Проверка прочности шпоночных соединений.

 

8.1 Для соединений деталей с валами принимаются призматические шпонки со скругленными торцами по ГОСТ 8789-68. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Прочность соединений проверяется по формуле

 

 

8.2 Для соединения вала электродвигателя с выходным концом ведущего вала при d₁=22 мм выбираем шпонку с параметрами

b · h · l = 6 · 6· 10; t = 3,5 мм

 

 

Применяем чугунную полумуфту

8.3 Для крепления зубчатого колеса Z₂ при d₂^˝=35мм выбираем шпонку b · h · l = 10· 8· 32; t₁ = 5 мм

 

 

Для стальной ступицы

8.4 Для соединения зубчатого колеса Z₄ при d₃^˝=60мм выбираем шпонку

b · h · l = 18· 11· 63; t₁ = 7 мм

 

 

8.5 Для соединения звездочки цепной передачи с выходным концом ведомого вала при d₃=50мм выбираем шпонку b · h · l = 16· 10· 50; t₁ = 6 мм

8.6 Прочность шпоночных соединений достаточна.

 

9 Подбор подшипников и проверка их долговечности

 

9.1 Выполняем эскизную компоновку редуктора и определяем все необходимые размеры.

 

9.2 Рассмотрим ведущий вал

 

 

 

Из предыдущих расчетов:

Усилия в зацеплении равны:

F_t1=1331Н

F_r1=470H

F_a1= 108H

Расстояния между реакциями опор:

 

a=48мм

b=80мм

 

Определим реакции опор:

В плоскости X_z:

 

 

Проверка:

 

 

В плоскости Y_z:

 

 

Проверка:

 

 

Изгибающие моменты на валу:

 

М_у(А)=R_y1 ·b =725 ·80 = 58000 Н ·мм

М_Х(В)=R_y2 ·b =255 ·50 = 12750 Н ·мм

Кроме усилий в зацеплении на ведущий вал действует консольная нагрузка от муфты

 

 

 

На расстоянии

l_м=0,7d₁+80=0,7·22+80=95 мм

Т.к. направление силы F_M неизвестно, то определим реакции опор и моменты от них отдельно от других сил.

Реакции опор от силы F_M

 

М_В=R_B·b=1406·80=112480H.мм

М_А=R_А·b=763·80=61040H.мм

Т.к. направление силы F_M неизвестно, то определим суммарные реакции опор исходя из худшего положения для вала, т.е. направление реакций совпадают.

Суммарные радиальные реакции

 

 

При диаметре вала d¹=22 мм по ГОСТ 8338-75 выбираем

роликоподшипники качения однорядные легкой серии № 7206

с параметрами d=30мм; D=62 мм; С=31500 Н; Т=18мм

Эквивалентная нагрузка на подшипник:

 

 

При вращении внутреннего кольца коэффициент

V=1

При спокойной нагрузке коэффициент

К_δ=1,0

Осевую нагрузку воспринимает подшипник А (см. чертёж)

Для подшипника А получаем при

 

Долговечность подшипника

 

Найденная долговечность приемлема.

 

 

9.3 Рассмотрим промежуточный вал.

 

 

Из предыдущих расчетов:

 

F_t2= F_t1=1331H

F_r2= F_a1=108H

F_a2= F_r1=470H

F_t3=3702H

F_r3=1382H

Расстояния между реакциями опор:

a=52мм

b=67мм

с=50мм

 

Реакции опор равны

 

 

 

Изгибающие моменты

 

М_Х(С)=R_yA·а=1255·52=65260 Н·мм

М_Х(D)=R_yB·c=35·50=1750 Н·мм

М_У(С)=R_xA·а=2169·52=112788 Н·мм

М_У(D)=R_xB·с=210·50=10500 Н·мм

Суммарные радиальные реакции

 

 

Для опор вала выбираем роликоподшипники однорядные конические средней серии № 7206 с параметрами:

d=30мм; D=62 мм; С=31500 Н; Т=18мм

Для опоры А, как более нагруженной

 

Долговечность подшипника достаточна

 

 

 

9.4 Рассмотрим ведомый вал.

F_t4= F_t3=3702H

F_r4= F _r3=1382H

Расстояния между реакциями опор:

a=116мм

b=52мм

с=121мм

Реакции опор

Изгибающие моменты.

 

 

 

Кроме усилий в зацеплении на ведомый вал действует консольная нагрузка от звездочки цепной передачи.

 

F_в= 5099Н

 

На расстоянии от ближайшего подшипника

 

l_ц=58мм

Т.к. направление силы F_M неизвестно, то определим реакции опор и моменты от них отдельно от других сил

Реакции опор от силы F_M

 

 

Изгибающие моменты

 

 

Суммарные радиальные реакции.

 

 

При диаметре вала d₃^’=50мм выбираем в качестве опор

шарикоподшипники однорядные легкой серии 7211 ГОСТ 8338-75

с параметрами d=55мм; D=100 мм; T=23 мм; С=65000 Н;

Для опоры B, как более нагруженной получим

 

 

 

Долговечность подшипника достаточна

 

10 Уточненный расчет валов.

10.1 Материал вала - сталь 45; термообработка – улучшение.

 

 

10.2 Определим запас прочности, под серединой зубчатого колеса (точка С), где действует максимальный изгибающий момент (тихоходная передача)

Максимальный изгибающий момент

 

М_КР=Т_З=525·10³ Н·мм

И концентрация напряжений обусловлена шпоночной канавкой.

Коэффициенты запаса прочности

 

 

 

 

При диаметре вала d₃^”=60 мм, масштабные коэффициенты

;

Для улучшенной поверхности коэффициент упрочнения

Для стали 45 коэффициент

 

Коэффициент концентрации напряжений от шпоночной канавки

 

 

Моменты сопротивления сечения с учетом шпоночной канавки:

(d=60 мм; b=18 мм; t=7 мм)

 

 

Напряжение в сечении

 

 

Для редукторных валов

Другие сечения не проверяем, как менее нагруженные.