10. Составление расчетной схемы

Расчетная схема составляется по реальному объекту, которым является эскиз ведомого вала. Вал на схеме изображается как брус, закрепленный на двух опорах, которыми являются его подшипники

Рис. 4. Расчетная схема вала.

Силы которые нагружают ведомый вал (Р₂, Т₂) переносятся на схему вала.

Величины сил действующих на вал определяются по следующим

формулам.

Окружная сила:

где М_кр - крутящий момент на ведомом валу [Н.м],

d₂ - диаметр зубчатого колеса [мм.].

Радиальная сила:

где α_w - угол зацепления зубчатых колес равный 20° , tgα_w=0,364,

β- угол наклона зубьев (значение см. расчет зубчатых колес [2]).

Осевая сила:

Сила Q_м на конце вала, возникает от муфты установленной на нем для соединения выходного вала зубчатой передачи со следующим за ней механизмом.

11. Оценка ресурса выбранных подшипников

Реакции в горизонтальной плоскости (R_Г1 и R_Г2).

По схеме горизонтальной плоскости (XOZ) составим уравнение равновесия относительно опоры 1: ∑ m₁ = 0.

Раскроем это уравнение, используя действующие в этой плоскости силы.

, откуда .

Уравнение равновесия относительно опоры 2: ∑ m₂ = 0.

, откуда .

Для проверки правильности решения используем уравнение статики о сумме проекций сил: ∑ Х=0. Раскрывая это уравнение, получим

Равенство свидетельствует о том, что реакции определены правильно.

Аналогично выполняется расчет для схемы в вертикальной

плоскости (YOZ). Здесь действуют сила Т₂ и изгибающий момент от силы A₂.

,

откуда

_откуда

Проверка:

Плоскость действия муфты.

_откуда

_откуда

Проверка:

Полученные значения составляющих реакции по плоскостям разложения в каждой из опор позволяют определить радиальные нагрузки в подшипниках. Для этого нужно сложить полученные составляющие с учетом направления их действия.

На подшипнике 1:

На подшипнике 2:

Полученные значения радиальных нагрузок R^*_r1 и R^*_r2 определены при работе зубчатой передачи на максимальном крутящем моменте. Теперь для оценки ресурса подшипников необходимо учесть фактический режим эксплуатации передачи, предусмотренный техническим заданием. Это достигается расчетом приведенной нагрузки R_r на наиболее нагруженный из подшипников:

Проверка на воздействие осевых сил:

_{Следовательно, осевые силы не влияют на работу подшипников.}

Достаточность выбранного для эскиза подшипника при данных условиях эксплуатации проверяется по следующему условию: коэффициент грузоподъёмности С_r подшипника приведенный в его паспорте (см приложение 4), должен быть не меньше, чем требуемый по условиям эксплуатации С_треб:

Для радиальных подшипников при отсутствии влияния осевых сил

Срок службы в часах L_h определяется следующим образом:

где L-заданный техническим заданием срок службы в годах,

t_сут - время работы в сутки в часах (см. график режима работы),

260- число рабочих дней в году,

n₂ -частота вращения ведомого вала об/мин,

К_σ -коэффициент безопасности, определяется для нужного типа механизма по таблице 1,3. Для одноступенчатых редукторов его значение установлено в диапазоне 1,3-1,4 в зависимости от требуемого уровня надежности в эксплуатации.