Конструирование вала и подшипникового узла

1. d₁=40 мм, .

2. d₂=d₁+(4…8)мм, d₂=d₁+8=48 мм

Размеры манжет выбирают по диаметру вала d₂:

Таблица 16.Резиновые армированные манжеты для валов(ГОСТ 8752-79). Основные размеры (в мм).

Диаметр вала d	Dупл	в

 

Толщина крышки S в месте установки манжеты S=8 мм.

3. d₃=d₂+(2…4)мм, d₃=d₂+4=48+4=52 мм.

Размеры гайки:

Таблица 17.Гайки круглые шлицевые, мм. ГОСТ 11871-80.

Резьба d	D	D1	Н	в	h	С
М52×1,5

 

Размеры шайбы стопорной многолапчатой

Таблица 18.Шайбы стопорные многолапчатые, мм. ГОСТ 11872-80.

Резьба d	d1	D	D1	l	в	h	S
М52×1,5	52.5				7.8		1.6

 

4. d₄>d₃, d₄=55 мм,

 

Таблица 19. Размеры шарикоподшипников радиальных однорядных

ГОСТ 831-75:

Условное обозначение	Размеры, мм	Грузоподъемность, кН
Динамическая Сr	Статическая С0
	d	D	B		25,6

Рис.12. Подшипник радиальный шариковый.

 

5. d₅ =d₄+(6…8)=55+7=62мм.

Размеры манжет выбирают по диаметру вала d₅:

 

Таблица 20.Резиновые армированные манжеты для валов(ГОСТ 8752-79). Основные размеры (в мм).

Диаметр вала d	Dупл	в

6. d₆ =50мм

7. d₇=d_ст=45мм.

Конструирование корпуса и крышек подшипникового узла

Толщина стенки корпуса . Диаметр d_в и число винтов z для крепления крышек к корпусу назначают в зависимости от диаметра отверстия под подшипник (равного наружному диаметру подшипника):

Таблица 21.

D, мм	dв	z
100-140

Наружный диаметр крышки . Диаметр центров отверстий под винты . Толщина крышки в месте установки винтов .

Таблица 22. Размеры винтов с цилиндричес кой головкой

ГОСТ 1491-80:

d	D	H	l	l0
			18-100	l0 = l при l≤30 l0 =26 при l≥35

Рис.13. Крышка подшипникового узла.

 

 

Проверочный расчет вала

Основными критериями работоспособности валов перемешивающих устройств является виброустойчивость и прочность.

 

Выбор расчетной схемы

Выбираем жесткое соединение валов мотор-редуктора и мешалки продольно-разъемной муфтой. Т.к при этом вал опирается на один радиальный подшипник качения, установленный в стойке привода, то такому конструктивному решению соответствует расчетная схема 1.

 

Определение длины расчетных участков для схемы 1

Длина вала определяется от середины муфты до середины ступицы мешалки. Длина -длина участка вала от середины ступицы мешалки до середины подшипника, -расстояние от середины подшипника до середины продольно-разъемной муфты. =147 мм, =1452 мм. =1305

Расчет на виброустойчивость

1. Масса единицы длины вала: , где -плотность материала вала, d-диаметр вала в месте установки уплотнительного устройства, м.

2. Момент инерции поперечного сечения вала ,

3. Коэффициенты: , , где М_м – масса мешалки, кг; , L-значение длины соответствующих участков вала в метрах. ,

4. Определим коэффициент Критическая скорость вала , где -модуль продольной упругости вала.

5. Проверка выполнения условия , <

 

 

3.5.4 Расчет на прочность

1. Эксцентриситет центра массы перемешивающего устройства , где -диаметр мешалки, м. м.

2. Приведенная масса мешалки и вала , где -коэффициент приведения распределенной массы вала к сосредоточенной массе мешалки. Для расчетной схемы 1 ,

3. Центробежная сила , где - радиус вращения центра тяжести приведенной массы.

4. Радиальные реакции в опорах , , ,

5. Построим эпюры изгибающих и крутящих моментов и определим величины изгибающих моментов в опасном сечении вала.

Рис.15. Эпюры изгибающих и крутящих моментов.

 

 

1 участок:

2 участок:

Для расчетной схемы 1 опасным является сечение под опорой В.

 

6. Напряжение изгиба и кручение в опасном сечении: ,

 

7. Расчет эквивалентного напряжения и проверка условия: . Значение допускаемого напряжения рассчитывается по формуле: , где -коэффициент концентрации напряжения, -минимальный запас прочности вала (ориентировочно =2), -предел выносливости материала. . Для 1 расчетной схемы в сечении с подшипником =1,5-2. Для О8Х18Н10Т

Проверочный расчет шпонок

Призматические шпонки проверяют на смятие. Проверке подлежат 2 шпонки- в месте посадки полумуфты и в месте посадки мешалки. Условие прочности , где d-диаметр вала в месте установки шпонки, -рабочая длина шпонки со скругленными торцами, мм, =80-150 Н/мм²-допускаемое напряжение на смятие, -стандартные размеры.

Таблица 23. Шпонки призматические, мм, ГОСТ 23360-78.

Диаметр вала d	Сечение шпонки	фаска	Глубина паза	Длина l
в	h	t1	t2
			0,4-0,6		3,3	22-110
			0,4-0,6	5,5	3,8	36-160

Рис.15. Шпонка призматическая.

Выберем длину шпонок 60 мм.

1. при диаметре вала 40 мм:

2. при диаметре вала 45 мм