6. Конструирование конического зубчатого колеса.

Рисунок 8 – Конструкция конического зубчатого колеса.

Диаметр обода, мм: d_а2 = 174 мм (п. 3.2)

Толщина обода, мм: (74)

Ширина обода, мм: b₀ =0,5b=0,5*28=14 мм (75)

Внутренний диаметр ступицы, мм: d = d₃ = 53 мм. (п. 6.3)

Наружный диаметр ступицы, мм:

Толщина ступицы, мм:

Длина ступицы, мм:

Толщина диска, мм:

Радиусы закруглений , уклон

Отверстия , n₀ = 4…6

9. Эскизная компоновка (приложение а).

10. Силовой расчет валов.

10.1Определение реакций в подшипниках и построение эпюр моментов для быстроходного вала.

F_t1 = 1707,5 H; F_r1 = 603 H; F_a1 = 149 H; F_М1 = 317 Н; L_М = 90 мм; L₁=34мм, L₂ = 50мм; d₁ = 45 мм (п. 3.2).

Рисунок 6 – Расчетная схема быстроходного вала.

Вертикальная плоскость.

а) Определение опорных реакций, Н:

;

проверка: 946-603-343=0

Строим эпюры изгибающих моментов относительно оси ОХ, Нм

б) Горизонтальная плоскость.

Определение реакций опор, Н:

Проверка:

3439,2-1707,5-2048,7+317=0

Строим эпюры изгибающих моментов относительно оси OY, Нм.

Строим эпюру крутящего момента M_Z, Нм:

(76)

Суммарные реакции опор, Н:

(77)

Суммарные моменты в опасных сечениях, Нм:

(78)

10.2 Определение реакций в подшипниках и построение эпюр моментов для тихоходного вала. F_t4 = 3703 H; F_r4 = 1361 H; F_a4=527 Н; F_M2=3038Н; d₂ = 319,2 мм (п. 4.2), L₁ = 125мм; L₂ = 59мм; L_М = 144мм.

Рисунок 8 – Расчетная схема тихоходного вала .

Вертикальная плоскость.

а) Определение опорных реакций, Н:

Проверка: R_EY-F_r4+R_FY=0

-21-1361+1382=0

Строим эпюры изгибающих моментов:

б) Горизонтальная плоскость. Определение реакций опор, Н:

Проверка: R_EX-F_t4+R_FX+F_M = 0

3565-3703-2900+3038=0

Строим эпюры изгибающих моментов относительно оси OY, Нм:

Строим эпюру крутящего момента относительно оси ОZ,Нм:

где d₂ = 320 мм (п. 4.2)

Суммарные реакции опор, Н:

Суммарные моменты в опасных сечениях, Нм:

11. Проверочный расчет подшипников.

11.1Проверочный расчет подшипников быстроходного вала.

Эквивалентная нагрузка R_e учитывает характер и направление нагрузок, действующих на подшипники, условия работы и зависит от типа подшипника.

Эквивалентную динамическую нагрузку определяют по одной из формул, Н:

при › е (79)

или

при (80) где R_r – суммарная реакция подшипника, Н

R_a – осевая нагрузка подшипника, Н

Х=0,41 коэффициент радиальной нагрузки

Y = 0,87 коэффициент осевой нагрузки

е = 0,68 коэффициент влияния осевого нагружения [2, стр. 141]

V=1 коэффициент вращения

К_б = 1,2 коэффициент безопасности при ресурсе 20000 часов [2, стр.145, табл. 9.4]

Для радиально-упорных шарикоподшипников эквивалентная нагрузка R_e рассчитывается для каждого подшипника на валу с целью определения наиболее нагруженной опоры.

Рисунок 9 – Схема нагружения подшипников на быстроходном валу редуктора (врастяжку).

R_r1 = R_В = 2077 Н; R_r2 = R_А = 3567 Н;

Осевая составляющая радиальной нагрузки подшипников, Н:

(81)

Осевая нагрузка, Н:

R_a2 = R_s2 = 2425 H

R_a1 = R_a2- F_a1 = 2425-149=2276 Н (82)

где F_a = F_a1 = 149 H (п. 5.1)

Определить отношения:

(83)

По результатам сопоставлений и выбираем формулы для определения динамической эквивалентной нагрузки каждого подшипника.

Расчетную динамическую грузоподъемность и долговечность определяем для подшипника с большей эквивалентной динамической нагрузкой.

Расчетная динамическая грузоподъемность, Н:

(84)

где R_e = R_e2 = 4280 H

ω = ω₁ = 73,3 c^-1 (п. 2.3)

Принимаем ресурс работы L_h = 20000 часов. (п.1)

Следовательно,

Перегрузка подшипника (в пределах допустимой)

Подшипник №46209 пригоден по грузоподъемности.

Определяем базовую долговечность подшипника №46209.

(85)

Следовательно,

Подшипник № 46209 не пригоден.

Окончательно выбираем подшипник № 46309 ГОСТ 831-75:

d = 45мм; D = 110мм; В = 25мм; С_r = 61,4кН; С = 37,0кН.

Определяем базовую долговечность подшипника №46309.

11.2Проверочный расчет подшипников для промежуточного вала.

Подшипники на промежуточном валу редуктора установлены враспор.

Рисунок 10 – Схема установки подшипников на промежуточном валу (враспор).

Расчет ведется по формулам (п. 9.1)

R_r1 = R_D = 1898 Н

R_r2 = R_С= 954 Н

Осевая составляющая радиальной нагрузки подшипников, Н:

Осевая нагрузка, Н:

R_a1 = R_s1 = 1290 H

R_a2 = R_a1 + F_a2 = 1290+603=1893 Н

где F_a2 = 603 H (п. 5.1)

Определить отношения:

По результатам сопоставлений и выбираем формулы для определения динамической эквивалентной нагрузки каждого подшипника.

Расчетную динамическую грузоподъемность и долговечность определяем для подшипника с большей эквивалентной динамической нагрузкой.

где R_e = R_e1 = 2277 H

ω = ω₂ = 18,3с^-1 (п. 2.3)

Принимаем ресурс работы L_h = 20000 часов.

Следовательно,

Подшипник № 46209 пригоден по грузоподъемности.

Определяем базовую долговечность подшипника №46209.

Т.к. расчетная грузоподъемность подшипника №46209 значительно меньше базовой, а расчетная долговечность значительно больше требуемой, поэтому целесообразно выбрать подшипник шариковый радиально-упорный особо легкой серии № 46109: d = 45 мм; D = 75 мм; В = 16 мм; С_r = 22,5 кН; С = 13,4 кН. Проверяем подшипник № 46109 на долговечность:

Окончательно выбираем подшипник № 46109.

11.3 Проверочный расчет подшипников для тихоходного вала.

Подшипники на промежуточном валу редуктора установлены враспор.

Расчет ведется по формулам (п. 9.2)

R_r1 = R_Е = 3565 Н

R_r2 = R_F= 3212 Н

Осевая составляющая радиальной нагрузки подшипников, Н:

Осевая нагрузка, Н:

R_a1 = R_s1 =2424 H

R_a2 = R_a1 + F_a = 2424+527=2951Н

где F_a4 = 527 H (п. 5.1)

Определить отношения:

По результатам сопоставлений и выбираем формулы для определения динамической эквивалентной нагрузки каждого подшипника.

Расчетную динамическую грузоподъемность и долговечность определяем для подшипника с большей эквивалентной динамической нагрузкой.

ω = ω₃ = 4,6^-1 (п. 2.3)

Принимаем ресурс работы L_h = 20000 часов.

Следовательно,

Т.к. подшипник № 46211 недогружен, то целесообразно его заменить на подшипник шариковый радиальный особо легкой серии № 111 ГОСТ 8338-75.

d=55мм; D = 90 мм, В = 18 мм, С_r =28,1 кН, С_0r = 17,0 кН. (замена возможна, т.к. осевая нагрузка не превышает 25% радиальной нагрузки)

Определяем базовую долговечность подшипника №111.

Подшипник №111 пригоден.

Таблица 8 Основные размеры и эксплуатационные характеристики окончательно выбранных подшипников.

Вал	Подшипник		Размеры d*D*B	Динамическая г/п, Н		Долговечность,час.
	предварит.	окончат.		расчетная	базовая	расчетная,	требуемая,
б/х	46209	46309	45*110*25	40283	61400	70293	20000
пром	46209	46109	45*75*16	13528	22500	92013	20000
т/х	46211	111	55*90*18	17476	28100	83132	20000