5.1.2. Разработка эскиза быстроходного вала.

Принимаем диаметр под уплотнение равным диаметру под подшипник:

d_У = d_П = d_m + 2t (5.1.3)

где t –буртик, принимаем по таблице 5.1.

=d+2t=20+2∙2=24мм

Вибираємо підшипники середньої серія 46308 d=24 мм; D=90мм; B=17мм;

Муфта упругая втулочно-пальцевая ГОСТ 21424–93

Шарикоподшипник радиально-упорный однорядный (ГОСТ 831–75)

Определяем диаметр буртика под подшипник (табл.5.1):

d_БП = d_П + 2t (5.1.4)

=d+3,2r=25+2∙2=24 мм Принимаем =24 мм.

Длину вала под уплотнение с учетом ширины манжеты, зазоров и толщины крышки принимаем: ℓ_У = 40  50 мм.

Определяем зазор Х между колесами и корпусом:

Х  3 ∙ m (5.1.5)

Х=3m=3∙3=9мм Принимаем Х=10 мм

Расстояние между опорами, мм:

ℓ_o = B + 2X + b₁ (5.1.6)

ℓ_o = 17+2∙10+86=123 мм

Длина консольного участка вала:

ℓ_К = В/2 + ℓ_У + ℓ_m (5.1.7)

ℓ_К = + 45+50 = 103,5 мм ℓ_К=104 мм

Рис 5.1. Эскизная компоновка быстроходного вала.

5.1.3. Выбор шпонки и проверочный расчет шпоночного соединения.

Для фиксации муфты и передачи крутящего момента от электродвигателя к шестерне на валу в специально изготовленных пазах устанавливают призматические шпонки.

Выбираем шпонку по d_m с размерами. Длину шпонкиℓ выбираем по стандартному ряду на 5–10 мм меньше длины посадочных мест сопряженных деталей.

b=6 мм, h=6 мм, 3,5 мм, l=45 мм,

Выбранную шпонку необходимо проверить на смятие ее боковых сторон.

Шпонка призматическая ГОСТ 23360-78.

Условие прочности на смятие, МПа

(5.1.28)

где Т₁ – крутящий момент на ведущем валу, Нм;

d – диаметр вала в рассматриваемом сечении, мм;

t₁ – величина заглубления шпонки в вал (табл.5.4), мм;

h – высота шпонки, мм;

ℓ_р – рабочая длина шпонки при скругленных торцах, мм;

(5.1.29)

b – ширина шпонки, мм.

[]_см – допускаемое напряжение смятия, зависящее от принятого материала для шпонки. При стальной ступице []_см = 100–150 МПа.

=МПа<=100---150МПа

условие прочности на смятие выполняется.

5.1.4. Определение сил, действующих на быстроходный вал.

Силы, возникающие в зацеплении:

окружная: =(5.1.8)

радиальная: =(5.1.9)

осевая: =(5.1.10)

Дополнительная неуравновешенная радиальная сила от муфты:

, (5.1.11)

где D_М – диаметр центров пальцев муфты , мм.

5.1.5. Определение реакций в опорах и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.

Рис.5.2. Схема нагружения быстроходного вала.

Рассмотрим реакции в опорах от действия сил F_t и F_m в горизонтальной плоскости. При этом считаем, что шестерня расположена относительно опор симметрично, а = b = ℓ_o/2, а сила F_m направлена в сторону увеличения прогиба вала (худший случай).

Сумма моментов относительно опоры А:

(5.1.12)

R_В^Г =

Сумма моментов относительно опоры В:

(5.1.13)

R_А^Г =

Проверка:;

802,1Н+94,9Н – 1159,8Н+262,8=1159,8Н-1159,8Н=0

Определяем реакции в опорах от действия сил F_r и F_a в вертикальной плоскости. Для этого составляем сумму моментов всех сил относительно опор А и В и находим опорные реакции.

(5.1.14)

R_B^B =

(5.1.15)

R_A^B =

Проверка: ;

261Н-429,7Н+168,5Н=429,7Н-429,7=0

Определяем суммарные изгибающие моменты в предполагаемых опасных сечениях I-I под шестерней и в сечении II-II рядом с подшипником, ослабленных галтелью:

В сечении I-I:

, Нмм (5.1.16)

В сечении II-II:

, Нмм (5.1.17)

В сечении I-I:

В сечении II-II:

Эквивалентные моменты в указанных сечениях:

, Нм (5.1.18)

, Нм (5.1.19)

В сечении I-I:

В сечении II-II:

Определяем диаметры валов в этих сечениях, мм:

(5.1.20)

Допускаемые напряжения на изгиб для валов и вращающихся осей принимаем [_изг] =5060 МПа.

В сечении I-I:

< d_f1=44,408мм условие прочности выполняется.

В сечении II-II:

< d_п =25мм условие прочности выполняется.