Подбор шпонок входного и выходного хвостовиков

Входной вал.

При диаметре хвостовика 16 мм и длине хвостовика 28 выбираем шпонку со следующими параметрами:

b = 5 мм;

h = 5 мм;

s = 0.25 мм;

t₁ = 3 мм;

t₂ = 2.3 мм.

Длину шпонки назначим примерно на 8...10 мм меньше длины хвостовика, согласно стандартному ряду длин для шпонок:

l = 16 мм.

Выходной вал.

При диаметре хвостовика 40 мм и длине хвостовика 110 выбираем шпонку со следующими параметрами:

b = 12 мм;

h = 8 мм;

s = 0.4 мм;

t₁ = 5 мм;

t₂ = 3.3 мм.

Длину шпонки назначим примерно на 8...10 мм меньше длины хвостовика, согласно стандартному ряду длин для шпонок:

l = 90 мм.

Подбор подшипников качения на заданный ресурс

Расчет подшипников проводится по рекомендациям Дунаева П.Ф., Леликова О.П. [1, стр. 105-112].

Подшипники быстроходного вала

Исходные данные для расчета: частота вращения вала n = 959.33 мин^-1; требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 99%: L'_1ah = 19985.94 ч.; диаметр посадочных поверхностей вала d = 25 мм; максимальные длительно действующие силы: F_r1max = F_r/2 = 386.82 Н, F_r2max = F_r/2 = 386.82 Н, F_Amax = 0 Н; режим нагружения - 0 - постоянный; ожидаемая температура работы t_раб = 50^oC.

Для типового режима нагружения 0 коэффициент эквивалентности K_E = 1. Вычисляем эквивалентные нагрузки:

F_r1 = K_EF_r1max = 1 ∙ 386.82 = 386.82 Н;

F_r2 = K_EF_r2max = 1 ∙ 386.82 = 386.82 Н;

F_A = K_EF_Amax = 1 ∙ 0 = 0 Н.

Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники легкой серии 205. Схема установки подшипников - враспор.

Для выбранной схемы установки подшипников следует:

F_a1 = F_A = 0 Н;

F_a2 = 0.

Дальнейший расчет производим для более нагруженной опоры 1.

1. Для принятых подшипников из табл. 24.10 [1] находим:

C_r = 14000 Н;

C_0r = 6950 Н.

2. Отношение iF_a/C_0r = 1∙0/6950 = 0.

Из табл. 7.1 [1, стр.104] выписываем, применяя линейную интерполяцию значений (т.к. значение iF_a/C_0r является промежуточным) X = 0.56, Y = 2.3, e = 0.19.

3. Отношение F_a/(VF_r) = 0/(1∙386.82) = 0, что меньше e = 0.19 (V=1 при вращении внутреннего кольца). Тогда принимаем X = 1, Y = 0.

4. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

P_r = (VXF_r + YF_a)K_бK_т.

Принимаем K_б [1, табл. 7.4 стр 107]; K_т = 1 (t_раб < 100^o).

P_r = (1 ∙ 1 ∙ 386.82 + 0 ∙ 0) ∙ 1.4 ∙ 1 =

= 541.55 Н.

5. Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 0.21 (вероятность безотказной работы 99%, табл. 7.5 [1]), a₂₃ = 0.7 (обычные условия применения, см. стр. 108 [1]), k = 3 (шариковый подшипник):

L_1ah = a₁a₂₃∙(C_r/P_r)^k ∙ (10⁶/60n) =

= 0.21 ∙ 0.7 ∙ (14000/541.55)³∙(10⁶/60∙959.33) = 44123 ч.

6. Так как расчетный ресурс больше требуемого: L_1ah > L'_1ah (44123 > 19985.94), то предварительно назначенный подшипник 205 пригоден. При требуемом ресурсе 99%.

Подшипники промежуточного вала

Исходные данные для расчета: частота вращения вала n = 209.92 мин^-1; требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 99%: L'_1ah = 19985.94 ч.; диаметр посадочных поверхностей вала d = 25 мм; максимальные длительно действующие силы: F_r1max = F_r/2 = 386.82 Н, F_r2max = F_r/2 = 386.82 Н, F_Amax = 0 Н; режим нагружения - 0 - постоянный; ожидаемая температура работы t_раб = 50^oC.

Для типового режима нагружения 0 коэффициент эквивалентности K_E = 1. Вычисляем эквивалентные нагрузки:

F_r1 = K_EF_r1max = 1 ∙ 386.82 = 386.82 Н;

F_r2 = K_EF_r2max = 1 ∙ 386.82 = 386.82 Н;

F_A = K_EF_Amax = 1 ∙ 0 = 0 Н.

Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники легкой серии 205. Схема установки подшипников - враспор.

Для выбранной схемы установки подшипников следует:

F_a1 = F_A = 0 Н;

F_a2 = 0.

Дальнейший расчет производим для более нагруженной опоры 1.

1. Для принятых подшипников из табл. 24.10 [1] находим:

C_r = 14000 Н;

C_0r = 6950 Н.

2. Отношение iF_a/C_0r = 1∙0/6950 = 0.

Из табл. 7.1 [1, стр.104] выписываем, применяя линейную интерполяцию значений (т.к. значение iF_a/C_0r является промежуточным) X = 0.56, Y = 2.3, e = 0.19.

3. Отношение F_a/(VF_r) = 0/(1∙386.82) = 0, что меньше e = 0.19 (V=1 при вращении внутреннего кольца). Тогда принимаем X = 1, Y = 0.

4. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

P_r = (VXF_r + YF_a)K_бK_т.

Принимаем K_б [1, табл. 7.4 стр 107]; K_т = 1 (t_раб < 100^o).

P_r = (1 ∙ 1 ∙ 386.82 + 0 ∙ 0) ∙ 1.4 ∙ 1 =

= 541.55 Н.

5. Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 0.21 (вероятность безотказной работы 99%, табл. 7.5 [1]), a₂₃ = 0.7 (обычные условия применения, см. стр. 108 [1]), k = 3 (шариковый подшипник):

L_1ah = a₁a₂₃∙(C_r/P_r)^k ∙ (10⁶/60n) =

= 0.21 ∙ 0.7 ∙ (14000/541.55)³∙(10⁶/60∙209.92) = 201642 ч.

6. Так как расчетный ресурс больше требуемого: L_1ah > L'_1ah (201642 > 19985.94), то предварительно назначенный подшипник 205 пригоден. При требуемом ресурсе 99%.

Подшипники выходного вала

Исходные данные для расчета: частота вращения вала n = 59.3 мин^-1; требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 99%: L'_1ah = 19985.94 ч.; диаметр посадочных поверхностей вала d = 50 мм; максимальные длительно действующие силы: F_r1max = F_r/2 = 1028.77 Н, F_r2max = F_r/2 = 1028.77 Н, F_Amax = 0 Н; режим нагружения - 0 - постоянный; ожидаемая температура работы t_раб = 50^oC.

Для типового режима нагружения 0 коэффициент эквивалентности K_E = 1. Вычисляем эквивалентные нагрузки:

F_r1 = K_EF_r1max = 1 ∙ 1028.77 = 1028.77 Н;

F_r2 = K_EF_r2max = 1 ∙ 1028.77 = 1028.77 Н;

F_A = K_EF_Amax = 1 ∙ 0 = 0 Н.

Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники легкой серии 210. Схема установки подшипников - враспор.

Для выбранной схемы установки подшипников следует:

F_a1 = F_A = 0 Н;

F_a2 = 0.

Дальнейший расчет производим для более нагруженной опоры 1.

1. Для принятых подшипников из табл. 24.10 [1] находим:

C_r = 14000 Н;

C_0r = 6950 Н.

2. Отношение iF_a/C_0r = 1∙0/6950 = 0.

Из табл. 7.1 [1, стр.104] выписываем, применяя линейную интерполяцию значений (т.к. значение iF_a/C_0r является промежуточным) X = 0.56, Y = 2.3, e = 0.19.

3. Отношение F_a/(VF_r) = 0/(1∙1028.77) = 0, что меньше e = 0.19 (V=1 при вращении внутреннего кольца). Тогда принимаем X = 1, Y = 0.

4. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

P_r = (VXF_r + YF_a)K_бK_т.

Принимаем K_б [1, табл. 7.4 стр 107]; K_т = 1 (t_раб < 100^o).

P_r = (1 ∙ 1 ∙ 1028.77 + 0 ∙ 0) ∙ 1.4 ∙ 1 =

= 1440.28 Н.

5. Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 0.21 (вероятность безотказной работы 99%, табл. 7.5 [1]), a₂₃ = 0.7 (обычные условия применения, см. стр. 108 [1]), k = 3 (шариковый подшипник):

L_1ah = a₁a₂₃∙(C_r/P_r)^k ∙ (10⁶/60n) =

= 0.21 ∙ 0.7 ∙ (14000/1440.28)³∙(10⁶/60∙209.92) = 10719 ч.

6. Так как расчетный ресурс меньше требуемого: L_1ah < L'_1ah (10719 < 19985.94), то назначенный подшипник 205 непригоден. При требуемом ресурсе 99%.

Проверим роликовые конические подшипники легкой серии.

1. Для принятых подшипников из табл. 24.10 [1] находим:

C_r = 29200 Н;

C_0r = 21000 Н;

Y = 1.6;

e = 0.37

2. Отношение F_a/(VF_r) = 0/(1∙1028.77) = 0, что меньше e = 0.37 (V=1 при вращении внутреннего кольца). Тогда принимаем X = 1, Y = 0.

3. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

P_r = (VXF_r + YF_a)K_бK_т.

Принимаем K_б [1, табл. 7.4 стр 107]; K_т = 1 (t_раб < 100^o).

P_r = (1 ∙ 1 ∙ 1028.77 + 0 ∙ 0) ∙ 1.4 ∙ 1 =

= 1440.28 Н.

4. Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 0.21 (вероятность безотказной работы 99%, табл. 7.5 [1]), a₂₃ = 0.7 (обычные условия применения, см. стр. 108 [1]), k = 3.33 (роликовый подшипник):

L_1ah = a₁a₂₃∙(C_r/P_r)^k ∙ (10⁶/60n) =

= 0.21 ∙ 0.7 ∙ (29200/1440.28)^3.33∙(10⁶/60∙209.92) = 262548 ч.

5. Так как расчетный ресурс больше требуемого: L_1ah > L'_1ah (262548 > 19985.94), то предварительно назначенные подшипники 7205A пригодны. При требуемом ресурсе 99%.