4 Предварительный расчет валов и их конструирование
При проектном расчете определяется диаметр выходного конца вала или диаметр под шестерней для промежуточных валов. Расчет ведется на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям:
, [2,
ф. 1.2]
где Т – крутящий момент на валу, Н∙мм;
-
допускаемое напряжение на кручение.
Для
определения диаметра выходных концов
валов принимаем
.
Диаметр выходного конца быстроходного вала:
.
Принимаем
для согласования с валом электродвигателя.
Диаметр
вала под подшипники
Принимаем
Диаметр
вала под манжету
Принимаем
Диаметр выходного конца тихоходного вала:
.
Диаметр
вала под подшипники
Принимаем
Диаметр
вала под колесо
Диаметр
вала под манжету
Принимаем
.
На основании вышеприведенных расчетов составляем эскизную компоновку валов редуктора (рис. 5).
Рисунок 5 – Эскизы валов редуктора:
а) быстроходного, б) тихоходного
5 Выбор и проверочный расчет муфты
Исходя из диаметров входного вала редуктора и вала электродвигателя, выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 21424-93.
[5, табл. 13.3.1].
Условие прочности пальца на изгиб:
<
[2, с. 189],
где
- номинальный крутящий момент на валу
электродвигателя;
-
коэффициент режима работы;
-
диаметр окружности расположения пальцев;
Z=6 – число пальцев;
-
диаметр пальца;
-
длина пальца [5,
табл. 13.3.2]
.
,
что меньше допускаемых напряжений
Определим условие прочности втулки на смятие
<
,
где
- длина втулки
[7,
табл. 17.9]
,
что меньше допускаемых напряжений на
смятие резины
.
Усилие
на вал от муфты
Рисунок 6 – Муфта упругая втулочно-пальцевая
6 Расчет нагрузок, действующих на валы и опоры
5.1 Расчет быстроходного вала
Силы в зацеплении:
Нагрузка на вал от муфты:
,
Расчетная схема приведена на рисунке 7.
Определяем реакции опор валов из уравнений равновесия.
Плоскость XZ:
:
;
.
:
;
.
Проверка
:
.
Плоскость YZ:
:
;
;
:
;
Проверка
:
.
Суммарные реакции на опорах:
;
.
Рисунок 7 – Расчетная схема ведущего вала
5.2 Расчет тихоходного вала
Силы в зацеплении:
Силы от шестерни открытой передачи:
Расчетная схема приведена на рисунке 8.
Момент при переносе осевой силы:
Плоскость XZ:
:
;
.
:
;
.
Проверка:
:
.
Плоскость YZ:
:
;
;
:
;
Проверка:
:
.
Суммарные реакции на опорах:
;
.
Рисунок 8 – Расчетная схема ведомого вала
7 Назначение и выбор класса точности подшипников
Для шариковых радиальных подшипников ГОСТ 520 «Подшипники качения. Общие технические условия» устанавливает следующие классы точности: 8, 7, нормальный, 6, 5, 4, Т, 2 (обозначения указаны в порядке возрастания точности).
Класс точности «нормальный» для всех подшипников обозначают знаком 0. Подшипники классов точности 7 и 8 изготавливают по заказу при пониженных требованиях к точности вращения деталей. Нормы точности для таких подшипников устанавливаются в отдельных технических нормативно-правовых актах.
В зависимости от наличия требований по уровню вибрации, допускаемых значений уровня вибрации или уровня других дополнительных технических требований, в ГОСТ 520-2002 установлены три категории подшипников — А, В, С.
К категории А относят подшипники классов точности 5, 4, Т, 2, отвечающие повышенным дополнительным требованиям, регламентирующим нормы уровня вибрации, волнистости и отклонения от круглости поверхностей качения, значения осевого и радиального биений, соответствующие следующему более высокому классу точности, моменту трения и угла контакта.
К категории В относят подшипники классов точности 0, нормального, 6Х, 6, 5, отвечающие повышенным дополнительным требованиям, регламентирующим нормы уровня вибрации, волнистости и отклонения от круглости поверхностей качения, значения осевого и радиального биений, соответствующие следующему более высокому классу точности, моменту трения и угла контакта, высоте, монтажной высоте и ширине подшипников.
К категории С относят подшипники классов точности 8, 7, 0, нормального, 6, к которым не предъявляют дополнительные требования, установленные для подшипников категорий А и В.
Конкретные значения дополнительных технических требований устанавливают в нормативных документах на подшипники категорий А, В, С или в конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.
Категорию подшипника А или В указывают перед обозначением класса точности. Категорию С перед условным обозначением подшипника не указывают.
В редукторе не наблюдается больших вибраций ввиду небольших окружных скоростей вращающихся деталей. Поэтому, на основании вышеизложенного, принимаем класс точности всех подшипников, установленных в редукторе, «нормальный».
На входной и выходной валы редуктора устанавливаем шариковые радиальные подшипники (рис. 9). Предварительно выбираем шариковые радиальные подшипники легкой серии 206 и 207 ГОСТ 8338-75. Основные размеры и характеристики представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Характеристики подшипников
Марка подшипника |
d, мм |
D, мм |
В, мм |
C, Н |
206 |
30 |
62 |
16 |
32000 |
207 |
35 |
72 |
17 |
38900 |
Рисунок 9 – Шариковый радиальный подшипник