Расчет промежуточного вала

Задано: l₁=70, l₃=130, l₄=123, d₂=300, d₃=125,

Плоскость Y – Z :

ΣМ_Д= -F_а2·150-F_a3·62,5+F_r3·70-F_r3 (70+130)+E₄(2000+123)=0

E₄ = F_а2·150+F_a3·62,5-F_r3·70+F_r3 ·200/323

E₄ = (1216·150+3949·62,5-1717·70+7925·200)/(323)=5863,9 Н

ΣМ_Е= D₄·323-F_а2·150-F_a3·62,5+F_r3·123-F_r3 (123+130)=0

D₄= (F_а2·150+F_a3·62,5-F_r3·123+F_r3 253)/ 323

D₄=(1216·150+3949·62,5+11717·253-7925·123)/(323)=-344 Н

Проверка: ΣF= D₄+F_r2-F_r3 +E₄=0

344+1717-7925+5863,9=0

Плоскость X-Z:

ΣМ_Д=-F_t2·70-F_t3·(130+70)-Е_х·323

Е_х =(F_t2·70+F_t3·200)/323

Е_х =(4557·70+15043·200)/(232)=10302 Н

ΣМ_Е=F_t3· 123+F_t2·(30+123)-D_x·323

D_x = (- F_t2·253- F_t3·123)/ 323

D_x = (-4557·253-15043·123)/ (323)=-9297,9 Н

Проверка: ΣF= D_x-F_t2-F_t3+ Е_х =0

9297,9-4557-15043+10307=0.

Определим суммарные реакции опор и суммарные моменты:

H

H

Н·мм

Н·мм

Приведенные моменты

Нмм

Нмм

где α=0,58 – коэффициент приведения крутящего момента

Проверка прочности вала

принимаем материал вала сталь 40 ХГР

σ_-1=490, e₀=0,68, m=1,5, к_s=1[1, табл.12.13],

Наибольшее напряжение изгиба и кручения в опасном сечении при кратковременной нагрузке

Н/мм²

Н/мм²

Эквивалентное напряжение

Н/мм²

Проверка вала по запасу статической прочности

>1,5

Расчет тихоходного вала на выносливость

Задано материал вала – сталь 18 ХГТ, σ_В=873, σ_-1=441, τ_-1=226 МПа [1, табл.12.13].

В сечении наибольшего изгибающего момента М=1411·10³ Н·мм, Т=1796, концентрация вызвана наличием шпоночной канавки: b=32 мм, t₁=11 мм, h=18 мм.

Момент сопротивления сечения вала:

мм³

Амплитуда номинальных напряжений

МПа

Коэффициент безопасности в сечении по изгибу

где к_σ – эффективный коэффициент концентрации напряжений в месте шпоночного паза,

β – коэффициент упрочнения,

ε_σ – масштабный фактор,

принимаем к_σ=2,15 при выполнении паза пальцевой фрезой [1, табл.12.5], β=1,8 при шлифовании [1, табл.12.9], ε_σ=0,62 для легированной стали [1, табл.12.3]

полярный момент сопротивления

мм³

МПа

где ψ – коэффициент ассиметрии цикла, принимаем к_τ=2,05, β=1,8, ε_τ=0,7, ψ_τ=0,08 [1, табл.14.6]

Общий коэффициент безопасности по усталостной прочности

>[S]=3

Проверка долговечности опор вала

Задано:F_r=7925 Н, n=146 мин^-1, нагрузка умеренными толчками, вращается внутреннее кольцо. По условиям работы принимаем:

V=1, к_t=1,3 [1, табл. 14.18], e_t=1 [1, табл. 14.19], x=0,35 [1, табл. 14.14], y=0,57

где х – коэффициент радиальной нагрузки;

V – коэффициент вращения;

к_t – температурный коэффициент

Определяем величину эквивалентной динамической нагрузки

P=χ×V×F_t ×R_s× k_T=0,35×1×7925×1,3×1=3606 Н

C=P(60·n·L_h/10⁶)^1/P= 3606(60·146·L_h/10⁶)=174000 Н

Определяем долговечность в часах:

Динамическая грузоподъемность подшипника

(60·n·L_h/10⁶)^1/3=С/Р=174000/3606=48,3

Логарифмируя найдем

Lg L_h=5,05+((6-3,94/3))=5,73

Откуда L_h=54422924 ч

Выбор и проверка шпонок

Хвостовик быстроходного вала d=30 мм b´h´l= 8´7´40 [1, табл. 5.1] шпонка призматическая

Определяем напряжение смятия:

Н/мм²

Допускаемое напряжение [s_см]=150 Н/мм²

Промежуточный вал под колесом

вал d=56 мм b´h´l= 16´10´50 [1, табл. 5.1] Т=661 Нм шпонка призматическая, t₁=7 мм.

Определяем напряжение смятия:

Н/мм²

Тихоходный вал

вал d=75 мм b´h´l= 20´12´90 [1, табл. 5.1] Т=1796 Нм шпонка призматическая, t₁=8 мм.

Определяем напряжение смятия:

Н/мм²

Смазка

Для смазывания зубчатых колес применяем картерную смазку. В корпусе редуктора заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрасыванием попадает на внутренние его части, стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри кожуха образуется взвесь частиц масла в воздухе, которые покрывают поверхность расположенных внутри корпуса деталей. Для смазывания деталей внутри корпуса редуктора выбираем смазку И–FA–68, масло индустриальное без присадок, т.к. полученные скорости вращения валов малы, то конкретная система смазки не обеспечит подшипниковых узлов. Поэтому их необходимо смазывать отдельно, отделив при этом их от попадания на подшипник жидкой смазки. Отделяем подшипники от жидкой смазки внутри корпуса маслосдерживающим кольцом. Кольцо вращается вместе с валом и имеет 2 канавки, треугольного сечения, зазор между кольцами и корпусом 0,1…0,3 мм, выход за торец корпуса 1…2 мм. Выбираем в качестве пластической смазки для подшипниковых узлов солидол жировой ГОСТ 1033-79.