9. Определение диаметров валов

1. Диаметр быстроходного вала:

,

где – момент на быстроходном валу.

Принимаем .

– приблизительная высота буртика,

– коэффициент фаски подшипника,

– размер фаски

Принимаем

где - диаметр посадочной поверхности для подшипника;

- диаметр буртика для упора подшипника

2. Диаметр тихоходного вала:

Принимаем

Принимаем d_n=60мм

Принимаем

10. Проверочный расчёт наиболее нагруженного вала на усталостную прочность и жёсткость

Проведём расчёт выходного вала.

Д

A

B

C

ействующие силы:

;

;

;

Найдем результирующий изгибающий момент, как

Расчёт производим в форме проверки коэффициента запаса прочности  , значение которого можно принять . При этом должно выполняться условие, что , где – расчётный коэффициент запаса прочности, и – коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, которые определим ниже.

Определим механические характеристики материала вала (Сталь 40Х): – временное сопротивление (предел прочности при растяжении); и – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручении ([1], стр.208); – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений.

Определим отношение величин:

, ([1], стр.215),

где и – эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

– коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения. Коэффициент влияния шероховатости ([1],стр.213); коэффициент влияния поверхностного упрочнения ([1], стр.214).

Вычислим значения коэффициентов концентрации напряжений и для данного сечения вала: , .

Определим пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении: , .

Рассчитаем осевой и полярный моменты сопротивления сечения вала с двумя призматическими шпонками:

,

где - расчетный диаметр вала, ;

Вычислим изгибное и касательное напряжение в опасном сечении по формулам: , .

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям: .

Для нахождения коэффициента запаса прочности по касательным напряжениям определим следующие величины. Коэффициент влияния асимметрии цикла напряжений для данного сечения . Среднее напряжение цикла . Вычислим коэффициент запаса .

Найдём расчётное значение коэффициента запаса прочности и сравним его с допускаемым: – условие выполняется.

11. Выбор и проверка подшипников по динамической грузоподъёмности

1.Подбор подшипников для быстроходного вала.

Частота вращения вала об/мин; мм; требуемая долговечность ч. На опоры вала действуют силы по рисунку 1: ; для максимально нагруженной опоры.

Предварительно принимаем подшипники роликовые радиально-упорные однорядные (ГОСТ 8338-75) средней серии 7306. Для него имеем:

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность.

Найдём: – коэффициент безопасности ([1], стр.104); – температурный коэффициент ([1], стр.105); – коэффициент вращения ([1], стр.105).

Определяем эквивалентную нагрузку: . Коэффициент осевого нагружения ([1], стр.101). Проверим условие, что : > . Следовательно, значение коэффициента радиальной динамической нагрузки и коэффициента осевой динамической нагрузки .

Определяем эквивалентную радиальную динамическую нагрузку .

Рассчитаем ресурс принятого подшипника: , или .

Расчетная долговечность больше требуемой . Поэтому для быстроходного вала принимаем подшипники роликовые радиально-упорные однорядные (ГОСТ 8338-75) средней серии. Основные размеры подшипника:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника.

2.Подбор подшипников для тихоходного вала.

Частота вращения вала об/мин; мм; требуемая долговечность ч. На опоры вала действуют силы по рисунку 3: ; .

Предварительно принимаем подшипники роликовые радиально-упорные однорядные (ГОСТ 8338-75) средней серии 7307. Для него имеем:

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность.

Найдём: – коэффициент безопасности ([1], стр.104); – температурный коэффициент ([1], стр.105); – коэффициент вращения ([1], стр.105).

Определяем эквивалентную нагрузку: . Коэффициент осевого нагружения ([1], стр.101). Проверим условие, что : > . Следовательно, значение коэффициента радиальной динамической нагрузки и коэффициента осевой динамической нагрузки .

Определяем эквивалентную радиальную динамическую нагрузку .

Рассчитаем ресурс принятого подшипника: , или .

Расчетная долговечность больше требуемой . Поэтому для тихоходного вала принимаем подшипники роликовые радиально-упорные однорядные (ГОСТ 8338-75) средней серии. Основные размеры подшипника:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника.

3.Подбор подшипников для приводного вала.

Частота вращения вала об/мин; мм; требуемая долговечность ч. На наиболее нагруженную опору вала действуют силы: ; .

Предварительно принимаем подшипники шариковые радиальные сферические двухрядные (ГОСТ 5720-75) средней серии 1309. Для него имеем:

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность.

Найдём: – коэффициент безопасности ([1], стр.104); – температурный коэффициент ([1], стр.105); – коэффициент вращения ([1], стр.105).

Определяем эквивалентную нагрузку . Коэффициент осевого нагружения . Следовательно, значение коэффициента радиальной динамической нагрузки и коэффициента осевой динамической нагрузки .

Определяем эквивалентную радиальную динамическую нагрузку .

Рассчитаем ресурс принятого подшипника: , или .

Расчетная долговечность больше требуемой . Поэтому для приводного вала принимаем подшипники шариковые радиальные сферические двухрядные (ГОСТ 5720-75) средней серии 1309. Основные размеры подшипника:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника.