3.8. Проверочный расчет валов по эквивалентному моменту

Д ля выполнения расчета необходимо иметь эпюру эквивалентного момента по длине вала. Как известно из курса сопротивления материалов, М_экв= √(М²_изг_Σ + Т²) , где М_изг_Σ - суммарный изгибающий момент, действующий на вал, а Т – крутящий момент передаваемый валом. Для построения эпюр необходимо знать значения всех внешних силовых факторов (активных и реактивных), оказывающих воздействие на вал. К активным силам относятся усилия в зацеплениях, муфтах, от шкивов ременных и звездочек цепных передач. Реактивными силами являются реакции в опорах (подшипниках).

Величина реакций определяется из условий равновесия вала. Для составления условия равновесия необходимо вычертить схему нагружения вала с изображением векторов действующих сил (см. рис. 3.4), [1, 2, 3, 4, 5, 6]. обозначения сил: F_r – радиальная, F_а – осевая, F_t – окружная (обычно усилия в зацеплениях); F_АГ, F_АВ, F_ВГ, F_BB – реакции опор в точке А в горизонтальной и вертикальной плоскостях и точке В в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно, F_М – нагрузка на валы от муфт и т.д.

В обозначениях усилий зубчатых зацеплений дополнительно применяют цифровые индексы. Первый индекс обозначает номер колеса, со стороны которого действует сила; второй – номер колеса, на которое действует сила, (рис. 3.4).

По характеру построенных эпюр устанавливают положение опасного сечения вала и находят диаметр вала в данном сечении:

d≥√(M_экв/0,1[σ_-1]),

где [σ_-1]– предел выносливости материала вала при действии симметричного цикла нагружений.

Рис. 3.4. Расчетная схема вала

Определение диаметра вала по эквивалентному моменту не является обязательным, если на завершающем этапе проектирования вала будет выполняться расчет на усталость (необходимость расчета по эквивалентному моменту согласуется с руководителем проекта).

3.9. Подбор подшипников качения по долговечности

Типовыми исходными данными для определения долговечности подшипника являются: величина и направление действия нагрузок (радиальной, осевой, комбинированной); характер нагрузки (постоянная, переменная, вибрационная, ударная); частота вращения колец (внутреннего или внешнего); желательный срок службы в часах; свойства окружающей среды - ее температура, влажность, запыленность; требования к подшипникам, предъявляемые конструкцией узла (необходимость самоустановки, возможность перемещение одной из опор вдоль оси вала); условия монтажа; способ регулирования натяга; диаметр цапфы.

В результате расчетов необходимо подобрать подшипники (принятого типа) такой долговечности L_h, которая бы незначительно отличалась от требуемого срока службы L_треб, принятого в исходных данных. Желательно, чтобы L_h≥ L_треб.

При подборе радиально - упорных шариковых или роликовых подшипников необходимо изображать схемы их нагружения (см. рис. 3.5), на которых следует нумеровать подшипники определенным образом. Цифрой 2 обозначается подшипник, препятствующий перемещению вала под действием внешней осевой нагрузки F_a, возникающей в коническом, косозубом цилиндрическом или червячном зацеплениях. R_r₁, R_r2– радиальные нагрузки на подшипник (реакции в опорах), S_а1и S_а2 – собственные осевые составляющие радиально-упорных подшипников, R_a₁и R_a₂ – суммарные осевые силы, действующие на подшипники. Расстояние между опорами 1 и 2 определяется величиной l между точками пересечения нормалей к осям тел качения с осью вала.