Расчет валов редуктора (стр. 7 из 8)

F_a∑= F_{a1 II} =

2341 H

9.6.3. Построение эпюр изгибающих моментов (рис 9.4.).

9.6.3.1. При вращении входного вала против часовой стрелке (рис 9.6,а).

а) Плоскость ХОY

Сечения Д и И – М_ДZ=0; М_ИZ=0

Сечение VI слева – M_VIZ =

2682·146·10^-3=391,6 Н·м

Сечение VI справа – M_VIZ =

2682·146·10^-3 – 2341 10^-3=178 Н·м

Сечение С (VII) – M_СZ =

5354·85·10^-3=455 Н·м

б) Плоскость ХOZ

Сечения Д и И – М_ДY=0; М_ИY=0

Сечение IV – M_IVY =

3017·146·10^-3=440,5 Н·м

Сечение С (VII) – M_СY =

3091·85·10^-3=262,7 Н·м

в) Максимальные изгибающие моменты в сечениях IV и V

M_IV=

589,4 Н·м

M_V=

525,4 Н·м

9.6.3.2. При вращении входного вала по часовой стрелке (рис 9.5,б).

а) Плоскость ХОY

Сечения Д и И – М_ДZ=0; М_ИZ=0

Сечение VI слева – M_VIZ =

547·146·10^-3=79,9 Н·м

Сечение VI справа – M_VIZ =

546·146·10^-3 + 2341 10^-3=293,4 Н·м

Сечение С (VII) – M_СZ =

5354·85·10^-3=455 Н·м

б) Плоскость ХOZ

Сечения Д и И – М_ДY=0; М_ИY=0

Сечение IV – M_IVY =

390·146·10^-3=57 Н·м

Сечение С (VII) – M_СY =

3091·85·10^-3=262,7 Н·м

в) Максимальные изгибающие моменты в сечениях IV и V

= 298,9 Н·м

= 525,4 Н·м

9.10.Расчет подшипников быстроходного вала.

9.10.1. Эквивалентная радиальная нагрузка.

R_E=(X·V·R_r+Y·R_a)·K_Б·K_T

V=1; K_T=1; K_б=1,8 (смотри раздел 9.4.1. расчета)

а) При вращении входного вала против часовой стрелке.

Так как в двух опорах Д и С использованы одинаковые радиальные шариковые подшипники № 211, то расчет производим только подшипника опоры "с", которая имеет наибольшею радиальную

10487 Н и осевую 2341 Н нагрузки.

Подшипник 211 имеет: d = 55 мм; Д = 100 мм; В = 21 мм; С = 43600 Н; С₀ = 25000 Н – статическая грузоподъемность.

Отношение

. Этой величине (по таблице 9.18. [3]) соответствует е = 0,287 (получаем, интерполируя)

Отношение

0,223 < e. Следовательно, по таблице 9.18 [3] х=1 и у=0.

1·1·10487·1,8·1=18877 Н

б) При вращении входного вала по часовой стрелке.

Для опоры С; которая не воспринимает осевой нагрузки х=1 и у=0.

1·1·12284·1,8·1=22111 Н

Для опоры Д

Отношение

. Этой величине (по таблице 9.18. [3]) соответствует е = 0,287 (получаем, интерполируя)

Отношение

3,48 > e. При этом, по таблице 9.18 [3] х=0,56 и у=1,52.

(0,56·1·672+1,52·2341)·1,8·1=7082 Н

Следовательно, наиболее нагруженным является так же подшипник опоры С.

9.10.2. Эквивалентная нагрузка с учетом переменного режима работы.

Подшипники в опорах Д и С промежуточного вала одинаковы. Поэтому расчет ведется для наиболее нагруженного подшипника.

Для частореверсивного привода с одинаковым характером нагружения при вращении валов в обе стороны и с наиболее нагруженным подшипником опоры С ( 18877 Н и 22111 Н ) при 0,854

=

14364 Н где

9.4.3. Расчетная долговечность подшипников.

, часов

Р=3 – для шарикоподшипников;

n₃=47,6 мин^-1 частота вращения тихоходного вала редуктора;

с=43600 Н – для шарикоподшипника № 211

Для частореверсивного привода с наиболее нагруженными подшипником опоры С (Р_С=14364 Н)

9792 часов > t=3000 часов

9.11. Проверочный расчет промежуточного вала на прочность.

Эскизное проектирование редуктора, в передачах которого использованы хорошие материалы с высокими показателями, показало компактность разработанной конструкции с относительно большими диаметрами тихоходного вала. С целью получения рациональной конструкции всего редуктора произведено уменьшение предварительно выбранных в разделах 7.2.5. и 7.3.3. При этом улучшено качество материала с предварительно принятой в расчетах стали 45 на легированную сталь 40Х.

Новые выбранные диаметры тихоходного вала: на участке VII под подшипником d_VII=55 мм; на участке VI под колесом d_VI=60 мм ; на участке VIII выходной части вала под муфтой d_VIII=50 мм.

9.11.1. Материал вала и предельные напряжения.

Материал – 40Х. Термообработка – улучшение. По таблице П2 [6] твердость 223…262 НВ, а временное сопротивление σ_в=655 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба для легированной стали 40Х.

σ_-1=0,35·σ_в+100 = 0,34·655+100 = 329 МПа

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений.

τ_-1= 0,58·σ_-1 = 0,58·329 = 191 МПа

9.11.2. Сечение VI. В этим сечении вала (рисунок 9.6.) при частом реверсировании действует суммарной изгибающий момент

=589,4 Нм и вращающий момент Т₃=575,4 Нм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночного паза. Размеры сечения вала (рисунок 9.8.) приведены с использованием таблицы 9.8. [3].

а) Полярный момент сопротивления

мм³

б) Момент сопротивления изгибу

мм³

в) Амплитуды и максимальные касательные напряжения при частом реверсировании (симметричный цикл).

τ_а= τ_мах= = МПа; τ_m=0

г) Амплитуда цикла нормальных напряжений изгиба

σ_а=

32,28 МПа