6.Выбор посадки. |
|
|
|
|
Из таблицы 5.5.[1] для N min |
63 мкм и |
N max |
213 мкм выбираем посадку H7/u7 |
|
N |
= 66мкм N =108мкм |
|
|
|
min |
max |
|
|
|
7. Температура нагрева колеса:
Для диаметра d=56 мм зазор для удобства посадки Zсб=10 мкм. Коэффициент линейного расширения для стали 12 10 6 1 /o C
t 20o |
Nmax Z |
20 |
108 10 |
196 oC , |
|
56 103 12 10 6 |
|||
|
d 103 |
|
||
что является допустимым т.к. [t]=230-240 С.
4.1.2 Соединение промежуточного вала с колесом
Для изготовления вала и колеса применяется сталь Ст40Х. Диаметр соединения d=38 мм.
Длину ступицы колеса принимаем равной 1,2d: l =46 мм.
ст
Условный наружный диаметр ступицы d2 1,55d 58 мм
Вращающий момент на одном колесе Tпр =152 Hм.
1. Среднее контактное давление:
p |
2 K T |
2 103 |
4,5 152 |
|||
|
|
|
|
|
26 МПа |
|
d 2 |
|
382 |
|
|||
|
l f |
46 0,14 |
||||
К =4,5 – запас сцепления, стр.126[1] для колес промежуточных валов;
f=0,14 - коэффициент сцепления (трения), табл.5.3[1]: материал сталь-сталь, при сборке нагревом;
2. Деформация деталей: |
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 |
d |
/ d 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
C1 |
|
|
1 |
|
|
|
1 0,3 0,7 |
|
|
||||
1 |
d / d 2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
1 d / d2 2 |
|
|
1 38 / 58 2 |
0,3 2,8 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
2 |
1 38 / 58 |
2 |
||||||
|
|
|
|
1 d / d2 |
|
|
|
|
|
||||
где d1диаметр отверстия пустотелого вала, здесь равен нулю; μ=0,3 – коэффициент Пуассона для стали.
p d 10 |
3 |
C1 |
|
C2 |
|
3 |
|
0,7 |
|
2,8 |
|
|
мкм |
|
|
|
|
|
|
26 38 10 |
|
|
|
|
|
|
27 |
||
|
E |
E |
|
2,1 105 |
2,1 105 |
|||||||||
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Поправка на обмятие микронеровностей:
u 5,5 Ra1 Ra1 5,5 0,8 1,6 13,2 мкм
Ra – средне арифметические отклонения неровностей поверхностей; табл.16.2.[1] поверхности валов для соединения с натягом Ra=0.8, поверхности отверстий ступицы для соединения с натягом Ra=1.6
4. Потребный натяг, с учётом смятия микронеровностей:
Nmin u 27 13,2 40, 2 мкм
11
5. Максимальный натяг, допускаемый прочностью деталей: |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
p max |
|
|
|
|
|
d 2 |
|
38 2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
0,5 T 2 |
1 |
|
|
|
|
0,5 750 1 |
|
|
|
=214 МПа |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d2 |
|
|
58 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
p |
|
|
|
u 214 |
27 |
13,2 151 мкм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
max |
max |
|
p |
|
26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
σ |
– предел |
текучести |
материала охватывающей |
детали; для |
стали 40Х |
σ =750 |
||||||||||||||||
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
МПа; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.Выбор посадки: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Из |
таблицы |
5.5.[1] для |
|
N min |
40,2 мкм |
и |
N max |
151 мкм |
выбираем |
посадку |
||||||||||||
H7/u7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
= 42мкм |
N |
|
=78мкм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
min |
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7. Температура нагрева колеса:
Для диаметра d=38 мм зазор для удобства посадки Zсб=10 мкм. Коэффициент линейного расширения для стали 12 10 6
t 20o |
Nmax Z |
20 |
78 10 |
213 oC , |
|
38 103 12 106 |
|||
|
d 103 |
|
||
что является допустимым т.к. [t]=230-240 С.
12
4.2.Шпоночное соединение.
4.2.1Шпоночное соединение применяется для установки упругой муфты на быстроходный вал.
Диаметр конца быстроходного вала : d 24 мм;
Передаваемый момент : T 25,7 Нм;
Тип шпонки : призматическая;
Стандартные размеры шпонки выбираем из таблицы19.11 [Л.1]. Для стальной ступицы принимаем допустимое напряжение смятия 130МПа.
b 8 мм; |
h 7 мм; |
t1 4 мм; |
t2 3,3 мм; |
|
130 МПа. |
|
|
|
|
СМ |
|
Необходимая длина шпонки с полукруглыми концами:
lр |
|
2 T 103 |
|
2 25, 7 103 |
|||
|
|
|
|
|
|
4 мм; |
|
d h t1 |
|
24 7 4 |
|
||||
|
|
|
130 |
||||
|
|
|
„М |
|
|
|
|
l lр b 4 8 12 мм;
принимаем «Шпонка 8х7х16 ГОСТ 23360-78 »
4.2.2 Шпоночное соединение применяется для установки звёздочки на тих. вал. Диаметр конца тихоходного вала : d 40 мм;
Передаваемый момент : T 827Нм;
Тип шпонки : призматическая; Стандартные размеры шпонки выбираем из таблицы19.11 [Л.1]. Для стальной ступицы
принимаем допустимое напряжение смятия 130МПа.
b 12 мм; |
h 8 мм; |
t1 4 мм; |
t2 3,3 мм; |
|
130 МПа. |
|
|
|
|
СМ |
|
Необходимая длина шпонки с полукруглыми концами:
lр |
|
2 T 103 |
|
2 827 |
103 |
||
|
|
|
|
|
|
38 мм; |
|
d h t1 |
|
40 12 |
|
||||
|
|
|
8 130 |
||||
|
|
|
„М |
|
|
|
|
l lр b 38 8 46 мм;
принимаем
«Шпонка 12х8х65 ГОСТ 23360-78 »
13
5. Определение сил реакций в опорах валов.
5.1. Быстроходный вал редуктора.
Расчетная схема:
Силы, действующие в зацеплении: |
|
|
F = 1187 Н |
F =441H |
F = 241H |
t |
r |
a |
консольная сила от действия муфты:
FК 50
ТБ 50
25,7 255 Н
Так как схема нагружения симметрична, то реакции на опорах будут равны между собой:
R |
AX |
R |
|
Ft |
|
1187 |
593,5 Н |
|
|
||||||
|
BX |
2 |
2 |
|
|||
|
|
|
|
||||
R |
AY |
R |
|
Fr |
|
441 |
220Н |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
ВY |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Реакции от консольной силы: |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
FК lк l3 |
255 55 60 |
|
||||||||||
RАК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
485Н |
||
|
l3 |
|
|
60 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
R |
|
|
FК lк |
|
|
255 55 |
232Н |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ВК |
|
|
l3 |
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Полные реакции:
RA 
RAX2 RAY2 RАК 
459,52 1702 476 966Н RВ 
RВ2X RВ2Y RВК 
4592 1702 227 717 Н
Осевая нагрузка направлена в сторону опоры В. При схеме установки подшипников
"враспор" осевые реакции будут:
RaА 0
RaВ Fa 241Н
14
5.2.Промежуточный вал редуктора.
Расчетная схема:
Силы, действующие в зацеплении:
F = 5430 Н
t1
F = 2017 H
r1
F = 1102 H
a1
Определяем реакции опоры А:
F =1187 Н
t2
F =441 H
r2
F =241 Н
a2
|
MB 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
RAX |
|
Ft1 l3 Ft 2 l2 |
l3 |
|
|
|
5430 39 1187 82 39 |
418Н |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
l1 l2 l3 |
|
|
|
|
|
|
|
42 82 39 |
|
|
|
|
|
RAY |
|
|
Fr1 |
l3 Fr 2 l2 |
l3 |
|
|
2017 39 441 82 39 |
|
809Н |
||||||||
|
|
|
l1 l2 l3 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42 82 39 |
|
|
|
|
|
Определяем реакции опоры В: |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
M А 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
R |
|
Ft1 |
l1 l2 Ft 2 l1 |
|
5430 42 82 1187 42 |
3825 Н |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
ВX |
|
|
|
|
l1 l2 l3 |
|
|
|
|
|
|
|
42 82 39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
R |
|
Fr1 l1 l2 Fr 2 l1 |
|
2017 42 82 441 42 |
1648 Н |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
ВY |
|
|
|
|
|
l1 l2 l3 |
|
|
|
|
|
|
|
42 82 39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Полные реакции:
RA 
RAX2 RAY2 
4182 8092 911 Н RВ 
RВ2X RВ2Y 
38252 16482 4165Н
Осевая нагрузка на подшипники:
Fa Fa1 Fa2 1102 241 861 Н
Осевая нагрузка направлена в сторону опоры В. При схеме установки подшипников
"враспор" осевые реакции будут:
RaА 0
RaВ Fa 861Н
15
5.3. Тихоходный вал редуктора
Расчетная схема:
Силы, полученные в результате расчета на ЭВМ:
Ft 5430 H |
Fr 2017 H |
Fa 1102H |
FК 4942 H значение берем из расчёта цепной передачи на ЭВМ
Так как схема нагружения симметрична, то реакции на опорах будут равны между собой:
RAХ RBХ Ft /2 =2715 Н; RAY RBY Fr /2 =1008 Н;
Реакции от консольной силы:
RАК |
|
FК lк l3 |
|
4942 |
78 75 |
Н |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9694 |
||
|
l3 |
|
|
|
78 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
R |
FК lк |
|
|
4942 75 |
4752Н |
|
||||
|
|
|
|
|||||||
|
ВК |
|
l3 |
|
|
78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Суммарные силы реакций в опорах тихоходного вала :
RA 
RA2Х RАУ2 RAK 
27152 10082 +9694=12590Н
RВ 
RВХ2 RВУ2 RВK 
27152 10082 +4752=7648Н
Осевая нагрузка направлена в сторону опоры А. При схеме установки подшипников
"враспор" осевые реакции будут:
RaA Fa 1102 Н RaВ 0
16
6.Подбор подшипников качения.
6.1.Расчет подшипников для опор быстроходного вала.
Для расчета потребуются следующие данные: |
nТ |
|
|
Частота вращения вала |
1432 |
мин-1 |
|
Диаметр вала под подшипник |
dп |
30 |
мм |
Требуемая долговечность подшипников |
L10h |
10000 |
ч |
Типовой режим нагружения |
|
2 |
|
Полная реакция в опоре А |
R |
1119 |
Н |
Полная реакция в опоре В |
A |
865 |
Н |
R |
|||
Осевая реакция опоры В |
B |
241 |
Н |
R |
|||
|
аB |
|
|
Предварительно принимаем однорядные шщариковые радиальные подшипники особо легкой серии 106 :
|
Размеры |
|
Грузоподъемность (кН) |
||
d |
D |
B |
C |
C |
|
30 |
55 |
13 |
r |
|
0r |
13,3 |
8,3 |
||||
Однозначно определить более нагруженную опору нельзя, поэтому расчет ведется по |
|||||
обеим опорам. |
|
|
|
|
|
Определяем эквивалентную нагрузку на опорах: |
|
|
|||
опора А: |
|
|
|
опора В: |
|
FrEА RА KE |
1119 0,63 704 Н |
|
FrEВ RB KE |
865 0,63 545 Н |
|
FaEА RaА KE |
0 Н |
|
|
FaEВ RaB KE |
241 0,63 151 Н |
где К =0,63 – для типового режима нагружения 2
Е
Определяем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку на опоре А:
PrEА (X FrEА Y FaEА ) KБ KT 1 704 0 1,3 1 916 Н
Т.к. осевая нагрузка на опоре А равна нулю, то коэффициенты будут:
X=1, |
Y=0 |
|
По табл.6.4.[1] |
принимаем К =1,3; по табл.6.5 |
– К =1. |
|
Б |
Т |
Определяем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку на опоре В: Коэффициенты X, Y:
|
FaEВ |
|
151 |
0,018 |
по табл.6.1[1] находим: е=0,201 |
|||
|
|
8300 |
||||||
|
С0r |
|
|
|||||
При вращении внутреннего кольца подшипника V=1, тогда: |
||||||||
|
FaEВ |
|
|
151 |
0, 278 e |
|||
V FrEВ |
|
|
||||||
545 |
|
|
||||||
По табл.6.1[1] находим коэффициенты: X=0,56, Y=2,19.
PrEВ (X FrEВ Y FaEВ ) KБ KT 0,56 545 2,18 151 1,3 1 827 Н
По табл.6.4.[1] принимаем К =1,3; по табл.6.5 – К =1.
Б |
Т |
17
Опора A нагружена больше, поэтому ресурс при заданной определяется по ней:
|
|
|
C |
к |
106 |
13300 |
|
3 |
106 |
||
L |
a a |
|
|
r |
|
|
1 0, 75 |
|
|
|
|
|
|
60n |
916 |
|
601432 |
||||||
10ah |
1 23 |
P |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
rЕА |
|
|
|
|
|
|
||
а =1- коэффициент безотказной работы,
1
а =0,75 - коэффициент, зависящий от условий работы,
23
n=1432 мин-1 - частота вращения кольца, k=3 - для шарикового подшипника.
вероятности отказа
27100ч где:
Так как расчётный ресурс больше требуемого (10000ч), то предварительно назначенные подшипники 106 пригодны.
Проверка применимости формул для расчета подшипника: Максимальная эквивалентная нагрузка:
Pr max PrE 916 1455 Н KE 0,63
Соотношение:
0,5Сr 0,5 13300 6650
Поскольку условие Prmax 0,5Cr выполнено, то расчет произведен верно.
18
6.2. Расчет подшипников для опор промежуточного вала.
Для расчета потребуются следующие данные: |
|
|
|
|||
Частота вращения вала |
|
|
n |
235 |
мин-1 |
|
Диаметр вала под подшипник |
|
|
d |
30 |
мм |
|
|
|
|
|
п |
|
|
Требуемая долговечность подшипников |
|
L10h |
10000 |
ч |
||
Типовой режим нагружения |
|
|
|
2 |
|
|
Полная реакция в опоре А |
|
|
R |
911 |
Н |
|
Полная реакция в опоре В |
|
|
A |
4165 |
Н |
|
|
|
R |
||||
Осевая реакция опоры В |
|
|
B |
861 |
Н |
|
|
|
R |
||||
|
|
|
|
аB |
|
|
Предварительно принимаем подшипники шариковые радиальные серии 206: |
|
|||||
|
Размеры |
|
Грузоподъемность (кН) |
|
||
d |
D |
B |
C |
|
C |
|
30 |
62 |
16 |
r |
|
0r |
|
19,5 |
|
10.0 |
|
|||
Опора В нагружена больше, поэтому дальнейший расчет ведем по ней. Определяем эквивалентную нагрузку на опоре В:
FrE RВ KE 4165 0,63 2624 Н
FaE RaВ KE 861 0,63 542Н
где К =0,63 для типового режима нагружения 2
Е
Определяем коэффициенты X, Y:
|
FaE |
|
|
|
542 |
0,054 |
по табл.6.1[1] находим: е=0,23 |
||||
|
С0r |
|
|
|
|
||||||
|
10000 |
|
|
|
|
||||||
При вращении внутреннего кольца подшипника V=1, тогда: |
|||||||||||
|
FaE |
|
|
542 |
|
0, 20 e |
|||||
V FrE |
|
|
|
||||||||
2624 |
|
|
|||||||||
Т.к. отношение |
FaE |
|
e то принимаем коэффициенты: X=1, Y=0. |
||||||||
|
|||||||||||
V FrE
Определяем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку:
PrE (X FrE Y FaE ) KБ KT 1 2624 0 1,3 1 3411 Н
По табл.6.4.[1] принимаем К =1,3; по табл.6.5 – К =1.
Б |
Т |
Ресурс при заданной вероятности отказа определяется по формуле:
L10ah
где:
|
|
C |
к |
106 |
19500 |
|
3 |
106 |
|
|
a a |
|
r |
|
|
1 0, 75 |
|
|
|
|
12120ч |
P |
60n |
3411 |
|
|
||||||
1 23 |
|
|
|
|
|
60 235 |
||||
|
|
rЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
а =1- коэффициент безотказной работы,
1
а =0,75 - коэффициент, зависящий от условий работы,
23
n=235 мин-1 - частота вращения кольца, k=3 - для шарикового подшипника.
Так как расчётный ресурс больше требуемого(10000ч), то предварительно назначенные подшипники 206 пригодны.
19
Проверка применимости формул для расчета подшипника: Максимальная эквивалентная нагрузка:
Pr max PrE 3411 5414Н KE 0,63
Соотношение:
0,5Сr 0,5 19500 9750
Поскольку условие Prmax 0,5Cr выполнено, то расчет произведен верно.
20