Проверочный расчет подшипников

C_rp £ C_r; L _{10 h} ³ L_h,

где С_r – базовая динамическая грузоподъемность подшипника;

C_rp – расчетная динамическая грузоподъемность

R_E – эквивалентная динамическая нагрузка, Н;

w - угловая скорость вращения соответствующего вала;

m = 3 – для шариковых подшипников;

L_h – требуемая долговечность подшипника;

L_h ³ 10000 ч. (ГОСТ 16162 – 85), в данном случае L_h = 12000 ч.

L _{10 h} – базовая долговечность, ч;

1. Быстроходный вал.

при , R_E = V∙R_r∙K_б∙К_Т,

где V = 1 – коэффициент вращения;

R_r = F_r = 473 H – радиальная нагрузка подшипника;

К_б = 1,25 – коэффициент безопасности;

К_Т = 1 – температурный коэффициент.

Величины V, K_б, К_Т выбираются из таблица 9.1 Шейнблит.

R_E = 1∙473 Н∙1,25∙1 = 591,3 Н;

подшипник 205 подходит.

2. Тихоходный вал.

R_E = V∙R_r∙K_б∙К_Т

Величины V, K_б, К_Т те же, что и для быстроходного вала.

R_E = 1∙5392 Н∙1,25∙1 = 6740 Н

;

подшипник 308 подходит.

10. Проверочный расчет

 

1. Проверочный расчет шпонок:

Условие прочности:

где F_t – окружная сила на шестерне или колесе,

F_t = 1300 H;

A_см = (0,94 h – t ₁) l_p – площадь смятия, мм²,

l_p = l – b – рабочая длина шпонки со скругленными концами,

l – полная длина шпонки,

b, h, t ₁ – стандартные размеры (таблица К42 Шейнблит);

[ s ] _см – допускаемое напряжение на смятие, МПа,

[ s ] _см = 110…190 МПа – для стальной ступицы.

 

шпонка 6´6´22

l_p = l – b = 22 – 6 = 16 мм,

t ₁ = 3,5 мм

А_см = (0,94∙6 – 3,5)∙16 = 34,24 мм²,

прочность обеспечена.

шпонка 10´8´36

l_p = l – b = 36 – 10 = 26 мм,

t ₁ = 5 мм

А_см = (0,94∙8 – 5)∙26 = 65,52 мм²,

прочность обеспечена

 

2. Проверочный расчет смежных винтов подшипниковых узлов.

Диаметр винта d = 12 мм, шаг резьбы р = 1,75, класс точности 6.8 из стали Ст 35 по ГОСТ 11738 – 84.

Максимальная реакция в вертикальной плоскости опоры подшипника R_Y = 236,5 Н

где F_p – расчетная сила затяжки винтов, обеспечивающая нераскрытие стыка под нагрузкой, Н:

F_p = [ K_з ∙(1 – Х) + Х ]∙ F_B,

где F_B = 0,5 R_Y = 0,5∙236,5 = 118,25 H;

К_з = 1,5 – коэффициент затяжки при постоянной нагрузке;

Х = 0,27 – коэффициент основной нагрузки (соединение чугунных деталей);

F_p = [1,5∙(1 – 0,27) + 0,27]∙118,25 = 161,4 H.

А - площадь опасного сечения винта, мм²:

,

d_p = d – 0,94 p = 12 – 0,94∙1,75 = 10,355 мм,

[ s ] – допускаемое напряжение при неконтролируемой затяжке, МПа:

[ s ] = (0,2…0,25) s_т = 0,25∙480 = 120 МПа

s_т = 6∙8∙10 = 480 МПа

6.8 – класс точности

условие прочности выполнено.

3. Проверочный расчет валов.

S ³ [ S ] = 2,1

Суммарные реакции принимаем из пункта 8, т.к. расстояния между точками приложения реакций (l_Б, l_T), консольных нагрузок (l_оп, l_М) изменились незначительно.

Быстроходный вал.

1. Определит напряжения в опасных сечениях вала, МПа.

а) нормальные напряжения:

W_нетто = 0,1∙ d ³ – выбираем из таблицы 11.1 Шейнблит;

М – суммарный изгибающий момент, Н∙м (пункт 8).

сечение 2:

сечение 3:

б) касательные напряжения:

,

где М_к – крутящий момент;

W_rнетто = 0,2∙ d ³ – выбираем из таблицы 11.1 Шейнблит.

сечение 2:

сечение 3:

2. Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.

К_y = 1

K_s, K_t - выбираются из таблицы 11.2 Шейнблит.

сечение 2: К_s = 1,45; К_t = 1,3; К_d = 0,77;

галтель: ; ;

натяг: ; ;

сечение 3:

галтель: К_s = 1,55; К_t = 1,4;

К_d = 0,77;

; ;

К_F = 1 – для шлифования.

сечение 2:

(К_s) _D = 3,5 + 1 – 1 = 3,5

(К_t) _D = 2,5 + 1 – 1 = 2,5

сечение 3:

(К_s) _D = 2

(К_t) _D = 1,8

3. Пределы выносливости в расчетном сечении вала, МПа:

сечение 2:

сечение 3:

4. Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

сечение 2:

сечение 3:

5. Определить общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении.

сечение 2:

сечение 3:

Т.к. S > [S], то прочность обеспечена.

 

Тихоходный вал.

1. Определит напряжения в опасных сечениях вала, МПа.

а) нормальные напряжения:

W_нетто = 0,1∙ d ³ – выбираем из таблицы 11.1 Шейнблит;

М – суммарный изгибающий момент, Н∙м (пункт 8).

сечение 2:

сечение 3:

б) касательные напряжения: ,

где М_к – крутящий момент;

W_rнетто = 0,2∙ d ³ – выбираем из таблицы 11.1 Шейнблит.

сечение 2:

сечение 3:

2. Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.

К_y = 1

K_s, K_t - выбираются из таблицы 11.2 Шейнблит.

сечение 2: шпоночный паз: К_s = 2,025; К_t = 1,875; К_d = 0,73; ;

;

натяг: ; ;

сечение 3: галтель: К_s = 1,75; К_t = 1,45; К_d = 0,73; ; ;

натяг: ; ;

К_F = 1 – для шлифования.

сечение 2: (К_s) _D = 3,76

(К_t) _D = 2,63

сечение 3: (К_s) _D = 3,25

(К_t) _D = 2,35

3. Пределы выносливости в расчетном сечении вала, МПа:

сечение 2:

сечение 3:

4. Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

сечение 2:

сечение 3:

5. Определить общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении.

сечение 2:

сечение 3:

Т.к. S > [S], то прочность обеспечена.

 

11. Масса и технический уровень редуктора

 

1. Определение массы редуктора:

m = j∙r∙V∙ 10^-9,

где j - коэффициент заполнения. Определяется по графику 12.1 Шейнблит в зависимости от межосевого расстояния а_w;

a_w = 100 мм Þ j = 0,45;

r = 7300 кг/м³ – плотность чугуна;

V – условный объём редуктора:

V = L∙B∙H = 260∙145∙220 = 8,294∙10⁶ мм³,

m = 0,45∙7300∙8,294∙10⁶∙10^-9 = 27,2 кг.

2. Определение критерия технического уровня редуктора.

3. Качественная оценка технического уровня редуктора.

g = 0,267 > 0,2 – низкий; редуктор морально устарел.

Производство такого редуктора экономически неоправданно.

Список литературы

1. Бейзельман Р. Д., Цыпкин Б. В., Перель Л. Я. Подшипники качения: Справочник. – М., 1975.

2. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д. Н. Решетова. – М., 1998.

3. Дунаев Л. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин. – М., 1998.

4. Иванов М. Н. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1998.

5. Иосилевич Г. Б., Лебедев П. А., Стреляев В. С. Прикладная механика. М.: Высшая школа, 1985.

6. Чернавский С. А., Снесарев Г. А., Козинцев Б. С. и др. Проектирование механических передач. – М., 1984.

7. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие. Изд-е 2-е, перераб. и дополн. – Калининград: Янтарь, 2002.

8. Строков В. Л. Курсовое проектирование по Прикладной механике. Методические указания и задания к курсовому проектированию. – Волжский: ВФ МЭИ (ТУ), 2001.

9. Строков В. Л. Лабораторные работы по Прикладной механике. Методические указания. Волжский: ВФ МЭИ (ТУ), 2001.

10. Строков В. Л. Расчет передач. Методические указания к практическим занятиям по Прикладной механике. – Волжский: ВФ МЭИ (ТУ), 2002.