Sheynblit_kursovoe_proektirovanie_dm
.pdfРис. 7.8. Построение зацепления передач:
а — цилиндрической; б — конической; в — червячной
в) червячный редуктор (см. рис. 7.1,а,г; 7.6,в). Ступени тихо ходного вала вычертить в последовательности от 3-й к 1-й. При этом длина 3-й ступени 1^ получится конструктивно, как расстоя ние между противоположными стенками редуктора. Вычерчивание ступеней быстроходного вала зависит от положения 2-й и 4-й сту пеней, которое определяется построением посаженных на них под шипников (см. п. 6). Для этого нужно провести дугу ради усом R = d^Jl^rx, выбрать величину S*= (0,15...0,2)/) в зависимости от диаметра наружного кольца подшипника быстроходного вала D и провести отрезки 1 и 2; затем по диаметру подшипника D вычер тить подшипниковые гнезда по длине, а также 2-ю {d^y 1^ и 4'-ю {d^, /4) ступени и подшипники; 3-я ступень {d^, /3) получится конст руктивно — между отрезками 1 и 2; затем вычертить 1-ю ступень (J,, /j). Если при этом окажется, что диаметр вершин червяка d^^ больше диаметра подшипника d^^>D, нужно предусмотреть поста новку стакана (см. 10.4, п. 5; табл. 10.16).
6. На 2-й и 4-й ступенях валов (см. рис. 7.2,г; 7.4,г; 7.6,г) вычер тить основными линиями (диагонали — тонкими) контуры под шипников в соответствии со схемой их установки (см. табл. 7.2) по размерам d, D, В — для шариковых; d, D, Т, с — для ролико вых конических. Примеры изображения подшипников: рис. 7.2, г — шариковые; рис. 7.4,г — роликовые конические; рис. 7.6,г — на быстроходном валу — шариковые, на тихоходном — роликовые конические.
* Размер S задать так, чтобы торец 2-й ступени вала выступал за контур корпу са. Это должно обеспечить осевую фиксацию элемента открытой передачи или полумуфты (см. рис. 10.6,е). В противном случае 1^ выбрать конструктивно.
130
7. Определить расстояние /^ и /^ между точками приложения ре акций подшипников быстроходного и тихоходного валов.
Радиальную реакцию подшипника R считать приложенной в точке пересечения нормали к середине поверхности контакта наружного кольца и тела качения подшипника с осью вала (рис. 7.9):
а) для радиальных подшипников точка приложения реакции ле жит в средней плоскости подшипника, а расстояние между реакци ями опор вала (рис. 7.9, в): I = L—B;
б) для радиально-упорных подшипников точка приложения ре акции смещается от средней плоскости, и ее положение определя ется расстоянием а, измеренным от широкого торца наружного коль ца (рис. 7.9, а, б):
а - 0,5 [в + — tga ] — для радиально-упорных однорядных шарикоподшипников;
а^ 0,5 \Т-\—— е j — для конических однорядных
^роликоподшипников.
Здесь d, D, В, Т— геометрические размеры подшипников;
а— угол контакта; е — коэффициент влияния осевого нагружения (см. табл. 9.1).
Тогда при установке подшипников по схеме 3 (враспор) /= L—2a (рис. 7,6,а); при установке по схеме 4 (врастяжку) / = L+2a (рис. 7.6,6).
Если подшипники установлены по схеме 2, то реакция R фик сирующей опоры, состоящей из сдвоенных однорядных радиаль но-упорных подшипников, приложена посередине между ними (предварительно предполагают, что работают оба ряда тел качения подшипников, см. рис. А6, А8). Тогда расстояние между точка ми приложения реакций в фиксирующей и плавающей опорах — /= 1 - 0,5 5 (см. рис. 10.37).
8. Определить точкой приложения консольных сил (см. рис. 7.3, 7.5, 7.7):
а) для открытых передач. Силу давления ременной, цепной передачи F^, силы в зацеплении зубчатых передач f^^^, F^^^, F ^^, принять приложенными к середине выходного конца вала на рас стоянии /^^ от точки приложения реакции смежного подшипни ка;
б) сила давления муфты f^ приложена между полумуфтами (см. рис. 10.1...10.3), поэтому можно принять, что в полумуфте точка приложения силы F^^ находится в торцевой плоскости выходного конца соответствующего вала на расстоянии /^^ от точки приложе ния реакций смежного подшипника.
131
Рис. 7.9. Определение расстояния между точками приложения реакций
вподшипниках:
а— вал-червяк на ралиально-уггорных шарикоподшипниках, установленных враспор; б — вал-шестерня коническая на конических роликоподшипниках, установленных врастяжку; в — тихоходный вал цилиндри ческого редуктора на радиальных подшипниках, установленных враспор
132
9. Проставить на проекциях эскизной компоновки необходимые размеры, выполнить таблицу и основную надпись.
10.Составить табличный ответ к задаче 7 (табл. 7.3.).
Та б л и ц а 7.3. Материал валов. Размеры ступеней . Подшипники
Вал |
Размеры ступеней, мм |
|
|||
(материал-сталь... |
|
(1, |
с1^ |
|
Типо |
|
^1 |
^4 |
|||
а^=...Н/мм- |
/, |
А |
/з |
/^ |
размер |
а,=...Н/мм-) |
|
Быстроходный
Подшипники
dx Dx В(Т), мм Динамическая фузоподъем-
ность е., кН
Статическая фузоподъемность С„^, кН
Тихоходный
П р и м е ч а н и е . При составлении таблицы для конического редуктора следует ввести фафу d^I^
Характерные ошибки:
1. Неправильно выбраны допускаемые напряжения на кручение [х]^, а отсюда неправильно определен диаметр d^ первой ступени вала.
2. Несоразмерность единиц крутящего момента Л/, и [т]^ при определении d^.
3.Небрежно выполнен чертеж общего вида редуктора.
4.Неправильно определены расстояния /g и /^ между точками приложения реакций.
5.Неточно измерены расстояния /^^ и /^.
6.Не обоснован предварительный цыбор типа подшипника.
7.Не соответствуют стандартам (табл. 13.15) размеры ступеней вала.
8.Не соблюдена симметричность корпуса конического редуктора относитель но оси быстроходного вала if(=f^-
9.Неправильно вычерчено зубчатое (червячное) зацепление.
ЗАДАЧА 8
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ВАЛОВ РЕДУКТОРА
Цель: 1. Определить радиальные реакции в опорах подшипни
ков быстроходного и тихоходного валов.
2.Построить эпюры изгибающих и крутящих моментов.
3.Определить суммарные изгибающие моменты.
4.Построить схему нагружения подшипников.
Общие положения
В пояснительной записке (см. 14.2, п. 8) задача выполняется на миллиметровой бумаге формата A3 (рис. 14.2) отдельно для быстроходного и тихоходного валов (рис. 8.1 ..8.4) и должна содержать:
133
а) в левой части формата: расчетную схему вала; координатные оси для ориентации схемы; эпюры изгибающих моментов в верти кальной и горизонтальной плоскостях; эпюры крутящих моментов; схему нагружения подшипников вала;
б) в правой части формата: исходные данные для расчета; оп ределение реакций и изгибающих моментов в вертикальной и го ризонтальной плоскостях; определение суммарных радиальных ре акций и суммарных изгибающих моментов; таблицу полученных результатов; основную надпись (см. 14.1, п. 3; табл. 14.1, 14.2; рис. 8.1...8.4*).
Задачу разрабатывают в два этапа: 1-й этап (см. 8.1) — опре деление суммарных реакций в опорах предварительно выбранных подшипников для их проверочного расчета в задаче 9 и выявле ния пригодности. 2-й этап (см. 8.2) выполняется в задаче И — определение суммарных реакций в опорах окончательно приня тых подшипников, определение изгибающих и крутящих момен тов, построение их эпюр для проверочного расчета валов (см. 11.3, пп. 1,2).
8.1.Определение реакций в опорах подшипников
1.Вычертить (разноцветно) координатные оси в диметрии для ориентации направлений векторов сил и эпюр моментов.
2.Вычертить расчетную схему вала в соответствии с выполнен ной схемой нагружения валов редуктора (см. рис. 6.4...6.6).**
3.Выписать исходные данные для расчетов:
а) силовые факторы, Н: силы в зацеплении редукторной пары на шестерне (червяке) или колесе — F^, F^, Fj консольные силы: открытой передачи гибкой связью — F^^^^ или открытой передачи зацеплением (на шестерне) F^ , F^ , F ^ \ муфты ~ F (см. рис. 6.4...6.6);
б) геометрические параметры, м: расстояние между точками приложения реакций в опорах подшипников быстроходного и тихо ходного валов /g, /^ (см. рис. 7.3, 7.5, 7.7); расстояние между точками приложения консольной силы и реакции смежной опоры подшипника — / , / ;
^оп' м'
диаметры делительной окружности шестерни (червяка) или ко леса — d^, d, (см. табл. 4.5; 4.8; 4.11).
*Значение изгибающих, крутящих моментов и суммарных реакций получены по исходньш данным примеров для окончательных размеров ступеней валов и типо размеров подщипников (см. 11.3, пп. 1...3).
**Независимо от положения вала в редукторе ось его расчетной схемы выпол няется горизонтально; при этом полюс зацепления на шестерне (червяке) и колесе располагают диаметрально противоположно.
134
Ргг53Ш Г
Fa=66DH Подшипник 2Ю
|
6.2. Определение |
реакций б подшипниках. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Построение |
эпюр изгибающих и крутящих моментоб (тихоходный бал) |
||||||||||||
|
j[laHo:Ft2'^000HiFr2=ne0HiFa2=S60HiFon^5200HiFy=FofjsLn30''-2600Hi |
|
|
|||||||||||
|
F^=FofjCos30''=4500Hid2-0.i8M |
Mj^OAb^ iLon=0.06». |
|
|
|
|||||||||
|
t Вертикальная |
плоскость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
a)определяем |
опорные реакции,И- |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
1M-0FIL |
|
H)-R |
L-F ^^f |
^ = 0 Й |
/ j ^ |
t i |
i l t ^ ^ ^ - |
' |
|||||
|
iriu-fJ)'^yi'-оп^'-Р'^cyl'T |
ГГ2 |
2 |
'^azz |
^^)"cy |
|
|
|
i^ |
|
||||
|
XM-n-Fl |
-F |
^*F |
^-D |
I -n-R - |
|
^J^!llf[i!jkl^i^ |
|
|
|||||
|
Про'Ьерка • ly-Oi |
Fy -R^y-Fr^Roy=0. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
5) строим эпюру изгибающих моментоб |
относительно |
оси X |
|
|
|||||||||
|
б характерных сечениях |
1Л,Нм'- |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
MxrOiМх2 =FylQniMj(j=Fy(Lop+2')-Ri:yj)Mx^^0}Mxj^Rjjy |
j- |
|
• |
|
|
||||||||
|
2. Горизонтальная |
плоскость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
. |
а) определяем |
|
опорные реакции, Н- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
^'ШМ/^М |
. |
|
|
|
h |
|
_Fxlion-Lj)-Ft242 |
' |
|
|
|
|||
|
lM^-0, FxUon-'iTrf<cx'-rFt22-0)Rcx |
|
ц |
|
^ |
|
|
|
||||||
|
Проберка • IX=Oi |
/> -RQX 'Ftz'^Rjjx '0. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
6)cmpouM эпюру изгибающих моментоб |
относительно |
оси У |
|
|
|||||||||
|
Ь характерных сечениях /..^, |
Им• |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
L^ |
IT, |
|
|
|
|
|
|
|
|
Myi=0;My2'-Fx LoniMy3=-Fx(Lop*2-l*f^cx J |
'%u"0 |
• |
|
|
|
|
|
||||||
I Ra2'S60H |
|
|
|
|
|
|
|
|
^ЬЛ |
|
|
|
|
|
3Строим эпюру крутящих момент(Л,Нм-Мц''Мг=~у |
|
|
£сЛ_ |
53А^ |
||||||||||
|
^ г._-.^ |
|
_ |
|
а ._ |
|
- |
|
|
|
|
|||
|
». Определяем |
суммарные радиальные реакции, И' |
|
|
||||||||||
|
Rt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RD,H |
h2% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М2,Нм |
ЗПВ |
|||
1 D -^29^Н |
').5.Определяем суммарные изгибающиеизгибаюи моменты |
|
||||||||||||
|
Mj,H-M |
3^3.5 |
||||||||||||
LJL2 |
б5 наиболее |
нагруженных сечениях,Нсеченш-м- |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Ущк1сг\ UdOKyM\ Подп. yipja\ |
А5Ю05559. ШПЗ |
|
|
Рис. 8.1. Пример расчетной схемы тихоходного вала цилиндрического одноступенчатого редуктора
MXIHM)
Му(Н-м) ^^^^т^=Щ-м1мг
Ю1в
MzlH-м)
47дн ^д-'^ЬЗИ^ йг2=7ЮИ
J^Rn-lBOW Rr2^26e5HK
Подшипник 7507
8.1Определение реакций 6 подшипниках.
Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов (быстроходный бап)
JlaHO-Ft^=3600HiFn=1557HiFar965H;Fon^815H;dr0fleM 'Лв=0,1^м 11оп=0,05м
1 Вертикальная плоскость
а) определяем опорные реакции, Н •
ПроЬерка• 1У=0; RAy-f^n-^Rey-^on'O;
б) строим эпюру изгибающих моментоб относительно оси X
Ь характерных сечениях Ы, |
Им• |
|
%'^'> |
^хг'^^Ау / ' W^4=^; ^хз^'^оп'-оп''» ^xz^'^onl^on* J l ' ^ ^ f . |
|
2 Горизонтальная плоскость |
р, |
|
а) определяем опорные реанции^Н- /?>»х=/?вг"Т^ 5 |
||
б) строим эпюру изгибающих моментоб относительно оси У |
||
6 |
характерных сечениях 1.5, |
Нм- |
Myi=0iMy2=-RAxj-^Myj-0.
3.Строим эпюру крутящих моментоб, Нм '
м ^м - M l Мц^м^-——
^.Определяем суммарные радиальные реакции,Н:
5.Определяем суммарные изгибающие моменты 6 наиболее нагруженных сечениях,Им-
M2=mpMyi iMj-Мхз. |
ПиГ |
/609 1 |
|
RB'H |
2663 |
|
\М2,Нм |
132,66 |
|
к,н-« |
^0,75 |
ттп\NdoKUH тдп шщ |
тиотшопз ]/1ист |
Рис. 8.2. Пример расчетной схемы быстроходного вала цилиндрического одноступенчатого редуктора
|
102 |
MJHM) |
ki5H/ |
50,24
B.1. Определение реакций 6 подшипниках. Построение эпюр моментоб (быстроходный бал)
AaHO:FtrJOOOHiFn=522H,Far2420HiFM^720H,di%Q5„Us-0,08„}Li^03„;L^^^^^ /^ ^.Вертикальная плоскость
Ча)определяем опорные реакции,И:
JU |
-п. с ^±-р и^, |
).п , |
.п.п Jaii2-FrilLi^k) |
. |
) |
|
in^ |
-U)f-Qj2 '^п^Ч |
(-б) щ |
1-6 и)f<Ay |
1^ |
|
lM2=0,Fa,-j-FnLrRByi6-'0>RBy---\
ПроЬерка1У^0; %у-^^ву'^п''^ у
5)строим |
эпюру |
изгибающих |
моментоб |
относительно оси X |
|
||||||
|
б |
характерных |
сечениях |
1.3^ Им'• |
|
|
|||||
|
|
dj |
d^ |
|
|
|
|
|
|
||
• %'Faiz |
'>'^X2=4i-J'^n |
ЦуМхз'О. |
|
|
|
||||||
2 Горизонтальная |
плоскость |
|
|
|
|
||||||
а)определяем опорные реакции, Н- |
Fi^{Lf+Lg)+Ff^Lf^ |
|
|||||||||
Щ |
=0i Ft,iLjn,)-RM |
L5*FM LM=0-, /?«= |
Т^ |
> |
|
||||||
Щ |
'O-.Ft, LrRBxLB*F„(Ls4f,HiRsx^ |
Ftiti^F„(LsH„) |
|
||||||||
ПроЬерка•• IX-O; |
Ft^-R^-^Rg^-F^'O. |
|
|
|
|||||||
6) строим эпюру изгибающих |
моментоб относительно оси У |
|
|||||||||
|
Ь характерных сечениях |
Ы.Нм- |
|
|
|
||||||
Wyi =0; My2=Fti Lj; Myi, =0j Myj- -/>, t „ . |
|
|
|
||||||||
5.Строим |
эпюру |
крутящих |
моментоб,Нм- |
di |
|
||||||
f^K-f^z'hiY |
|
||||||||||
4Определяем суммарные |
радиальные |
реакции,И- |
|
4634 |
|||||||
RA=^^} |
/?в=1/«вЙ4 • |
|
|
RA,H |
|||||||
|
|
RBM |
2447 |
||||||||
5.0првделяем |
суммарные |
изгибающие |
моменты |
||||||||
М2,Нм |
112,56 |
||||||||||
6 |
наиболее |
нагруженных |
|
сечениях,Им |
|||||||
|
|
50,24 |
|||||||||
М2=уМх1-^Му2 |
3 A f j = A / ^ j . |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
\\Rr^=4654H
Раг7Ш |
т[.505мошз |
ЬИзМист]Ыдокум. Подпшт |
|
Подшипник 7206 |
|
Рис. 8.3. Пример расчетной схемы быстроходного вала конического одноступенчатого редуктора
z
^^ |
F |
|
|
F |
f |
щ |
|
T. ^ |
|
2 |
|
|
|
LL |
|
I |
/^'^^4A |
|
MylHMJ |
M^^^-^Af/ |
||
|
|
|
1 |
|
44 |
me |
MJH-M) |
|
|
|
|
Ra2^5175H |
275И |
|
Rs2=591H 12' |
'\Rrf670H |
Т^РШ ^rf^^^^^ |
Подшипник 56506
ВЮпредепение реакций |
б |
подшипниках |
|
|
|
|
|
|
||
Построение эпюр изгибающих и крутящих моментоб (быстроходный бал) |
||||||||||
Дано: FtrWOHiFrrlBlO^Fa^ugOOH-^Ff^^dSlHitii^OMMylb^O/^M |
|
|
)LM'0044^ |
|||||||
1 Вертикальная |
плоскость |
|
|
|
|
|
|
|
||
а) определяем |
опорные |
реакции, Н^ |
|
|
|
|
|
|||
IMyOrRAyis^Fafj-Fn^^O, |
R,y= |
°^ f^ |
'[ |
'^ , |
|
|
|
|||
lMi=0, Fnj-^FaT^-RBy L^=0] Rgy- |
ц |
|
• |
|
|
|
||||
ПроЬерка-iy^O; |
RBy-Fn'RAy^Oi |
|
|
|
|
|
|
|||
б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X |
||||||||||
b характерных |
сечениях 1 5,Им- |
|
|
|
|
|
||||
Мх1 =0; Мх2=-Яду J' |
^х5=0) М^г 'Rey Y ' |
|
|
|
|
|
||||
2 Горизонтальная |
плоскость |
|
|
|
|
|
|
|||
а) определяем |
опорные реакции, Н- |
|
|
|
|
|
||||
Щ-0-,FMiM^rt^Y'RAX |
1Б=0\ RAX = |
[, |
'^ > |
|
|
|
||||
lMr0i%xt5-^F,(i,H,)=Q-,R^:/tl&^ |
|
|
. |
|
|
|
||||
ПроберкаIX=Oi RAX'^^BX-FH^FM^O ; |
|
|
|
|
|
|
||||
5) строим эпюру изгибающих моментоб относительно |
оси У |
|||||||||
б характерных сечениях 1..4,Нм' |
|
|
|
|
|
|||||
Myr.0'^My2--RA)iY'^y^'^if^y3^ ^м f-n |
|
|
|
|
|
|||||
3 Строим эпюру |
крутящих |
моментоб,Н-м- Мц=М2=- М |
\R^,H |
|
670 |
|||||
^.Определяем суммарные |
радиальные |
реакции,И |
|
|
|
|||||
|
ии^ 1В93 |
|||||||||
RA-)/RJ^, |
ч=\тЩ. |
|
|
|
h,H-M |
|
202,7 |
|||
|
|
|
\м^ |
23АЬ J |
||||||
5. Определяем суммарные |
изгибающие |
моменты |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
b наиболее нагруженных |
сечениях,Им• |
|
|
|
|
|
^2=У^хг *^уг у ^з ^^уз •
АШ.Ш544.Ш] |
Уист |
|
|
\ш^ип\ NdOHijM Подпji уд!с |
|
Рис. 8.4. Пример расчетной схемы быстроходного вала червячного одноступенчатого редуктора
4.Определить реакции в опорах предварительно выбранных под шипников вала в вертикальной и горизонтальной плоскостях, со ставив два уравнения равновесия плоской системы сил.
5.Определить суммарные радиальные реакции опор подшип ников вала, например, /?д= л^Ж^^ТЖ^, Н, где R^^ 7?д^, — соответ ственно реакции в опоре подшипника У1 В горизонтальной и верти кальной плоскостях и т. п.
8.2.Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
1.Расчеты в вертикальной плоскости:
а) определить реакции в опорах окончательно принятых подшип ников, составив два уравнения равновесия плоской системы сил (см. 11.3, п. 1);
б) определить значения изгибающих моментов по участкам, составив уравнения изгибающих моментов (см. 11.3, п. 2);
в) построить в масштабе* эпюру изгибающих моментов в цвете координатной оси (см. 8.1, п. 1); указать максимальный момент (см. рис. 8.1...8.4).
2.Расчеты в горизонтальной плоскости выполнить так же, как в вертикальной.
3.Определить крутящий момент на валу и построить в масштабе его эпюру (см. табл. 2.5). Знак эпюры определяется направлением момента от окружной силы /j, если смотреть со стороны выходного конца вала (см, 11.3, п. 2).
4.Определить суммарные реакции опор подшипников вала (см. 8.1, п. 5; 11.3, п. 3).
5.Определить суммарные изгибающие моменты в наиболее на груженных сечениях вала: Af^,.,,=V A/J + MJ, Н-м, где М, и Л/^—соот ветственно изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
6.Составить схему нагружения подшипников (см. 9.3).
7.Составить таблицу результатов (см. рис. 8.1...8.4).
Характерные ошибки:
1.Неправильно выполнена расчетная схема вала в соответствии с силовой схе мой нагружения валов.
2.Неправильно составлены уравнения равновесия и уравнения изгибающих мо ментов. Ошибка в знаках моментов и проекций.
3.Несоразмерность единиц моментов и длин участков вала при расчетах.
4.Неправильные вычисления.
5.Не соблюдены требования ЕСКД при выполнении расчетной схемы и эпюр в изометрии.
6.Неточно составлены схемы нагружения подшипников.
*Масштаб эпюры моментов /а Нм/мм, определяется отдельно для каждой
эпюры в зависимости от значения момента (М, Т) и показывает количество Нм в 1 мм эпюры.
139