5.4. Предварительный выбор подшипников
Выбор наиболее рационального типа подшипника для данных условий работы редуктора весьма сложен и зависит от целого ряда факторов: передаваемой мощности редуктора, типа передачи, соотношения сил в зацеплении, частоты вращения внутреннего кольца подшипника, требуемого срока службы, приемлемой стоимости, схемы установки.
Выбранный тип подшипников – роликовые конические средней серии, схема установки – враспор.
Типоразмер подшипников определяется по величине диаметра внутреннего кольца, равного диаметру второй и четвертой ступеней вала под подшипники.
Основные размеры подшипников:
– для быстроходного вала:
№ 7306 (d = 30 мм): D = 72 мм, Т = 21,0 мм, b = 19 мм, с = 17 мм, r = 2,0 мм, r1 = 0,8 мм, α = 14°, Сr = 40,0 кН, С0r = 29,9 кН, е = 0,34, Y = 1,78, Y0 = 0,98;
– для тихоходного вала:
№ 7311 (d = 55 мм): D = 120 мм, Т = 32,0 мм, b = 29 мм, с = 25 мм, r = 3 мм, r1 = 1,0 мм, α = 13°, Сr = 102,0 кН, С0r = 81,5 кН, е = 0,33, Y = 1, 8, Y0 = 0,99.
Для роликовых конических подшипников точка приложения реакции смещается от средней плоскости, и ее положение определяется расстоянием а, измеренным от широкого торца наружного кольца [1].
Точка приложения реакции подшипника:
– для быстроходного вала:
– для тихоходного вала:
6. Расчетная схема валов редуктора
В соответствии с силовой схемой нагружения валов редуктора составляются расчетные схемы валов (рис. 8 – 9).
6.1. Определение реакций в опорах подшипников
6.1.1. Быстроходный вал (вал-червяк):
1) вертикальная плоскость:
2) горизонтальная плоскость:
6.1.2. Тихоходный вал (вал колеса):
1) вертикальная плоскость:
2) горизонтальная плоскость:
6.2. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
6.2.1. Быстроходный вал (вал-червяк):
1) Построение эпюр изгибающих моментов:
а) относительно оси х:
б) относительно оси z:
2) Построение эпюры крутящих моментов:
6.2.2. Тихоходный вал (вал колеса):
1) Построение эпюр изгибающих моментов:
а) относительно оси х:
б) относительно оси z:
2) Построение эпюры крутящих моментов:
7. Проверочный расчет подшипников
7.1. Определение эквивалентной динамической нагрузки
Эквивалентная динамическая нагрузка RE учитывает характер и направление действующих на подшипник нагрузок, условия работы и зависит от типа подшипника.
7.1.1. Быстроходный вал (вал-червяк):
Суммарные радиальные реакции опор подшипников вала:
1)
2)
Осевые составляющие радиальной нагрузки подшипников:
1)
где е – коэффициент влияния осевого нагружения [табл. К29, 1],
2)
Осевая сила в зацеплении: Fа = 3296 Н.
Осевая нагрузка подшипников:
1) Ra1 = Rs1 = 136,5 H;
2) Ra1 = Rs1 + Fa = 136,5 + 3296 = 3432,5 H.
Эквивалентная нагрузка:
1)
,
V – коэффициент
вращения, при вращающемся внутреннем
кольце V = 1;
,
следовательно, эквивалентная нагрузка
определится по следующей формуле:
,
где Kб
= 1,1 – коэффициент безопасности [табл.
9.4, 1], KT
= 1 – температурный коэффициент [табл.
9.5, 1];
2)
,
следовательно, эквивалентная нагрузка
определится по следующей формуле:
,
где Y = 1,78 – коэффициент осевой нагрузки [табл. К29, 1], Х = 0,4 (для роликовых конических подшипников) – коэффициент радиальной нагрузки,
.
Таким образом, наиболее нагруженным является второй подшипник.
7.1.1. Тихоходный вал (вал колеса):
Суммарные радиальные реакции опор подшипников вала:
1)
2)
Осевые составляющие радиальной нагрузки подшипников:
1)
где е = 0,33 – коэффициент влияния осевого нагружения [табл. К29, 1],
2)
Осевая сила в зацеплении: Fа = 825 Н.
Осевая нагрузка подшипников:
1) Ra1 = Rs1 = 2303,2 H;
2) Ra1 = Rs1 + Fa = 2303,2 + 825 = 3128,2 H.
Эквивалентная нагрузка:
1)
,
,
следовательно, эквивалентная нагрузка
определится по следующей формуле:
2)
,
следовательно, эквивалентная нагрузка
определится по следующей формуле:
.
Таким образом, наиболее нагруженным является второй подшипник.
На рис. 8 представлены схемы нагружения подшипников.
Рис. 8. Схема нагружения подшипников