4 Подбор подшипников качения тихоходного вала
4.1 Определение реакций опор
По эскизному проекту строят расчетную схему тихоходного вала (рисунок 1) и определяют расстояния между опорами и деталями, на которые действуют нагрузки. Расстояния: a = 84 мм (расстояние от середины подшипника до середины выходного конца вала lм2), b = 47,5 мм, c = 47,5 мм.
Рисунок 1
Определение реакций в вертикальной плоскости:
Проверка:
– реакции определены правильно.
Знак минус означает, что действительное направление реакции Y2 противоположно предварительно заданному;
Определение реакций в горизонтальной плоскости:
Проверка:
– реакции определены правильно.
Определение реакций от действия радиальной нагрузки Fм , возникающей в муфте от смещения соединяемых валов:
где
Проверка:
– реакции определены правильно.
Радиальные реакции в опорах 1 и 2:
4.2 Подбор подшипников
Радиальные нагрузки на подшипники в опорах 1 и 2:
Осевые нагрузки на подшипники в опорах 1 и 2 из условия равновесия вала:
Предварительно назначаем шариковые радиальные однорядные подшипники легкой серии 210. Схема установки подшипников – враспор.
Для принятых подшипников из таблицы 24.10 [1] находим: Сr = 35100 Н, С0r = 19800 Н, d = 50 мм, D = 90 мм.
Дальнейший расчет выполняем для более нагруженного подшипника опоры 2.
Отношение
.
Из таблицы 7.1 [1] выписываем X
= 0,56, Y
= 1,71, e
= 0,26.
Отношение
,
что меньше e
= 0,26 (V
= 1 при вращении внутреннего кольца).
Окончательно принимаем X
= 1, Y
= 0.
По таблице принимаем: коэффициент безопасности KБ = 1,4; температурный коэффициент KТ = 1 (tраб < 100 oC).
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка
Расчетный скорректированный ресурс подшипника при а1 = 1 (вероятность безотказной работы 90 %), а23 = 0,8 (обычные условия применения), k = 3 (шариковый подшипник)
Так как расчетный ресурс меньше требуемого L10ah < Lh (2781 < 12000), то назначаем шариковые радиальные однорядные подшипники средней серии 310. Для принятых подшипников из таблицы 24.10 [1] находим: Сr = 61800 Н, С0r = 36000 Н, d = 50 мм, D = 110 мм.
Тогда
Так как расчетный ресурс больше требуемого L10ah > Lh (15180 > 12000), то назначенный подшипник 310 пригоден.
5 Расчет тихоходного вала на прочность
Для изготовления вала применяем сталь марки 45 со следующими характеристиками статической прочности и сопротивления усталости: временное сопротивление σв = 900 МПа; предел текучести σт = 650 МПа; предел текучести при кручении τт = 390 МПа; предел выносливости при изгибе σ –1 = 410 МПа; предел выносливости при кручении τ –1 = 230 МПа; коэффициент чувствительности к асимметрии цикла нагружения ψτ = 0,1. Вал изготовлен без поверхностного упрочнения.
Максимально допустимые запасы прочности по пределу текучести и сопротивлению усталости соответственно: [S]т = 2,0 и [S] = 2,0.