Расчет ведомого вала III

Строим расчетную схему сил, действующих на вал III и эпюру крутящих моментов

Cтроим эпюру изгибающих моментов вала III в вертикальной плоскости от силы

Определяем опорные реакции:

Проверка:

Изгибающий момент

Строим эпюру в горизонтальной плоскости от силы .

Определяем опорные реакции:

Проверка:

Изгибающий момент будет наибольшим в месте посадки зубчатого колеса 4

Относительно F_r2:

Проверка:

Изгибающий момент:

Определяем наибольший расчетный изгибающий момент в опасном сечении вала III:

II:

Находим суммарные реакции в опорах (подшипниках) Е и F:

опора Е:

опора F:

6 Определение запаса прочности валов

Определяем коэффициент запаса прочности s в опасных сечениях валов

где – запас сопротивления усталости только по изгибу (коэффициент запаса по нормальным напряжениям);

– запас сопротивления усталости только по кручению (коэффициент запаса по касательным напряжениям).

Определяем пределы выносливости для всех валов:

Определяем максимальные напряжения и в опасных сечениях валов (амплитуды переменных составляющих) и постоянные составляющие и .

Напряжения изгиба

Напряжения кручения

Определяем коэффициенты для всех валов:

– эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручения;

– масштабный фактор: для вала I для вала II для вала III

– фактор шероховатости; для всех видов валов ;

и – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости; зависят от механических характеристик материала; – для углеродистых мягких сталей.

Для вала I:

(условие не выполняется).

Для вала II:

(условие выполняется).

Для вала III:

(условие не выполняется).

Из-за большого запаса усталостной прочности у III вала конструктивно уменьшаем его диаметр: d_III = 0,032 м, для которых

напряжение изгиба

напряжение кручения

Для промежуточного вала II:

(условие выполняется).

7 Подбор подшипников качения (пк)

Подбор подшипников производится по наиболее нагруженной опоре.

Подбор ПК для всех валов многоступенчатой передачи облегчается составлением таблицы 17.1 [1], в которую заносятся все заданные, справочные и расчетные значения. При этом многочисленные коэффициенты и результаты вычислений наглядно воспринимаются и легко сравниваются.

Данные об условиях работы ПК:

n – частота вращения, об/мин;

L_h – срок службы, ч;

L – долговечность, млн. об.

F_r – радиальная нагрузка, Н, равная радиальной реакции R наиболее нагруженной опоры;

F_a – осевая нагрузка, Н, равная осевой реакции опоры, R^ос.

Справочные данные коэффициентов для заданных условий работы ПК:

f_h – коэффициент долговечности;

f_n – коэффициент, определяемый по частоте вращения подшипника;

V – коэффициент вращения;

K_б – динамический коэффициент (коэффициент безопасности);

K_T – коэффициент, учитывающий влияние температурного режима работы на долговечность подшипника.

Справочные (паспортные) данные предварительно назначенного подшипника по диаметру концов вала:

серия (при отсутствии осевой нагрузки и сравнительно небольшой ее величине предварительно назначается самый распространенный и дешевый шариковый радиальный однорядный подшипник средней или легкой серии, при большой осевой силе – подшипник роликовый радиально-упорный конический или радиально-упорный шариковый);

C – динамическая грузоподъемность, кН;

C₀ – статическая грузоподъемность, кН;

X, Y – соответственно коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, зависящие от типа подшипника и от е – параметра осевого нагружения подшипника, характеризующего соотношение осевого и радиального усилий.

Расчетные данные подбора ПК.

Подбор ПК производится по динамической грузоподъемности из условия: расчетная динамическая грузоподъемность C_р < С_п (паспортная),

где Р – эквивалентная нагрузка;

p = 3 для шариковых и p = 3,33 для роликовых подшипников.

Если C_р значительно меньше C_п, то выбирают подшипник другой серии (легкой, особо легкой) или уменьшают диаметр концов вала; при C_р > C выбирают подшипник тяжелой серии.

Таблица 1.2 – Сводные данные практического расчета (подбора) подшипников качения (ПК) для валов двухступенчатого цилиндрического редуктора

Данные	Обозначение параметров	Вал редуктора
		ведущий I	промежу-точный II	ведомый III
		Диаметры концов вала под подшипники
		dI=20 мм	dII=25 мм	dIII=25 мм
Условия работы ПК	n, об/мин	1500	445,1	164,8
	Lh, ч	10000	10000	10000
	L=(Lh60n)/106, млн. об.	900	267,06	98,88
	Fr=Rнаиб, H	FrA=1871,5 FrB=1955,8	Fre=2634,2 FrD=3818,3	FrE=2552,4 FrF=1672,6
Справочный. коэффициент для заданных условий работы ПК	fh	2,71	2,71	2,71
	fn	0,281	0,420	0,586
	V	1	1	1
	Kб	1	1	1
	KТ	1	1	1
Справочные данные предварительно выбранного ПК	Серия выбранного ПК	204	208	1000909
	C, кН	10,0	11	11
	Cо, кН	6,3	7,9	7,9
Результаты вычислений		1955,8	3818,3	2552,4
		18861,9	24637,12	11803,8
	Условие подбора: Cр < C	18861,9<7940	24637,1<11600	11803,8<11600
	Паспортное значение C превышает расчетное Cр, %	78	87	2.1