14. Расчет и выбор подшипников качения тихоходного вала червячного редуктора
Для расчета подшипников необходимо знать нагрузки на опоры. Известны составляющие усилия в зацеплении: действующее в вертикальной плоскости – Ft – окружное усилие; действующее в горизонтальной плоскости Fа2 и Fr2 – осевое и радиальное усилия. Опорами являются подшипники радиально-упорные конические.
В опорах возникают реакции в горизонтальной и в вертикальной плоскости. Схема к расчету показана на рис. 43. Смещение нагрузок в опорах рассчитаны из условия смещения точек приложения радиальных нагрузок, от внешних торцов подшипников, для схемы установки «враспор»:
.
Для этих подшипников дополнительно выписываем следующие данные:
Cr – динамическая грузоподъемность;
Y – коэффициент осевой нагрузки;
е – коэффициент осевого нагружения.
Тихоходный вал вращается с частотой nТмин–1. Из расчета известны реакции в опорахRС иRДосевая нагрузкаFа2.
Радиальные
нагрузки в опорах:
;
.
Рис. 43. Схема установки
подшипников «враспор»
Осевые составляющие от радиальной нагрузки возникают от действия радиальных реакций вследствие наклона контактных линий:
Определение осевых реакций.
Для нормальной работы радиально-упорных подшипников необходимо, чтобы в каждой опоре осевая сила, нагружающая подшипник, была бы не меньше осевой составляющей от действия радиальных нагрузок, т.е.
Кроме того, должно быть выполнено условие равновесия вала – равенство нулю суммы всех осевых сил, действующих на вал:
.
Коэффициенты осевой и радиальной нагрузки:
Определяем для каждой опоры отношение радиальной и осевой нагрузки и сравнивают с «e».
Опора
C:
если
, то принимаемX=1,
y
= 0
если
e
, то принимаем X=0,4,
y
(табличное значение).
Такие же реакции выполняют для опоры D.
Эквивалентная динамическая нагрузка:
Выбрать одно из трех условий:
Если
и
0,
то
,
Если
и
,
то
,
а) силы, действующие на вал в горизонтальной плоскости;
б) эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости;
в) силы, действующие на вал в вертикальной плоскости;
г) эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости
д) суммарная эпюра изгибающих моментов;
е) эпюра крутящих моментов.
Диаметр буртика:
где r – координата фаски подшипника.
Диаметр вала под колесом:
.
Диаметр буртика колеса:
где f = 5 – размер фаски колеса.
Выходной конец тихоходного вала имеет цилиндрическую или коническую форму и размеры (рис. 44)
Рис. 44. Узел вала червячного колеса (тихоходного)
Крышки подшипников
Отверстия под подшипники закрывают сквозными ГОСТ 18512-73 и глухими ГОСТ 18511-73 крышками (см. рис. 41), которые выбираются по диаметру наружного кольца подшипника D.
В гнездо сквозной крышки устанавливается манжета, которая выбирается по диаметру вала dТ.
Под фланец крышки устанавливаются металлические прокладки для регулировки зазора в подшипниках.
15. Расчет шпоночных соединений
Для
передачи вращающего момента с вала на
деталь или наоборот чаще всего применяют
призматические шпонки по ГОСТ 23360-79 со
скругленными концами. Стандарт
предусматривает для каждого диаметра
вала определенные размеры поперечного
сечения шпонки /3/. На концевых конических
участках валов поперечные размеры
шпонок известны. Допускаемые напряжения
на смятие при стальной ступице
.
Шпоночное соединение показано на рис. 45 , параметры приложение 14.
Рис. 45. Параметры вала с шпонкой
призматической
Расчет шпонок производится по крутящему моменту вала, на котором она устанавливается. Длинна шпонки определяется
.
Полная длина шпонки l = lр + b.
где b, h, t1, t2 – поперечные размеры шпонок выбираются по таблице 31.
Таблица 31
Размеры шпонок в зависимости от диаметра вала
|
Диаметр вала d |
Сечение шпонки |
Глубина паза |
Длина l | |||
|
b |
h |
вала t1 |
ступицы t2 | |||
|
Свыше 12 до 17 |
5 |
5 |
3 |
2,3 |
10...56 | |
|
Свыше 17 до 22 |
6 |
6 |
3,5 |
2,8 |
14...70 | |
|
Свыше 22 до 30 |
8 |
7 |
4 |
3,3 |
18...90 | |
|
Свыше 30 до 38 |
10 |
8 |
5 |
3,3 |
22...110 | |
|
Свыше 38 до 44 |
12 |
8 |
5 |
3,3 |
28...140 | |
|
Свыше 44 до 50 |
14 |
9 |
5,5 |
3,8 |
36...160 | |
|
Свыше 50 до 58 |
16 |
10 |
6 |
4,3 |
45...180 | |
|
Свыше 58 до 65 |
18 |
11 |
7 |
4,4 |
50...20 | |
|
Свыше 65 до 75 |
20 |
12 |
7,5 |
4,9 |
56...220 | |
|
Свыше 75 до 85 |
22 |
14 |
9 |
5,4 |
63...250 | |
|
Свыше 85 до 95 |
25 |
14 |
9 |
5,4 |
70...280 | |