3855

31

Mизг M x2max M y2min ,

где Мх max – наибольший изгибающий момент в горизонтальной плоскости (в опасном сечении), Нм;

Мy max – наибольший изгибающий момент в вертикальной плоскости (в опасном сечении), Нм.

Задание 8. Определить эквивалентный момент Мэкв, Нм, по формуле:

Mэкв Mизг2 0, 75T12

Задание 9. В предварительном расчете требуемый диаметр вала d, мм, в опасном сечении рассчитывают по формуле:

где Мэкв – эквивалентный крутящий момент, Нмм; [τ]к = 30-40 МПа – допускаемое напряжение на кручение.

Остальные диаметры вала назначают по конструктивным соображениям с учетом удобства посадки на вал подшипников качения, зубчатых колес и т. д.

Задание 10. По полученным и заданным размерам выполнить эскиз вала с указанием диаметров, шпоночных пазов и свободного участка.

Уточненный расчет вала

Задание 11. Принимаем материал вала из табл. 6.2 и вычисляем пределы выносливости при изгибе σ-1 (МПа) и при кручении τ-1 (МПа) по представленным в таблице формулам. Пределы прочности представлены для находящейся на валу шестерни (1) или зубчатого колеса (2).

Таблица 6.2

33

(значения d (мм) – диаметр вала, b (мм) – ширина шпоночного паза, с = t1 (мм) – глубина шпоночного паза в валу из табл. 6.3);

напряжений (Fa1, Н – осевое усилие под шестерней из приближенного расчета вала – задание 3), МПа.

Задание 13. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям определяется по формулам:

где τ-1 – предел выносливости материала вала при кручении, МПа; Кτ = 1,6 – коэффициент концентрации напряжений для шпоночного

паза;

β – коэффициент шероховатости (из табл. 6.3); ετ – масштабный фактор при кручении (из табл. 6.3);

ψτ – коэффициент асимметрии цикла (из табл. 6.3);

τа и τm – амплитуда цикла и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

a m 2WT к ,

где Т – вращающий момент (из приближенного расчета вала – задание

3), Нмм;

мм3; значения d, b, с (мм) из табл. 6.3;

Задание 14. Общий коэффициент запаса прочности n = S, который не должен быть меньше допускаемого [n] = [S], т. е.:

S n n S 2,5 3 .

Общий коэффициент запаса прочности вычисляют из равенства:

34

где Sσ – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям; Sτ – коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

Тема 7. Проектирование подшипников качения

[1 Осн., 2 Осн., 2 Доп.].

Проектирование подшипников качения проводят в следующей последовательности:

–разрабатывают эскизную компоновку узла;

–по расчетной схеме ориентировочно определяют расстояния между опорами с учетом расположенных на валу деталей;

–по кинематической схеме узла определяют величины и направления действующих на опоры нагрузок;

–предварительно намечают тип и класс точности подшипника;

–определяют расчетный ресурс подшипника качения;

–назначают посадки подшипника с валом;

–выбирают способ смазывания подшипника;

–подбирают конструкцию уплотнительных узлов;

–окончательно оформляют конструкцию узла с учетом прочности и жесткости, соосности посадочных мест, надежности монтажа и демонтажа, эффективности смазывания.

Подбор и расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности проводят в следующем порядке:

1) предварительно назначают тип подшипника и схему его установки;

2)для выбранного подшипника выписывают данные: для

шариковых радиальных – значения динамической С,Н, и статической С0, Н, грузоподъемностей; для радиально-упорных – значение динамической грузоподъемности С, Н, значение коэффициентов радиальной Х и осевой Y нагрузок, значение коэффициента осевого нагружения – е; для упорных – значение динамической грузоподъемности С, Н, значение коэффициентоа осевой Y нагрузок, значение коэффициента осевого нагружения – е;

3)определяют осевые составляющие S и осевые силы Fа;

4)сравнивают значение Fа/(Fr V) с коэффициентом е и окончательно принимают значения коэффициентов Х и Y: при Fа/(Fr V) ≤ е принимают Х = 1 и Y = 0; при Fа/(Fr V) ≥ е принимают ранее выбранные значения Х и Y (из табл. 7.1); V = 1 – коэффициент вращения внутреннего кольца подшипника;

5)вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку Р,Н;

35

6) оценивают пригодность выбранного подшипника по расчетной долговечности Lh, час, которая должна быть равна или больше номинальной.

Задание 1. Выбрать радиальный шарикоподшипник средней серии вала редуктора по исходным данным табл. 7.2: dвн , мм – внутренний диаметр подшипника качения; Fr, Н – радиальная нагрузка, действующая на подшипник; n, мин-1 – частота вращения вала; Lh , час – номинальная долговечность подшипника, С, кН – динамическая грузоподъемность. Определить эквивалентную нагрузку Р, Н, действующую на подшипник:

P FrVk k ,

где Fr – радиальная нагрузка, Н;

V – кинематический коэффициент, отражающий снижение долговечности подшипника при вращении его внешнего кольца, при вращении внутреннего кольца равен 1;

kσ = 1,3…1,5 – коэффициент динамичности нагрузки, зависящий от характера действующей на подшипник нагрузки, для подшипников редукторов всех конструкций;

kτ = 1,05 – коэффициент, отражающий влияние повышения температуры подшипника на его долговечность, при рабочей температуре до

125°С.

Таблица 7.1

36

Таблица 7.2

Расчетная долговечность подшипника качения должна удовлетворять требованию:

Lhр Lh .

Если данное требование не выполняется, необходимо выбрать подшипник качения большей серии и провести перерасчет.

Задание 3. Выбрать радиально-упорный шарикоподшипник средней серии вала редуктора, по исходным данным табл. 7.3: dвн , мм – внутренний диаметр подшипника качения; Fr, Н – радиальная нагрузка, действующая на подшипник; Fа, Н – осевая нагрузка на валу; n, мин-1 – частота вращения вала; Lh , час – номинальная долговечность подшипника, С, кН – динамическая грузоподъемность; Х – коэффициент радиальной нагрузки; Y – коэффициент осевой нагрузки. Определить эквивалентную нагрузку Р,Н, действующую на подшипник:

P XFrV YFa k k , где kσ = 1,3; kτ = 1,05.

Таблица 7.3

37

Задание 4. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 7.3):

106 C 3 Lhр 60n P

Расчетная долговечность подшипника качения должна удовлетворять требованию:

Lhр Lh .

Если данное требование не выполняется, необходимо выбрать подшипник качения большей серии и провести перерасчет.

Задание 5. Выбрать упорный шарикоподшипник средней серии вала редуктора, по исходным данным табл. 7.4: dвн , мм – внутренний диаметр подшипника качения; Fr, Н – радиальная нагрузка, действующая на подшипник; Fа, Н – осевая нагрузка на валу; n, об/мин – частота вращения вала; Lh , час – номинальная долговечность подшипника, С, кН – динамическая грузоподъемность; Х – коэффициент радиальной нагрузки; Y – коэффициент осевой нагрузки. Определить эквивалентную нагрузку Р,Н, действующую на подшипник:

P XFrV YFa k k , где kσ = 1,3; kτ = 1,05.

Таблица 7.4

Расчетная долговечность подшипника качения должна удовлетворять требованию: Lhр Lh . Если данное требование не выполняется, необходимо выбрать подшипник качения большей серии и провести перерасчет.

38

Библиографический список

Основная литература

1. Иванов, М.Н. Детали машин [Текст]: рек. М-вом образования и науки Рос. Федерации в качестве учеб. для студентов высш. учеб. заведений / М. Н. Иванов, В. А. Финогенов. - Изд. 13-е, перераб. - М.: Высш.

шк., 2010. - 408 с.

Дополнительная литература

2.Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин [Текст] : доп. М-вом образования и науки Рос. Федерации в качестве учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений, обучающихся по машиностроит. направлениям подгот. и специальностям / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. - 11-е изд., стер. - М. : Академия, 2008. - 496 с.

3.Проектирование механических передач [Текст] : учеб.-мправ. Пособие по курсовому проектир. механ. передач : доп. М-вом высш. И сред.Спец. Образования в качестве учеб. пособия для студентов высш. техн. учеб. заведений / С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцов, К.Н. Боков, Д.В. Чернилевский, Д.К. Корж. – Изд. 6-е, перераб. и доп.; Репринт. Изд.- М.: Альянс, 2011. -592 с.

4.Детали машин [Текст] : атлас конструкций / под ред. Д. Н. Решетова.

– М.: Машиностроение, 1979. – 360 с.

39

40

Боровиков Роман Геннадьевич Щеблыкин Павел Николаевич Ткачев Виталий Викторович

ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Методические указания для практических занятий для студентов обучающихся по программе специалитета

23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства

Редактор

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»

РИО ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова» УОП ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова» 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8