9.3 Выходной вал

На выходном валу с помощью призматических шпонок закреплены колесо цилиндрическое между опорами и ступица полумуфты МУВП на выходном конце. Диаметр вала на этих участках равен d = 50 мм под ступицей колеса и d = 40 мм под ступицей полумуфты.. Выбираем шпонки с размерами b = 14 мм, h = 9 мм, t₁ = 5,5 мм для колеса и b = 12 мм, h = 8 мм, t₁ = 5 мм для полумуфты. Согласуя с длиной ступиц шкива и шестерни, принимаем длину шпонок l = 60мм.

Обозначение шпонок: «Шпонка 14 х 9 х 60 ГОСТ 23360-78»

и «Шпонка 12 х 8 х 60 ГОСТ 23360-78»

Выполняем проверочный расчёт шпонок на прочность.

Условие прочности σ_см = ≤ [σ_см],

где Т = 386000 Н*мм – передаваемый валом крутящий момент;

а) для диаметра d = 50 мм

h = 9 мм

t₁ = 5,5 мм

l_р = l – b = 60 – 14 = 46 мм.

σ_см = = 96 МПа.

σ_см = 96 МПа находится в допускаемых пределах [σ_см] = 80…150 МПа, следовательно, прочность шпонки на смятие обеспечена.

б) для диаметра d = 40 мм

h = 8 мм

t₁ = 5 мм

l_р = l – b = 60 – 12 = 48 мм.

σ_см = = 134 МПа.

σ_см = 134 МПа находится в допускаемых пределах [σ_см] = 80…150 МПа, следовательно, прочность шпонки на смятие обеспечена.

10 Подбор и расчёт подшипников

10.1 Входной вал

На опорах входного вала устанавливаем радиально-упорные шарикоподшипники № 36206: d = 30 мм, D = 62 мм, В = 16 мм, С = 22000 Н, С_о = 12000 Н.

Исходные данные для расчёта: F_t = 870 H, F_r = 300 H, F_a = 100 H,

F_р = 403 H, l = 0,5d_m1 = 0,5*58,5 = 29,25 мм.

Рисунок 10.1. К расчёту подшипников входного вала

Вычисляем опорные реакции в горизонтальной плоскости.

ΣМ_В = 0. *80 - F_t*125 = 0.

= = = 1359,4 Н.

ΣМ_А = 0. *80 - F_t*45 = 0.

= = = 489,4 Н.

Проверка. ΣY = 0.

- F_t + - = - 870 + 1359,4 – 489,4 = - 1359,4 + 1359,4 = 0.

Вычисляем опорные реакции в вертикальной плоскости.

ΣМ_В = 0. *80 - F_r*125 + F_a*l + F_р*35 = 0.

= = = 255,9 Н.

ΣМ_А = 0. *80 - F_a*l - F_р*115 + F_r*45 = 0.

= = = 447,1 Н.

Проверка. ΣY = 0.

- F_r + + - F_р = - 300 + 255,9 + 447,9 – 403 = - 703 + 703 = 0.

Полные реакции на опорах:

R_A = = = 1383 H.

R_B = = = 663 H.

Определяем осевой параметр нагрузки «е».

= = 0,0083, откуда следует ([1], таблица 16.5) е = 0,3.

Вычисляем осевые реакции на опорах от радиальных сил (в силу конструктивных особенностей подшипника).

S_A = e R_A = 0,3*1383 = 415 H.

S_B = e R_B = 0,3*663 = 199 H.

Для определения осевых нагрузок на опорах составляем схему действия осевых сил:

F_a S_A S_B

Принимаем осевую нагрузку на опоре А, равной осевой реакции

F_a(А) = S_A = 415 Н.

Направления осевых нагрузок будут противоположны осевым реакциям.

F_a F_a(А) F_a(В)

Из условия равновесия сил ΣХ = 0; F_a + F_a(А) - F_a(В) = 0, находим осевую нагрузку на опоре В:

F_a(В) = F_a + F_a(А) = 100 + 415 = 515 Н.

Вычисляем эквивалентные динамические нагрузки на опорах по формуле:

Р = (XVF_r + YF_a) K_бК_т,

где F_r – радиальная нагрузка на опоре, Н;

F_a – осевая нагрузка на опоре, Н;

V – коэффициент вращения, зависящий от того, какое кольцо вращается. При вращении внутреннего кольца V = 1;

Х – коэффициент радиальной нагрузки;

Y – коэффициент осевой нагрузки;

К_б – коэффициент безопасности;

К_Т – температурный коэффициент.

Принимаем [1]: К_б = 1 (умеренные толчки), К_Т = 1.

Для опоры А:

= = 0,3 = е,

следовательно, Х = 1; Y = 0 (таблица 16.5 [1]).

P = V F_r K_бК_т = 1*1383*1*1 = 1383 H.

Для опоры В:

= = 0,78 > 0,3 = е, следовательно, X = 0,45; Y = 1,81.

P = (1*0,45*663 + 1,81*515)*1*1 = 1231 H.

Условие работоспособности подшипника:

С = Р ≤ С_расч,

где С – расчётная динамическая нагрузка, Н;

Р – эквивалентная динамическая нагрузка на опоре, Н;

p – показатель степени. Для шариковых подшипников p = 3;

L_HE – эквивалентная долговечность в миллионах оборотов;

а₁ – коэффициент надёжности;

а₂ – обобщённый коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации.

Принимаем [1]: а₁ = 1, а₂ = 0,7.

L_HE = К_НЕ L_H,

где К_НЕ = 0,42 (см. выше п. 3.2);

L_H = 60nt = 60*983*8000*10^-6 = 472 расчётная долговечность в млн. оборотов.

L_HE = 0,42*472 = 198.

= = 6,57.

Для опоры А:

С = 1383*6,57 = 9086,3 Н.

С = 9086,3 Н < 22000 Н = С_пасп.

Для опоры В:

С = 1231*6,57 = 8088 Н.

С = 8088 Н < 22000 Н = С_пасп.

Выбранные подшипники проработают на опорах вала без замены весь срок службы редуктора t = 8000 часов.