Часть 4.Конструирование и расчёт входного вала редуктора

4.1. Конструирование входного вала редуктора

Условия работы входного вала:

• Подшипники качения для опор входного вала - подшипник 46305А ГОСТ 8328-75

• Частота вращения, об/мин.

• Вероятность безотказной работы привода 90%.

• Требуемый ресурс L_h = 18396 часов.

• Вал выполнен из стали 40Х ГОСТ 4543 - 71. Шестерня зубчатой передачи выполнена заодно с валом. Вал подвергается термообработке: вал - шестерня: улучшение, твердость 269 .. .302 НВ;

• Делительный диаметр шестерни ;

• Максимальный (из длительно действующих) момент ;

• Силы в зацеплении при передаче максимального момента: зубчатая передача - окружная сила Н; радиальная сила ; осевая сила

• Типовой режим нагружения - II (средний равновероятностный); возможны кратковременные перегрузки до 150% номинальной нагрузки. Условия работы подшипников - обычные. Ожидаемая рабочая температура .

• На законцовке входного вала устанавливается муфта упругая втулочно-пальцевая ГОСТ 21424-93.

Расчетная схема для определения радиальных реакций опор от сил в зацеплении представлена на рис. 4.1

Рис. 4.1 Расчетная схема входного вала

По конструктивной схеме цилиндрического зубчатого редуктора определяем плечи сил для расчетной схемы входного вала. В опорах 1 и 2 установлены роликовые конические подшипники по схеме «враспор», поэтому точки приложения опорных реакций смещены от наружных торцов на величину а, внутрь схемы:

мм

где (d+D)₁ – сумма значений внутреннего и наружного диаметров подшипника входного вала.

(В)₁ –ширина В кольца подшипника на входном валу

α-угол контакта радиально-упорного шарикоподширника

Расстояние между опорами 1 и 2:

Равновесие сил и моментов в вертикальной плоскости (YOZ):

H

H

Проверка:

Равновесие сил и моментов в горизонтальной плоскости (XOZ):

Н

Н

Проверка:

Реакции опор от сил в зацеплении:

Н

Н

Расчетная схема для определения радиальных реакций опор от действия силы на консольной законцовке вала представлена на рис. 4.2:

Рис. 4.2

Плечо радиальной консольной силы F_к

При установке на входном валу муфты МУВП плечо консольной силы определяется как расстояние от опоры 2 до конца консольной законцовки вала:

а = 198

- высота крышки подшипникового узла поз. 1: ;

мм- конструктивный размер выхода участка вала диаметром за пределы крышки подшипникового узла. Рекомендуется принимать таким, чтобы значение получилось целым числом;

- полная длина законцовки входного вала: .

мм.

Определение радиальной консольной силы F_к

При установке на законцовке входного вала соединительной муфты МУВП ГОСТ 21424-93 расчетную нагрузку определяем следующим образом:

где - радиальная жесткость упругой муфты при радиальном смещении валов, Н/мм

мм - допускаемое радиальное смещение валов

- номинальный крутящий момент, передаваемый муфтой

Реакции опор от силы F_к

Проверка ;

Суммарные реакции опор для расчета подшипников:

Н

Н

Эквивалентные нагрузки на подшипники.

=0,63- коэффициент эквивалентности для типового режима нагру­жения II

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка.

Расчетная формула записывается в виде, Н:

,

где V - коэффициент вращения кольца: V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника;

X и Y - коэффициенты радиальной (F_r)и осевой (F_a)нагрузок: X=0,41 и Y=0,87 в случае, если отношение ;

K_Б- коэффициент динамичности нагрузки: K_Б = 1,4 для редукторов всех типов при характере нагрузки - кратковре­менные перегрузки до 150% номинальной нагрузки;

К_Т- температурный коэффициент: К_Т = 1 при .

Расчетный скорректированный ресурс

Формула в общем виде:

,

где - коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от надежно­сти: ;

- коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от особых свойств подшипника. Для обычных условий: для роликоподшипников;

- динамическая грузоподъемность подшипника: ;

- эквивалентная динамическая радиальная нагрузка: ;

- - частота вращения входного вала: об/мин;

- показатель степени: для роликоподшипников;

- заданный ресурс работы привода.

Определяем расчетный скорректированный ресурс для подшипника опоры 2:

Проверка выполнения условия .

С этой целью для подшипников определяется эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при наибольших значениях заданных сил переменного режима нагружения.

Н

При выполнении условий и предварительно выбранные подшипники считаются пригодными.