4.7.2 Определение опорных реакций, возникающих в подшипниковых узлах и проверка долговечности подшипников

Быстроходный вал:

Находим реакции опор в плоскости XZ.

Суммарные реакции в опорах:

Подбираем подшипник по более нагруженной опоре

Найдем эквивалентную нагрузку по формуле 7,5 [3] .Все коэффициенты берем из таблицы (7,4 и П. 12 [3]).

коэффициент радиальной нагрузки: X = 1

коэффициент, учитывающий вращение колец: V = 1

коэффициент безопасности: K_б=1,1

температурный коэффициент: K_т = 1

реакция наиболее нагруженной опоры: R = H

Полученное значение меньше

Тихоходный вал

Находим реакции опор :

Суммарные реакции в опорах:

_.

Подбираем подшипник по более нагруженной опоре.

Найдем эквивалентную нагрузку по формуле 7,5 [3]. Все коэффициенты берем из таблицы (7,4 и П12 [3]):

коэффициент радиальной нагрузки: X = 1;

коэффициент учитывающий вращение колец: V = 1;

коэффициент безопасности: K_б = 1,1;

температурный коэффициент: K_т = 1;

реакция наиболее нагруженной опоры: R = 2378,45H

P_э =2616,299 Н

Полученное значение меньше

4.8 Проверка прочности шпоночных соединений

Принимаем шпонки призматические со скругленными торцами. Материал шпонок нормализованная сталь 45.

Условие прочности шпоночного соединения ([3]):

должно быть меньше [σ_cм]

где T - крутящий момент на валу, Н·мм;

d - диаметр вала;

l - расчетная длина шпонки;

t₁ - глубина паза, мм;

b - ширина шпонки, мм;

h - высота шпонки, мм.

[σ_см] - допускаемое напряжение смятия: [ σ_см] = 100...120Н/мм²

Быстроходный вал.

Из двух шпонок – под шестерней и полумуфтой, более нагружена вторая (меньший диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки). Проверяем шпонку под открытой передачей:

Что меньше чем [σ_см]=120Н/мм².

Для тихоходного вала.

Из двух шпонок - под зубчатым колесом и полумуфтой- более нагружена вторая (меньший диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки). Проверяем шпонку под полумуфтой:

Что больше чем [σ_см] = 120 Н/мм², поэтому устанавливаем на выходном конце тихоходного вала 2 шпонки.

4.9 Уточненный расчет быстроходного вала.

У этого вала определять коэффициент запаса прочности в нескольких сечениях нецелесообразно, достаточно выбрать одно сечение с наименьшим коэффициентом запаса, а именно сечение в месте посадки подшипника, дальнего к шестерне (сечение A-A). В этом опасном сечении действуют максимальные изгибающие моменты и крутящий момент.

Концентрация напряжений вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал.

Материал вала сталь 45, термообработка- нормализация.

По табл. 3.3 [7] среднее значение σ_в= 590 Н/мм².

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжении:

Сечение A-A. Согласно ([7], с. 97...99) принимаем К_σ=1,59 и К_τ=1,49;

_ = _ = 0,74.

Изгибающий момент:

.

Момент сопротивления сечения:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Полярный момент сопротивления:

Амплитуда и среднее значение напряжения цикла касательных напряжений:

_.

_{Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:}

Результирующий коэффициент запаса прочности сечения К-К:

Видим, что все коэффициенты запаса прочности больше нормативного ([n] = 2.5).