Расчет валов, подбор подшипников

Предварительный расчет валов

Определяем диаметры выходных концов валов из расчета на кручение. Материал валов - сталь 40Х ГОСТ 4543-88.

d = (T*10 3/0,2 [tk]) 0,33 (5.1)

Где [tk] = 45 МПа - допускаемое касательное напряжение [2, стр. 249]

d - в мм

Хвостовик первичного вала:

dхв.1 = (118,08*10 3/0,2*45) 0,33 = 23,59 мм. Принимаем диаметр хвостовика быстроходного вала равным 0,8 диаметра вала электродвигателя

d1 = 25 мм.

Хвостовик тихоходного вала:

dхв.3 = (405,93*10 3/0,2*45) 0,33 = 35,60 мм. Принимаем диаметр хвостовика тихоходного вала 38 мм.

Диаметры участков валов в месте посадки зубчатых колес определяем согласно [1, §11.2]:

d > (16 T / p [t]) 1/3

Где Т - крутящий момент в Н/мм

[t] = 16 МПа [1]

d1 > (16* 118,08 /p*16)1/3 = 33,50 мм, принимаем d1 = 38 мм

d2 > (16* 405,93/p*16)1/3 = 50,56 мм, принимаем d2 = 55 мм

Эскизная компоновка валов

Выполняем эскизную компоновку валов при разработке сборочного чертежа редуктора. Принимаем предварительно для быстроходного вала подшипники 7207 ГОСТ 333-79, для тихоходного вала редуктора подшипники 7210 ГОСТ 333-79.

Проверочный расчет валов

3.3.1 Схема приложения сил к валам

3.3.2 Определяем реакции опор и изгибающие моменты быстроходного вала

Реакции опор:

RAH = (Fp(a+b+c)+Fr1*c-Fa1*0.5 d1)/(b+c) =

=(1671(0,094+0,061+0,061)+1380*0,061-747,64*0,5*0,062)/(0,061+0,061) = 3459 Н

RAV = Ft1*c/(b+c) = 3716*0,061/(0,061+0,061) = 1858 Н

RBH = (Fp*a-Fr1*b-Fa1*0,5 d1)/(b+c) =

= (1671*0,094-1380*0,061-747,64*0,5*0,062)/(0,061+0,061) = 407,91Н

RBV = Ft1*b/(b+c) = 3716*0,061/(0,061+0,061) = 1858 Н

RBr = Fa1 = 747,64 Н

Радиальное давление на подшипники:

FrA = (RAH2 + RAV2)0,5 = ( 34592 + 18582)0,5 = 3926 Н

FrB = (RВH2 + RВV2)0,5 = ( 407,912 + 18582)0,5 = 1902 Н

Изгибающие моменты:

МАН = Fp*a = 1671* 0,094 = 157,09 Нм

МСН1 = RBH*c = 407,91* 0,061 = 24,88 Нм

МСН2 = RBH*c + Fa*0,5*d1 =407,91*0,061+747,64*0,5*0,062 = 48,05 Нм

МСV = RBV*c = 1858*0,061 = 113,35 Нм

Эпюры изгибающих моментов в горизонтальной и вертикальной плоскостях:

3.3.3 Определяем реакции опор тихоходного вала

RAH = (0,5*d2*Fa2 - Fr*b) /(a+b) = (0,5*218,03*747,64-1380*0,061)/(0,062+ +0,062) = 5894 Н

RВH = (0,5*d2*Fa2 + Fr*a) /(a+b) = (0,5*218,03*747,64-1380*0,062)/(0,062+ +0,062) = 7263 Н

RAV = Ft*b/(a+b) =3716 *0,062/(0,062+0,062) = 1858 Н

RAV = Ft*а/(a+b) = 3716* 0,062/(0,062+0,062) = 1858 Н

RBr = Fa2 = 747,64 Н

Радиальное давление на подшипники:

FrA = (RAH2 + RAV2)0,5 = (58942 +18582)0,5 = 6180 Н

FrB = (RВH2 + RВV2)0,5 = (72632 +18582)0,5 = 7497 Н

3.3.4 Выполняем проверочный расчет быстроходного вала

Принимаем материал вала сталь 45 ГОСТ 1050 - 88

sв = 800 МПа; sт = 650 МПа; tт = 390 МПа; s-1 = 360 МПа; t-1 = 210 МПа;

ys = 0,1; yt = 0,05 [3]

Проверяем сечение вала в месте посадки зубчатого колеса

Осевой момент инерции вала в месте посадки зубчатого колеса:

Wос = 0,1dзк3 = 0,1* 383 = 5487 мм3

Максимальное нормальное напряжение:

smax = (MСН22+МСV2) 0,5 / Woc + 4Fa1/pdзк 2 =

= (48,052+113,352)0,5*103/5487мм3+ 4*747,64/p* (38мм)2= 47,49 МПа

Полярный момент инерции вала в месте посадки зубчатого колеса:

WР = 0,2dзк3 = 0,2* 383 = 10970 мм3

Максимальное касательное напряжение:

tmax = Тб / WР = 118,08*103/ 10970 = 10,76 МПа

В месте шпоночного паза по табл. [2, табл. 8.15, 8.17]

Кs = 2,15; Кt = 2,05 для изгиба Кd = 0,85; для кручения Кd = 0,73

Коэффициент влияния шероховатости поверхности: Кf = 1,08 [2, табл. 8.18], коэффициент влияния поверхностного упрочнения КV = 1 (без упрочнения).

Другие статьи по теме

Экологические проблемы энергетики
Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении эне ...

Автоматизация парового котла ДКВР 20 - 13
Актуальность данного исследования заключается в следующем. Весь Арабский Восток представляет собой весьма подвижную в политическом плане структуру в силу неустоявшегося характера процессов развития и общественной эволюции, аморфн ...