Проверка долговечности подшипника

 

Предварительно выбираем конические однорядные роликовые подшипники легкой серии для ведущего 207 и ведомого 209 валов.

Определим реакции в подшипниках на ведущем валу.

Из предыдущих расчетов имеем Р=2414Н, P_r=872Н; из первого этапа компоновки l₁=55мм, l₂=55мм.

Нагрузка на валу от муфты

Вертикальной плоскости

определим опорные реакции, Н

Проверка:

 

 

строем эпюру изгибающих моментов относительно оси Y

 

 

Горизонтальная плоскость

определим опорные реакции, Н

 

 

Проверка:

 

б) строем эпюру изгибающих моментов относительно оси X

 

Суммарные реакции

 

Подберем подшипники по более нагруженной опоре 1

Намечаем радиальные шарикоподшипники 207 легкой серии(1, таб. П3) d=35мм; D=72мм; В=17мм; C=19,7кН;C₀=13,6кН.

Эквивалентная нагрузка

 

 (7,5 [1,ст.117])

 

где X=1, V=1-т.к вращается внутреннее кольцо подшипника;

К_б=1-коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров (1, таб.7.2); К_Т- температурный коэффициент (1, таб.7.2).

 Расчетная долговечность

 

  (7.3 [1,ст.117])

Расчетная долговечность

  (7.4 [1,ст.117])

 

Определим реакции в подшипниках на ведущем валу

Из предыдущих расчетов имеем Р=2414Н, P_r=872Н; из первого этапа компоновки l₁=55мм, l₂=55мм. Нагрузка на валу от муфты  Горизонтальная плоскость

определим опорные реакции, Н

 

Проверка:  

 строем эпюру изгибающих моментов относительно оси Y

 

Вертикальной плоскости

определим опорные реакции, Н

 

 

Проверка

строем эпюру изгибающих моментов относительно оси X

Суммарные реакции

 

 

Подберем подшипники по более нагруженной опоре 1 Намечаем радиальные шарикоподшипники 209 средней серии d=45мм; D=85мм; B=19мм; C=26,2кН; С₀=17,8кН. Эквивалентная нагрузка

 

           (7,5 [1,ст.117])

 

где V=1-т.к вращается внутреннее кольцо подшипника; К_б=1-коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров таб.9.19 (1.с.125); К_Т- температурный коэффициент таб.9.20 (1.с.126).

 Расчетная долговечность/1, формула 9.1/

 

Расчетная долговечность

 Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников может превышать от36 тыс.ч. до 10 тыс.ч. подшипник ведомого вала 207 , а подшипник ведомого 209

Подбор и расчет шпонок

 

Для соединения валов деталями передающими вращение применяют главным образом призматические шпонки стали 45 стали 6. Принимаем при проектировании шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок, пазов и длины шпонок берем по СТЭВ 189-75

 определяем напряжение смятия и условие прочности:

 

 (6.22 [1, с.102])

 

где: М – вращающий момент на валу, Н·мм;

d – диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

l – длина шпонки, мм;

b – ширина шпонки, мм;

t₁ – глубина паза вала, мм;

[s_см] – допускаемое напряжение смятия, при стальной ступице (100¸200) Н/мм², при чугунной ступице (50¸70) Н/мм².

Ведущий вал:

Диаметр вала d_в1 = 38 мм, М₁ = 52,3 Н^.мм,

Шестерню выполняем за одно целое с валом

Рассчитываем шпонку под полумуфту

По таблице 6.9 [1. c.103] выбираем сечение и длину шпонки b x h x l = 10х8х50 мм, глубина паза t₁ = 5 мм. При длине ступицы полумуфты МУВП 58 мм.

 

Условие прочности выполняется.

Ведомый вал:

Рассчитываем шпонку под полумуфту

Диаметр вала d_в2 = 45 мм, М₂ = 201,8 Н^.мм,

По таблице 6.9 [1. c.103] выбираем сечение и длину шпонки b x h x l = 10х8х74 мм, глубина паза t₁ = 5 мм, t₂ =3.3 мм. При длине ступицы полумуфты МУВП 82 мм.

 

 

Условие прочности выполняется.

Шпонки под зубчатое колесо

Диаметр вала d_К2 = 50 мм, М₂ = 201,8 Н^.мм,

По таблице 6.9 [1. c.103] выбираем сечение и длину шпонки b x h x l = 14х9х50 мм, глубина паза t₁ = 5,5 мм, глубина паза на колесе t₂ = 3,8 мм. При длине ступицы полумуфты МУВП 60 мм.

 

 

Условие прочности выполняется.

УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ

 

Уточнённый расчёт состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и в сравнении их с допускаемым значением  Прочность соблюдена при n > .

 Ведущий вал.

 По сколько при конструировании диаметры вала шестерни были увеличены по сравнению с расчитаными для соединения её муфтой с валом электродвигателя, по этому уточненный расчет вала производить нет смысла.

Ведомый вал.

Материал вала сталь 45 термическая обработка – нормализация.

Диаметр заготовки до 70мм среднее значение  

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

Сечение А-А. Концентрация напряжения обусловлена наличием шпоночной канавки /1, таб.8.5/: , ,  /1, таб.8.8/; /1, стр.163 и 166/.  

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

 

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

 

Суммарный изгиб моментов в сечении А-А

 

 

Момент сопротивления изгибу сечения нетто при d=50мм, b=16, t₁=10

Момент сопротивления кручению сечения нетто

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 

 

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

 

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 

 

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А

 

Сечение К-К. Концентрация напряжения обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягиванием / , ,  [1, таб.8.8]; [1, стр.163 и 166]  

Изгибающий момент

Осевой момент сопротивления при d=45мм.

 

Полярный момент сопротивления

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 

 

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

 

 

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 

 

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения К-К

 

Сечение Л-Л. Это сечение при передачи вращающего момента от ведомого вала через муфту.

Концентрация напряжения обусловлена переходом от ш 45мм к ш38мм /1, таб.8.5/: , ,  /1, таб.8.8/;  /1, стр.163 и 166/.   

Внутренние силовые факторы те же, что и для сечения К-К  

Осевой момент сопротивления сечения при d=38мм.

 

Полярный момент сопротивления

 

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 

Коэффициент запаса прочности

 

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Л-Л

 

Сечение Б-Б. Концентрация напряжения обусловлена наличием шпоночной канавки /1, таб.8.5/: , ,  /1, таб.8.8/;  /1, стр.163 и 166/.  

Изгибающий момент

 

Момент сопротивления изгибу сечения нетто при d=38мм, b=10мм, t₁=5мм

 

 

Момент сопротивления кручению сечения нетто

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 

 

Коэффициент запаса прочности

Коэффициент запаса прочности

 

 

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б-Б

 

 

Результаты поверки сводим в таблицу:

 

Таблица 4.

Сечение	А-А	К-К	Л-Л	Б-Б
Коэффициент запаса S	9.39	5,05	2.9	3.18

Подборка и расчет муфт

 

Муфты выбираем по расчетному моменту и диаметру вала по формуле

 

 (9.1[1,с.170])

 

где К- коэффициент, учитывающий эксплуатационные условия, его значение определим по таблице (9.3[7,с.172]) К=1.25

М_ном – вращающий момент на валу, Н ^. м

[M]- допустимый момент для муфты, Н ^. м

Ведущий вал:

М₁ =52.3 Н ^. м d₁ =38 мм

Принимаем муфту втулочно-пальцевую (МУВП) по ГОСТ 21424-75 для которой [M]=250 H×м

Выбираем муфту МУВП 250

n=4000 об/мин

l_цикл =58 мм-длинна полумуфты

l_ВТ =28 мм- длинна упругой муфты

Z=6- число пальцев

d₀ =28 мм- диаметр упругой втулки

L=121 мм- диаметр муфты Д= 140 мм- диаметр муфты Д₀ =105 мм- диаметр расположения пальцев С=(3…5)мм- зазор между полумуфтами d_п =14мм- диаметр пальца.

Упругие элементы муфты проверяем по напряжениям смятия в предложении равномерного распределения нагрузки между пальцами по формуле

 

 

где [s]_см=2 Н/мм² , допускаемое напряжение смятия.

Пальцы муфты, изготовлены из стали 45 ГОСТ 2050-74 рассчитывают на изгиб по формуле

 

 

где [s]_u – допускаемое напряжение изгиба Н/мм² определяется по формуле

 

 

где s_m – предел текучести материала пальцев Н/мм² по таблице 3.3(1,с.28)s_m =440 Н/мм² тогда

 

 

Условие прочности выполнено.

Ведомый вал:

М₂ =52.3 Н ^. м d₂ =38мм

Где [M]=500H×м

n=4000об/мин

l_цикл =82мм-длинна полумуфты

d_п =14мм- диаметр пальца

l_ВТ =28мм- длинна упругой муфты

Z=8- число пальцев

d₀ =28мм- диаметр упругой втулки

L=169мм- диаметр муфты

Д= 170мм- диаметр муфты

Д₀ =130мм

С=(3…5)мм- зазор между полумуфтами

Проверяем упругую муфту по напряжениям смятия

 

Пальцы муфты, изготовлены из стали 45 ГОСТ 2050-74 рассчитывают на изгиб

 

 

Условие прочности выполнено.

 

ВЫБОР СОРТА МАСЛА

 

Смазывание зубчатого зацепления производится погружением зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10мм. Определим объем масляной ванны,  исходя из расчета 0,25 дм³ масла на 1 кВт передаваемой мощности:

 

Р_тр × 0,25,

 

где: Р_тр – требуемая мощность электродвигателя.

По таблице 8.8 [1, c.164] определяем вязкость масла в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости.

При средней окружной скорости v = 2,19 м/с < 5м/с принимаем кинематическую вязкость масла равной n = 118 cCт.

По таблице 8.10 [1, c.165] выбираем в зависимости от вязкости масло индустриальное И-100А по ГОСТ 20799–75.

Уровень масла контролируется при работе редуктора закрытым жезловым. Подшипники смазываем пластичной смазкой, которую закладывают в подшипниковые камеры при сборке. Периодически смазку пополняют шприцем через пресс-масленки. Сорт смазки УТМ 7.15 [1, c.132].

 

СБОРКА РЕДУКТОРА

 

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

- на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100° С;

- в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в корпус редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.  После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо; в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку; ставят крышки подшипников. Перед постановкой сквозных крышек в протоки закладывают солидол. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.  Затем ввёртывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Литература

1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М. и др., Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для техникумов – М.: Машиностроение, 1979. -351 с.

2. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие:– М.: Высшая шк., 1991.-432 с.

3. Куклин Н.Г., Детали машин. Учебник для учащихся машиностроительных техникумов. М.: Высшая школа,1973. -384 с.

4. Дунаев П.Ф., Курсовое проектирование деталей машин::– М.: Высшая шк., 1984.-255 с.