Условие работы выходного вала

Частота вращения вала .

Требуемый ресурс, силы в зацеплении, режим нагружения, условия эксплуатации подшипников аналогичны входному валу.

Вращающий момент от зубчатого колеса передается выходному валу с помощью шпоночного соединения. Диаметр вала под зубчатым колесом . (разд. 4.4).

Материал вала - сталь 40Х, термообработка - улучшение, Н=269...302 НВ.

На законцовке выходного вала устанавливается муфта кулачково-дисковая (МКД)

ГОСТ 20720-93.

Выбор муфты производиться по диаметру

Делительный диаметр зубчатого колеса: d₂=300 мм

Максимальный момент: Т₂=1009,498 Н·м

Принимаем: Т_н=1600 Н

6.2. Радиальные реакции опор от сил в зацеплении (см. рис. 7.6. а)

 

 

 

Входной вал Выходной вал

 

По конструктивной схеме №1 редуктора определяются плечи сил для расчетной схемы выходного вала для радиально-упорных шарикоподшипников (косозубая передача, схема №1):

Принимаем: а=34 мм

Для симметричного расположения опор

 

Равновесие сил и моментов в вертикальной плоскости (YOZ):

Проверка:

 

Равновесие сил и моментов в горизонтальной плоскости (ХОZ):

Проверка:

 

Суммарные реакции опор:

 

6.3. Радиальные реакции опор от действия силы на консольной законцовке вала (см. рис. 7.6.б)

6.3.1 Плечо радиальной консольной силы :

При установке на выходном валу соединительной муфты – расстояние от опоры 2 до конца консольной законцовки вала (схема №1):

6.3.2 Определение радиальной консольной силы .

При установке на выходном валу соединительной муфты МКД ГОСТ 20720-93

Н/мм

,

где ∆=0,5 мм – допускаемое радиальное смещение валов;

Т_н – номинальный крутящий момент, передаваемый муфтой, который определяется по таблице в зависимости от диаметра концевой части выходного вала d_кон2.

Принимаем: F_к=1053 Н

 

6.3.3 Реакции опор (рис 7.6.б)

-F_k·(l+l₂)+R_2k·l=0;

-F_k·l₂+R_1k·l=0;

 

Проверка:

-1053,0+3371,84-2318,84=0

 

Реакции опор для расчёта подшипников

 

Эквивалентные нагрузки на подшипники

где К_Е – коэффициент эквивалентности для типового режима нагружения II.

Для задания по конструктивной схеме №1 подшипники в опорах 1 и 2 установлены по схеме «враспор», при этом внешняя осевая сила направлена в сторону опоры 2.

F_a1=0; F_a2=F_A =1169,91 Н

Дальнейший расчет выполняется для более нагруженного подшипника 2.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

Расчетная формула, Н:

Коэффициенты Х и Y находим по методике раздела 7.6:

- для подшипника с α=26º Х=0,41 и Y=0,87

Если

Если , то Х=1 и Y=0

Находим:

Следовательно, Х=1, Y=0.

где V – коэффициент вращения кольца:

V=l – вращается внутреннее кольцо (см 1, стр. 117);

– коэффициент динамичности нагрузки:

(см. табл. 7.6,1, стр. 118 для кратковременной перегрузки до 150 % номинальной нагрузки);

– температурный коэффициент:

– при (см. 1, стр. 117)

P_r2=(XF_r2+YF_a2)·K_Б·К_Т=(1·5610,62+0·1169,91)·1,4·1=7854,87 Н

 

 

6.7. Расчетный скорректированный ресурс подшипника

, где

– коэффициент надежности:

– при вероятности безотказной работы 90 % (табл. 7.7, стр. 119);

– коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от особых свойств подшипника, а также от условий его работы:

– для однорядных шарикоподшипников в обычных условиях;

– радиальная динамическая грузоподъемность подшипника (разд. 4.3);

– показатель степени:

– для шарикоподшипников (см 1, стр 119);

 

– частота вращения выходного вала

- заданный ресурс работы привода в часах (разд. 2.2).

 

 

6.9. Проверка выполнения условия

 

 

При выполнении условий и , предварительно выбранный подшипник считается пригодным.

 

и

 

ЧАСТЬ 7. РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОЧНОСТЬ

Входной вал.

- вращающий момент на входном валу ().

Из рассмотрения эпюр внутренних силовых факторов и конструкции узла следует, что опасными являются сечения:

I-I – диаметр впадин зубьев шестерни: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами, а также осевой силой; концентратор напряжений – гантельные переходы от поверхности зубьев к поверхности впадин;

II- II – место установки на вал подшипника в опоре 2: сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами, а также осевой силой; концентратор напряжений – посадка с натягом внутреннего кольца подшипника на вал.

 

Определение силовых факторов.

Сечение I-I:

Изгибающие моменты:

- в горизонтальной плоскости (XOZ):

- в вертикальной плоскости (YOZ):

- момент от консольной силы:

Суммарный изгибающий момент:

Крутящий момент:

Осевая сила:

Сечение II- II:

Изгибающий момент:

Крутящий момент:

Осевая сила: