3.8. Проверочный расчет валов по эквивалентному моменту
Для выполнения расчета необходимо иметь эпюру эквивалентного момента по длине вала. Как известно из курса сопротивления материалов:
,
где МизгΣ – суммарный изгибающий момент, действующий на вал;
Т – крутящий момент вала.
Для построения эпюр необходимо знать значения всех внешних силовых факторов (активных и реактивных), оказывающих воздействие на вал. К активным силам относятся усилия в зацеплениях, муфтах, от шкивов ременных и звездочек цепных передач. Реактивными силами являются реакции в опорах (подшипниках).
Величина реакций определяется из условий равновесия вала. Для составления условия равновесия необходимо вычертить схему нагружения вала с изображением векторов действующих сил (рис. 3.6), [1– 6]. Обозначения сил: Fr – радиальная, Fа – осевая, Ft – окружная (обычно усилия в зацеплениях); RАг, RАв, RВг, RBb – реакции опор в точке А в горизонтальной и вертикальной плоскостях и точке В в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно, Fм – нагрузка на валы от муфт и т. д.
В обозначениях усилий зубчатых зацеплений дополнительно применяют цифровые индексы. Первый индекс обозначает номер колеса, со стороны которого действует сила; второй – номер колеса, на которое действует сила (см. рис. 3.6).
По характеру построенных эпюр устанавливают положение опасного сечения вала и находят диаметр вала в данном сечении:
где [σ-1] – предел выносливости материала вала при действии симметричного цикла нагружений.
Рис. 3.6. Расчетная схема и эпюры моментов вала
и эпюры действующих моментов
3.9. Подбор подшипников качения по долговечности
Типовыми исходными данными для определения долговечности подшипника являются следующие параметры: величина и направление действия нагрузок (радиальной, осевой, комбинированной); характер нагрузки (постоянная, переменная, вибрационная, ударная); частота вращения колец (внутреннего или внешнего); заданный срок службы в часах; свойства окружающей среды: ее температура, влажность, запыленность; требования к подшипникам, предъявляемые конструкцией узла (необходимость самоустановки, возможность перемещения одной из опор вдоль оси вала); условия монтажа; способ регулирования натяга; диаметр цапфы.
В результате расчетов необходимо подобрать подшипники (при-нятого типа) такой долговечности Lh, которая бы незначительно отличалась от требуемого срока службы Lтреб, принятого в исходных данных. Желательно, чтобы Lh ≥ Lтреб.
При подборе радиально-упорных шариковых или роликовых подшипников необходимо изображать схемы их нагружения (рис. 3.7), на которых подшипники следует нумеровать определенным образом.
а б
Рис. 3.7. Схемы установки подшипников:
а – «врастяжку»; б – «враспор»
Цифрой 2 обозначается подшипник, препятствующий перемещению вала под действием внешней осевой нагрузки Fa, возникающей в коническом, косозубом цилиндрическом или червячном зацеплениях. Rr1, Rr2 – радиальные нагрузки на подшипник (реакции в опорах), Rs1 и Rs2 – собственные осевые составляющие радиально-упорных подшипников, Ra1 и Ra2 – суммарные осевые силы, действующие на подшипники. Расстояние между опорами 1 и 2 определяется величиной l между точками пересечения нормалей к осям тел качения с осью вала.
Л и т е р а т у р а: [1–6].