4.9 Расчет подшипников качения
В основу расчета подшипников качения положены два критерия: по остаточным деформациям и усталостному выкрашиванию. При частоте вращения кольца n ≤ 10 об/мин критерием является остаточная деформация, и расчет выполняют по статической грузоподъемности Cor; при n > 10 об/мин критерием является усталостное выкрашивание дорожек качения и расчет выполняют по динамической грузоподъемности Cr. Суждение о пригодности подшипника выносится из сопоставления требуемой и базовой грузоподъемностей (Cтр ≤ Сr) или долговечностей (L10h ≥ [L10h]).
Последовательность расчета подшипников качения рассмотрим на примере промежуточного вала.
Частота вращения n2 = 204,989 об/мин;
Базовая долговечность подшипника [L10h] = 17000 ч;
Диметр посадочных поверхностей вала dп = 40 мм;
Действующие силы:
радиальные:
Fr1 = RA = 1124 H; и Fr2 = RД = 4015 Н;
осевая:
Fa = 340,03 Н;
Учитывая диаметр посадочных поверхностей вала и характер действующей нагрузки, выбираем радиально – упорный шариковый подшипник 36208, для которого величины статической и динамической грузоподъемностей:
Сor = 23,2 кН; Cr = 38,9 кН;
Определим отношение:
По
величине отношения
из таблицы «Значение коэффициентов x,
y,
e
радиально-упорных подшипников качения»
находим параметр осевого нагружении
:
, (4.197)
.
Осевые составляющие от радиальных нагрузок находим по формулам:
,
Н , (4.198)
,
,
Н , (4.199)
.
Суммарные осевые нагрузки на подшипник:
т.к.
,
,
то из таблицы «Осевые силы»следует
,
Н , (4.200)
,
,
Н, (4.201)
Для опоры, нагруженной большей осевой силой, определяем отношение:
По
величине отношения
из таблицы «Значение коэффициентов x,
y,
e
радиально-упорных подшипников качения»
уточняем параметр осевого нагружении
:
,
(4.202)
.
Определяем
отношение
для правой, более нагруженной опоры:
где
– коэффициент вращения внутреннего
кольца подшипника равен единице.
Т.к.
,
то из таблицы «Значение коэффициентов
x,
y,
e
радиально-упорных подшипников качения»
выбираем значение коэффициентов
радиальной
и осевой нагрузки
:
Эквивалентная динамическая нагрузка правой опоры , Н:
,
(4.203)
где
– коэффициент безопасности равен 1,3
– температурный
коэффициент равен 1
.
Уточним
параметр осевого нагружения,
,
для левой опоры:
,
.
Находим отношение:
Т.к.
,
то из таблицы «Значение коэффициентов
x,
y,
e
радиально-упорных подшипников качения»
выбираем значение коэффициентов
радиальной
и осевой нагрузки
:
,
.
Эквивалентная динамическая нагрузка левой опоры , Н:
,
(4.204)
.
Для более нагруженной опоры (правой) определяем долговечность выбранного подшипника 36208:
,
(4.205)
.
Т.к.
рассчитанная (требуемая) долговечность
больше базовой
(33650>17000), то выбранный подшипник пригоден
для данных условий работы.
4.10 Проверка прочности шпоночных и шлицевых соединений
4.10.1 Проверка прочности шпоночных соединений
Шкив, зубчатые колеса и муфту насаживают на валы редуктора и предохраняют их проворачивания призматическими шпонками.
Размеры
шпонки из таблицы «Шпонки призматические
(ГОСТ 23360-78)» для шкива (
):
,
,
,
.
Размеры
шпонки из таблицы «Шпонки призматические
(ГОСТ 23360-78)» для шестерни на
входном и промежуточном валу (
):
,
,
,
.
Размеры
шпонки из таблицы «Шпонки призматические
(ГОСТ 23360-78)» для муфты (
):
,
,
,
.
Рабочая
длина шпонки для шкива
,
мм:
(4.206)
– длина ступицы,
,
.
Рабочая
длина шпонки для шестерни на входном
валу
,
мм:
,
(4.207)
,
.
Рабочая
длина шпонки для шестерни на промежуточном
валу
,
мм:
,
(4.208)
,
.
Рабочая
длина шпонки для муфты
,
мм:
,
(4.209)
,
.
Часть
шпонки, выступающую из вала, проверяют
по напряжениям смятия
,
МПа, для муфты:
,
(4.210)
где
– число шпонок,
.
Часть шпонки, выступающую из вала, проверяют по напряжениям смятия , МПа, для шкива по формуле (4.210):
Часть шпонки, выступающую из вала, проверяют по напряжениям смятия , МПа, для шестерни на входном и промежуточном валу по формуле (4.210):
Так как выполняется условие (4.211), то в месте соединения на входном и промежуточном валу применяется одна шпонка.
Во всех остальных случаях выполняется условие, по которому будут поставлены две шпонки:
, (4.211)
где
– допускаемое напряжение смятия равное
70 МПа.