- •1. Последовательность выполнения первого этапа ргр
- •1.1. Анализ исходных данных
- •1.2. Подготовка исходных данных для ввода в компьютер
- •1.3. Выбор оптимального варианта компоновки редуктора
- •1.4. Конструирование валов редуктора привода
- •1.5. Выбор подшипников качения для валов редуктора
- •1.6. Кинематический расчет редуктора
- •1.7. Статическое исследование редуктора
- •1.8. Расчет на прочность зубчатых передач редуктора
- •2. Второй этап эскизного проекта. Расчеты подшипников качения редуктора
- •2.1. Определение ресурса подшипников промежуточного вала редуктора
- •2.2. Опоры с коническими и шариковыми радиально-упорными подшипниками
- •3. Третий этап рГр. Конструирование основных соединений, разработка эскиза компоновки и определение основных размеров корпусных деталей
- •3.1. Соединение вал-ступица
- •3.2. Основные размеры корпуса редуктора
- •3.3. Выбор деталей резьбовых соединений
- •3.4. Общие рекомендации к выполнению эскизов
- •Заключение
- •Список литературы
2. Второй этап эскизного проекта. Расчеты подшипников качения редуктора
Для выполнения расчетов подшипников качения используется информация из разделов 1.4, 1.6 и 1.7.
2.1. Определение ресурса подшипников промежуточного вала редуктора
Расчетная схема промежуточного вала рассматривается в двух взаимноперпендикулярных плоскостях – плоскости XY и XZ и представлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1
Для определения пяти опорных реакций в опорах 3 и 4 (соответственно опоры быстроходного вала обозначены 1 и 2, а опоры тихоходного 5 и 6) используются уравнения статики. Координаты e и c найдены по рис. 1.4 раздела 1.4.
Нагрузки на подшипник определяются геометрическим суммированием опорных реакций по формулам:
– опора 3 – плавающая нагружена радиальной нагрузкой
, Н;
– опора 4 – фиксированная нагружена радиальной и осевой нагрузками
, Н;
Fa = R4X .
Заметим, что при изменении знака вращающего момента направление силы Fa1(Т) меняется на противоположное и ситуация меняется.
Диаметр dП цапфы вала найден ранее (см. п.1.4), это дает возможность предварительно подобрать подшипники для рассматриваемых опор. Начинают подбор с подшипников шариковых однорядных легкой серии.
Пример. dП = 25 мм, что соответствует подшипнику № 205, с размерами D = 52 мм, d = 25 мм, bП = 15 мм, динамическая грузоподъемность С = 14000 Н, статическая грузоподъемность С0 = 6950 Н.
Ресурс подшипника Lh определяется из равенства:
, час,
где a1, a2 – коэффициенты, учитывающие свойства материалов колец и тел качения и вероятность безотказной работы, определяемые по табл. 16.3 [2]. В проектных расчетах можно принимать a1 a2 = 1; – показатель степени кривой усталости. Для шариковых подшипников = 3, для роликовых = 3,33; n – частота вращения, в нашем случае n = n2Б = n1Т; P – эквивалентная нагрузка, определяемая уравнением:
Pr = (X V Fr + Y Fa) Kд Kt,
решаемым с привлечением таблиц из каталогов и справочников (например, табл. 16.5 [2]).
Порядок определения P следующий. Вначале определяется (выбирается) тип подшипника, например, радиальный шариковый однорядный и вычисляется отношение Fa / C0, и находится значение параметра осевого нагружения e. Затем, вычисляется величина Fa / (V Fr), которая сравнивается с параметром e. При этом возможны три варианта:
-
Fa / (V Fr) < e;
-
Fa / (V Fr) = e;
-
Fa / (V Fr) > e.
Каждому из этих вариантов соответствуют определенные значения коэффициента радиальной – X и осевой – Y нагрузок.
Коэффициент V в формуле зависит от вида нагружения его колес. В нашем случае внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом, а наружное – неподвижно, поэтому V = 1, коэффициент динамической нагрузки Kд = 1,3 (для редукторов), а температурный коэффициент Kt = 1.
Работоспособность подшипника считается обеспеченной с вероятностью безотказной работы 0,9, если соблюдается условие
Lh Lhe,
принимаемое по табл. 1.1. В противном случае необходимо использовать подшипники средней или тяжелой серии или, если это не приводит к цели, в опорах устанавливают радиально-упорные конические или шариковые радиально-упорные подшипники.
2.2. Опоры с коническими и шариковыми радиально-упорными подшипниками
Для промежуточных валов редукторов с цилиндрическими зубчатыми колесами, в основном, применяется схема «враспор», показанная на рис. 2.2.
Рис. 2.2
2.2.1. Радиально-упорные конические подшипники (тип 7000)
Конические радиально-упорные подшипники подбираются по ГОСТ 333-79 исходя из ранее найденного диаметра dП . Из каталога находятся их параметры – размеры, динамическую грузоподъемность C и статическую грузоподъемность C0, а также параметр осевого нагружения e и коэффициент осевой нагрузки Y. В случае, если в таблицах параметр e не приводится, его можно вычислить из условия: e = 1,5 tg, где – угол контакта (обычно = 12…18).
Радиальные нагрузки определены выше (это Fr3 и Fr4), осевые нагрузки определяются в следующем порядке:
1) составляется уравнение равновесия, для нашего случая:
FA + Fa3 – Fa4 = 0;
2) подсчитываются значения собственных осевых составляющих
S3 = 0,83 e Fr3;
S4 = 0,83 e Fr4;
3) для обеспечения работоспособности подшипника необходимо соблюдения условий
Fa3 S3 и Fa4 S4,
нарушение которых приводит к перераспределению нагрузки на тела качения на один – два ролика и к резкому сокращению ресурса подшипника;
4) определяются Fa3 и Fa4, для чего статически неопределимая задача решается методом попыток. Сначала предполагают Fa3 = S3, при этом
Fa4 = FA + S3 S4.
При соблюдении этого условия назначаем:
Fa3 = S3 и Fa4 = FA + S3.
В противном случае принимают:
Fa4 = S4 и Fa3 = S4 – FA.
Эквивалентна нагрузка подсчитывается по формулам:
– при Fa / (V Fr) e,
P = V Fr Kд Kt; (2.1)
– при Fa / (V Fr) > e,
P = (X V Fr + Y Fa) Kд Kt
с подстановкой X = 0,4 и Y, выбранного из каталога.
Далее определяется ресурс подшипника Lh (см. п. 2.1) и проверяется условие Lh Lhe.
2.2.2. Радиально-упорные шариковые подшипники (тип 6000)
Алгоритм определения осевых сил аналогичен приведенному в п. 2.2.1, однако значение параметра осевого нагружения e зависит от отношения радиальной нагрузки к осевой Fa / (V Fr) нелинейно и значение e определяется по табл. 16.5 [2], по которой можно в зависимости от соотношения Fa / (V Fr) e или в противном случае выбрать коэффициенты X и Y и найти эквивалентную нагрузку по формулам (2.1).