11 Проверка долговечности подшипников качения опор

промежуточного вала

Исходные данные для расчета:

Подшипник 46308 – средняя серия;

Реакция в опоре А равна 1,12 кН;

Реакция в опоре D равна 7,4 кН;

Осевое усилие в опоре А равно 2,06 кН;

Осевое усилие в опоре D отсутствует, так как опора является подвижной;

Режим нагружения III;

Динамическая грузоподъемность С = 39,2 кН;

Статическая грузоподъемность С₀ = 30,7 кН;

Условие работоспособности подшипника С_р < С,

где С_р – расчетное значение грузоподъемности;

С – паспортное значение;

С_р = р∙ , (78)

где р – эквивалентная нагрузка, действующая на опору А и опору D:

p_A=(x_A∙υ_А∙R_A+y_A∙F_αA)∙k_Б∙k_T, (79)

p_D = (x_D∙υ_D∙R_D + y_D∙F_αD)∙k_Б∙k_T,

где х_A – коэффициент радиальной нагрузки для опоры А определим согласно [3, c. 360] по таблице 16.5, равен 0,37 (F_aA/C_o=2,06/30,7=0,067, F_aA/(VF_r)=2,06/1,12=1,84);

x_D – коэффициент радиальной нагрузки для опоры D определим по таблице 16.5 согласно [3, c. 360], равен 1 (F_aD=0);

υ_А – коэффициент вращения для подшипника в опоре А равен 1,так как вращается внутреннее колесо;

υ_D - коэффициент вращения для подшипника в опоре D равен 1, так как вращается внутренне колесо;

y_A – коэффициент осевой нагрузки для опоры А определим согласно [3, c. 360] по таблице 16.5, равен 0,66;

y_D – коэффициент осевой нагрузки для опоры D определим по таблице 16.5 согласно [3, c. 360], равен 0;

k_Б – коэффициент безопасности, учитываемый характер нагрузки при умеренном режиме работы равен 1,3;

k_T – температурный коэффициент для стали 40ХН принимаем согласно [3, c. 358] равным 1.

p_A = (0,37∙1∙1,12 + 0,66∙2,06)∙1,3∙1 = 2,306 кН,

p_D = (1∙1∙7,4 + 0)∙1,3∙1 = 9,62 кН,

а₁ – коэффициент надежности подшипников [3,табл.16.3] равен 1;

а₂ – обобщенный коэффициент совместного влияния качества и условий эксплуатации согласно [3, табл.16.3] равен 0,75;

L – ресурс;

L = (60∙n∙L_hЕ)/10⁶,

где L_hЕ – время работы в часах, ч.;

n – частота вращения промежуточного вала, об/мин;

L = (60∙223,3^.2160)/10⁶ = 28,9 млн.об.

Опора D является более нагруженной, дальнейший расчет ведем по ней.

p – показатель степени определим согласно [3, c. 356] равен 3;

С_р = 9620∙ = 32493 Н;

Условие работоспособности подшипника выполняется, т.е. С_р < С;

32,493 < 39,200.

Приведенные расчеты показали, что при заданном режиме эксплуатации тихоходная ступень обеспечивает необходимую долговечность по прочности зубьев, а также обеспечена работоспособность промежуточного вала по усталостной прочности и по грузоподъемности подшипников качения.

12 Проверочный расчет шпоночных соединений

Длина ступицы колес:

l_ст = (0,8 …1,2)∙d_в, (80)

где d_в - диаметр вала под колесом;

Длина ступицы колеса тихоходного вала определяется по формуле:

l_ст = d_к∙1 = 85∙0,8 = 68 мм.

Диаметр ступицы колеса тихоходной ступени определим по формуле:

d_ст = d_к∙(1,5..1,55) = 85∙1,53 = 130 мм. (81)

Условие прочности для призматических шпонок:

σ_см = (4∙Т)/(h∙l∙d)≥[σ_см], (82)

где Т – вращательный момент;

h – высота шпонки;

[σ_см] – допускаемое напряжение на смятие, лежит в пределах от 80 до 150 МПа, примем для расчетов [σ_см]=120 МПа;

b – ширина шпонки.

Расчет шпонки для входного вала d_ср=29,1 мм в месте соединения с муфтой , t₁=3,5, t₂=2,8.

Выразим рабочую длину шпонки:

l_р = (4∙Т)/(h∙d∙[σ_см]) = (4∙64,8∙10³)/(120∙6∙29,1) = 12,4 мм. (83)

Полная длина шпонки:

L_п = l_р + b = 12,4 + 6 = 18,4 мм.

Принимаем по стандартному ряду L = 20 мм.

Выбираем шпонку 6×6×20 в соответствии с ГОСТ 23360-78.

Для колеса быстроходной ступени примем сечение шпонки , t₁=5,5, t₂=3,8, d_в=47 мм.

Выразим рабочую длину шпонки:

l_р = (4∙Т)/(h∙d∙[σ_см]) = (4∙267,6∙10³)/(9∙48∙120) = 20,6 мм;

Полная длина шпонки:

L_п = l_р + b = 20,6 + 14 = 34,6 мм; (84)

Принимаем по стандартному ряду L = 36 мм.

Выбираем шпонку 14×9×36 в соответствии с ГОСТ 23360-78.

Для колеса тихоходной ступени примем сечение шпонки , t₁=9, t₂=5,4, так как d_в= 85 мм.

Выразим рабочую длину шпонки:

l_р = (4∙Т)/(h∙d∙[σ_см]) = (4∙1148,5∙10³)/(14∙85∙120) = 32,2 мм;

Полная длина шпонки:

L_п = l_р + b = 32,2 + 22 = 54,2 мм;

Принимаем по стандартному ряду L = 63 мм.

Выбираем шпонку 22×14×63 в соответствии с ГОСТ 23360-78.

Для хвостовика выходного вала примем сечение шпонки , t₁=7, t₂=4,4, так как d_в= 60 мм.

Выразим рабочую длину шпонки:

l_р = (4∙Т)/(h∙d∙[σ_см]) = (4∙1137∙10³)/(11∙60∙120) = 57,4 мм;

Полная длина шпонки:

L_п = l_шп + b = 57,4 + 18 = 75,4 мм.

Принимаем по стандартному ряду L = 80 мм.

Выбираем шпонку 18×11×80 в соответствии с ГОСТ 23360-78.