8. Подбор шпонок.

Шпонки призматические, со скругленными торцами. Материал - сталь 45, термообработка – нормализация. Напряжения смятия и условия прочности:

Допускаемые напряжения смятия:

• при стальной ступице: [_см] = 100120МПа.

• при чугунной ступице: [_см] = 6080 МПа.

8.1 Ведущий вал.

Диаметр вала под полумуфту 24 мм.

Сечение шпонки bh= 87мм.

Глубина паза вала t₁= 4мм.

Длина шпонки l =30мм.

, т.к. материал полумуфты – чугун.

Условие прочности выполняется.

8.2 Промежуточный вал.

Диаметр вала под цилиндрическое колесо 34 мм.

Сечение шпонки bh= 108мм.

Глубина паза t₁= 5мм.

Длина шпонки l =40мм.

, т.к. материал цилиндрического колеса – сталь.

Условие прочности выполняется.

8.3 Тихоходный вал

Диаметр вала под цилиндрическое колесо 56 мм.

Сечение шпонки bh= 1610мм.

Глубина паза t₁= 6мм.

Длина шпонки l =70мм.

, т.к. материал цилиндрического колеса – сталь.

Условие прочности выполняется.

Диаметр вала под звездочку цепной передачи 40 мм.

Сечение шпонки bh= 128мм.

Глубина паза t₁= 5мм.

Длина шпонки l =70мм.

, т.к. материал звездочки – сталь.

Условие прочности выполняется.

9. Проверочный расчет подшипников.

9.1 Ведущий вал.

Силы в зацеплении: F_t= 1707,32 Н, F_r= 624,55 Н. F_a= 170,4 Н.

Консольная сила от муфты: F_м=500 Н.

Частота вращения вала n= 950об/мин.

Расстояния: l₁= 50мм, l₂= 135мм,l_м= 40мм.

Приемлемая долговечность подшипниковL_h= 20000 часов.

9.1.1 Определение опорных реакций.

В вертикальной плоскости:

M_Dx =0, -R_By·(l₁+l₂) + F_r · l₂ + F_a·½d₁ = 0;

M_Bx =0, R_Dy·(l₁+l₂)– F_r · l₁ + F_a·½d₁ = 0;

Проверка:

Y=0,R_Dy –F_r +R_By= 0;

148,4 – 624,55 + 476,1 = 0.

В горизонтальной плоскости:

M_Dy=0,R_Bx·(l₁+l₂)–F_t ·l₂+F_м·(l₁ + l₂ + l_м)= 0;

M_Вy=0, -R_Dx·(l₁+l₂) +F_t·l₁+F_м·l_м= 0;

Проверка:

X=0,R_Dx –F_t +R_Bx+F_м= 0;

569,5–1707,32+637,8+500=0.

9.1.2 Определение суммарных реакций опор.

Для опоры B:

Для опоры D:

9.1.3 Выбор типа подшипника

Тип подшипника выбираем в соответствии с установившейся практикой проектирования и эксплуатации машин.

Для быстроходного вала d_п =30мм. принимаем наиболее дешевый шарикоподшипник радиальный однорядный № 206 легкой серии с параметрами:d= 30мм,D= 62мм,В= 16мм,r= 1,5мм; грузоподъемность:C_r= 15,3кН, C_or= 10,2кН .

9.1.4 Выбор коэффициентов

Первоначально задаемся коэффициентами:

К_к– коэффициент, учитывающий вращение колец; при вращении внутреннего кольцаК_к= 1.

K_– коэффициент безопасности, при кратковременной перегрузкеK_=1,2.

K_T– температурный коэффициент,K_T=1.

9.1.5 Определение осевых составляющих реакций:

Отношение осевой нагрузки подшипника R_a=F_aк статической грузоподъемности: R_a/C₀= 170,4/10200 = 0,017. По табличным данным определяем e=0,34.

Отношение осевой нагрузки к радиальной:

Для опоры B: R_a/K_кR_B=170,4/(1795,9)=0,21.

Т.к. R_a/K_кR_B < e  X=1; Y=0.

Для опоры D: R_a/K_кR_D=170,4/(1588,5)=0,29.

Т.к. R_a/K_кR_D < e  X=1; Y=0.

9.1.6 Определение эквивалентной нагрузки.

где R– радиальная нагрузка, действующая на опору, Н.

F_a– осевая нагрузка, действующая на опору, Н.

X – коэффициент радиальной нагрузки.

Y – коэффициент осевой нагрузки;

Для опоры B:R_E= 1·1·795,9·1,2·1= 955,08Н.

Для опоры D:R_E= 1·1·588,5·1,2·1= 706,2Н.

9.1.7 Расчетная долговечность в часах для более нагруженной опоры B.

,

для шарикоподшипников параметр a₂₃=0,8.

Полученный вариант устраивает.

9.2 Промежуточный вал.

Силы в цилиндрическом зацеплении быстроходной ступени: F_t2= 1707,32 Н, F_r2= 624,55 Н. F_a2 = 170,4 Н.

Силы в цилиндрическом зацеплении тихоходной ступени: F_t1= 3835 Н, F_r1= 1418,6 Н. F_a1= 694,2 Н.

Частота вращения вала n= 267,6об/мин.

Расстояния:l₁= 70мм,l₂= 65мм, l₃= 50мм.

Приемлемая долговечность подшипников L_h= 20000 часов.

9.2.1 Определение опорных реакций.

Вертикальная плоскость.

В вертикальной плоскости имеем

M_A=0,R_Dy·(l₁+l₂+l₃) –F_r1·(l₂ +l₃) +F_r2 ·l₃+F_a1 ·½d₁ +F_a2 ·½d₂= 0;

M_D =0, -R_Ay·(l₁+l₂+l₃) – F_r2·(l₁ + l₂) + F_r1 · l₁ +F_a1 ·½d₁+F_a2 ·½d₂= 0;

Проверка:

Y=0,R_Dy +F_r2 –F_r1 +R_Ay= 0;

515,6 + 624,55 – 1418,6 +278,5 = 0.

Горизонтальная плоскость.

В горизонтальной плоскости имеем:

M_A =0, -R_Dx·(l₁+l₂+l₃) + F_t1·(l₂ + l₃) – F_t2 · l₃ = 0;

M_D =0, R_Ax·(l₁+l₂+l₃) +F_t2·(l₁ + l₂) – F_t1 · l₁ = 0;

Проверка:

X=0,R_Dx +F_t2 –F_t1 +R_Ax= 0;

1922,5 + 1707,32 – 3835 + 205,2 = 0.