3. Расчет и конструирование подшипниковых узлов. Построение эпюр.

1. Расчет быстроходного вала

Нагрузки вала-червяка: F_t1=2*T₁/d₁=2*17760/80=444 H

F_a1=2*T₂/d₂=2* 536930/320=3356 H

F_r1=F_t2*tgα=3356*tg20⁰=1090 H

1. Изображаем вал как балку на двух опорах со всеми действующими силами.

2. Назначаем l₁=350 мм

3. Определяем радиальные реакции опор.

1. Вертикальная плоскость:

-R_y1*l₁+ F_r1*l₁/2 - F_a1*d₁/2=0

R_y1= (F_r1*l₁/2 - F_a1*d₁/2)/l₁=(1090*175-3356*40)/350=161 H

R_y2*l₁- F_r1*l₁/2 - F_a1*d₁/2=0

R_y2= (F_r1*l₁/2 + F_a1*d₁/2)/l₁=(1090*175+3356*40)/350= 929 Н

Проверка: 161+929-1090=0

2. Горизонтальная плоскость

R_x1=R_x2=F_t1/2=444/2=222 H

Проверка: 222+222-444=0

Строим эпюры изгибающих моментов, а также эпюру крутящего момента.

4. Рисунок 5.1 Расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящего моментов быстроходного вала

1. Вертикальная плоскость

Участок 1А: z₁=0 z_1А=175мм M_y(0)=0; M_y(175)=R_y1*175=28175 Н*мм

Участок 2А: z₂=0 z_1А=175мм М_у(0)=0; М_y(175)= R_y2*175=162575 Н*мм.

В сечении А по эпюре наблюдается скачок момента на величину равную F_a1*d₁/2=134400 Н*мм.

2. Горизонтальная плоскость

Участок 1А: z₁=0 z_1A=175мм. M_х(0)=0; M_х(175)=R_х1*175=38850 Н*мм.

Участок 2А: z₂=0 z_2A=175мм. М_х(0)=0; М_х(175)= R_х2*175=38850 Н*мм.

4.2 Расчет промежуточного вала.

1. Данные для расчета.

F_t2=3356 H; F_a2=444 H; F_r2=1090 H; F_t=7841 Н; F_r=2585 H; F_a=1340 H;

2. Изображаем вал как балку на двух опорах со всеми действующими силами.

3. Назначаем a₁=75 мм, a₂=130 мм, а₃=85 мм.

4. Определяем радиальные реакции опор.

1. Вертикальная плоскость

R_y3*290+F_a2*d₂/2+F_r2*215-F_t3*85=0

R_y3=(7841*85-1090*215-444*160)/290=1245 H

-R_y4*290+F_a2*d₂/2-F_r2*75+F_t3*205=0

R_y4=(7841*205-1090*75+444*160)/290=5506 H

Проверка: 5506+1245+1090-7841=0

2. Горизонтальная плоскость

R_х3*290+F_a3*d₃/2+F_r3*85-F_t2*215=0

R_х3=(3356*215-1340*68,5-2585*85)/290=1414 Н

R_х4*290-F_a3*d₃/2+F_r3*205-F_t2*75=0

R_x4=(1340*68,5+3356*75-2585*205)/290= - 643 H

Проверка:1414+2585-643-3356=0.

Строим эпюры изгибающих моментов, а также эпюру крутящего момента. 1)Вертикальная плоскость:

Участок 1В: z₁=0; z_1B=75 мм; M_y(0)=0; M_y(75)=R_y3*75=93375 Н;

Участок ВС: z_2В=0; z_2C=130 мм; M_y(0)= R_y3*75+F_a2*d₂/2=164415 H;

M_y(130)= R_y3*205+F_a2*d₂/2+F_r2*130=467965 H;

Участок 3С: z₃=0; z_3C=85 мм; M_y(0)=0; M_y(85)=R_y4*85=468010 H

1. Горизонтальная плоскость:

Участок 1В: z₁=0; z_1B=75 мм; M_x(0)=0; M_x(75)=R_x3*75=106050 Н;

Участок ВС: z_2В=0; z_2C=130 мм; M_x(0)= R_x3*75=106050 H;

M_x(130)= R_x3*205-F_t2*130=-146410 H;

Участок 3С: z₃=0; z_3C=85 мм; M_x(0)=0; M_x(85)=R_x4*85-F_a3*d₃/2=-146445 H

Рисунок 5.2 Расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящего моментов промежуточного вала

4.3 Расчет тихоходного вала

1. Данные для расчета.

F_t=7841 H; F_r=2585 H; F_a=1340 H;

2. Изображаем вал как балку на двух опорах со всеми действующими силами.

Назначаем a₁=210 мм; a₂=90 мм.

3. Определяем радиальные реакции опор.

1. Вертикальная плоскость

R_y5*300+F_t4*90=0

R_y5=-7841*90/300=-2352 H

R_y6*300+F_t4*210=0

R_y6=-7841*210/300=-5489 H

Проверка: -2352-5489+7841=0.

2. Горизонтальная плоскость

R_x5*300-F_r4*90+F_a4*d₄/2=0

R_x5=(2585*90-1340*246,5)/300=-325,5 H

R_x6*300-F_r4*210-F_a4*d₄/2=0

R_x6=(2585*210+1340*246,5)/300=2910,5 H

Проверка: -325,5-2885+2910,5=0

4. Строим эпюры изгибающих моментов, а также эпюру крутящего момента.

1. Горизонтальная плоскость:

Участок 5Е: z₁=0; z_1E=210 мм; M_х(0)=0; M­_х(210)=R_х5*210=-68355 H;

Участок 6Е: z­₂=0; z_2E=90 мм; M_х(0)=0; М_х(90)=R_х6*90=261945 H;

2) Вертикальная плоскость:

Участок 5Е: z₁=0; z_1E=210 мм; M_y(0)=0; M­_y(210)=R_y5*210=-493920 H;

Участок 6Е: z­₂=0; z_2E=90 мм; M_y(0)=0; М_y(90)=R_y6*90=494010 H;

Рисунок 5.3 Расчетная схема и эпюры изгибающих и крутящего моментов тихоходного вала.