2. Эскизное проектирование.

Предварительные диаметры валов.

Диаметры вала и вала – шестерни будем определять по следующим зависимостям [1]:

- для быстроходного вала, т.е. для вала – шестерни

, (35)

- для тихоходного

, (36)

где - крутящий момент;

Подставляя числовые значения в формулы (35) и (36) получим следующее:

- для быстроходного вала

мм

Согласовывая диаметр вала с диаметром вала электродвигателя подшипника назначаем мм.

- для тихоходного вала

мм

Также согласуя диаметр тихоходного вала с внутренним диаметром подшипника выбираем мм.

Определю ширину шестерни по формуле [1]:

. (37)

Подставим значение ширины колеса и получим следующее значение:

мм

Предварительный выбор подшипников.

Используя рекомендации и таблицу [1, 18.28] из учебника назначаем для вала и для вала – шестерни шарикоподшипники радиально-упорные однорядные следующих серий:

Для вала выбираем подшипник средней серии 46305 с параметрами мм, мм, мм.

Для вала – шестерни выбираем также подшипник средней серии 46305 с параметрами мм, мм, мм

где - внутренний диаметр подшипника;

- наружный диаметр подшипника;

– ширина колец подшипника.

2. Конструирование подшипниковых узлов.

Определение схемы параметров установки подшипников.

Назначаю схему установки радиально-упорных подшипников в распор.

Радиальная реакция подшипника считается приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормали, проведенной через середину контактной площадки. Для радиальных подшипников эта точка располагается на середине ширины подшипника. Для радиально-упорных подшипников расстояние а между этой точкой и торцом подшипника может быть определено графически или аналитически по следующим формуле [1]:

, (38)

где α – это угол, который предварительно назначаем из таблицы /1, 18.32/ равным 12⁰.

Подставив числа (38) получим следующие значение расстояния а:

для подшипника серии 46305

мм

Далее определяем расстояние между точками приложения радиальных реакций при установке радиально-упорных подшипников по схеме в распор по формуле [1]:

, (39)

где – расстояние между торцами наружных колец подшипников;

Подставим числа в формулу (39) найдем значение :

для вала-колеса

мм

Определение радиальных реакций в подшипниках и построение эпюр крутящих моментов.

Будем определять реакции отдельно в горизонтальной и вертикальной плоскостях для вала колеса и для вала шестерни.

Расчет в горизонтальной плоскости для вала-колеса.

На Рисунке 1 представлена расчетная схема вала-колеса.

Рисунок 1 - Расчетная схема тихоходного вала в горизонтальной плоскости.

Определяем реакции R_B и R_A из условия равновесия.

(40)

Отсюда получим значение R_B

(41)

Отсюда получим значение R_A

(42)

Выполним проверку вычисления реакции по следующему соотношению:

Проверка выполняется, значит реакции найдены верно.

Далее определим изгибающие моменты на валу:

М_АI=0 H м.

М_СI= =1,081 × 0,078 = 0.084 H м

М_СII = 0,084 H м.

М_ВII = - =1,081 × 0,156 – 2,162 × 0,078 = 0 Н м

Эпюра изгибающих моментов для вала в горизонтальной плоскости представлена на рисунке 1.

Расчет в вертикальной плоскости для вала-колеса.

На рисунке 2 представлена расчетная схема нагружения вала.

Рисунок 2 – Расчетная схема тихоходного в вертикальной плоскости.

Определяю значение момента М и реакции R_B и R_A:

. (42)

Отсюда найдем значение R_B:

(43)

Отсюда найдем значение R_A

(44)

Выполню проверку вычисления реакций, применив следующее выражение:

Проверка выполняется, значит реакции найдены верно.

Определю изгибающие моменты на валу:

М_АI = 0 H м.

M_CI = = 0,621 × 0,298 = 0,185 H м

М_СII = М + R_A× = 0,075 + 0,185 = 0,26 Н м

М_BII =R_A×l–F_t × +М = 0 Н м.

Эпюра изгибающих моментов для вала в вертикальной плоскости представлена на рисунке 2.

Далее определяю суммарный изгибающий момент по формуле [1]:

, (45)

где ­ – момент в вертикальной плоскости;

– момент в горизонтальной плоскости;

Вычислим суммарные изгибающие моменты:

для вала-колеса

Н*м

Далее рассчитываю эквивалентный момент на валах по формуле [1]:

, (46)

где М_∑ – суммарный момент.

Подставим числовые значения в формулу (45) и получим следующее:

Для вала-колеса

Н м

Уточнение расчетов валов.

Произведем расчет валов по формуле [1]:

. (47)

В числовом выражении соотношение примет следующий вид:

м = 31 мм

Данные значения диаметров валов не превышает ранее принятых, значит предварительный расчет валов выполнен верно.