5 Расчет и конструирование подшипниковых узлов
5.1 Расчет быстроходного вала
Линейные размеры
(мм) берут из компоновочной схемы:
мм,
мм. Силы в зацеплении:
Н;
Н;
.
5.1.1. Расчет реакций на валу
Реакции от сил в плоскости XOZ:
,
Проверка
– реакции найдены
верно.
Реакции от сил в плоскости YOZ:
,
Проверка
– реакции найдены
верно.
Рисунок 5.1 – Эпюры моментов быстроходного вала
5.1.2. Проверочный расчет входного вала на усталостную прочность.
Рассчитаем самое опасное сечения - сечение диаметра под подшипником.
Изгибающий момент
Крутящий момент
Т = 32
Определяем коэффициент запаса прочности по усталости S и сравниваем его с допускаемым значением [S], принимаемым обычно 1,5…2,5
Где
и
коэффициенты запаса по нормальным и
касательным напряжениям, определяемые
по зависимостям:
Здесь
и
- пределы выносливости материала
соответственно при изгибе и кручении
с симметричным циклом. По табл. 9.1 [1] для
стали 45
,
,
,
,
и
- суммарные коэффициенты, учитывающие
для данного сечения вала влияние всех
факторов на сопротивление усталости
соответственно при изгибе и кручении:
и
- эффективные коэффициент концентрации
напряжений. По табл. 9.3 [1]
=1,48.
-
коэффициент влияния абсолютных размеров
поперечного сечения. По табл. 9.6 [1]
линейным интерполированием
.
- коэффициент
влияния шероховатости поверхности. По
табл. 9.7 [1] для шлифования при
– коэффициент
влияния упрочнения, вводимый для валов
с поверхностным упрочнением. Поверхность
вала дополнительно не упрочняется и
.
и
- амплитуды напряжений цикла
и
– коэффициенты, характеризующие
чувствительность материала к асимметрии
цикла напряжений (для сталей
,
При расчете валов
на сопротивление усталости принимаем,
что нормальные напряжения изменяются
по симметричному циклу:
и
,
а касательные напряжения – по отнулевому
циклу:
и
.
мм3,
мм3.
Тогда
Найдет требуемый диаметр вала:
мм
Таким образом, условие прочности соблюдается. По этим условиям диаметр вала можно сохранить.
5.1.3. Расчет подшипников
80106:
грузоподъемность
динамическая
=
13;
Суммарные реакции опор для расчета подшипников:
Эквивалентная динамическая нагрузка при Kб =1 и Kт =1:
Fэ= XVFrKбKт=626 Н;
(cм. табл. 10.1 [1]) и
(табл. 10.2)
Расчетная долговечность:
где n = 700 об/мин – частота вращения быстроходного вала.
Предварительно
приняты подшипник 80106 подходит, так как
расчетный ресурс подшипника
Расчетная
динамическая грузоподъемность:
5.2. Промежуточный вал
Линейные размеры
(мм) берут из компоновочной схемы:
мм,
мм,
мм.
Силы в зацеплении:
Н;
Н;
;
Н;
5.2.1. Расчет реакций на валу
Реакции от сил в плоскости XOZ:
,
Проверка
– реакциинайдены
верно.
Реакции от сил в плоскости YOZ:
,
Проверка
– реакции найдены
верно.
Рисунок 5.2 – Эпюры моментов промежуточного вала
5.2.2 Проверочный расчет вала на усталостную прочность.
Рассчитаем самое опасное сечения - сечение под шестерней тихоходной передачи, ослабленное шпоночным пазом.
Изгибающий момент
Крутящий момент Т=110
Определяем коэффициент запаса прочности по усталости S и сравниваем его с допускаемым значением [S], принимаемым обычно 1,5…2,5
Где и коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, определяемые по зависимостям:
Здесь и - пределы выносливости материала соответственно при изгибе и кручении с симметричным циклом. По табл. 9.1 [1] для стали 45 , , , ,
и - суммарные коэффициенты, учитывающие для данного сечения вала влияние всех факторов на сопротивление усталости соответственно при изгибе и кручении:
и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений. По табл. 9.3 [1]
=1,48.
-
коэффициент влияния абсолютных размеров
поперечного сечения. По табл. 9.6 [1]
линейным интерполированием
.
- коэффициент влияния шероховатости поверхности. По табл. 9.7 [1] для шлифования при
– коэффициент влияния упрочнения, вводимый для валов с поверхностным упрочнением. Поверхность вала дополнительно не упрочняется и .
и - амплитуды напряжений цикла
и
– коэффициенты, характеризующие
чувствительность материала к асимметрии
цикла напряжений (для сталей
,
При расчете валов на сопротивление усталости принимаем, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу: и , а касательные напряжения – по отнулевому циклу: и .
мм3,
мм3.
Тогда
Найдет требуемый диаметр вала:
Таким образом, условие прочности соблюдается. По этим условиям диаметр вала можно сохранить.
5.2.3. Расчет подшипников
80205:
грузоподъемность динамическая = 14;
Суммарные реакции опор для расчета подшипников:
Эквивалентная динамическая нагрузка при Kб =1 и Kт =1:
Fэ= XVFrKбKт=1842 Н;
(cм. табл. 10.1 [1]) и (табл. 10.2)
Расчетная долговечность:
где n = 200 об/мин – частота вращения промежуточного вала.
Предварительно
приняты подшипник 80205 подходит, так как
расчетный ресурс подшипника
Расчетная
динамическая грузоподъемность:
