с резьбой М105х2:

1) высота гайки m = 24 мм;

2)      ширина шлица b = 14 мм;

3) глубина шлица t = 7 мм;

4)      наружный диаметр гайки D = 130 мм.[8, с. 246, табл. 9.39].

Выполняем проточку диаметром d - 3 мм = 105 - 3 = 102 мм, и шириной , с радиусом r = 1 мм. Так мы получим полный нарезанный профиль резьбы.

Из отношения  определяем свободное пространство между диаметром вала и его конусным участком под резьбу по формуле (2.34):

мм.(2.34)

Свободный участок под резьбу принимаем длинной равной12 мм.

Диаметр ., длина мм. для лабиринта. Лабиринт фиксируем шпонкой с размерами по  для данного диаметра вала:

Ширина b = 22 мм;

Высота h = 14 мм;

Глубина паза t = 9 мм;

Длина L = 16 мм.

Диаметр вала под подшипник определяем из условия отношения d_п ≥ d₂:

d_п ≥ 110 мм.

2.2.5 Предварительный выбор подшипников и корпусов подшипниковых узлов приводного вала

Проектирование начинаем с выбора типа опоры (качения, скольжения). Нагрузки и скорость вала находятся в пределах допуска подшипников качения.

Подберем тип подшипников с учетом определенных критерий эксплуатации. Основными критериями являются: высокая грузоподъёмность, средняя окружная скорость, устойчивость к радиальным нагрузкам. Для вала головки наиболее подходящими являются:

для опоры абразивного круга подшипник роликовый радиальный двухрядный с короткими цилиндрическими роликами по ГОСТ 7634-75.

С помощью данного подшипника можно регулировать радиальный зазор, этим самым повышается жёсткость подшипника в радиальном направлении:

для опоры ведомого шкива два подшипника шариковых радиальных однорядных по ГОСТ 8338-75. Данные подшипники при высокой скорости вращения, совершают работу под воздействием только осевой силы. Шариковые радиальные однорядные, фиксируют вал в двух направлениях по осям. На больших скоростях вращения вала, работают с наименьшими потерями на трение, этим имеют преимущество среди других подшипников.

Имея расчетно-посадочный диаметр d = 105мм, подбираем подшипник из каталога готовой продукции ЗАО «ВПЗ». Это уменьшит расходы на поставку товара. Выбираем из особо легкой серии диаметров 1 и нормальной серией ширин 0, шариковый радиальный однорядный подшипник 122 ГОСТ 8338 - 75, он идеально подходит для опоры шкива.

Техническая характеристика подшипника:

1) наружный диаметрD = 170 мм.

) внутренний диаметрd = 110 мм.

) ширинаВ = 28 мм.

) монтажная фаскаr = 2,0 мм.

) динамическая грузоподъёмностьС = 80 000 Н.

) статическая грузоподъёмностьС_о= 71 500 Н.

) частота вращения при смазке:

пластичной3600мин^-1;

жидкой4300мин^-1.

8) масса1,97 кг.

Для опоры абразивного круга с условием соблюдения симметрии концов вала выбираем роликовый радиальный двухрядный с коническим отверстием подшипник 3182122 ГОСТ 7634-75

Техническая характеристика подшипника:

1) наружный диаметрD = 170 мм.

) внутренний диаметрd = 110 мм.

) ширинаВ = 45 мм.

) монтажная фаска minr = 2,0 мм.

) динамическая грузоподъёмностьС = 220 000 Н.

) статическая грузоподъёмностьС_о= 360 000 Н.

) частота вращения при смазке:

пластичная4 500мин^-1;

жидкая5 300мин^-1.

) масса3,7 кг.

Диаметр вала гладкого участка определим по формуле (2.35):

,(2.35)

где  - фаска внутреннего кольца подшипника, мм;

 мм - для шарикового радиального подшипника.

Диаметр вала гладкого участка для роликового подшипника с коническим внутренним диаметром, выполненным конусностью 1:12:

/ 12 + 110 = 113,75 мм - максимальный диаметр (внутренний) подшипника;

мм.

Принимаем для роликового подшипника диаметр заплечиков 120 мм.

2.2.6 Уточнённый расчёт приводного вала

Составляем расчетную схему вала в соответствии с рисунком 2.4, создаем модель, обозначаем опоры, накладываем нагружения. В расчете рассматриваем вал как балку на двух опорах. В качестве опор выбираем шарнирно-неподвижные и шарнирно-подвижные типы опор. На выбор типа опоры влияет её конструктивная особенность, позволяющая небольшое движение вдоль оси вала или небольшой поворот относительно этой же оси. В этом случае считать ее шарнирно-подвижной. Исходя из данных показателей можно сделать вывод, что радиально-осевые подшипники воспринимающие одинаково осевые и радиальные нагрузки, представляют как шарнирно-неподвижные опоры, а подшипники, воспринимающие преимущественно радиальную нагрузку - в этом можно считать ее случае шарнирно-подвижными.

Исходные данные:

) материал вала - сталь 45;

) М₁=100,5 Нм - величина крутящего момента (из энерго-кинематического расчёта);

) Q = 2651 Н - усилие на валы (из расчёта клиноремённой передачи).

Рисунок 2.4 - Схема вала с указанием опасных сечений

На рисунке 2.5 изображена эпюра изгибающих моментов приводного вала.

Рисунок 2.5-Эпюра изгибающих моментов

Определяем реакции опор в горизонтальной плоскости ХОZ, силу P находим по формуле (2.36):

;

, Н,(2.36)

где  м - диаметр шлифовального круга.

 Н;

;

Н;

;

;

H.

Проверка:

;

;

Определяем реакции опор в вертикальной плоскости (ХОУ):

,

где  - усилие прижима круга.

;

;

Н.

;

;

;

Н.

Проверка:

;

= 0.

Определяем изгибающие моменты, используя метод сечений:

Горизонтальная плоскость ХОZ:

Сечение 1 - 1: ; м

При ;

 Нм.

Сечение 2 - 2:;м

При  Нм;

Нм.

Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости в соответствии с рисунком 2.5.

Определяем изгибающие моменты в вертикальной плоскости ХОУ:

Сечение 1- 1:, так как нет сил.

Сечение 2- 2: ; м

При

При  Нм.

Строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости в соответствии с рисунком 2.5.

Определяем суммарные изгибающие моменты в опорах вала по формуле (2.37):

Нм;(2.37)

Нм.

В сечении «В», максимальный суммарный изгибающий момент, значит это самая опасная область. Проверим сечение на запас прочности в опасной области по условию n> [n]. Вывод: прочность соблюдена.

Составим схему вала и проведём сечения по участкам концентрации напряжений в соответствии с рисунком 2.4.

Проанализируем сечение А - А: концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:

 ;  мм;

При

Нмм.

Изгибающий момент в вертикальной плоскости:

;  мм;

При Нмм;

Нмм.

Сумма моментов в сечении А - А:

 Нмм.

Полярный момент сопротивления определяется по формуле (2.38):

,(2.38)

где d - диаметр вала в данном сечении, мм;

b - ширина устанавливаемой шпонки, мм;

t - глубина паза для установки шпонки, мм.

 мм³.

Момент сопротивления изгибу определяется по формуле (2.39):

, мм³;(2.39)

 мм³.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений определяется по формуле (2.40):

 Н/мм².(2.40)

Амплитуда нормальных напряжений изгиба определяется по формуле (2.41):

 Н/мм².(2.41)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям определяется по формуле (2.42):

Для стали 45 при  Н/мм².

,[1, стр.17](2.42)