Определение диаметров валов.

10.1. Определим диаметр быстроходного вала:

где Т_б – момент на быстроходном валу.

Примем d=30 мм.

Сравним этот диаметр с диаметром вала электродвигателя, при этом должно выполняться условие :

- условие выполняется. Для найденного диаметра вала выбираем значения:

– приблизительная высота буртика,

– максимальный радиус фаски подшипника,

– размер фасок вала.

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

Так как стандартные подшипники имеют посадочный диаметр, кратный 5-ти, то принимаем .

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

.

Принимаем .

10.2. Определим диаметр тихоходного вала:

,

Где Т_т– момент на тихоходном валу.

Примем .

Для найденного диаметра вала выбираем значения:

– приблизительная высота буртика,

– максимальный радиус фаски подшипника,

– размер фасок вала.

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

.

Принимаем .

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

.

Принимаем .

10.3. Определим диаметр приводного вала:

,

Где Т₄ – момент на приводном валу.

Примем .

Для найденного диаметра вала выбираем значения:

– приблизительная высота буртика,

– максимальный радиус фаски подшипника,

– размер фасок вала.

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

.

Принимаем .

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

.

Принимаем .

11.Выбор и проверка подшипников качения по динамической грузоподъёмности

11.1. Для быстроходного вала редуктора выберем радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами серии 12307.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность.

11.2.Для тихоходного вала редуктора выберем радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами серии 12309. Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность,

На подшипник действуют:

– осевая сила,

– радиальная сила.

Частота оборотов

Требуемый ресурс работы . Найдём:

– коэффициент безопасности;

– температурный коэффициент;

– коэффициент вращения.

Определяем эквивалентную нагрузку:

.

По табл. 3 находим коэффициент осевого нагружения . Проверим условие, что

:

По табл. 3 лит. 2 определяем значение коэффициента радиальной динамической нагрузки и коэффициента осевой динамической нагрузки .

Определяем эквивалентную радиальную динамическую нагрузку

.

Рассчитаем ресурс принятого подшипника:

,

часов, что удовлетворяет требованиям

11.3. Для приводного вала редуктора выберем шарикоподшипники радиальные двухрядные сферические серии 1309.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца подшипника,

– диаметр наружного кольца подшипника,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность.

12.Проверочный расчёт наиболее нагруженного вала на усталостную прочность и жёсткость

Проведём расчёт тихоходного вала.

– окружная,

– сила муфты,

– радиальная,

– крутящий момент.

Y_A Y_B

F_t

X _A F_M

_{62 62} X_{B 67}

F_r

M_Y

M_X

Определим реакции опор в вертикальной плоскости.

1. , ,

.

Отсюда находим, что .

2. , ,

.

Получаем, что .

Выполним проверку:

,

,

, . Следовательно вертикальные реакции найдены верно.

Определим реакции опор в горизонтальной плоскости.

3. ,

,

, получаем, что .

4. ,

,

, отсюда .

Проверим правильность нахождения горизонтальных реакций:

,

,

, – верно.

По эпюре видно, что самое опасное сечение вала находится в точке D, причём моменты здесь будут иметь значения:

,

.

Расчёт производим в форме проверки коэффициента запаса прочности , значение которого можно принять . При этом должно выполняться условие, что

,

где – расчётный коэффициент запаса прочности,

и – коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, которые определим ниже.

Найдём результирующий изгибающий момент: .

Рассчитаем осевой и полярный моменты сопротивления сечения вала: , где – расчётный диаметр вала.

Определим механические характеристики материала вала (Сталь 40Х): – временное сопротивление (предел прочности при растяжении);

и – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручении;

и – эффективные коэффициенты концентрации напряжений,

ε _σ , ε _t – коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

β =1 – коэффициент влияния шероховатости поверхности вала;

k_ν =1, 4 – коэффициент влияния поверхности упрочнения;

– коэффициент чувствительности материала к асимметрии вала.

Вычислим изгибное и касательное напряжение в опасном сечении по формулам:

,

.

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям: .

Вычислим коэффициент запаса:

.

Найдём расчётное значение коэффициента запаса прочности и сравним его с допускаемым:

– условие выполняется.

Расчетный коэффициент значительно превышает допускаемый, поэтому расчет на жесткость проводить нет необходимости.

13. Выбор и расчёт шпоночных соединений

Расчёт шпоночных соединений заключается в проверке условия прочности материала шпонки на смятие.

13.1. Соединение быстроходного вала с втулкой шкива ременной передачи.

Имеем:

– крутящий момент на валу,

– диаметр вала,

– длина шпонки,

– её ширина, – высота шпонки,

– глубина паза вала,

– глубина паза ступицы,

– допускаемое напряжение на смятие материала шпонки,

– временное сопротивление материала шпонки (предел прочности при растяжении).

Условие прочности:

,

,

- верно.

13.2. Соединение тихоходного и приводного валов с муфтой

Имеем:

– крутящий момент на валу,

– диаметр вала,

– длина шпонки,

– её ширина, – высота шпонки,

– глубина паза вала,

– глубина паза ступицы,

– допускаемое напряжение на смятие материала шпонки,

– временное сопротивление материала шпонки (предел прочности при растяжении).

Условие прочности:

,

,

- верно.

13.3. Соединение тихоходного вала и зубчатого колеса.

Имеем:

– крутящий момент на валу,

– диаметр вала,

– длина шпонки,

– её ширина, – высота шпонки,

– глубина паза вала,

– глубина паза ступицы,

– допускаемое напряжение на смятие материала шпонки,

– временное сопротивление материала шпонки (предел прочности при растяжении).

Условие прочности:

,

,

- верно.

13.4. Соединение приводного вала и барабана.

Имеем:

– крутящий момент на валу,

– диаметр вала,

– длина шпонки,

– её ширина, – высота шпонки,

– глубина паза вала,

– глубина паза ступицы,

– допускаемое напряжение на смятие материала шпонки,

– временное сопротивление материала шпонки (предел прочности при растяжении).

Условие прочности:

,

,

- верно.