Проектный расчет валов и предварительный выбор подшипников

6 Проектный расчет валов и предварительный выбор подшипников

Цель: Выполнить проектный расчет валов редуктора на чистое кручение, предварительно выбрать подшипники качения, определить реакции в опорах подшипников.

6.1 Выбор материала валов и допускаемых напряжений на кручение

Для первого (быстроходного) вала и второго (тихоходного) валов выбираем сталь 40Х, назначаем термообработку – улучшение и закалка ТВЧ, при которой допускаемые напряжения s_в=900 МПа, s_т=750 МПа,  s_-1=410 МПа.

Допускаемые напряжения на кручения для валов принимаем [1]

[t]_{к 1} = 15 МПа;

[t]_{к 2} = 18 МПа.

6.2 Определение геометрических параметров ступеней валов

6.2.1 Определение геометрических параметров быстроходного вала

Определяем диаметр первой ступени вала под шкив по формуле

                                                 (6.1)

Принимаем d₁ = 50 мм.

Определяем диаметр второй и четвертой ступени вала под уплотнение по формуле

                                            (6.2)

где   t – высота буртика, по рекомендациям [1], принимаем t = 2 мм.

Принимаем d₂ = d₄ =55 мм.

Определяем диаметр третьей ступени под шестерню по формуле

                                               (6.3)

где  r – значение координаты фаски подшипника, принимаем r=1,5мм [1].

Принимаем d₃ = 60 мм.

6.2.2 Определение геометрических параметров второго вала

Определяем диаметр первой ступени вала под звезду по формуле

                                                 (6.4)

Принимаем d₁ = 55 мм.

Определяем диаметр второй и четвертой ступеней вала под подшипники по формуле (6.2).

Высоту буртика, принимаем t = 2 мм [1].

Принимаем d₂ = d₄=60 мм.

Определяем диаметр третьей ступени вала под колесо по формуле (6.3).

Значение координаты фаски подшипника, принимаем r = 2 мм [1].

Принимаем под колесо d₃ = 68 мм.

Определяем диаметр пятой ступени вала – упорной по формуле

                                               (6.5)

где  f – величина фаски ступицы, принимаем f = 1,2 мм [1].

Принимаем d₅ = 72мм.

Длины ступеней валов определяем графически по эскизной компоновке.

6.3 Предварительный выбор подшипников

Для первого вала выбираем радиальный шариковый однорядный подшипник по ГОСТ 8338-79№ 111. Основные параметры подшипника: диаметр внутреннего кольца d = 55 мм, диаметр наружного кольца D = 90 мм, ширина В= 18мм, динамическая грузоподъемность С = 28,1 кН, статическая грузоподъемность С_о = 17 кН.

Для второго вала выбираем радиальный шариковый однорядный подшипник по ГОСТ 8338-79№ 112. Основные параметры подшипника: диаметр внутреннего кольца d = 60 мм, диаметр наружного кольца D = 95 мм, ширина В= 18 мм, динамическая грузоподъемность С = 29,6 кН, статическая грузоподъемность С_о = 18,3 кН.

6.4 Определение реакций в опорах подшипников

Расчетная схема первого вала редуктора представлена на рисунке 6.1.

F_t1=4882,4 Н; Т₂=317,9; 1777,1; 1624.                                               

Определяем реакции опор в плоскости XZ:

                                               (6.6)

Х_А = -4882,4 + 3851,6+1624 = 593,2 Н.

Определяем реакции опор в плоскости уz:

                                                           (6.7)

                                            

 H

y_A = -y_B + F_r1

y_A = -1196,8+1777,1 = 580,3 H

Строим эпюры крутящего и изгибающих моментов (рисунок 6.1).

            Определяем реакции в подшипниках по формулам: 

                                                                                                  (6.8)

 H

                                                                                         (6.9)

 H.

Расчетная схема второго вала редуктора представлена на рисунке 6.2.

F_t2=4882,4 Н; 1777,1; T₃ = 604,2

                                     (6.10)

 Н.

Рисунок 6.1 – Силовая схема первого вала с эпюрами крутящего

и изгибающих моментов

Определяем реакции опор в плоскости xz:

                 (6.11)

 H

 H

Определяем реакции опор в плоскости yz:

                                                                     (6.12)

 H

 H

Строим эпюры крутящего и изгибающих моментов (рисунок 6.2).

Определяем реакции в подшипниках по формулам:        

                                                                                     (6.13)

 H

Рисунок 6.2 – Силовая схема второго вала с эпюрами крутящего

и изгибающих моментов

                                                                                        (6.14)

H

Краткое описание документа:

Цель: Выполнить проектный расчет валов редуктора на чистое кручение, предварительно выбрать подшипники качения, определить реакции в опорах подшипников.

6.1 Выбор материала валов и допускаемых напряжений на кручение

Для первого (быстроходного) вала и второго (тихоходного) валов выбираем сталь 40Х, назначаем термообработку – улучшение и закалка ТВЧ, при которой допускаемые напряжения s_в=900 МПа, s_т=750 МПа,s_-1=410 МПа.

Допускаемые напряжения на кручения для валов принимаем [1]