Вычерчиваем упрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одно целое с валом; длина ступицы колеса равна ширине венца и не выступает за пределы прямоугольника.
Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса:
а) принимаем зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса А1= 1,2·δ=1,2·8=9,6 мм, принимаю А1=10 мм; при наличии ступицы зазор берется от торца ступицы;
б) принимаем зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса А=δ=8 мм;
в) принимаем расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса А=δ=8 мм; если диаметр окружности вершин зубьев шестерни окажется больше наружного диаметра подшипника, то расстояние А надо брать от шестерни.
Предварительно намечаем радиальные шарикоподшипники средней серии; габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников. Габариты подшипников заносим в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 Габариты подшипников.
Условное
Обозначение подшипника
d, мм
D, мм
В, мм
С, кН
Со, кН
307
35
80
21
33,2
18
310
50
110
27
65,8
36
Принимаем для смазки подшипников пластичный смазочный материал. Для предотвращения вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичного смазочного материала жидким маслом из зоны зацепления устанавливаем мазеудерживающие кольца. Их ширина определяет размер у=8÷12мм.
Принимаю у=8 мм.
Измерением находим расстояние на ведущем валу l1=43,5 мм и на ведомом l2=48,5 мм
Принимаю окончательно l1= l2=50 мм
Измерением устанавливаем расстояние, определяющие положение шкива, относительно ближайшей опоры ведущего вала l3, принимаю окончательно l3=65 мм.
8. Проверка долговечности подшипников
Ведущий вал
Выписываю Ft=2456,96 кВт, Fr=1134,9 Н∙м, Fa=387 Н∙м, Fb=1340,13 Н, l1=l2=50 мм, l3=65 мм, d1=79 мм, d2=281 мм из проделанных расчетов.
8.1. Реакции опор Rx2 в плоскости Xz.
Rx1=(1/2l1)(Fb(l3 + 2l1)+Ft·l1),
z Rx2=(1/2l1)(-Fb·l3 + Ft · l1),
x Проверка: Rx1 +Rx2- Fb-Ft = 0,
Rx1
_ Fr _
_ 1 _ 2
Fa
Fb Ry1 Ry2
Ft
l3 l1 l1
Rx1=(1/2·0,05)(1340,13(0,065+2·0,05)+2456,96·0,05)=3439,69 Н
Rx2=(1/2·0,05)(-1340·0,065 + 2456,96 · 0,05)= 357,48 Н
Проверка: 3439,69 +357,48- 1340-2456,96=0
3797,17-3797,17=0
0=0
В вертикальной плоскости Yz силу давления на вал от ременной передачи не учитываю, т.к. ременная передача по условию проектирования находится в горизонтальной плоскости и вертикальная составляющая от Fb будет незначительной.
В плоскости Yz
Ry1 = 1/2l1 (Fr·l1+ Fa·d1/2),
Ry2 = 1/2l1 (Fr·l1- Fa·d1/2),
Проверка: -Ry1+Fr-Ry2=0,
Ry1 = 1/2·0,05(1134,9·0,05+ 387·0,07/2)= 702,9 Н
Ry2 = 1/2·0,05(1134,9·0,05- 387·0,07/2) =432 Н
Проверка: -702,9+1134,9-432=0
1134,9-1134,9=0
0=0
8.2. Суммарные реакции:
,
,
=3510,77 Н
=560,73 Н
8.3.Определение эквивалентной нагрузки
Pэ = (x·V·Pr1+y·Pa) ·Kv·Kt ,
где Pa=Fa=310 Н·м;
V =1 - вращается внутреннее кольцо;
Kv = 1 - коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров.
(Табл. 9.19. Л1.с.214.).
Отношение Pa/Cо – эта величина должна соответствовать,
согласно Табл. 9.18. Л1.с212.
Pa/Cо=387/18000=0,0172 ≤ e=0,22
Отношение Pa/Pr1 -> e
Pa/Pr1=387/3510,77=0,11245; е=0,3; x=0,56; y=1,45 ; табл. 9.18.
Pэ = (0,56·1·3510,77+1,45·387) ·1·1=1993,2296 Н
8.4. Долговечность подшипника
L = (C·103 / Рэ)3 млн. об. (8.2)
L = (33,2·103 / 1993,2296)3=4621,06 млн. об.
Расчетная долговечность подшипника
Lh = L·106 / 60 · n2, (8.3.)
где n2 –частота вращения ведущего вала, об/мин;
Lh – Расчетная долговечность, млн. об.;
L - долговечность подшипника, млн. об.
Lh = 4621,06·106 / 60·315=244,5·103 млн. об.>10000 млн. об.
Ведомый вал
Rу4
-- --
Rx3 -- -- 4
Ry3 Rx4
l2 l2
у
z
x
8.5. Реакции опор в плоскости xZ
Rx3 = Rx4 = Ft/2,
Rx3 = Rx4 =2456,96/2=1228,48 Н
В плоскости yZ:
Ry3 = 1/2l2(-Fr·l2 + Fa· d2/2),
Ry4 = 1/2l2(Fr·l2 + Fa· d2/2),
Проверка: -Ry4 – Fr + Ry4 = 0,
Ry3 = (1/2·0,05)(-1134,9·0,05+387·0,25/2)=-86,2 Н
Ry4 = (1/2·0,05)(1134,9·0,05+387·0,25/2)= 1053,7 Н
Проверка: -Ry3 - Fr + Ry4=0
86,2-1134,9+1053,7=0
1134,9-1134,9=0
0=0
8.6. Суммарные реакции:
,
,
=1105,66 Н
=1361 Н
Pэ = (x·V·Pr4+y·Pa) ·Kv·Kt ,
Отношение
Pa/Cо=387/36000=0,0086 ≤ e=0,22
Отношение Pa/Pr4 -> e
Pa/Pr4=387/1361=0,227 е=0,38; x=0,56; y=1,15; табл. 9.18.
Pэ = (0,56·1·1361+1,15·387) ·1·1=1118,66 Н
8.7. Определение расчетной долговечности:
L = (C·103 / Рэ)3 млн. об.
L = (65,8·103 / 1118,66)3=203,508·103 млн. об.
Расчетная долговечность
Lh = L·106 / 60 ·n3,
где n3 - об/мин. частота вращения ведомого вала.
Lh = 203,508·106 / 60 ·88= 38543,2 млн. об.
9. Проверка прочности шпоночных соединений
9.1. Подбор шпонок по ГОСТ 23360 – 78 (табл. 9.1, ГОСТ 24071 – 80 табл.9.2.)
Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.
Для ведущего вала редуктора:
b×h=8×7 мм; t1=4 мм; t2=3,3 мм; d=30 мм; L=53 мм; фаска 0,25×45°.
Для ведомого вала редуктора под муфтой:
b×h=14×9 мм; t1=5,5 мм; t2=3,8 мм; d=45 мм; L=65 мм; фаска 0,3×45°.
Для ведомого вала редуктора под колесом:
b×h=16×10 мм; t1=6 мм; t2=3,8 мм; d=55 мм; L=40 мм; фаска 0,35×45°.
9.2. Определение напряжения смятия и условия прочности
Gсм = 2Т /d(h-t1)(L-b) ≤ {Gсм}, (9.1)
где Gсм - напряжения смятия и условия прочности, мПа;
Т - вращающий момент на валу, Н·м;
d - диаметр вала, мм;
h - высота шпонки, мм;
L – длинна шпонки, мм;
в – ширина шпонки, мм.
Допускаемое напряжение при стальной ступице - {Gсм} = 100 ÷ 120МПа;
при чугунной - {Gсм} = 50 ÷ 70 МПа.
Принимаю: для чугунной ступицы {Gсм}=70 МПа;
для стальной ступицы {Gсм}=120 МПа.
Ведущий вал:
b×h=8×7 мм; t1=4 мм; t2=3,3 мм; d=30 мм; L=53 мм; фаска 0,25×45°
(материал шкива – чугун марки СЧ-15).
Gсм = 2Т1/d (h-t1)(L-b) , (9.2)
Gсм = 2·78,5·103/30(7-4)(53-8)=157·103/4050=38,76 МПа<{Gсм}
38,76 МПа<70 МПа
Условие выполнено
9.3. Ведомый вал
b×h=14×9 мм; t1=5,5 мм; t2=3,8 мм; d=45 мм; L=65 мм; фаска 0,3×45°.
Проверка шпонки под муфтой:
Gсм = 2Т3/d (h-t1)(L-b); (9.3)
(материал полумуфты СЧ-20).
Gсм = 2·259,553·103/45 (9-5,5)(65-14)=519,106·103 /8032,5=64,62 МПа<{Gсм}
64,62 МПа<70 МПа
Условие выполнено
9.4. Проверка шпонки под зубчатым колесом:
b×h=16×10 мм; t1=6 мм; t2=3,8 мм; d=55 мм; L=40 мм; фаска 0,35×45°.
Gсм=2Т2/d (h-t1)(L-b) <{Gсм}, (9.4)
(зубчатое колесо из стали)
Gсм=2·367,42·103/55 (10-6)(40-16)=529,7·103/5280=100,32 МПа< {Gсм}
100,32 МПа< 120 МПа
Условие выполнено
10. Проверочный расчет ведомого вала
10.1. Проверочный (уточненный) расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнения их с требуемыми (допускаемыми) значениями {S}
Соблюдение прочности при S≥ {S}=25 Л.3 с. 161
Согласно сборочному чертежу составил расчетную схему и построить эпюры Mx, My, Mk,Ft,Fa Ry4
Ry3 С
Rx3
L3
А Fr
L2
В
Rx4
L2
+
МyВ
MxBслева
