VIII . Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений.

Быстроходный вал.

Для выходного конца вала диаметром d_в1 = 18 мм по табл. П49 подбираем призматическую шпонку b x h = 6 x 6 мм при t₁ = 4 мм. Так как длина выходного конца вала l₁ = 34 мм, то принимаем длину шпонки l = 28 мм.

Расчетная длина шпонки со скрученными торцами

l_p = l – b = 28 – 6 = 22 мм.

Так как на выходные концы валов возложена посадка чугунной детали, то допускаемое напряжение смятия следует принять для чугунных ступиц, для которых [s_см] = 60…90 МПа.

Тихоходный вал.

а) Для выходного конца вала при d_в2 = 24 мм по табл. П49 подбираем призматическую шпонку b x h = 8 х 7 мм при t₁ = 4 мм. Так как длина выходного конца вала l₂ = 40 мм, то принимаем длину шпонки l = 34 мм.

Расчетная длина шпонки со скругленными торцами

l_p = l – b = 34 – 7 = 27 мм.

Проверяем соединение на смятие:

б) Для посадки ступицы зубчатого колеса на вал при  = 36 мм по таблице П49 подбираем призматическую шпонку b x h = 10 х 8 мм при t₁ = 5 мм. Для стальной ступицы [s_см] = 100…150 МПа. Так как длина ступицы колеса l_ст = 45 мм, то длину шпонки примем 35 мм.

Расчетная длина шпонки со скругленными торцами

l_p = l – b = 35 – 8 = 27 мм.

Проверяем запроектированное шпоночное соединение на смятие:

IX . Подбор подшипников.

Быстроходный вал.

а) Определяем суммарные радиальные нагрузки подшипников:

б) Вал шестерни предполагается смонтировать на радиально-упорных конических роликоподшипниках. По формуле (212) определяем осевые составляющие реакций конических роликоподшипников при е = 0,365 для ориентировочно легкой серии с d = 30 мм:

S_A = 0,83е F_rA = 0,83 × 0,365 × 472 = 143 Н;

S_В = 0,83е F_rВ = 0,83 × 0,365 × 173 = 52 Н.

в) по табл. 5 находим суммарные осевые нагрузки. Так как S_A > S_B

и F_a1 = 24,8 > 0, то

F_aА = S_A = 143 H;

F_aB = S_{A +} F_a1 = 143 + 24,8 = 167,8 H.

г) назначаем долговечность подшипника и определяем значения коэффициентов в формуле (209):

L_h = 15 × 10³ ч; V = 1; К_б = 1; К_Т = 1; n = n₁ = 930 мин^–1; a = 10/3.

При F_аA / (VF_rA) = 143 A / (1 × 472) = 0,303 < е = 0,365 получаем Х = 1, Y = 0 для подшипника 7206; при F_aВ / (VF_rB) = 167,8 / 173 = 0,97.

д) по формуле (210) определим, на какую опору действует наибольшая эквивалентная нагрузка:

Р_А = (XVF_rA + YF_aA) K_бK_т = (1 × 1 × 143 + 0) × 1 × 1 = 143 Н;

Р_B = (XVF_rB + YF_aВ) K_,K_T = (0,4 × 1 × 173 + 1,03) × 5 × 167,8) × 1 × 1  = = 243 Н.

Следовательно, требуемую динамическую грузоподъемность найдем для опоры В, как наиболее нагруженной (Р_max = Р_В = 243 Н).

С_тр = Р_А(6 × 10^–5 n₁L_h)^1/а = 243(6 × 10^–5 × 930 × 15×10³)^3/10 = 1,83 × 10³ Н = 1,83 кН;

е) по табл. П43 окончательно принимаем конический роликоподшипник 72076 легкой серии, для которого d = 30 мм, D = 62 мм, Т_max = 17,5 мм, С = 29,2 кН, n_пр > 4 × 10³ мин^–1, е = 0, 365;

ж) с помощью формулы (215) уточняем точки приложения реакций и анализируем возможность изменения долговечности выбранного подшипника:

а = 0,5Т + (е/3) (d + D) = 0,5 × 17,5 + (0,365/3) (30+62) = 19,9 мм,

что приведет к изменению а₁ и с₁ всего на а – Т_max = 19,9 – 17,5 » 2,4 мм и, следовательно, незначительному изменению значения реакций F_A и F_В.

Тихоходный вал.

а) Определяем размер суммарных радиальных нагрузок подшипников:

б) Принимаем установку тихоходного вала на радиально-упорных конических роликоподшипниках при осевой нагрузке F_а = 99,2 Н.

в) По формуле (212) определяем осевые составляющие реакций конических роликоподшипников при е = 0,365 для ориентировочно назначенной легкой серии с d = 30 мм:

S_A = 0,83e F_rA = 0,83 × 0,365 × 223,3 = 67,6 H

S_B = 0,83e F_rB = 0,83 × 0,365 × 111,7 = 33,8 H

г) По таблице 5 находим суммарные осевые нагрузки.

Так как S_A > S_B и F_a = F_a2 = 99,2 H > 0, то

F_aA = S_A = 67,6 H,

F_aB = S_A + F_a = 67,6 + 99,2 = 166,8 Н.

д) Назначаем долговечность подшипника и определяем значение коэффициентов в формуле (209):

L_n = 15 × 10³ ч; V = 1; К_б = 1; К_т = 1;

n = n₂ = 232,5 мин^–1; a = 10/3.

При F_aA/(VF_rA) = 67,6/(1 × 223,3) = 0,3 < e = 0,365 получаем Х = 1, Y = 0;

при F_aВ/(VF_rВ) = 166,8/(1 × 111,7) = 1,5 > e и, следовательно Х = 0,4, Y = 1,645 для подшипника 7206.

е) По формуле (210) вычислим эквивалентную нагрузку, действующую на опоры А и В:

Р_А = (XVF_rA + YF_aA) K_б K_т = (1 × 1 × 223,3 + 0) 1 × 1 = 223,3 H;

Р_B = (XVF_кB + YF_aB) K_б K_т = (1 × 1 × 111,7 + 1,645 × 166,8) 1 × 1 =    

= 386 H.

Следовательно, требуемую динамическую грузоподъемность найдем для опоры В, как наиболее нагруженной (Р_max = P_B = 386 Н):

С_тр = Р_В (6 × 10^–5 n₂L_h)^1/a = 386 (6 × 10^–5 × 232,5 × 15 × 10³)^3/10/ =

= 1,92 × 10³Н = 1,920кН.

ж) По табл. П43 принимаем конический роликоподшипник 7206 легкой серии, для которого d = 30 мм, D = 62 мм, Т_max = 17,5 мм, С = 29,2, n_пр > 4 × 10³ мин ^–1, е = 0,365.

Муфта