Проверка подшипников качения на долговечность

Определение реакций опор на ведущем валу редуктора

Рассмотрим схему нагружения ведомого вала, и определим опасные сечения.

- радиальная сила на шестерне, Н; - окружная сила на шестерне, Н; -сила действия муфты, Н; - реакции опор по оси Y, Н; - реакции опор по оси X, Н; -плечи между точкой приложения силы и опоры соответственно, - плечо действия консольной силы .

Рисунок 10 – Расчетная схема ведущего вала редуктора

 

Силу, действующую со стороны муфты F_n, рассчитываем по формуле:

(4.12.1.1)

Принимаем F_n=532 Н.

l_м – плечо действия сил муфты, мм, определяем по формуле:

 

(4.12.1.2)

Вертикальная плоскость YX

Определяем опорные реакции.

Составляем уравнения равновесия моментов в вертикальной плоскости относительно первой и второй опор, и определяем реакции.

 

.

, (4.12.1.3)

где Н – окружная сила;

мм – плечо от точки приложения силы до середины ширины наружного кольца подшипника.

Н; (4.12.1.4)

Н.

 

 

, (4.12.1.5)

Н (4.12.1.6)

Н

 

Проверка: (4.12.1.7)

– 1430,8+ 2861,6 – 1430,8=0

 

 

Горизонтальная плоскость ZX

Определяем опорные реакции.

Составляем уравнения равновесия моментов в горизонтальной плоскости относительно первой и второй опор и определяем реакции

.

; (4.12.1.8)

(4.12.1.9)

(4.12.1.10)

где Н – радиальная сила;

 

; (4.12.1.11)

Н. (4.12.1.12)

 

Проверка: ; (4.12.1.13.)

-532 – 1060,9 + 269,9 + 1322 =0

 

Определение суммарных реакций,

, (4.12.1.14)

где и - соответствующие реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Н.

Н;

Н.

Более нагружена опора 2.

Определение эквивалентной нагрузки подшипников

, (4.12.1.15)

где Х=0,56 – коэффициент радиальной нагрузки,

Y =1,71 – коэффициент осевой нагрузки,

т.к. ; ; е=0,26

- суммарная радиальная нагрузка на второй опоре, Н;

- статистическая грузоподъемность подшипника, Н;

- коэффициент безопасности;

- температурный коэффициент;

- коэффициент вращения.

Н.

Определяем долговечность подшипников на ведущем валу редуктора, ,ч

; (4.12.1.16)

где С – динамическая грузоподъемность подшипника, Н;

n – число оборотов ведущего вала, мин^-1.

ч.

Долговечность подшипников на ведущем валу редуктора обеспечена.

 

Построение эпюр изгибающих моментов

Вертикальная плоскость YX

Опасным является сечение, расположенное под шестерней

Сечение 1

; (4.12.1.17)

при z₁=0: М₁=0,

при z₁=l₁: Нм.

Сечение 2

 

; (4.12.1.18)

при Z₂=0: M₁=0,

при Z₂= l₁: Нм

 

Момент отрицателен, так как сила изгибает балку выпуклостью вверх. В произвольном сечении участка 2 изгибающий момент будет такой же как и на участке 1.

 

Рисунок 11 – Расчетная схема ведомого вала редуктора

 

Горизонтальная плоскость ZX

Сечение 1

; (4.12.1.19)

при z₁=0, М₁=0,

а при z₁=l₁: Нм.

Сечение 2

; (4.12.1.20)

Z₂=0,

Z₂=lm, Нм.

Сечение 3

 

(4.12.1.21)

Z₃=0, Нм;

 

Z₃= l₁,

 

 

 

Рисунок 12 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов ведущего вала

Опасное сечение находится под шестерней, где имеются максимальные моменты изгиба и кручения.

Определяем эквивалентный момент , Нм

(4.12.1.22)

Нм

Уточняем диаметр впадин в опасном сечении вала

, (4.12.1.23)

где Н/мм² – допускаемое напряжение на изгиб при симметричном цикле измерения напряжений для легированной стали;

мм;

мм

d < d_f1

Условие прочности вала в опасном сечении, под шестерней, выполняется.

 

 

Посадки зубчатого колеса, звездочки, подшипников и других элементов редуктора

 

Посадка зубчатого колеса на вал Н7/р6 соответствует легкопрессовой посадке 2-го класса точности А/П по ОСТ.

Посадка звездочки цепной передачи на вал редуктора Н7/h6 соответствует А/С по ОСТ.

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала к6, чему соответствует Н₃ по ОСТ. Отклонения отверстий в корпусе подшипников под наружные кольца по Н7. распорные кольца на валах сальники устанавливают с посадкой Н8/h8 или Н9/h9, а привертные крышки подшипников качения Н8/h8.

Смазка зубчатых колес редуктора

 

Смазка зубчатого зацепления осуществляется окунанием, зубчатого венца колеса в масло, заливаемое в кратер корпуса.

Используем масло И 46 А ГОСТ 17794-87.

Зубчатые колеса погружаются минимум на высоту зуба.

Определяем объем масла, требуемый для проектируемого редуктора, , л

, (4.16.1)

где Р₁=15,0 кВт – расчетная мощность на ведомом валу редуктора.

.

Для проектируемого редуктора требуется 12 литров масла И 46 А.

 

Рисунок 13 – Смазка цилиндрического редуктора

Смазка подшипников

Смазка подшипников осуществляется пластичной смазкой УС-1 ГОСТ 1033-73 закладываемой в подшипниковые камеры примерно на 1/2 объёма камеры при сборке редуктора. Уплотняющие кольца в сквозных крышках подшипников выбираем из войлока, так как окружная скорость v валов не превышает 2 м/с.

 

Сборка редуктора

 

Перед сборкой внутреннюю поверхность корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов.

На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые на масле до 80... 100°С; в шпоночный паз ведомого вала закладывают шпонку 14*9*56 и напрессовают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые на масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом регулировочных прокладок. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. 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, устанавливают звездочку и закрепляют ее концевой шайбой. Затем ввертывают пробку маслосливного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

Заливают масло V=7 л и,закрывают смотровое окно крышкой с прокладкой, крышку закрепляют винтами М10.

Собранный редуктор обкатывают без нагрузки в течении заданного времени по программе устанавливаемой техническими условиями.

 

5 Эксплуатация привода

 

Основные правила ухода за приводом при его эксплуатации обычно регламентированы «Инструкцией по обслуживанию и эксплуатации».

Для нормальной работы привода в течение всего срока службы необходимо строго соблюдать требования инструкции, своевременно производить предписанные регламентные работы, немедленно устранять обнаруженные неисправности, не допуская работы привода с неисправностями, пусть даже на первый взгляд незначительными.

Особенно следует обращать внимание на смазку редуктора и муфты, своевременно контролировать уровень и наличие смазки, восполнять ее расход, а через обусловленный инструкцией период времени заменять полностью.

При обнаружении утечки масла следует выявить причины и устранить их, убедившись в отсутствии подтекания масла после ремонта.

Все крепежные резьбовые соединения требуют периодического подтягивания, особенно в начальный период эксплуатации привода. Подтягивание гаек и винтов рекомендуется производить тарировочным ключом.

Привод следует содержать в чистоте, оберегать от захламления посторонними предметами.

 

Техника безопасности

 

Безопасность работы с приводом обеспечивается, с одной стороны, различными техническими решениями, устройствами, повышающими безопасность обслуживания и максимально исключающими возможность травм, с другой стороны, выполнением обслуживающим персоналом правил техники безопасности.

К техническим устройствам, повышающим безопасность обслуживания, прежде всего следует отнести ограждение движущихся и вращающихся частей привода.

Электроаппаратура управления и проводка должны соответствовать «Правилам эксплуатации электроустановок»: все части привода, которые могут оказаться под напряжением, надежно заземляются; в цепях управления электродвигателем предусматривается защита от перегрузки и токов короткого замыкания, а также нулевая защита.

Участок расположения привода оборудуется электрическим освещением и звуковой сигнализацией.

Помимо этого необходимо строгое выполнение обслуживающим персоналом правил и норм техники безопасности, сведенных в инструкцию по технике безопасности, утвержденную руководителем предприятия и главные инженером.

 

Заключение

 

В результате проведенного кинематического расчета привода получены основные кинематические параметры, которые использовались в дальнейших расчетах при проектировании передач.

Проведен расчет зубчатой передачи. По этому расчету выбран материал для изготовления зубчатых колес. Проектный расчет проводился по допустимым контактным напряжением с целью определения геометрических параметров зубчатого зацепления. Определены размеры основных элементов зубчатых колес. Проверочные расчеты зубчатой передачи проведены по контактным напряжениям и напряжениям изгиба.

Рассчитаны валы на прочность. Выбран тип подшипников. Определены опорные реакции и построены эпюры изгибающих и крутящих моментов. Произведен проверочный расчет подшипников на долговечность. Подобраны шпонки призматические на валы. Шпоночные соединения проверены на прочность по условию смятия. Выбрана смазка зубчатого зацепления и подшипников.

Для соединения выходного конца ведомого вала редуктора с выходным концом вала винтового питателя подобрана упругая втулочно - пальцевая муфта.

Спроектирован механический привод, состоящий: электродвигатель асинхронный, трехфазного тока, тип 4AM160 4У3, исполнение закрытое обдуваемое, мощность – 15,0 кВт, частота вращения вала -1495 мин^-1.

 

 

Библиографический список

 

1 С.А. Чернявский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков и др. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов– М.: Машиностроение, 1979. – 351с

2 П.Г. Гузенков Детали машин: Учебник для вузов.–3-е изд., перераб. и доп.–М.: Высш. Школа, 1982. – 351 с.

3 А.Н. Кучеренко Детали машин и основы конструирования: Проектирование цилиндрического редуктора: Учебное пособие – Красноярск, 2004 – 207с.

4 А.Н. Кучеренко Детали машин и основы конструирования: Расчет и конструирование ременных передач: Методические указания – Красноярск, 2004 – 57с.

5 В.Г. Межов, О.А. Коржанова, А.Н. Кучеренко и др. Детали машин и основы конструирования, механика: Методические указания – Красноярск, 2007 -84с.