5.7.4 Расчет подшипников скольжения.
Расчет подшипника скольжения передней опоры вала привода водила. Согласно статистическому расчету, расчету валов, компоновочным данным, диаметр вала 𝑑𝑐=48 мм, длина подшипника 𝐿𝑐=40 мм, шероховатость вала 𝑅𝑎𝑜=0,2 мкм, [20]. Эквивалентная радиальная нагрузка 𝐹𝑟𝑑=25520 𝐻. При расчете вращения 𝑛=560 мин1. Смазка централизованная маслом ТАП-15 с теплоемкостью с=1950 дж/кг.с, плотностью 𝑝=910 кг/м3 и кинематической вязкостью 𝑣=1,5⋅10-6 м3/с. Зададимся рабочей температурой подшипника 𝑡=500𝐶, температурой окружающей среды 𝑡=200𝐶.
Динамическая вязкость масла 𝐻⋅с/м2 [26]:
,
(123)
𝑀=910⋅1,5⋅10-6=13,65⋅10-3 𝐻⋅с/м2.
Угловая скорость вала, рад-1 [24];
𝜔=
,
(124)
рад-1.
Среднее удельное давление на подшипник, Н/м2
,
(125)
Н/м2.
Минимальная толщина масляного слоя, м [26].
[𝑛𝑚𝑖𝑛]=𝑘⋅(4⋅𝑅𝑎в+4⋅𝑅𝑎𝑜+𝑦△)⋅10-6, (126)
где 𝑘- коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя, 𝑘≥2 [26].
𝑦△- добавка на неразрывность масляного 𝑦△=2мкм [26].
[𝑛𝑚𝑖𝑛]=2(4⋅0,1+4⋅0,2+2,0)⋅10-6=6,4⋅10-6 м.
Для обеспечения жидкостного трения необходимо соблюдение следующего условия: 𝗁≥[𝑛𝑚𝑖𝑛], где 𝗁- толщина масляного слоя.
Промежуточный коэффициент среды [26]:
;
(127)
𝐴𝑛=
При 𝐴𝑛=0,270 и 𝑙𝑐/𝑑𝑐=3,05 минимальный относительный эксцентриситет 𝑋𝑚𝑖𝑛 0,3 [24], следовательно коэффициент, зависящий от относительного эксцентриситета 𝐴𝑥=0,376 при 𝑋=0,3 и 𝑙𝑐/𝑙𝑔=3,05.
Минимально допустимый зазор, м [22],
[𝑆𝑚𝑖𝑛]=
;
(128)
[𝑆𝑚𝑖𝑛]=
=25,4⋅10-6м.
𝑆𝑚𝑖𝑛 [𝑆𝑚𝑖𝑛].
При 𝐴𝑛=0,270 и 𝑙𝑐/𝑑𝑐=3,05 максимальный относительный эксцентриситет 𝑋𝑚𝑎𝑥=0,425 [24]
;
(129)
м.
Оптимальный зазор, м [24].
,
(130)
где 𝑋отп=0,500 и 𝐴отп=0,420 [24].
мкм.
Максимальная толщина масляной пленки при оптимальном зазоре, м [24]:
;
(131)
м.
Назначаем
посадку 
90
[24].
𝑆𝑚𝑖𝑛=25мкм; 𝑆𝑚𝑎𝑥=57мкм; 𝑆𝑐ред=41; 𝑆опт=53мкм.
Вероятностный минимальный зазор при сборке, мкм
, (132)
где 𝑇в, 𝑇о- алгебраическая разность между верхними и нижним отклонениями, мкм.
.
Минимальный запас на износ мкм [24]
;
(133)
𝑇изм=73-2⋅(4⋅0,1+4⋅0,2)-57=13,6мкм.
Коэффициент нагруженности [24]:
𝐶𝑅=
;
(134)
Приведенный эксцентриситет [24]
(135)
где -вершины постоянные для данного 𝐿𝑐/𝑑𝑐=3,05,
[24]:
Коэффициент трения при минимальном вероятном зазоре:
,
(136)
Мощность теплообразования, Вт [24]:
;
(137)
Теплоотвод через корпус и вал подшипника, Вт [24]:
,
(138)
где 𝑅𝑚- коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 0𝐶). Принимаем 𝑅𝑚=18,5Вт.
Таблица 13-результаты расчетов.
Опора скольжения |
Количество, шт |
Посадка, мм |
Длина, мм |
Мощность тепловыделения, Вт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Передняя опора вала привода водила |
1 |
|
52 |
26,10 |
Задняя опора вала привода водила |
1 |
|
20 |
13,29 |
Сателлит межосевого дифференциала |
1 |
|
16 |
1,26 |
Промежуточные опоры вала привода водила |
1 |
|
45 |
3,19 |
𝑄’=18,5⋅30⋅0,040⋅0,122⋅(50-20)=81,25 Вт.
В связи с тем, что теплообразование превышает отвод тепла через корпус и вал, избыточная теплота будет удаляться принудительной прокачкой масла.
Обмен масла, прокачиваемого через подшипник, м3/с [24]:
(139)
где 𝑡вых и 𝑡вх- температура масла на выходе и входе в подшипниках соответственно.
Задаемся 𝑡вых=500𝐶, 𝑡вх=350𝐶.
Расчет остальных подшипниковых аналогичен приведенному выше (см. формулы 123-139). Вашему вниманию представляются результаты расчетов, которые сведены в таблице 13.
5.8 Расчет шлицевых соединений.
Расчет шлицевого соединения ведущего венца с валом привода водила. С целью повышения нагрузочной способности, уменьшения концентрации напряжений и вероятности возникновения трещин у основания зубьев назначаем посадку ведущего зубчатого венца вала привода с помощью эвольвентного соединения по[19] с центрированием по наружному диаметру .
Исходные данные для расчета см. таблицу 14.
5.8.1 Расчет давления смятия.
Средний диаметр шлицевого соединения, мм[25]
𝐷ср=0,5⋅𝐷𝑓+0,5⋅𝐷𝑎; (140)
𝐷ср=0,5⋅40+0,5⋅46=43 мм.
Рабочая высота шлицев, мм [25]
𝘩=𝘩𝑎+𝘩𝑓𝑚𝑖𝑛, (141)
Рабочая высота шлицев, мм [25]
где 𝘩𝑎- высота головки зуба вала. При центрировании по наружному диаметру
𝘩𝑎=0,55м;
𝘩𝑓𝑚𝑖𝑛- высота ножки зуба вала. При плоской форме дна впадины
𝘩𝑓𝑚𝑖𝑛=0,55мм.
𝘩=0,55𝑚+0,55𝑚=1,1 𝑚=1,1 𝑚⋅3=3,3мм.
Удельный суммарный момент площади рабочих поверхностей соединения, мм [25]:
𝑆𝑓=0,5⋅𝐷𝑐𝑝⋅𝘩⋅𝑧; (142)
𝑆𝑓=0,5⋅43⋅3,3⋅14=993,3 мм2.