6.2 Расчет тихоходного вала

6.2.1 Исходные данные

Таблица 6.2 – Исходные данные

Окружная сила на червячном колесе , Н	31172
Осевая сила на червячном колесе , Н	9646
Радиальная сила , Н	11346
Расстояние между подшипниками l3, м	216
Делительный диаметр червячного колеса d2, м	0,4
Крутящий момент на валу , Нм	6234,5
Материал вала	Сталь 45

6.2.2 Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

Определяем реакции опор в вертикальной плоскости.

 М_C (F_y)=0. (6.14)

.

. (6.15)

.

 М_D (F_y) = 0. (6.16)

.

. (6.17)

.

Проверка:

 F_Y=0. (6.18)

. (6.19)

.

Проверка сошлась, значит реакции найдены верно.

Определяем реакции опор в горизонтальной плоскости.

 М_C (F_x)=0. (6.20)

.

. (6.21)

.

Проверка:

 F_X=0. (6.22)

.

.

Проверка сошлась, значит реакции найдены верно.

Для построения эпюр изгибающих моментов, определим значения в характерных точках.

Суммарные реакции, Н:

. (6.23)

. (6.24)

Рисунок 6.2 – Расчетная схема тихоходного вала редуктора

6.2.3 Проверка вала в опасном сечении

Опасным является сечение по середине червячного колеса.

Эквивалентный момент , Нм по формуле (6.13):

.

Диаметр вала в опасном сечении d, мм по формуле (5.12):

В опасном сечении диаметр вала конструктивно принят , а больше полученного диаметра d, значит прочность вала в опасном сечении достаточна.

7 Подбор подшипников качения

7.1 Подшипники вала червяка

Исходные данные:

R_1x = 4823 H;

R_1y = 2321 H;

R_2x = 4823 H;

R_2y = 8185 H;

F_a = 31172 H;

Диаметр вала в месте посадки подшипников d = 50 мм;

Частота вращения вала n = 500 об/мин;

Ресурс подшипников L_h = 5000 ч;

Расчетная схема подшипников вала червяка показана на рисунке

Рисунок 7.1 ― Расчетная схема подшипников червяка

Радиальная нагрузка на подшипник 1:

F_r1 = = = 5352 H (7.1)

Приведенная нагрузка R для подшипника 1, воспринимающего только радиальную нагрузку:

R₁ = K_T · F_r1 · K_б , (7.2)

где К_T – температурный коэффициент, вводимый при t > 100 °C; K_б – коэффициент безопасности, K_б = 1 при спокойной нагрузке [5, стр. 214].

R₁ = 5352 H

Требуемая динамическая грузоподъемность подшипника:

, (7.3)

где R – приведенная нагрузка; q – показатель степени кривой выносливости, q = 3 для шарикоподшипников и q = 3,33 для роликовых подшипников при вероятности их безотказной работы P = 0,9.

Требуемая динамическая грузоподъемность шарикового подшипника 1:

= 27965 H

В качестве опоры 1 принят шариковый радиальный подшипник легкой серии 210 ГОСТ 8338–75 со следующими характеристиками: d x D x B = 50 x 90 x 20; динамическая грузоподъемность C = 35,1 кН; статическая грузоподъемность С₀ = 19,8 кН.

Радиальный подшипник в опоре 2 воспринимает только радиальную нагрузку, упорный – только осевую.

Радиальная нагрузка на подшипниковый узел 2:

F_r2 = = = 9500 H (7.4)

Приведенная нагрузка радиального подшипника 2:

R₂ = 9500 H

Требуемая динамическая грузоподъемность радиального подшипника 2:

= 49640 H

В качестве опоры 2, воспринимающей радиальную нагрузку, выбран подшипник средней серии 310 ГОСТ 8338–75 со следующими характеристиками: d x D x B = 50 x 110 x 27; динамическая грузоподъемность C = 61,8 кН;

Долговечность наиболее нагруженного из этих двух подшипников (второго):

, (7.5)

где a – коэффициент долговечности, a = 1 при P = 0,9; C и R в кН.

= 9176 ч.

Приведенная нагрузка упорного подшипника 2:

R₂₂ = F_a · K_T · K_б = 31172 H (7.6)

Требуемая динамическая грузоподъемность упорного подшипника 2:

= 84,8 H

В качестве опоры 2, воспринимающей осевую нагрузку, принят шариковый упорный подшипник средней серии 8310 ГОСТ 6874–75 со следующими характеристиками: d x D x B = 50 x 95 x 31; динамическая грузоподъемность C = 87,1 кН; статическая грузоподъемность С₀ = 161 кН.

Долговечность выбранного упорного подшипника:

= 5152 ч