Расчет усилий, действующих в зацеплении

Усилия в зацеплении тихоходной ступени

Усилия в зацеплении быстроходной ступени

Схема усилий в зацеплении

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАЧЕТ ВАЛОВ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ

с=7,0 для промежуточного вала

с=5,9 для выходного вала

По ГОСТ 6636-69:

,

Диаметры шеек под подшипники выбирают из условия

.

Диаметр должен соответствовать внутреннему диаметру подшипника. Принимаем на I и II валу = 30 мм, на III валу = 40 мм. По рекомендациям принимаем для выходного вала подшипники легкой серии № 208, для быстроходного и промежуточного валов подшипники средней серии № 306.

Подбор подшипников и расчет валов

Промежуточный вал.

Определяем реакции в опорах:

Проверка:

Проверка:

Суммарные реакции в опорах:

1.2. Определяем значения изгибающих моментов:

под колесом

под шестерней

1.3. Производим расчет подшипников:

Осевая сила Fa = Fa₁ - Fa₂ = 503,287 – 149,502 = 353,785 H и действует на опору A. Определяем отношение

Fa/C₀ = 353,785/11400 = 0,031 По таблице находим е = 0,22

Находим отношение Fa/V*R_А=353,785/1*1391=0,25>e. В этом случае осевая сила учитывается. Тогда Х=0,56, У=1,91

Рэкв_A =(R_A*v*Х+F_a*y)K_T*К_Б =(1391*1*0,56 +353,785*1,91)*1*1,3 = 1891,1 H

Рэкв_В = R_В*V*K_T*K_Б = 2226*1*1*1,3 = 2893,8H

Более нагружена опора В, для которой делаем окончательный расчет. Предварительно поставлен подшипник №305, для которого

С = 22500Н

L = (C/Рэкв_А)³ = (22500/2893,8)³ =470,0478.об.

Определяем долговечность в часах

L_h = 1745*L/w₂ = 1745*470,0478/= 14120,5час

Так как долговечность должна быть в пределах 10…36 тыс.час, то оставляем выбранный ранее подшипник.

1.4. Расчет коэффициентов запаса прочности:

Коэффициенты запаса прочности рассчитываем по формулам

где , - пределы выносливости при изгибе и кручении

, - коэффициенты асимметрии цикла нагружения, определяемые как

,

Коэффициенты К_Д и К_Д рассчитываются по формулам:

К_Д = К_/К_d + 1/К_F -1/К_V,

К_Д = К_/К_d + 1/К_F-1/К_V.

Коэффициенты в формулах выбираются из таблиц

Действующие напряжения рассчитываем по формулам:

,

Опасным является сечение I-I под шестернёй, в котором действует максимальный изгибающий момент:

Концентратором в этом сечении является шпоночный паз. Материал вала - сталь 45 с пределом прочности . Пределы выносливости материала:

Диаметр вала в опасном сечении . Тогда моменты сопротивления

Из таблиц находим

К = 2,11; К = 1,89; Кd = 0,88; Кd = 0,77; КF = 1,0;

КF = КV = 1,0;

 = 0,02 + 2*10^-4*800 = 0,18;  = 0,18/2 = 0,09,

К_Д = 2,11/0,88 + 1/1,0 - 1/1 = 2,40,

К_Д = 1,89/0,77 + 1/1,0 - 1/1 = 2,45,

Тогда

Общий коэффициент запаса прочности

Рекомендуется допускаемое значение [S] = 2...4,5.

Прочность в сечении обеспечена.

Выходной вал.

Проверка:

– верно.

Плоскость YOZ:

оверка:

– верно.

Суммарные реакции в опорах:

2.2.Определяем значения изгибающих моментов под колесом:

2.3. Производим расчет подшипников:

Осевая сила Fa =503,287 H и действует на опору A. Определяем отношение

Fa/C₀ = 503,287 /13700 = 0,036 По таблице находим е = 0,23

Находим отношение Fa/V*R_А=503,287/1*894,021 =0,56>e. В этом случае осевая сила учитывается. Тогда Х=0,56, У=1,83

Рэкв_A =(R_A*v*Х+F_a*y)K_T*К_Б =(*1*0,56 +353,785*1,83)*1*1,3 = 1492,5H

Рэкв_В = R_В*V*K_T*K_Б = *1*1*1,3 = 2601,68H

Более нагружена опора В, для которой делаем окончательный расчет. Предварительно поставлен подшипник №207, для которого

С = 25500Н

L = (C/Рэкв_B)³ = (25500/2601,68)³ =941,584 млн.об.

Определяем долговечность в часах

Lh = 1745*L/w₃= 1745*941,584/= 84812,1 час

Несмотря на то, что долговечность подшипника превышает рекомендуемую, оставляем ранее выбранный подшипник, как наиболее дешевый.