Уточненный расчет валов и выбор подшипников

Разработка эскизной компоновки редуктора

Используя полученные размеры деталей передач и предварительные диаметры валов строится в произвольном масштабе эскизная компоновка редуктора, из которой должны быть получены длины валов, расстояния между серединами опор и расстояния от середины опор до линий действия сил. При этом в качестве опор в зависимости от действующих на валы сил принимают предварительно подшипники средней серии (в номере подшипника третья цифра справа на лево 3)

Рекомендации по построению эскизной компоновки см. [ 2 ] рис.5.2.1.- 5.7.1.

Уточнённый расчёт валов производится после предварительного расчёта валов и выполнения эскизной компоновки, когда известны длины валов, нагрузки, места размещения деталей передач, опор (подшипников) и расстояния между ними. Расчёт ведётся в следующем порядке.

Строим расчётную схему вала в виде:

− балки на шарнирно- неподвижных опорах, если он установлен в подшипниках качения (по одному или по два самоустанавливающихся в каждой опоре). При этом реакции опор прикладываются в середине ширины подшипника. Радиальные и осевые силы воспринимаются каждым подшипником.

− балки с одной шарнирно- подвижной опорой (воспринимает только радиальную нагрузку) и одной шарнирно- неподвижной опорой (воспринимает радиальную и осевую нагрузку), если в одной опоре два несамоустанавливающихся подшипника качения. При этом реакция опоры прикладывается в шарнирно-подвижной опоре в середине ширины подшипника, а шарнирно-неподвижной опоре на расстоянии 2/3 ширины подшипника со стороны нагруженного пролета вала.

Поскольку линии действия сил расположены в разных плоскостях, то выбираем две взаимно-перпендикулярные плоскости (обычно горизонтальная XOY и фронтальная YOZ) и расчетные схемы рассматриваем в каждой из этих плоскостей, на которые проектируем все действующие на вал силы Вычисляем реакции опор и строим эпюры изгибающих моментов в каждой плоскости. Рассчитываем суммарные изгибающие моменты для каждой точки перелома и строим их эпюры

M_ΣИЗГ = (M_ZИЗГ ² + M_YИЗГ ²)^1/2

Строим эпюру вращающего момента M_ВР

Вычисляем эквивалентные моменты для всех переломных точек эпюр M_ΣИЗГ и M_ВР:

М_ЭКВ =(М_ΣИЗГ ² + a М_ВР ²)^1/2,

где a = 0,75 или a =1 в зависимости от принятой теории прочности.

Определяем уточненный диаметр вала по эквивалентным моментам для каждого характерного сечения (под подшипниками, под колесами, в сечениях с наибольшим М_ЭКВ) и округляем его до ближайшего большего по нормальному ряду

d_min =(M_экв /0,2[ τ ] _кр)^1/3.

Форма проектируемого вала может стать очень сложной, ступенчатой, но нигде диаметр вала не может быть меньше рассчитанного минимального.

Рассчитываются суммарные опорные реакции (R_{A ,} R_B).

Методика выбора подшипников качения:

Вычисляется требуемая долговечность подшипника исходя из частоты вращения вала и заданного заказчиком срока службы машины

L_час = T ∙ K_г ∙ 365∙ 24∙ K_с; L_{об I} = L_час ∙ 60∙ n_i.

По найденным ранее реакциям опор выбирается тип подшипника (радиальный, радиально-упорный, упорно-радиальный или упорный), из справочника находятся коэффициенты радиальной и осевой нагрузок Х, У (табл.6.2 [1]).

Рассчитывается эквивалентная динамическая нагрузка.

P = ( V ∙ X ∙ F_r + Y ∙ F_a ) K_Б ∙ K_Т,

где F_r – радиальная сила, действующая на опору;

F_a – осевая сила F_a = F_ai ± F_aFr,

F_aFr – осевая сила, возникающая в радиально-упорном подшипнике при действии на него радиальной силы (табл. 8.5.1 [2]).

F_ai -осевая сила, действующая на опору от деталей зацепления.

V – коэффициент вращения вектора нагрузки (V = 1 если вращается внутреннее кольцо, V = 1,2 если вращается наружное кольцо)

К_Б – коэффициент безопасности, учитывающий влияние динамических условий работы (К_Б = 1 для передач, К_Б = 1,8 для подвижного состава),

К_Т – коэффициент температурного режима (до 100^оС К_Т = 1).

Определяется требуемая грузоподъёмность C = P ∙(L _об*10^-6) ^{( 1/α )},

где α = 3 – для шариковых; α = 3,3 – для роликовых подшипников.

По каталогу (табл. 6.3-6.7[1]) исходя из требуемой грузоподъёмности, выбирается конкретный типоразмер ("номер") подшипника, причём должны выполняться два условия:

– грузоподъёмность по каталогу не менее требуемой;

– внутренний диаметр подшипника не менее диаметра вала.

Дата добавления: 2017-01-13