6.2 Расчет ведомого вала

Составляем расчетную схему ведомого вала в соответствии с конструкцией принятой ранее (рисунок 13).

Рисунок 13 – Расчетная схема ведомого вала

Определим силы, действующие на вал (по рисунку 13).

Окружная сила от зубчатого колеса:

(Н); (6.25)

_{радиальная сила:}

(H); (6.26)

Реакции в горизонтальной плоскости:

(H) (6.27)

Построим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости (рисунок 14 а):

A: (Нм);

B: (Нм);

С: (Нм);

D: (Нм).

Реакции в вертикальной плоскости:

(H) (6.28)

Построим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости (рисунок 14 б):

A: (Hм);

B: (Hм);

C: (Нм);

D: (Hм).

Суммарные изгибающие моменты (рисунок 14 в):

А: (Нм);

В: (Нм);

С: (Нм);

D: (Нм);

Эквивалентный момент по третьей теории прочности (рисунок 14 г):

(Нм) (6.29)

(Нм) (6.30)

(Нм) (6.31)

(Нм) (6.32)

Эпюра крутящего момента представлена на рисунке 14 д.

Рисунок 14 – Эпюры моментов ведомого вала

Ведомый вал изготовим из стали 40Х (σ_в = 900 МПа). Допускаемые напряжения изгиба при симметричном цикле нагружения равны:

(МПа) (6.33)

Определим минимально допустимые диаметры вала:

(мм) (6.34)

(мм) (6.35)

Максимальный изгибающий момент приходится на сечение С, в этом сечении так же действует и крутящий момент, поэтому сечение С является наиболее опасным.

7 Подбор и расчет подшипников качения

На ведущий вал установим роликовые радиальные подшипники с тремя бортами 12210 ГОСТ 8328-75: d = 50 мм, внешний диаметр D = 90 мм, ширина b = 20 мм, динамическая грузоподъемность С = 45700 Н, статическая грузоподъемность С₀ = 27500 Н.

На ведомый вал установим роликовые радиальные подшипники с тремя бортами 12311 ГОСТ 8328-75: d = 55 мм, внешний диаметр D = 120 мм, ширина b = 29 мм, динамическая грузоподъемность С = 56100 Н, статическая грузоподъемность С₀ = 34000 Н.

Требуемая продолжительность работы в часах .

7.1 Расчет подшипников ведущего вала

Расчетная схема ведущего вала рассматривается в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (XZ и YZ) и представлена на рисунке 11. Реакции в опорах A и C определяются геометрическим суммированием опорных реакций по формулам:

опора A:

(Н); (7.1)

опора С:

(Н). (7.2)

Ресурс подшипника L определяется из равенства:

(час) (7.3)

где a₁, a₂ – коэффициенты, учитывающие свойства материалов колец и тел качения и вероятность безотказной работы. Для роликовых подшипников a₁a₂ = 0.6;

С = 45700 Н – динамическая грузоподъемность подшипника;

 – показатель степени кривой усталости. Для роликовых подшипников  = 3.3;

n – частота вращения (n₂ = 933.33 об/мин);

P = 3493.5 Н – нагрузка на подшипник при отсутствии осевой силы.

Определим ресурс подшипника L:

(ч) (7.5)

51871 > 23477, следовательно работоспособность подшипника обеспечена.