4.2 Проектировочный расчет промежуточного вала и выбор подшипников

4.2.1 Расчетная схема. Исходные данные

Расчетная схема промежуточного вала В2 приведена на рисунке 6.

Рис. 6 Расчетная схема промежуточного вала

На промежуточном валу нарезаны зубья шестерни z₃ цилиндрической передачи (тихоходной ступени), которая изготовлена вместе с валом. Рядом расположено червячное колесо быстроходной (первой) ступени, которое упирается с одной стороны в буртик d_БК, а с другой стороны во втулку диаметром d_БП. Соединение червячного колеса с валом шпоночное. На концевых участках вала (цапфах) установлены подшипники.

Исходные данные: Т₂ = 353 Н·м; в₂ = 54 мм; в₃ = 70 мм; а = 11 мм.

4.2.2 Геометрические размеры вала и выбор подшипников

Определение наименьшего диаметра вала, равного диаметрам под подшипники и под червячное колесо

d = d_П = d_К = = 44 мм.

Принимаем стандартное значение d_П = d_К = 45 мм.

Диаметр буртика для колеса d_БК = d_К + 3f = 45 + 3·1,6 = 49,8 мм,

где f = 1,6 из таблицы 34 [11]. Принимаем d_БК = 50 мм.

Диаметр втулки d_ВТ = d_БП = d_П + 3r = 45 + 3·3 = 54 мм,

где r = 3 мм из таблицы 34 [11].

Расстояние между торцевыми поверхностями колес

С = (0.3…0,5)а = (0,3…0,5)11 = 3,3…5,5 мм.

Принимаем стандартное значение С = 5,3 мм (таблица 1 [11]).

В качестве опор вала по d_П = 45 мм выбираем подшипники роликовые конические однорядные (ГОСТ 333-79) легкой серии № 7209. Из таблицы 39 [11] выписываем:

d = 45 мм; D = 85 мм; Т = 20,75 мм; В = 19 мм; С = 16 мм; С_r = 50 кН;

С₀ = 33 кН; е = 0,41; Y = 1,45; Y₀ = 0,8.

Расчетная длина вала (между серединами подшипников)

ℓ_2р = Т + 2а + в₂ + С + в₃ = 20,75 +2·11 + 54 + 5,3 + 70 = 170 мм.

Полная длина вала ℓ₂ = ℓ_2р + Т +4 = 170 +20,75 +4 = 194,75 мм,

где 4 мм добавлено на фаски.

Принимаем ℓ₂ = 195 мм.

По результатам расчета изображается эскиз вала с указанием размеров.

4.3 Проектировочный расчет выходного вала и побор подшипников

4.3.1 Расчетная схема. Исходные данные

Расчетная схема выходного вала В3 приведена на рисунке 7.

Рис.7

Расчетная схема выходного вала

Выходной вал В3 имеет цилиндрический консольный концевой участок длиной ℓ_МТ и диаметром d, участки (цапфы) для установки подшипников диаметром d_П, участки диаметром буртика d_БП для упора во внутренние кольца подшипников. В средней части вала на шпонке установлено цилиндрическое прямозубое колесо z₄ которое с одной стороны упирается в буртик вала d_БК, а с другой во втулку

Исходные данные: Т₃ = 857 Н·м; а = 11 мм; а₂ = 152 мм.

4.3.2 Геометрические размеры вала и выбор подшипников

Определение диаметра концевого участка вала из условия работы только на кручение

d = = 59,5 мм.

Принимаем d = 60 мм.

Диаметр вала (цапф) под подшипники

d_{П =} d + t_цил = 60+4,6 = 64,6 мм,

где t_цил = 4,6 мм из таблицы 34 [11]. Принимаем стандартное значение d_П = 65 мм;

d_БП = d_П + 3r = 65 +3·3,5 = 75,5 мм;

принимаем d_БП = 76 мм; d_К = d_БП = 76 мм;

d_БК = d_К + 3f = 76 + 3·2 = 82 мм; ℓ_МТ = 1,5 d = 1,5·60 = 90 мм;

ℓ_КТ = 1,2 d_П = 1,2·65 = 78 мм,

где r = 3,5 мм, f = 2,0 мм из таблицы 34 [11].

Так как в прямозубом зацеплении действуют окружная и радиальная силы, то в качестве опор вала по d_П = 65 мм выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75) средней серии № 313. Из таблицы 38 [11] выписываем: d = 65 мм; D = 140 мм; В = 33 мм; С_r = 92,3 кН; С₀ = 56,0 кН.

Проверка условия размещения подшипников на параллельных промежуточном и выходном валах (рис.4): а_тр2 = [0,5(D_П + D_В) + ∆] ≤ а₂,

где D_П и D_В – наружные диаметры подшипников промежуточного и выходного валов (D_П = 85 мм; D_В = 140 мм);

∆ ≥ мм допускаемый зазор между подшипниками промежуточного и выходного валов.

С учетом этого а_тр2 = [0,5(85 + 140) + 19] = 131,5 мм.

Условие размещения подшипников выполняется, так как

а_тр2 = 131,5 мм < а₂ = 210 мм.

Расчетная длина вала ℓ_3р = ℓ_2р + 2 мм = 170 + 2 = 172 мм.

Длина выходного вала

ℓ₃ = ℓ_3р + ℓ_КТ + ℓ_МТ + 3 мм = 172 + 78 + 90 + 3 = 343 мм.

По результатам расчета изображается эскиз вала с указанием всех размеров.