4.Расчет подшипников качения на заданный ресурс

Рис. 6 Подшипники

Подшипники уже были предварительно выбраны по диаметру вала (см. пункт 3.2), поэтому проводимые ниже расчеты сводятся к проверке выбранного подшипника и уточнению его типа, диаметра и серии. Выбор подшипника по динамической грузоподъемности состоит в проверке его расчетной долговечности при заданных условиях работы [1,ст.126, табл.68-71]

= 17500 ч ─ требуемый ресурс.

Расчетный ресурс:

,

где

С_r – радиальная грузоподъемность, берется из каталога;

n-частота вращения кольца;

- коэффициент, учитывающий надежность подшипника, принимаем =1 [1, стр.122 табл.68];,

- коэффициент, учитывающий качество материала подшипника, смазку и условия эксплуатации, для шарикоподшипников =0,7…0,8, принимаем =0,75[1, стр.129 табл.70];;

k ─ показатель степени, который для шарикоподшипников k=3;

F ─ эквивалентная нагрузка, Н:

,

где V – коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления нагрузки V = 1;

Сравниваем отношение F_a/F_r с коэффициентом е и окончательно принимаем значение коэффициентов X и Y при F_a/F_r меньше е, то принимаем:

X=1 – коэффициент радиальной нагрузки; X=1 – для шариковых упорных и радиально-упорных подшипников [1,ст.127];

- при F_a/F_r больше е, то принимаем:

X=0,41, Y=0,87

- радиальная нагрузка на подшипник, Н, выбирается как большая из реакций в опорах;

Y – коэффициент осевой нагрузки;Y=0 – для радиальных однорядных подшипников [1];

- осевая нагрузка на подшипник, Н;

─ коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки, принимаем =1,3 [1, стр.127 табл.69];

─ температурный коэффициент, принимаем =1 при t<125º;

Подбираем подшипник исходя из условия: L_h<L_p .

Проведем проверочный расчет подшипников. Расчеты сведем в таблицу 12.

Табл.12Проверочный расчет подшипников

Наименование параметра	Обозначение	Быстро-ходный вал	Проме-жуточный вал	Тихоход-ный вал
Эквивалентная динамическая нагрузка	F	1478.83	7213.094	7395.024
Динамическая грузоподъемность	С	32600	47000	61800
Частота вращения	n	1458	382	82.35
Расчетный ресурс		91843.95	41988.3	88582.02

Из таблицы 12 видно, что подшипники на быстроходном, тихоходном

и промежуточном валах выдерживают заданный ресурс.

5. Проверочный расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости

Основные нагрузки на валы создают силы, действующие в зубчатом зацеплении. На вал действуют окружная, радиальная силы и сила от действия муфты. При определении направления сил следует учитывать, что на ведомом колесе окружная сила является движущей и направлена в сторону вращения. На ведущей шестерне окружная сила является реакцией со стороны ведомого колеса и направлена в сторону, противоположную вращению. Радиальное усилие направлено от полюса зацепления к оси вращения. Силу, которую создает муфта необходимо приложить в месте, где она может иметь наибольшее влияние.

Расчетной схемой для вала, опирающегося на подшипники, является балка на двух опорах. Из действующих сил (нормальные и силы трения) рассматривают только нормальные силы. Это связано с тем, что коэффициент трения в зубчатом зацеплении очень мал благодаря отполированным поверхностям зубьев и хорошей смазки.

Отметим тот факт, что одна из опор выполняется фиксирующей, а вторая - плавающей. Плавающая опора компенсирует погрешности изготовления и температурные деформации

Для определения опасных участков и концентраторов напряжений в таблицах 13 –15 приведены расчетные схемы и эскизы валов.[4. Стр. 129]

Табл. 13 – быстроходный вал.

Схема
Вал	Разм.	Формула	Результат
a	мм		73
b			81
c			11
dэ		dэ=0.75D	135
M	Нмм		5.35
Ft	Н		1870.7
Fr			660.71
Fa			164.74
Fm			90.07
RAB			23.67
RAГ			-82.82
RBB			-684.4
RBГ			2043.59
RA			86.14
RB			2155.06

Табл. 14 – промежуточный вал.

Схема
Вал	Разм.	Формула	Результат
a	мм		15
b			29.1
c			56.1
M	Нмм		75.52
Ft	Н		1308.56
Fr			121.92
Fa			452.2
RAB			-316
RAГ			4375.7
RBB			1659.98
RBГ			2583,73
RA			2000.66
RB			5152.21

Табл. 15 – тихоходный вал

Схема
Вал	Разм.	Формула	Результат
a	мм		72.5
b			61
c			73
dэ		dэ=0.75D	135
Ft	Н		5526,5
Fr			2011.48
Fm			1412,34
RAB			922
RAГ			1759,52
RBB			1088.92
RBГ			5168.7
RA			1986,45
RB			5282,16