3.7.Проверочный расчёт шпонок

Призматические шпонки проверяют на смятие. Проверке подлежат две шпонки - в месте посадки полумуфты и в месте установки мешалки.

Условие прочности:

, (3.13)

где d - диаметр вала в месте установки шпонки; 1_р = (1 – в) - рабочая длина шпонки со скругленными торцами в мм (1-полная длина шпонки); в,h,t - стандартные размеры (табл.55 прил.1, рис. 3.15); [_см] = 80 - 150 н/мм² - допускаемое напряжение на смятие.

Рис. 3.15. Соединение призматической шпонкой

3.8.Проверка пригодности подшипников

Пригодность подшипников качения определяется сопоставлением расчётной динамической грузоподъемности С_р с базовой (табличной ) С.

Расчёт динамической грузоподъёмности производится по формуле

, (3.14)

где L_h срок службы (ресурс) узла; L_h = 10 • 10³  20 • 10³ ч; п - число оборотов вала в минуту; Р_Е - эквивалентная динамическая нагрузка ;

m =3 (для шарикоподшипников).

Определение сил, нагружающих подшипники. Радиальные нагрузки F_r на подшипники равны радиальным реакциям R_A , R_B (см. расчет вала на прочность).

Осевые нагрузки. При установке вала в шариковых радиальных подшипниках осевая сила F_a, нагружающая подшипник, равна внешней осевой силе F _A, действующей на вал:

, (3.15)

где Р - давление в аппарате; G - вес вала и мешалки; d_рас - расчётный диаметр вала в уплотнении, установленном на крышке аппарата (d₆); d_рас =d+5 мм.

При размещении вала в радиально-упорных подшипниках осевые силы F_a, нагружающие подшипники, находят с учётом осевых составляющих S от действия радиальных сил F_r: для шарикоподшипников S = e F_r ; для роликоподшипников – S = 0,83 e F_r ; где F_r - реакция наиболее нагруженной опоры (R_A или R_В); е - коэффициент осевого нагружения подшипника (табл.50).

Последовательность расчёта.

1. Для выбранного подшипника (см. конструирование вала и подшипникового узла) выписывают значения динамической С и статической грузоподъёмности С₀, (табл.48,49 прил.1)3.22, 3.23).

2. По отношению F_А/ С₀, (табл.50 прил.1) выписывают значения коэффициента осевого нагружения е.

3. Определяют осевые составляющие.

Например, для двухопорного узла: в опоре А S = е  F _r1 ; в опоре В S = е  F _r2 .

4. Определяют осевую результирующую нагрузку на подшипники в соответствии с условиями нагружения:

Условия нагружения	Осевые нагрузки
S1  S2 ; FA  0 S1 < S2 ; FA  S2 - S1	Fa1= S1 Fa2 = Fa1+ FA
S1 < S2 ; FA < S2 - S1	Fa2 = S2 - FA Fa1= Fa2- FA

5 Сравнивают отношение F_A /(V F_r) с коэффициентом е и принимают значения коэффициентов x и у: при F_A /(V F_r) < е: х = 1, у = 0; при F_A /(V F_r ) > e - по табл. 51 прил.1.

6. Вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку:

, кН , (3.16)

где V - коэффициент вращения; V = l при вращении внутреннего кольца подшипника; коэффициент безопасности k_б =1,1 - 1,5 (меньшее значение принимают для односменной работы, большее - для круглосуточной), значение температурного коэффициента k_Т принимают в зависимости от рабочей температуры подшипника: k_Т = 1 (при t  100°С); k_Т = 1.05 (при t = 100 - 125°С).

При установке вала в двух подшипниках качения эквивалентную нагрузку Р_Е рассчитывают для обеих опор и определяют наиболее нагруженную, для которой и рассчитывают динамическую грузоподъёмность.

7. По формуле (3.14) определяют грузоподъёмность С_р и сравнивают её с табличным значением.

Если C_p < С, то подшипник пригоден. Если данное условие не выполняется, необходимо применить подшипник другой серии (с большей грузоподъемностью). При этом надо учесть, что увеличение диаметра наружного кольца подшипника приведёт к изменению размеров корпуса и крышек подшипникового узла.

Если второй опорой является подшипник скольжения (рис.3.16), то его пригодность проверяют по условиям:

; (3.17)

, (3.18)

где - среднее давление в подшипнике,F_r - радиальная нагрузка на подшипник скольжения (радиальная реакция в подшипнике скольжения R_Б); d – диаметр вала под подшипником скольжения, l - длина подшипника; V - скорость скольжения; м/с.

Условие (3.17) отражает требования к износостойкости подшипника, условие (3.18) ограничивает нагрев трущихся поверхностей. Для работы в агрессивных средах вкладыши изготавливают из графита, при этом иимеют значения:= 2МПа;

=2

Рис.3.16. Нижняя опора вала – подшипник скольжения

Выполнение графической части проекта. Графическая часть проекта состоит из сборочных чертежей: общего вида аппарата с перемешивающим устройством и приводом (рис.11 прил.2) и отдельных узлов – привода (рис.12 прил.2), корпуса аппарата, крышки аппарата (по указанию преподавателя). Каждый сборочный чертеж сопровождается спецификацией. Примеры спецификаций приведены в прил. 2 (рис.13-15). Требования к графической части и расчетно-пояснительной записке изложены в литературе 4.