Усилия в зацеплении зубчатой передачи и нагрузки на валы

Усилия в зацеплении прямозубых цилиндрических зубчатых колес определяются по формулам:

 Окружное усилие:

Радиальное усилие:

Осевое усилие:

Расчет тихоходного вала и выбор подшипников.

Для предварительного расчета принимаем материал для изготовления вала:

Материал- Сталь 40 нормализованная

σ_в=550 МПа

σ_Т= 2 80 МПа

Допустимое напряжение на кручение [ τ ]=35 МПа

Диаметр выходного участка вала:

Для определения расстояния между опорами вала предварительно находим:

- длина ступицы зубчатого колеса l _ст =80 мм

- расстояние от торца ступицы до внутренней стенки корпуса ∆=8мм.

- толщина стенки корпуса:

- ширина фланца корпуса:

- диаметр соединительных болтов:

- размеры для установки соединительных болтов:

- ширина подшипника В=22 мм принята первоначально для подшипника 212 с внутренним посадочным диаметром 60 мм и наружным диаметром 110 мм.

- размеры h ₁ =14 мм и h ₂ =10 мм назначены с учетом размеров крышек для подшипников с наружным диаметром 111 мм.

- ширина мазеудерживающего кольца с=6мм и расстояние до подшипника f =6мм, (смазка подшипника пластичной смазкой (V =2,939 м/с<3 м/с), поэтому мазеудерживающие кольца l_k ≈18мм   

 Таким образом, расстояние между опорами вала равно:

так, как колесо расположено на валу симметрично относительно его опор, то а=в=0,5* l =0.5*138=69 мм

Конструирование вала:

Диаметры:

- выходного участка вала d ₁ =40 мм

- в месте установки уплотнений d ₂ =55 мм

- в месте установки подшипника d ₃ =60 мм

- в месте посадки колеса d ₄ =63 мм

Длины участков валов:

- выходного участка l ₁ =2 d ₁ =2*40=80 мм

- в месте установки уплотнений l ₂ =45 мм

- под подшипник l ₃ = B =22 мм

- под мазеудерживающее кольцо l ₄ = l_k +2=18+2=20 мм

- для посадки колеса l ₅ = l _СТ -4=80-4=76 мм

Проверка статической прочности валов

Радиальные реакции в опорах вала находим в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Составляющие радиальных реакций в направлениях окружной и радиальной сил на каждой из опор вала будут равны:

Осевая реакция опоры 1 равна осевой силе:

F_a=F_x=1810.82 H

Максимальные изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:

Результатирующий изгибающий момент:

Эквивалентное напряжение в опасном сечении вала:

Напряжение изгиба вала:

Напряжение сжатия вала:

Напряжение кручение вала:

Номинальное эквивалентное напряжение:

Максимальное допустимое напряжение:

Проверка статической прочности вала при  кратковременных нагрузках:

 

Выбор подшипников качения тихоходного вала.

Для опор тихоходного вала предварительно назначаем подшипник 212 с внутренним посадочным диаметром d=60 мм, динамическая грузоподъемность которого С=52000 Н и статическая грузоподъемность С₀=3100 Н

Для опоры 1:

, что соответствует е=0,23

Отношение

Х=0,56; Y=1.95, а расчетная динамическая нагрузка

Для опоры 2:

поэтому X=1; y=0

Расчетная динамическая нагрузка:

С учетом режима нагружения (Т), для которого коэффициент интенсивности k _E =0.8. расчетная эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник:

Для 90% надежности подшипников (a₁=1) и обычных условиях эксплуатации (a₂₃=0.75) расчетная долговечность подшипников в милн.об:

Расчетная долговечность подшипника в часах:

что больше требуемого срока службы передачи.

Шпоночные соединения

Выбор размера шпонок

Для проектируемой сборочной единицы тихоходного вала выбираем следующие размеры призматических шпонок:

-на выходном валу:

bⁱ x hⁱ x lⁱ =14 x 9 x 70; tⁱ ₁ =5.5 мм

- под ступицей колеса:

bⁱⁱ x hⁱⁱ x lⁱⁱ =18 x 11 x 70; tⁱⁱ₁=3 мм

проверка прочности шпоночных соединений.

Напряжение смятия боковых граней шпонки, установленной на выходном участке вала:

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: