Расчет подшипников быстроходного вала

Посадочный диаметр под подшипник d₃ = 35 мм (рис. 3), частота вращения п₁= 381,081 мин^-1, Т₁= 61,9 Н·м, (п.5 и п. 7 расчета) заданная долговечность L_hзад = 13000 час.

Продолжительность действия нагрузки при первом режиме нагружения (млн.об):

L_1б = = 60*381,081*9100/ = 208,1 млн.об,

Продолжительность действия нагрузки при втором режиме нагружения (млн.об):

L_2б = = 60*381,081*3900/ = 89,2 млн.об.

Сила, действующая на вал от клиноременной передачи определена в п.14 раздела «Расчет клиноременной передачи» и равна:

F_r= 539,25 Н

Эта сила действует в плоскости неопределенного направления.

Определение реакций от силы F_r в точке С' (рис. 8):

ΣМ_А' = 0 R_C′^рем · (a' + b') – F_r · (a' + b' + c') = 0

R_C ^рем= =539,25*(0,043+0,043+0,07)/(0,043+0,043)= 978,2 Н.

Рис. 8. Определение реакции в опоре С′ быстроходного вала от F_r.

Полная реакция в точке С' от сил в зацеплении и от нагрузки в клиноременной передаче F_r равна:

F_rC' = R_C + R_C ^рем = 939,15+978,2 = 1917,35 Н = 1,92 кН

Эквивалентная динамическая нагрузка на первом режиме нагружения, соответствующем максимальному моменту Т (см.задание):

Р₁ = P_r1 = F_rC' · V ·K_б · K_T =1,92*1*1,4*1 = 2,69 кН.

На втором режиме нагружения (см.задание -при моменте Т' ):

Р₂ = Р_r2 = Р_r1 · Т'/ Т = 2,69*0,85 = 2,28 кН.

Эквивалентная динамическая нагрузка:

Р_{Е =} = = = 2,6 кН.

По таблице 19 выбираем шариковый радиальный однорядный подшипник средней серии, его номер 307.

Для него:

Динамическая грузоподъемность С = 33,2 кН,

Долговечность подшипника средней серии:

L_h = = 0,75 = 68294,5 час.

где коэффициент ₂₃ = 0,75 для шарикоподшипников

По таблице 19 выбираем шариковый радиальный однорядный подшипник тяжелой или легкой серии, его номер 207.

Для него:

Динамическая грузоподъемность С = 25,5 кН

Долговечность подшипника тяжелой серии:

L_h = = 0,75 = 30945 час

Результаты расчета сводим в таблицу:

Диаметр вала d3, мм	Серия подшипника	Номер подшипника	Долговечность Lh, часов
35	средняя	307	68294,5
35	легкая	207	30945

Заданная долговечность :

L_hзад = t_сут ·260·5 = 10*260*5 = 13000 час,

где t_сут – см. исходные данные в задании.

Условие выбора серии подшипника – долговечность должна быть больше заданной L_h > L_{h зад} .

Если долговечность обоих подшипников выше заданной, выбираем тот подшипник, у которого долговечность L_h ближе к заданной L_{h зад}.

Таким образом, на быстроходный вал целесообразно выбрать подшипник №207

Необходимый ресурс обеспечен. Подшипник в опоре А ставят такой же по технологическим соображениям, хотя он и менее нагружен.

Подбор шпонок для валов редуктора и их проверочный расчет

а) Для диаметра вала d₅ = 40 мм размеры шпонки ( по табл. 6):

b= 12 мм h = 8 мм,

t₁ = 5 мм.

Рабочая длина шпонки определяется по формуле:

l_p = = = 31,2 мм,

где Т₂= 187,1 Н∙м (п.7 расчета)

=100 МПа – при стальной ступице.

Общая длина шпонки:

l = l_р + b = 31,2+12 = 43,2 мм

Стандартная длина шпонки (по стандартному ряду, под таблицей 6) округляем l в большую сторону:

l_ст = 45 мм

Поскольку длина участка вала l₅ = 82 мм, то шпонка стандартной длиной l_ст = 45 мм размещается на этом участке вала с запасом.

б) Для диаметра вала d₇ = 50 мм размеры шпонки:

b= 14 мм h = 9 мм,

t₁ = 5,5 мм.

Рабочая длина шпонки определяется по формуле:

l_p = = = 21,4 мм

Общая длина шпонки:

l = l_р + b = 21,4+14 = 35,4 мм

Стандартная длина шпонки (по стандартному ряду, под таблицей 6) округляем l в большую сторону:

l_ст = 36 мм

Поскольку длина участка вала l₇ = 55,5 мм, то шпонка стандартной длиной l_ст = 36 мм размещается на этом участке вала с запасом.

Шпонка для быстроходного вала:

Для диаметра вала d₂ = 28 мм размеры шпонки:

b= 8 мм h = 7 мм,

t₁ = 4 мм.

Рабочая длина шпонки определяется по формуле:

l_p = = = 14,7 мм,

где Т₁= 61,9 Н∙м (п.7 расчета)

=100 МПа – при стальной ступице

Общая длина шпонки:

l = l_р + b = 14,7+8 = 22,7 мм

Стандартная длина шпонки (по стандартному ряду, под таблицей 6) округляем l в большую сторону:

l_ст =25 мм

Поскольку длина участка вала l₁ = 42 мм, то шпонка стандартной длиной l_ст = 25 мм размещается на этом участке вала с запасом.

Выбор смазки и уплотнительных устройств.

Применяем картерный способ смазки. Картерное смазывание осуществляется окунанием зубчатых колес в масло, заливаемое в корпус. Зубчатые колеса разбрызгивают масло, образуя масляный туман, который смазывает подшипники качения. Уровень масла выбирают таким способом, чтобы зубчатое колесо погружалось в масло на высоту не менее 10 мм. Объём масляной ванны определяют исходя из размеров поперечного сечения редуктора.

В качестве уплотнительных устройств применяем манжетные уплотнения.