Быстроходный вал редуктора – Быстроходный вал – редуктор – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
alexxlab | 30.10.2019 | 0 | Вопросы и ответы
Быстроходный вал – редуктор – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Быстроходный вал – редуктор
Cтраница 1
Быстроходный вал редуктора двусторонний: один конец закрыт кожухом, другой соединен с электродвигателем с помощью эластичной муфты. Вал может быть повернут, при этом вторая шестерня используется как запасная. [1]
Быстроходный вал редуктора соединен с валом двигателя с помощью зубчатой муфты, расположенной внутри корпуса редуктора. На свободном конце вала двигателя установлен шкив / колодочного тормоза, приводимого в действие электрогидравлическим толкателем. На выходном валу редуктора установлен барабан 5 с закрепленным на нем концом каната. При включении двигателя приводится во вращение барабан 5 лебедки; при этом канат, к которому прикрепляется груз, наматывается на барабан или сматывается с него, производя подъем или спуск груза. Направление вращения барабана изменяют путем реверсирования электродвигателя. На втором конце быстроходного вала редуктора установлен электроиндукционный ( вихревой) тормоз 2, например типа ТМ-4, предназначенный для плавного регулирования скорости опускания груза. Такие лебедки широко используют при монтажных, ремонтных и строительных работах. [2]
Быстроходный вал редуктора соединяется с электродвигателем при помощи муфты предельной нагрузки, которая при натяжении проволоки усилием 0 80 – 1 кН через датчик давит на толкатель микропереключателя и включает электродвигатель. При этом на панели управления включается световой аварийный сигнал. [4]
Быстроходный вал редуктора соединен эластичной муфтой с валом электродвигателя, а выходной, тихоходный – эластичной муфтой с парой цилиндрических зубчатых колес с двумя кулачковыми муфтами. Кулачковые муфты соединены с двумя барабанами, предназначенными для намотки монтажного и грузового канатов. Управляют муфтами с помощью рычага переключения, сблокированного с ними так, что при включении одной муфты вторая выключается. Для предотвращения самопроизвольного вращения барабанов в момент переключения установлены пружинные фиксаторы. [6]
Быстроходный вал редуктора, показанного на рис. 2.8, б, должен иметь свободу осевого перемещения ( плавающий вал), что обеспечивается соответствующей конструкцией подшипниковых узлов; в редукторе, показанном на рис. 2.8, а, свободу осевого перемещения, кроме того, должен иметь тихоходный вал. При соблюдении указанного условия передаваемая мощность распределяется поровну между параллельно работающими парами зубчатых колес. [7]
Быстроходный вал редуктора соединен с валом двигателя зубчатой муфтой, расположенной внутри корпуса редуктора. На свободном конце вала двигателя установлен тормозной шкив 5 колодочного тормоза с приводом от электрогидравлического толкателя. Выходной вал редуктора соединен с валом барабана 1, на котором жестко закреплен конец каната. При включении двигателя приводится во вращение барабан лебедки; при этом в зависимости от направления вращения ротора двигателя канат, к которому прикреплен груз, наматывается на барабан или разматывается, производя подъем или опускание груза. [8]
На быстроходном валу редуктора установлена тормозная шайба 3 с электромагнитным тормозом 4 и аварийный электродвигатель подъема б типа GT-700, питающийся от 24 – е аккумуляторной батареи 14 типа 6 – СТЭ-128. [9]
На быстроходном валу редуктора закреплен шкив ременной передачи, связанный с основным и вспомогательным приводами. Основной привод ( электродвигатель и клиноременная передача) предназначен для вращения корпуса смесителя в процессе смешивания. Вспомогательный привод ( мотор-редуктор и клиноременная передача) служит для установки корпуса в вертикальном положении при загрузке материала и выгрузке продукта. [10]
Так как быстроходный вал редуктора соединяется с валом электродвигателя ( dn 42 мм), а соединительные муфты имеют ограничение в разности диаметров полумуфт, то увеличиваем полученное значение диаметра. Принимаем конструкцию выходного конца вала со шлицами прямоугольного профиля зубьев легкой серии по СТ СЭВ 188 – 75 zXdxD 8x32x36 мм. [12]
На концах выходного быстроходного вала редуктора посажены тормозной шкив диаметром 300 мм и цепное колесо z 51 для привода от подъемного электродвигателя. [13]
Мощность на быстроходном валу редуктора при скорости вращения 1475 об / мин составляет 20 кет. Вес редуктора ( без масла) равен 240 кг. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
Быстроходный вал
Определим реакции опор
Плоскость YOZ
Строим эпюру MFr
Плоскость XOZ
Суммарные реакции:
Для установки в опоры вала примем подшипники шариковые радиальные однородные № 212: d = 60 mm; D =110 мм; В = 22 мм; С = 52кН; С0 = 31кН ГОСТ 8338-75.
X = 1,0, Y=0 [3,c. 213 табл. 9.18]
Эквивалентная нагрузка:
Рэ=Номинальная долговечность, ч:
Что удовлетворяет условию, окончательно выбираем подшипники №212.
Выбор шпонок и проверка их на смятие
В шпоночных соединениях применяют призматические шпонки со скруглёнными торцами. Размеры сечений шпонок, пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78. Шпонки изготовлены из стали 45 нормализованной.
Быстроходный вал.
Шпонка в сечении Г – Г
Шпонка выбирается в зависимости от диаметра хвостовика, в данном случае диаметр хвостовика равен 35 мм, следовательно, выберу шпонку 10х8х40 мм по ГОСТ 23360-78.
b=10 мм, h=8 мм, l=40 мм, t1=5,0 мм, t2=3,3 мм.
Для удобства установки полумуфты на хвостовик применяют шпонку с одним плоским торцом, которую совмещают с торцевой поверхностью вала. Проверяю шпонку на смятие её боковых граней (по рабочей длине) [3, c. 304]:
,
где [3,c. 270].
Условие прочности [3, c. 270]:
Полученное значение удовлетворяет условию , следовательно, достаточно одной шпонки для передачи вращающего момента. Запас прочности шпонки по напряжениям смятия
Тихоходный вал
Шпонка в сечении В – В
Диаметр вала 55 мм. Размеры шпонки bxhxl=16x10x90; t1=6 мм.
Напряжение смятия:
– шпонка прочная
Шпонка в сечении А – А
Диаметр вала 65 мм. Размеры шпонки bxhxl=20x12x56; t1=7,5 мм.
Напряжение смятия:
– шпонка прочная
Расчётная схема шпоночного соединения.
Выводы
Выбраны подшипники на быстроходный вал №208 и на тихоходный вал №212.
Проведен расчет подшипников на долговечность.
Сконструирован вал – шестерня.
Сконструирован тихоходный вал.
8. Выбор сорта масла.
Смазывание зубчатого зацепления и подшипников уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от коррозии.
По способу подвода смазочного материала к зацеплению различают картерное и циркуляционное смазывание.
Картерное смазывание осуществляется окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса. Это смазывание применяют при окружных скоростях в зацеплении зубчатых передач до
[3, с. 251]. В нашем случае окружная скорость в зацеплении равна , значит, оставляем картерную систему смазывания.
Зубчатое колесо погружается в масло на высоту зуба.
Назначение сорта масла зависит от контактного давления в зубьях и от окружной скорости колеса. С увеличением контактного давления масло должно обладать большей вязкостью; с увеличением окружной скорости вязкость масла должна быть меньше.
Контактные напряжения примем σH (2)
кинематическую вязкость масла [3, с. 253 табл. 10.8]
Данной вязкости соответствует сорт масла индустриальное И-30А [3, с. 253].
Определим объем масла [3, с. 251]:
У=(0,5-0,8)-Рдв=(0,5-0,8)-5,5=2,75-4,4л.
9. Сборка редуктора.
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.
Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов
На ведущий вал насаживают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80°-100°С.
В ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала. Затем надевают распорную втулку и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхность стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух цилиндрических штифтов, затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки,
Перед
установкой сквозных крышек в проточки
закладывают резиновые манжетные
уплотнения. Проверяют проворачиванием
валов отсутствие заклинивания подшипников
(валы должны проворачиваться от руки)
и закрепляют крышки винтами. Далее на
конец ведомого вала в шпоночную канавку
закладывают шпонку. Затем ввертывают
пробки маслоспускного отверстия и
уровня масла.
Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона, закрепляют крышку болтами.
Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.
studfiles.net
6.1.3 Быстроходный вал редуктора
рис. 3
а) Сила, действующая на выходной конец вала со стороны муфты :
Силы реакций в опорах вала :
б) Силы реакций в опорах вала от радиальной осевой нагрузки :
Данные силы реакций находятся в плоскости XZ :
осевая сила=0
в) Силы реакций в опорах вала от окружной нагрузки :
Данные силы реакций находятся в плоскости YZ :
г) Суммарные силы реакций в опорах быстроходного вала :
Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
См. приложение 2
6.3 Расчет валов на прочность по эквивалентным напряжениям и на статическую прочность
Наиболее нагруженным является тихоходный вал редуктора, таким образом проведем для него следующие расчеты :
– расчет по эквивалентным напряжениям и на статическую прочность;
– расчет по напряжениям усталости;
Исходные данные для расчета :
Марка стали | Твердость (не ниже) | Механические характеристики Н/мм2 | ||||
45 | 270 | 900 | 650 | 390 | 380 | 230 |
16
Предположительно, наиболее опасным сечением относительно совместного изгиба и кручения является сечение 1 :
Осевой момент сопротивления сечения :
Момент сопротивления сечения при кручении :
Эквивалентное напряжение :
Запас по статической прочности (коэффициент запаса) :
Предположительно, наиболее опасным сечением относительно усталостной прочности является сечение 2 :
Расчет сечения 1 на сопротивление усталости :
Амплитуда напряжений цикла в опасном сечении :
Коэффициенты концентрации напряжений в рассматриваемом сечении
Пределы выносливости вала :
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:
Расчетный коэффициент запаса прочности :
Таким образом условие сопротивления усталости для сечения 2 выполнено.
6.4 Подбор подшипников
а) Подбор подшипников качения для опор тихоходного вала
Исходные данные для расчета :
Частота вращения вала
32
мин-1
Диаметр вала
65
мм
Требуемая долговечность подшипников
8000
ч
Эквивалентная сила реакции в опоре A
6646
Н
Эквивалентная сила реакции в опоре Б
8304
Н
Предварительно принимаем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии 213 :
Размеры | Грузоподъемность (кН) | |||||
d | D | b | R | Cr | C0r | |
213 | 65 | 120 | 23 | 2.5 | 72.7 | 56.7 |
Наиболее нагруженной является опора Б, следовательно расчет будем проводить для нее. Таким образом, получаем :
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при
Требуемая динамическая грузоподъемность :
Так как ,то выбранный подшипник подходит.
Ресурс подшипника :
ч
Таким образом, окончательно выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии 213
19
б) Подбор подшипников качения для опор быстроходного вала
Исходные данные для расчета :
Частота вращения вала
720
мин-1
Диаметр вала
30
мм
Требуемая долговечность подшипников
8000
ч
Эквивалентная сила реакции в опоре A
4407
Н
Эквивалентная сила реакции в опоре Б
4051
Н
В качестве «плавающей» опоры принимаем подшипники роликовые радиальные легкой серии 2206 :
Размеры
Грузоподъемность (кН)
d
D
b
r
Cr
C0r
2206
30
62
16
1.5
17,3
11,4
Наиболее нагруженной является опора А, следовательно расчет будем проводить для нее. Таким образом, получаем :
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при
Требуемая динамическая грузоподъемность :
Так как 
,то
выбранный подшипник
не
подходит.
принимаем подшипники роликовые радиальные средней серии 2306 :
Размеры
Грузоподъемность (кН)
D
D
b
r
Cr
C0r
2306
30
72
19
2
30.2
20.6
Так как 
,то
выбранный подшипник подходит.
Ресурс подшипника :
ч
Таким образом, окончательно выбираем подшипники роликовые радиальные средней серии 2306
в) Подбор подшипников качения для опор промежуточного вала
Исходные данные для расчета :
Частота вращения вала
128,37
мин-1
Диаметр вала
35
мм
Требуемая долговечность подшипников
8000
ч
Эквивалентная сила реакции в опоре A
5199
Н
Эквивалентная сила реакции в опоре Б
5199
Н
В качестве «плавающей» опоры принимаем подшипники роликовые радиальные легкой серии 2207:
Размеры
Грузоподъемность (кН)
d
D
b
r
Cr
C0r
2207
35
72
17
2
25,6
17,5
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при
Требуемая динамическая грузоподъемность :
Так как 
,то
выбранный подшипник подходит.
Ресурс подшипника :
ч
Таким образом, окончательно выбираем подшипники роликовые радиальные легкой серии 2207.
studfiles.net
5 Предварительный расчет валов редуктора
5.1 Быстроходный вал
Ориентировочно определим минимальный диаметр выходной ступени вала редуктора из условий прочности на кручение без учёта влияния изгиба ([1], (6.16)):
(5.1)
где [τ]k – допускаемое напряжение кручения, [τ]k = 20…30 МПа.
Поскольку муфта, соединяющая вал электродвигателя и быстроходный вал редуктора, не вызывает изгиба вала, принимаем:
[τ]k = 25 МПа. (5.2)
(5.3)
Диаметр выходной ступени вала электродвигателя 132S4, составляет dдв=38мм ([1], приложение П4). Для согласования этой величины и диаметра выходной ступени быстроходного вала редуктора по ГОСТ 21424-93 [9] принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту с диаметрами посадочных отверстий полумуфт 38 и 32 мм. Таким образом принимаем:
dВ1 = 32 мм. (5.4)
Диаметры участков вала под подшипники, принимаем:
dВП1 = 35 мм. (5.5)
Так как передача цилиндрическая косозубая предварительно по ГОСТ 8338-75 [13] выбираем подшипники радиальные шариковые однорядные серии диаметров 2 (легкая серия), серии ширин 0, тип 207 с номинальным диаметром внутреннего отверстия кольца:
dП1 = 35 мм; (5.6)
номинальным диаметром наружной цилиндрической пверхности наружного кольца:
DП1 = 72 мм; (5.7)
номинальной шириной внутреннего кольца:
BП1 = 17 мм; (5.8)
динамической грузоподъёмностью:
С = 25500 Н; (5.9)
статической грузоподъёмностью:
С0 = 13700 Н. (5.10)
По ГОСТ 20226–82 [12] диаметр заплечиков под такие подшипники:
db = 42,0…42,0 мм. (5.11)
Принимаем диаметр заплечиков быстроходного вала редуктора:
Dвb1 = 42,0 мм. (5.12)
Решение о конструктивном исполнении шестерни косозубой цилиндрической передачи, принимается на основании анализа величины расстояния x от впадин зубьев до шпоночного паза ([1], рисунок 8.7). Для исполнения шестерни отдельно от вала, должно выполняться соотношение:
(5.13)
Из рисунка 8.7 [1] для быстроходного вала проектируемого редуктора:
(5.14)
где t2 – глубина шпоночного паза в отверстии под вал, для шпонки диаметром под вал 42,0 мм, t2 = 3,3 мм [12]. Тогда:
(5.15)
Принимаем конструктивное исполнение шестерни заодно с валом.
Конструкция быстроходного вала редуктора представлена на рисунке 2.
5.2 Промежуточный вал
У промежуточного вала опасное сечение имеют ступени, находящиеся под зубчатым колесом с косыми зубьями и шестерней цилиндрической передачи. Поскольку вал испытывает сложный изгиб от сил зацепления двух механических передач, принимаем пониженное допускаемое напряжение кручения
[τ]k = 15 МПа. (5.16)
Минимальный диаметр опасного сечения:
(5.17)
По ГОСТ 6636–69 из ряда дополнительных размеров принимаем:
db3= 35 мм. (5.18)
Для исполнения шестерни отдельно от вала должно выполняться соотношение:
(5.19)
Из рисунка 8.7 [1] для промежуточного вала проектируемого редуктора:
(5.20)
Для шпонки под вал диаметром 35 мм, t2 = 3,3 мм [13].Тогда:
(5.21)
Принимаем конструктивное исполнение шестерни отдельно от вала.
Диаметр ступеней вала под подшипники принимаем:
dВП3 = 30 мм. (5.22)
Предварительно по ГОСТ 8338–75 [13] выбираем подшипники радиальные шариковые однорядные серии диаметров 3 (средняя серия), серии ширин 0, тип 306 с номинальным диаметром отверстия внутреннего кольца:
dП3 = 30 мм; (5.23)
номинальным диаметром наружной цилиндрической поверхности наружного кольца:
DП3 = 72 мм; (5.24)
номинальной шириной:
BП3 = 19 мм; (5.25)
динамической грузоподъёмностью:
С = 28100 Н; (5.26)
статической грузоподъёмностью:
С0 = 14600 Н. (5.27)
По ГОСТ 20226–82 [11] диаметр заплечиков под такие подшипники:
dа = 35,0…37,0 мм. (5.28)
Принимаем диаметр заплечиков промежуточного вала редуктора:
dbа3 = 37,0 мм. (5.29)
С целью осевой фиксации колёс со стороны подшипников предварительно принимаем распорные втулки с внешним диаметром равным диаметру заплечика:
dp3 = 37,0 мм. (5.30)
Конструкция промежуточного вала редуктора представлена на рисунке 3.
studfiles.net
Быстроходный вал – редуктор – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Быстроходный вал – редуктор
Cтраница 2
Диаметр выходного конца быстроходного вала редуктора, соединяемого с валом электродвигателя, независимо от результатов расчета на прочность следует принимать в пределах d ( 0 80 – т – l 15) ds, где dn – диаметр вала электродвигателя. [16]
Диаметр выходного конца быстроходного вала редуктора, соединяемого с валом электродвигателя, рекомендуется назначать не меньше 0 8 диаметра выходного конца вала двигателя для возможности соединения валов стандартной муфтой. [17]
Вращение от электродвигателя передается быстроходному валу редуктора посредством эластичной муфты. Тихоходный вал редуктора соединен через зубчатую муфту с валом фрикционов. [18]
Допускаемая подводимая мощность к быстроходному валу редукторов типа ЦСН и ЦСП в зависимости от частоты вращения электродвигателя и передаточного числа приведена – в табл. 128 и 129, устанавливается из условия поверхностной прочности зубьев при круглосуточной работе редуктора. [19]
Соединение вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора осуществляется упругой муфтой ( фиг. Одна сторона этой муфты используется в качестве тормозного шкива, для чего диаметр тормозной полумуфты делается немного больше. В табл. 38 приведены основные размеры этих муфт. Размеры I определяются при проектировании по валам электродвигателя и редуктора. [20]
При установке вентилятора на быстроходном валу редуктора и п 1000 мин 1 принимают нижние, а при п 2800мин – верхние значения К. [21]
Если вентилятор установлен на быстроходном валу редуктора или на валу электродвигателя, то интенсивность обдувания, а следовательно, и охлаждения увеличивается с увеличением частоты вращения. К, а при nx 1000 мин 1 – меньшие значения / С. [22]
Если вентилятор установлен на быстроходном валу редуктора или на валу электродвигателя ( см., например, рис. 11.4), то интенсивность обдува, а следовательно, и охлаждения, увеличиваются с увеличением частоты вращения. Поэтому при nx sg 1000 мин 1 принимают нижние, а при пг 2800 мин-4 – верхние значения К. [23]
Если вентилятор установлен на быстроходном валу редуктора или на валу электродвигателя, то интенсивность обдува, а следовательно, и охлаждения, возрастает с увеличением частоты вращения. [24]
Для соединения валов электродвигателей с быстроходными валами редукторов часто применяют упругие муфты, способные смягчить удары и гасить крутильные колебания. [25]
Вал двигателя ДП соединен с быстроходным валом редуктора РМ-65 с помощью эластичной муфты. На свободном конце вала двигателя укреплен тахогенератор ТГП типа ТМГ-ЗОП. Полумуфта, находящаяся на быстроходном валу редуктора, имеет тормозной шкив с тормозом ТКТГ-ЗООМ и электрогидравлическим толкателем ТГМ-50. На тихоходном валу редуктора установлена звездочка, соединяющая через цепную передачу редуктор регулятора со-звездочкой трансмиссионного вала лебедки. В свою очередь, трансмиссионный вал лебедки связан цепной передачей с барабанным валом лебедки, который соединяется с барабаном лебедки кулачковой муфтой. [26]
Такая же звездочка установлена на быстроходном валу редуктора механизма выталкивающей штанги. Нормально при работе от электродвигателя цепь 15, соединяющая две звездочки, снята. [27]
Такая же звездочка установлена на быстроходном валу редуктора механизма выталкивающей штанги. Нормально при работе от электродвигателя цепь 13, соединяющая две звездочки, снята. [29]
Для соединения выходных концов двигателя и быстроходного вала редуктора, установленных, как правило, на общей раме, применены упругие втулочно-палъцевые муфты и муфты со звездочкой. [30]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
7. Проверочный расчет быстроходного вала
7.1. Определение реакций опор
Для проверочного расчета статической и усталостной прочности ступенчатого вала (быстроходного или тихоходного в соответствии с заданием) составим его расчетную схему (см. рис. 13).
Поскольку
подшипники прямозубой передачи,
воспринимают только поперечные нагрузки,
то заменим их шарнирными неподвижными
опорами 
и
.
Причем положение шарнирной опоры
определим с учетом угла контакта
подшипника качения, определяемого
конструкцией подшипников (см. рис. 14).
Поскольку для всех вариантов цилиндрических
прямозубых редукторов (см. рис.3 – 5)
заданных исполнений
= 0, то для их радиальных подшипников
положение опор принимаем в середине
ширины подшипников.
Геометрические
параметры вала определим на основании
чертежа редуктора с межосевым расстоянием 
=200
мм (см. вариант 1) а=125 мм; b=75 мм; с=75 мм.
Рис.
12. Чертеж быстроходного вала
Рассмотрим внешние силы, нагружающие быстроходный вал редуктора (рис.13).
Со
стороны муфты от электродвигателя на
вал действует крутящий момент 
и поперечная сила
;
со стороны зацепления окружная сила
и поперечная
:
;
;
=
( 0,1
0,3 )
,
где 
– окружное усилие, действующее на зубья
муфты
=
Принимаем Н.
Рис.13. Расчетная схема вала
Реакции
опор 
и
рассчитаем из условий статики. Поскольку
направление силы
относительно плоскости действия
составляющих реакций неизвестно, то в
каждом случае будем добавлять ее
абсолютное значение. Рассмотрим сначала
усилия в плоскости Y0Z.
Проверка:
Построение эпюры My (смотри выше):
Fr =1041,7 Н
F0 = 1149 Н
RAy = – 2484,3 Н
RBy = 293,6 Н
Участок 0 z а, а = 0,125
Мy = -Fr z
My(0) = 0
My(0,125) = -1041,7 0,125 = -130,2 H м
Участок а z а + b , а = 0,125, b = 0,75
Мy = -Fr z – Ray (z – a)
Мy(0,125) = -Fr z = -130,2 H м
Мy(0,2) = -1041,7 0,2 – (-2484,3) (0,2 – 0,125) = – 22,0
Плоскость X0Z.
Проверка:
Построение эпюры Mx (смотри выше):
FT = 3157 H
RBx = 1578,5 H
RAx = 1578,5 H
Участок 0 z а.
Mx(0) = 0,
Mx (0,125) = 0 т.к. на этом участке нет изгибающих сил.
Участок а z а + b , а = 0,125, b = 0,75
Mx (0,125) = 0
Мx (0,2) = RAx b
Мx (0,2) = 1578,5 0,75 = 118,3
Результирующие реакции опор.
Построение эпюры Mz (смотри выше):
T1 = -104,17 H м
Участок 0 z а + b
Mz = -T1 = -104,17 H м
Шариковые подшипники | |||
= 0 | = 0 |
| = 0 |
Радиальные | Сферические | Радиально-упорные | Упорные |
Роликовые подшипники | |||
= 0 | = 0 |
| = 0 |
Радиальные | Сферические | Радиально-упорные | Упорные |
Рис. 14. Виды подшипников качения
7.2. Расчет статической прочности вала
Из рис. 13 следует, что опасными сечениями для рассматриваемого вала, которые необходимо проверить на прочность, являются сечения: (z=0), как наименее жесткое при кручении , а также сечения (z=а) и (z=а+b), где действуют наибольшие изгибающие моменты.
В сечении (z=0) находится еще и шпоночный паз, ослабляющий его жесткость. Сечение (z=а), где действует изгибающий момент
и крутящий момент , находится в сложном напряженном состоянии и при этом имеет диаметр, незначительно превышающий наименьший. В сечении (z=а+b) изгибающий момент достигает наибольшей величины
.
Рассчитаем наибольшие напряжения в опасных сечениях.
В
сечении (z=0) нормальные напряжения от
осевых сил и изгибающих моментов равны
нулю , касательные напряжения 
определяются крутящим моментоми полярным моментом сопротивления
сечения
цилиндрического конца вала со шпоночным
пазом, глубиной t=5мм (см. табл. 8)
.
Тогда наибольшие касательные напряжения
,
а условие прочности вала в сечении (z=0)
выполняется.
В сечении (z=а) наибольшие нормальные напряжения определяются величиной изгибающего моментаи моментом сопротивления сечения вала
;
о наибольшие касательные напряжения этого сечения с полярным моментом , равны
.
В качестве допустимых напряжений на изгиб примем
.
При этом условие статической прочности по приведенным напряжениям,
, выполняется.
В сечении (z=а+b) рассчитаем аналогично, с учетом того, что наибольшие нормальные напряжения определяются величиной изгибающего момента и моментом сопротивления сечения вала (с диаметром шестерни по впадинам):
;
;
;
.
Условие статической прочности по приведенным напряжениям, , выполняется.
studfiles.net
6.1.3 Быстроходный вал редуктора
рис. 3
а) Сила, действующая на выходной конец вала со стороны муфты :
Силы реакций в опорах вала :
б) Силы реакций в опорах вала от радиальной осевой нагрузки :
Данные силы реакций находятся в плоскости XZ :
осевая сила=0
в) Силы реакций в опорах вала от окружной нагрузки :
Данные силы реакций находятся в плоскости YZ :
г) Суммарные силы реакций в опорах быстроходного вала :
Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
См. приложение 2
6.3 Расчет валов на прочность по эквивалентным напряжениям и на статическую прочность
Наиболее нагруженным является тихоходный вал редуктора, таким образом проведем для него следующие расчеты :
– расчет по эквивалентным напряжениям и на статическую прочность;
– расчет по напряжениям усталости;
Исходные данные для расчета :
Марка стали | Твердость (не ниже) | Механические характеристики Н/мм2 | ||||
45 | 270 | 900 | 650 | 390 | 380 | 230 |
16
Предположительно, наиболее опасным сечением относительно совместного изгиба и кручения является сечение 1 :
Осевой момент сопротивления сечения :
Момент сопротивления сечения при кручении :
Эквивалентное напряжение :
Запас по статической прочности (коэффициент запаса) :
Предположительно, наиболее опасным сечением относительно усталостной прочности является сечение 2 :
Расчет сечения 1 на сопротивление усталости :
Амплитуда напряжений цикла в опасном сечении :
Коэффициенты концентрации напряжений в рассматриваемом сечении
Пределы выносливости вала :
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:
Расчетный коэффициент запаса прочности :
Таким образом условие сопротивления усталости для сечения 2 выполнено.
6.4 Подбор подшипников
а) Подбор подшипников качения для опор тихоходного вала
Исходные данные для расчета :
Частота вращения вала
32
мин-1
Диаметр вала
65
мм
Требуемая долговечность подшипников
8000
ч
Эквивалентная сила реакции в опоре A
6646
Н
Эквивалентная сила реакции в опоре Б
8304
Н
Предварительно принимаем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии 213 :
Размеры | Грузоподъемность (кН) | |||||
d | D | b | R | Cr | C0r | |
213 | 65 | 120 | 23 | 2.5 | 72.7 | 56.7 |
Наиболее нагруженной является опора Б, следовательно расчет будем проводить для нее. Таким образом, получаем :
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при
Требуемая динамическая грузоподъемность :
Так как ,то выбранный подшипник подходит.
Ресурс подшипника :
ч
Таким образом, окончательно выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии 213
19
б) Подбор подшипников качения для опор быстроходного вала
Исходные данные для расчета :
Частота вращения вала
720
мин-1
Диаметр вала
30
мм
Требуемая долговечность подшипников
8000
ч
Эквивалентная сила реакции в опоре A
4407
Н
Эквивалентная сила реакции в опоре Б
4051
Н
В качестве «плавающей» опоры принимаем подшипники роликовые радиальные легкой серии 2206 :
Размеры
Грузоподъемность (кН)
d
D
b
r
Cr
C0r
2206
30
62
16
1.5
17,3
11,4
Наиболее нагруженной является опора А, следовательно расчет будем проводить для нее. Таким образом, получаем :
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при
Требуемая динамическая грузоподъемность :
Так как 
,то
выбранный подшипник
не
подходит.
принимаем подшипники роликовые радиальные средней серии 2306 :
Размеры
Грузоподъемность (кН)
D
D
b
r
Cr
C0r
2306
30
72
19
2
30.2
20.6
Так как 
,то
выбранный подшипник подходит.
Ресурс подшипника :
ч
Таким образом, окончательно выбираем подшипники роликовые радиальные средней серии 2306
в) Подбор подшипников качения для опор промежуточного вала
Исходные данные для расчета :
Частота вращения вала
128,37
мин-1
Диаметр вала
35
мм
Требуемая долговечность подшипников
8000
ч
Эквивалентная сила реакции в опоре A
5199
Н
Эквивалентная сила реакции в опоре Б
5199
Н
В качестве «плавающей» опоры принимаем подшипники роликовые радиальные легкой серии 2207:
Размеры
Грузоподъемность (кН)
d
D
b
r
Cr
C0r
2207
35
72
17
2
25,6
17,5
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при
Требуемая динамическая грузоподъемность :
Так как 
,то
выбранный подшипник подходит.
Ресурс подшипника :
ч
Таким образом, окончательно выбираем подшипники роликовые радиальные легкой серии 2207.
studfiles.net