Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет приводного вала и расчет подшипников для него

Диаметр выходного конца вала, исходя из расчета на кручение:

d_пр = = = 83,4 мм

Принимаем: выходной диаметр Ø90 мм, под подшипники – Ø100 мм, под тяговую звездочку – Ø110 мм.

Усилие от муфты: F_M = 250 = 250 = 15968 H

F_t = F₄ = 40000 H, F_r = 46000 H, p = 100 мм, s = 200 мм, t = 200 мм.

Реакции от усилий в зацеплении:

R_Lx(s + t) – F_ts = 0; R_Lx = F_ts / (s + t) = 40000 · 0,2 / 0,4 = 20000 H

R_Kx = F_t – R_Lx = 40000 – 20000 = 20000 H

M_y = R_Kxs = 20000 · 0,2 = 4000 H · м

R_Ly = F_rs / (s + t) = 46000 · 0,2 / 0,4 = 23000 H

R_Ky = F_r – R_Ly = 46000 – 23000 = 23000 H

M_x = R_Kys = 23000 · 0,2 = 4600 H · м

Реакции от усилия муфты:

F_M(s + t + p) – R_LFм(s + t) = 0;

R_LFм = F_M(s + t + p) / (s + t) = 15968 · 0,5 / 0,4 = 19960 H

R_KFм = R_LFм - F_M = 19960 – 15968 = 3992 H

R_L = = = 30480 H

R_K = = = 30480 H

Для расчета подшипников:

R_L' = R_L + R_LFм = 30480 + 19960 = 50440 H

R_K' = R_K + R_KFм = 30480 + 3992 = 34472 H

Опасное сечение I – I. Концентрация напряжений в сечении I – I вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал с натягом.

Материал вала – сталь 40Х, НВ = 240, σ_в = 780 МПа, σ_т = 540 МПа, τ_т = 290 МПа,

σ_-1 = 360 МПа, τ_-1 = 200 МПа, ψ_τ = 0,09, [2].

Расчет вала в сечении I - I на сопротивление усталости.

σ_а = σ_u = М_LFм / 0,1d₄³ = 1597 · 10³ / 0,1 · 100³ = 16 МПа

τ_а = τ_к /2 = Т_вых / 2 · 0,2d₄³ = 4080 · 10³ / 0,4 · 100³ = 10,2 МПа

К_σ / К_dσ = 3,8 [2]; К_τ / К_dτ = 2,2 [2];

K_Fσ = K_Fτ = 1 [2]; K_V = 1 [2].

K_σД = (К_σ / К_dσ + 1 / К_Fσ – 1) · 1 / K_V = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8

K_τД = (К_τ / К_dτ + 1 / К_Fτ – 1) · 1 / K_V = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2

σ_-1Д = σ_-1 / K_σД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа

τ_-1Д = τ _-1 / K_τД = 200 / 2,2 = 91 МПа

S_σ = σ_-1Д / σ_а = 94,7 / 16 = 5,9; S_τ = τ _-1Д / τ _а = 91 / 10,2 = 8,9

S = S_σ S_τ / = 5,9 · 8,9 / = 4,9 > [S] = 2,5

Прочность вала обеспечена.

Выбор типа подшипника.

Осевые нагрузки отсутствуют, поэтому берем радиальные шарикоподшипники №320, С = 174 кН, С₀ = 132 кН, d×D×B = 100×215×47

Q_A = R_A' K_δ K_T = 50440 · 1,3 · 1 = 65572 H

Ресурс подшипника:

L_h = a₂₃(C / Q_A)^m (10⁶ / 60n₄) = 0,8 · (174 / 65,572)³ · (10⁶ / 60 · 4,68) = 2,7 · 10⁴ ч

2,7 · 10⁴ ч > [t] = 2,5 · 10⁴ ч

Подшипник подходит.

Смазка

Смазка зубчатых зацеплений осуществляется окунанием одного из зубчатых колес в масло на полную высоту зуба.

Вязкость масла по [2]:

V₁ = 0,37 м/с – V_40° = 33 мм²/с

V₂ = 0,12 м/с – V_40° = 35 мм²/с

V_40°ср = 34 мм²/с

По [2] принимаем масло индустриальное И-Г-А-32, у которого

V_40°C = 29-35 мм²/с. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана.

Проверка прочности шпоночных соединений

Напряжение смятия:

σ_см = 2М / d(l – b)(h – t₁) < [σ]_см = 120 МПа

Быстроходный вал Ø34 мм, шпонка 10 × 8 × 40, t₁ = 5 мм.

σ_см = 2 · 173,9 · 10³ / 34 · (40 – 10)(8 – 5) = 113 МПа < [σ]_см

Промежуточный вал Ø70 мм, шпонка 20 × 12 × 100, t₁ = 7,5 мм.

σ_см = 2 · 958,1 · 10³ / 70 · (100 – 20)(12 – 7,5) = 76 МПа < [σ]_см

Тихоходный вал Ø90 мм, шпонка 24 × 14 × 100, t₁ = 9 мм.

σ_см = 2 · 4080 · 10³ / 90 · (100 – 24)(14 – 9) = 118,3 МПа < [σ]_см

Тихоходный вал Ø110 мм, шпонка 28 × 16 × 100, t₁ = 10 мм.

σ_см = 2 · 4080 · 10³ / 110 · (100 – 28)(16 – 10) = 106 МПа < [σ]_см

Приводной вал Ø90 мм, шпонка 24 × 14 × 100, t₁ = 9 мм.

σ_см = 2 · 4080 · 10³ / 90 · (100 – 24)(14 – 9) = 118,3 МПа < [σ]_см

Приводной вал Ø110 мм, шпонка 28 × 16 × 100, t₁ = 10 мм.

σ_см = 2 · 4080 · 10³ / 110 · (100 – 28)(16 – 10) = 106 МПа < [σ]_см

Расчет зубчатой муфты

В приводе будем использовать зубчатую муфту. Выбор муфты производится в зависимости от диаметра вала и передаваемого крутящего момента по критерию:

Т_расч = k · Т_дл. ≤ Т_табл.

Принимаем k = 1, тогда:

Т_расч = Т₃ = 4080 Н·м

Диаметр муфты:

d_М ≥ 10 = 10 = 122 мм

q_M = 0,2 – 0,25

k_М = 4 – 6 – при твердости 40-50 HRC

Выбираем зубчатую муфту d_М = 125 мм, Т = 50000 Н · м, m_м = 4 мм, z_м = 56,

b_м = 35 мм [4].

Сборка редуктора

Детали перед сборкой промыть и очистить.

Сначала собираем валы редуктора. Ставим колеса, устанавливаем подшипники, закладываем шпонки.

Далее устанавливаем валы в корпус редуктора.

Закрываем редуктор крышкой и стягиваем стяжными болтами. Устанавливаем крышки подшипников.

После этого редуктор заполняется маслом. Обкатываем 4 часа, потом промываем.

Список использованной литературы

1. П.Ф. Дунаев, С.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин, Москва, «Высшая школа», 1984 г.

2. С.А. Чернавский и др. – Курсовое проектирование деталей машин, Москва, «Машиностроение», 1988 г.

3. М.Н. Иванов – Детали машин, Москва, «Высшая школа», 1998 г.

4. А.Е. Шейнблит – Курсовое проектирование деталей машин,

Калининград, «Янтарный сказ», 2002 г.