Х. Подбор подшипников. Быстроходный вал (червяк)

1.Определяем размер и направление действующих на подшипник сил:

F_r_А=√Х²_А+ Y²_А=√290²+74²=300 Н,

F_r_В=√Х²_В+ Y²_В=√290²+822²=872 Н.

Осевая сила F_а1=2460Н.

Большая радиальная нагрузка действует на опору В, на нее же действует и осевая сила, поэтому подбор подшипников придется вести для этой опоры.

2. Определяем тип подшипника. При значительном превышении осевой нагрузки F_а1 над радиальной F_r_В (в нашем случае примерно в три раза) целесообразно применить конические роликоподшипники.

3. Определяем осевые составляющие реакции для предварительно назначенного подшипника 7308 средней серии при е=0.278 (см. таблицу П43[1]):

S_A=0.83е F_r_А=0.83*0.278*300=69 Н,

S_В=0.83е F_r_В=0.83*0.278*872=201 Н

4.Находим суммарные осевые нагрузки: так как S_A< S_В и

F_a₁=2550Н> (S_В -S_A)=201-69=132, то: F_a= S_A=69 Н и

F_a_В= S_A+ F_a₁=69+2460=2529 Н.

5. При F_аВ/ (VF_r_В)=2529/(1*872)> е=0.278 по табл. П43[1] принимаем Х=0.4 и Y=2.158.

6.Назначаем долговечность подшипника и определяем значения соответствующих коэффициентов. Назначаем L_h=15*10³ч; V=1, так как вращается внутренне кольцо(см. таблицу П46[1]), К_б=1.6 при умеренных толчках; К_т=1 (см. таблицу П47[1]). α=10/3 для роликовых подшипников.

7. Вычисляем требуемую динамическую грузоподъемность подшипника:

С_тр=(ХVF_r_В+ YF_аВ)К_бК_т(6*10^-5 n L_h)^1/α=(0.4*1*872+2.158*2529)1.6*(6*10^-5 *1440*15*10³)^0.3=(342+5670)1.6*8.57=82.5 кН.

8. По табл. П43[1] окончательно принимаем конический роликоподшипник 7608 средней серии, для которого d=35 мм, D=80 мм, Т_max=23 мм, С=78,5 кН.

Проверим долговечность назначенного подшипника 7608 при е=0.296, Х=0.4, Y=2.026 [табл. П43].

Осевая составляющая и суммарная осевая нагрузка (расчетная):

S_A=0.83е F_r_А=0.83*0.296*300=74 Н

F_a_В= S_A+ F_a₁=74+2460=2534 Н

Долговечность L_h=[С/( ХVF_r_В+ YF_аВ)К_бК_т]^10/3*10⁵/6n=[78.5*10³/( 0.4*1*872+ 2.026*2534)1.6*1]^10/3*10⁵/6*1440=15.45 *10³ ч, что удовлетворяет требованию долговечности редукторных подшипников.

Итак, окончательно принимаем конический роликоподшипник 7608, для которого d=40мм, D=90 мм, Т_ma_х=35.5 мм, С=78.5 кН, е=0.296,

n_пр>4*10³мин^-1.

9. Проверим ориентировочно принятое расстояние а₁:

а=0.5 Т_ma_х+(е/3)( d+D)=0.5*35.5+(0.296/3)(40+90)=17.75+12.82=30.57 мм,

Так как а< Т_ma_х, то реакции приложены в точках А и В при

а₁=115+ Т_ma_х-а=115+35.5-30.57=120 мм.

Незначительное увеличение а₁ приведет к уменьшению Y_Ви, следовательно, F_r_В и С_тр, что не повлияет на долговечность подшипника.

Тихоходный вал.

1. Определяем значение и направление действующих на подшипник сил: радиальные нагрузки (реакции):

F_r_А=√ Х_А²+ Y_А²=√ 1230²+(-143)²=1238 Н,

F_r_В=√ Х_В²+ Y_В²=√ 1230²+ (1039)²=1610 Н.

Осевая сила F_а2=580 Н.

2.Выбираем тип подшипника. Так как (F_а2/F_r_В)*100%=(580/1610)*100%=36.0%>20…25%., то принимаем радиально-упорные конические роликоподшипники легкой серии.

3. Определяем осевые составляющие реакций конических роликоподшипников при е=0.414 (см. таблицу П43[1]) для предварительно назначенного подшипника 7209 легкой серии:

S_A=0.83е F_r_А=0.83*0.414*1238=425 Н,

S_В=0.83е F_r_В=0.83*0.414*1610=553Н

4.Находим суммарные осевые нагрузки: так как S_A< S_В и

F_a₂=580 Н> (S_В -S_A)=(553-425)=128 Н, то: F_a_А= S_A=425 Н и

F_A_В= S_A+ F_a₂=425+580=1005 Н.

5. Назначаем долговечность подшипника и определяем значения соответствующих коэффициентов. Как и для быстроходного вала, принимаем L_h=15*10³ч; V=1, К_б=1.6 при умеренных толчках; К_т=1 (см. таблицу П47[1]), α=10/3, n=n₂=90 об/мин.

При F_аА/ (VF_r_А)=425/(1*1238)=0.344< е, получаем Х=1, Y=0;

При F_аВ/ (VF_r_В)=1005/(1*1610)=0.615> е, то по табл. П43[1] принимаем Х=0.4 и Y=1.450.

6. Определим опору, на которую действует наибольшая эквивалентная нагрузка: Р_А=( ХVF_rA+ YF_aA) К_б К_т=( 1*1*1238+ 0) 1.6*1=1980 Н;

Р_В=( ХVF_r_В+ YF_a_В) К_б К_т=( 0.4*1*1610+1.450*1005) 1.6*1=3362 Н=Р_ma_х.

Следовательно, требуемую динамическую грузоподъемность необходимо найти для опоры В, как наиболее нагруженной:

С_тр=Р_В(6*10^-5 n₂ L_h)^1/α=

=3362*(6*10^-5 *90*15*10³)^0.3=3510*3.74=13.10 кН.

7. По табл. П43[1] окончательно принимаем конический роликоподшипник 7209, для которого d=45 мм, D=85 мм, Т_max=20.5 мм.

Находим С=41,9 кН>С_тр=13.10 кН, е=0.414, n_пр>4*10³ мин^-1.

ХI. Тепловой расчет редуктора.

Площадь теплоотдающей поверхности редуктора можно прибиженно найти по формуле: S=20a²_w=20*0.150²=0.45 м².

Принимая коэффициент теплоотдачи k_t=13 Вт/(м²*°С) и температуру воздуха t_В=20°С, вычисляем температуру масла в картере редуктора:

t_М=Р₁(1-η)/ k_t S+ t_В= [2.84*10²*(1-0.806)/13*0.45]+20°С =114°С, что значительно выше допускаемой температуры [t_М]=60…90 °С.

Уменьшить нагрев редуктора можно следующими способами:

1. Увеличить k_t, при хорошей циркуляции воздуха k_t=18 Вт/(м²*°С).

2. Изготовить корпус редуктора ребристым, при этом его теплоотдающая поверхность увеличиться на 20…25%;

3. Задать кратковременно-прерывистый режим работы редуктора.

В нашем случае используем последние два способа.

Если изготовить корпус редуктора ребристым, то S_ребр=1.22S=1.22*0.45 м².

ХII. Посадка деталей и сборочных единиц редуктора.

Внутренние кольца подшипников насаживаем на валы с натягом, значение которого соответствует полю допуска k6, а наружные кольца в корпус—по переходной посадке, значение которой соответствует полю допуска Н7.

Для ступицы детали, насаживаемой на выходной конец вала и для ступицы червячного колеса принимаем посадки с натягом, значение которого соответствует полю допуска k6 и Н7/р6.

ХIII. Смазка зубчатых колес и подшипников.

Зацепление червячной пары и подшипники редуктора смазываются маслом И=100А (при V_S=4.56 м/с), разбрызгиваемым из общей масляной ванны (картера) вращающимися крыльчатками-брызговиками, насаженными на вал

червяка. Брызговики сделаны разъемными, их половины стянуты болтами.

Литература

Основная

1 Куклин Н. Г., Куклина Г. С. - Детали машин: Учеб.для машинострои.спец.

техникумов. – М.: Высш. шк., 1987 – 383с.: ил.

2 Курмаз Л.В. Скойбеда А.Т. - Детали машин. Проектирование: М.: Высш.

шк., 2002. - 386 с.: ил.

3 Устюгов И.И. - Детали машин: Учеб.пособие для учащихся техникумов.—

2-е изд., перераб. и доп.: М.: Высш. школа, 1981.—399 с, ил.

техникумов. – М.: Высш. шк., 1987 – 383с.: ил.

Дополнительная

4 И. М.Чернин – Расчеты деталей машин: Справ. Пособие: Мн.: выс. шк.,