0028 / рпз

4 Придворительный расчет и конструирование валов.

4.1 Вал 1 - Вал двигателя и ведущий вал зубчатой передачи,

конструкция шестерни - разборный выполнен отдельно и устанавливается сразу на вал двигателя.

Внутренний диаметр шестерни:

dв1 = 8 3 T1 = 8 3 13.1 = 18.9 мм

с. 45 [2]

Примем dв1

= 24мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69 и для удобства

соединения с валом электродвигателя)

Предворительная компановка вала 1 представлена на рис 7.

Рис 7. Предворительная компановка вала 1

6.2 Вал 2 - ведомый вал зубчатой передачи.

Конструкция вала - выполнен отдельно от зубчатого колеса.

Диаметр:

dв2 = 7 3 T2 = 7 3 55.3 = 26.7 мм

Примем dв2

= 25 мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69 и с учетом

с. 45 [2]

сдантарта диаметров внутренней обоймы подшипников ГОСТ 8338-75)

dв3 ≥ dв2 + 2 tцилгде tцил = 1.5ммвысота заплечника

dв3 = dв2 + 2 tцил = 25 + 2 1.5 = 28 мм

примем dв3

= 28мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69)

dв4 ≥ dв3 + 2 tцилгде tцил = 2.5ммвысота заплечника

dв4 = dв3 + 2 tцил = 28 + 2 2.5 = 33 мм

примем dв4

= 35мм (принимая из ряда стандарных диаметров ГОСТ 6639-69)

Предворительная компановка вала 2 представлена на рис 8.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Y

0

Z

X

213/2

Fk

l1=28

l2=73

l3=46

Fa

Ft

Ry2

Ry1

213/2

k

Rz1 Fr

F

Rx1

Rz2

Rx2

Mx

My

Mк

Mкр

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

l2 = 73мм

l3 = 46мм

d2 = d2.. 0.5 = 106.5

мм

Ft1 = 520

Н

Fa1 = 113

Н

Fr1 = 194

Н

10.1.2. Радиальные реакции опор от сил в зацеплении в плоскости YOZ

ΣM1 = 0

Fa1 d2 0.5 − Fr1 l1 + Ry2 (l1 + l2)

= 0

(Fr1 l1

− Fa1 d2)

Ry2 =

=

194.0 28 − 113.0 106.5

= −65.4

H

(l1

+ l2)

28

+ 73

ΣM2 = 0

Fa1 d2 0.5 + Fr1 l2 − Ry1 (l1 + l2)

= 0

Ry1 =

(Fr1 l2

+ Fa1 d2)

=

194.0 73 + 113.0 106.5

=

259.0H

(l1

+ l2)

28

+ 73

Rx2

=

Ft1 l1

=

520 28

= 144.2

H

(l1 + l2)

28 + 73

ΣM2

= 0

Rx1 (l1 +

l2)− Ft1 l2 = 0

Rx1

=

Ft1 l2

=

520 73

= 375.84

H

(l1 + l2)

28 + 73

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

=

= 158.3

R2 =

Ry22 + Rx22

(−65.4)2 + 144.22

H

10.3.5 Радиальные реакции опор от действия муфты:

Fk = Cp

где

Cp = 220

- радиальная жесткость муфты, с.108, табл.7.1 [2];

= 0.3

-

радиальное смещение валов;

Fk = Cp 3

=

220 3

0.3 =

251.0

Н

T2

55.3

ΣM1

= 0

−Fk (l1 +

l2 + l3)+ Rk2 (l1 + l2) = 0

Rk2 =

Fk

(l1 + l2 + l3)

=

251.0 (28 + 73 + 46)

= 365.3

H

l1 + l2

28

+ 73

ΣM2

= 0

−Fk (l3)

− Rk1 (l1 + l2) = 0

Rk1 =

−Fk (l3)

=

−251.0 46

= −114.3

H

(l1 + l2)

28 + 73

Проверка:

ΣY = 0

Rk1 + Rk2

− Fk =

−114.3 + 365.3 − 251.0 = 0

Строим эпюру внутренних силовых факторов:

Mx := R

l

10− 3

= 375.84 28 10− 3 = 11

Нм

x1

1

My1 := R

y1

l 10− 3

=

259.0 28 10− 3 = 7

Нм

1

My2 := Ry2 (l2 + l3) 10− 3 = −65.4 (73 + 46) 10− 3 = −8

Нм

= 13

Msum :=

Mx2 + My22

Нм

В дальнейших расчетах направления векторов реакций опор от действия муфты условно

принимают совпадающими с направлениями векторов реакций от сил в зацеплении.

10.1.6 Реакции опор для расчета подшипников.

Fr1max = Rk1 + R1 = −114.3 + 456.5 = 342.0

H

Fr2max = Rk2 + R2 = 365.3 + 158.4 = 524.0

H

Внешняя осевая сила, действующая на вал,

Famax = Fa1 = 113

H

Для

Iн := 2

типового

режима

KE = 0.56.

Вычисляем эквивалентные нагрузки:

Fr1m = K

E Fr1max = 0.56

342.0 = 191.5

H

Fr2m = KE Fr2max = 0.56 524.0 = 293.4

H

Fram = KE Famax = 0.56 113 = 63.3

H

α1 = 0

выбран подшипник 46305 ГОСТ 831-75 см. п4

e1 = 0.3

Y1 = 1.8

Y0 = 1.02

с. 116 [2]

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Fam1 = 0.83 e1 Fr1m = 0.83 0.3 191.6 =

47.7

H

Fam2 = 0.83 e1 Fr2m = 0.83 0.3 293.5 =

73.1

H

Fam2 ≥ Fam1

Fa1 ≥ 0

и

тогда

F

= Fam2 =

73.1

a_1

H

Fa_2

= Fam1 + Fa1 =

47.7 + 113.0 = 160.7

H

Fa_1

73.1

Отношение

=

= 0.25

что меньше

e = 0.3

тогда

X

1

:= 1

Y

1

:= 0

(1 Fr2m)

293.5

1

с. 121 [2]

Эквивалентная

нагрузка для подшипников при

динамическая радиальная

;

(t<1000C)

KБ = 1.4

KТ = 1

PR1

=

(1 X1 Fr1m + Y1 Fa1) KБ KТ =

(1 191.6 + 0 113.0) 1.4 =

268.0H

PR2

=

(1 X1 Fr2m + Y1 Fa1) KБ KТ =

(1 293.5 + 0 113.0) 1.4 =

411.0H

k = 10

a

= 1

a

= 0.6

1

23

3

k

10

С

2

103

10

6

18 10

3

3

10

6

L

:= a a

= 0.6

= 14304256

часов.

ah

1

23

PR2

60 n2

411.0

60 207.0

Расчетный ресурс больше требуемого.

Проверка выполнения условия

Prmax ≤ С1

Fam1 = 0.83 e1 Fr1max = 0.83 0.3 342.0 =

85.2

H

Fam2 = 0.83 e1 Fr2max

= 0.83 0.3 524.0 =

130.0

H

Т.к.

Fam2 ≥ Fam1

и

Fa1 ≥ 0

тогда по табл 7.4 с. 112

[2]

Fa_1

= Fam2 = 130

H

Fa_2

= Fam1 + Fa1 = 85.2 + 113.0 = 198.2

H

Fa_1

130

Отношение

=

= 0.2

что меньше

e = 0.3

тогда

X

= 1

Y

= 0

(1 Fr2max)

1

1

524.0

1

Эквивалентная

нагрузка

динамическая радиальная

PRmax = (

1 X1 Fr2max + Y1 Fr2max) KБ KТ = (1 524.0 + 0 524.0) 1.4 = 733.6 H

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

7.1 Выбор шпонок.

7 Окончательное конструирование валов.

Исходные данные

dв1 = 24

мм - диаметр вала (входной хвостовик)

dв10 := 25мм - диаметр вала (выходной хвостовик)

Выбор шпонки проводится по ГОСТ 23360-78

Парметры выбранных шпонок сведен в таблицу 5

в

t2

h

t1

r

lр

l

d

Рис. 16 Шпоночное соединение

Вал

Место установки

d

b

h

t1

t2

L

1

Под шестерню (хвостовик

24

10

8

5

3,3

40

цилиндрический)

2

Под муфту(хвостовик

25

16

10

6

4,3

26

цилиндрический)

12.2 Проверка шпонок на смятие:

2 T 103

где

σсмятия = d(h − t1) (l − b) ≤

σadm

h -высота шпонки, мм;

t1 -глубина паза вала, мм;

l -длина шпонки, мм;

b -ширина шпонки, мм;

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Хвостовик входной:

σсмятия_1 :=

2 T1 103

d

в1

(h1 − t11) (L1 − b1)

2

13.1 103

σсмятия_1 =

σadm = 80

= 12.13

<

МПа

24 (8 − 5) (40 − 10)

Хвостовик выходной:

σсмятия_3 :=

2 T2 103

2 d

в10

(h4 − t14) (L4 − b4)

2

55.3 103

σсмятия_3 =

= 20.387 <

σadm = 80

МПа

2 25 (9 − 5.5) (45 − 14)

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

L = d1.. + d2..

L = 47.1 + 213

= 260.1

мм

б = 3

= 3

= 6

мм примем

б = 6

мм

L

260.1

ос

ос

бкр = бос = 6

мм

Диаметр фундаментальных болтов:

dф = 2 3

= 2 3

= 12.8

мм

примем

dф. = 16

мм

L

260.1

Диаметр болтов: у подшипников

dпод = 0.7 dф. = 0.7 16 = 11.2

мм

примем

dпод = 8

мм

соединяющих основание с крышкой

dосн = dпод = 8

мм

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата