4477

31

где х = [0, l] м.

Построить эпюры изгибающих моментов и эпюру вращающего момента.

Задание 6. Определить суммарные реакции опор RE, Н:

где RAX и RAy - реакции подшипника А в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Н;

RBx и RBy - реакция подшипника В в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Н.

Задание 7. Рассчитать суммарный изгибающий момент Мизг, Нм:

где Мх max - наибольший изгибающий момент в горизонтальной плоскости (в опасном сечении), Нм;

Му max - наибольший изгибающий момент в вертикальной плоскости (в опасном сечении), Нм.

Задание 8. Определить эквивалентный момент Мэкв, Нм, по формуле:

Задание 9. В предварительном расчете требуемый диаметр вала d, мм, в опасном сечении рассчитывают по формуле:

где Мэкв - эквивалентный крутящий момент, Нмм; [п]к = 30-40 МПа - допускаемое напряжение на кручение. Остальные

диаметры вала назначают по конструктивным соображениям с учетом удобства посадки на вал подшипников качения, зубчатых колес и т. д.

32

Задание 10. По полученным и заданным размерам выполнить эскиз вала с указанием диаметров, шпоночных пазов и свободного участка.

Уточненный расчет вала

Задание 11. Принимаем материал вала из табл. 6.2 и вычисляем пределы выносливости при изгибе о-1 (МПа) и при кручении п-1 (МПа).

Таблица 6.2

где о-1 - предел выносливости материала вала, Мпа; Ка = 1,7 - коэффициент концентрации напряжений для шпоночного

паза;

в - коэффициент шероховатости (из табл. 6.3); еа - масштабный фактор при изгибе, выбирается в зависимости от предела прочности материала вала (из табл. 6.3);

- коэффициент асимметрии цикла (из табл. 6.3); оа = Ми/Wn - амплитуда цикла нормальных напряжений; Mu - суммарный изгибающий момент (из приближенного расчета вала - задание 7), Нмм;

33

сопротивления при изгибе,

3

мм ;

(значения d (мм) - диаметр вала, b (мм) - ширина шпоночного паза, с = ti (мм) - глубина шпоночного паза в валу из табл. 6.3);

- среднее напряжение цикла нормальных

напряжений (Fa1, Н - осевое усилие под шестерней из приближенного расчета вала - задание 3).

Таблица 6.3

Задание 13. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям определяется по формулам:

где х.1 - предел выносливости материала вала при кручении, МПа; Кп =

1,6 - коэффициент концентрации напряжений для шпоночного

паза;

в - коэффициент шероховатости (из табл. 6.3); еп - масштабный фактор при кручении (из табл. 6.3);

- коэффициент асимметрии цикла (из табл. 6.3); па и nm - амплитуда цикла и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

34

где Т - вращающий момент (из приближенного расчета вала - задание 3),

Нмм;

момент сопротивления при кручении,

мм ; значения d, b, с (мм) из табл. 6.3;

Задание 14. Общий коэффициент запаса прочности n = S, который не должен быть меньше допускаемого [n] = [S], т. е.:

S - n > [ n ] = [S ] - 2,5-3 .

Общий коэффициент запаса прочности вычисляют из равенства:

где Sz - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям; Sn - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

Тема 7. Проектирование подшипников качения

[1 Осн., 2 Осн., 2 Доп.]

Проектирование подшипников качения проводят в следующей последовательности:

-разрабатывают эскизную компоновку узла;

-по расчетной схеме ориентировочно определяют расстояния между опорами с учетом расположенных на валу деталей;

-по кинематической схеме узла определяют величины и направления действующих на опоры нагрузок;

-предварительно намечают тип и класс точности подшипника;

-определяют расчетный ресурс подшипника качения;

-назначают посадки подшипника с валом;

-выбирают способ смазывания подшипника;

-подбирают конструкцию уплотнительных узлов;

-окончательно оформляют конструкцию узла с учетом прочности и жесткости, соосности посадочных мест, надежности монтажа и демонтажа, эффективности смазывания.

Подбор и расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности проводят в следующем порядке:

35

1)предварительно назначают тип подшипника и схему его установки;

2)для выбранного подшипника выписывают данные: для шариковых

радиальных - значения динамической С,Н, и статической С0, Н, грузоподъемностей; для радиально-упорных - значение динамической грузоподъемности С, Н, значение коэффициентов радиальной Х и осевой Y нагрузок, значение коэффициента осевого нагружения - е; для упорных - значение динамической грузоподъемности С, Н, значение коэффициентоа осевой Y нагрузок, значение коэффициента осевого нагружения - е;

3)определяют осевые составляющие S и осевые силы F&;

4)сравнивают значение F&/(Fr V) с коэффициентом е и окончательно принимают значения коэффициентов Х и Y: при F&/(Fr V) < е принимают Х = 1 и Y = 0; при Fa/(Fr V) > е принимают ранее выбранные значения Х и Y (из табл. 7.1); V = 1 - коэффициент вращения внутреннего кольца подшипника;

5)вычисляют эквивалентную динамическую нагрузку Р,Н;

6)оценивают пригодность выбранного подшипника по расчетной долговечности Lh, час, которая должна быть равна или больше номинальной.

Задание 1. Выбрать радиальный шарикоподшипник средней серии вала редуктора по исходным данным табл. 7.2: ёвн , мм - внутренний диаметр подшипника качения; Fr, Н - радиальная нагрузка, действующая на подшипник; n, мин-1 - частота вращения вала; Lh , час - номинальная долговечность подшипника, С, кН - динамическая грузоподъемность. Определить эквивалентную нагрузку Р, Н, действующую на подшипник:

где Fr - радиальная нагрузка, Н;

V - кинематический коэффициент, отражающий снижение долговечности подшипника при вращении его внешнего кольца, при вращении внутреннего кольца равен 1;

kz = 1,3.. .1,5 - коэффициент динамичности нагрузки, зависящий от характера действующей на подшипник нагрузки, для подшипников редукторов всех конструкций;

kn = 1,05 - коэффициент, отражающий влияние повышения температуры подшипника на его долговечность, при рабочей температуре до

125 °С.

36

Таблица 7.1

Задание 2. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 7.2):

Расчетная долговечность подшипника качения должна удовлетворять требованию:

Если данное требование не выполняется, необходимо выбрать подшипник качения большей серии и провести перерасчет.

Задание 3. Выбрать радиально-упорный шарикоподшипник средней серии вала редуктора, по исходным данным табл. 7.3: ёвн , мм - внутренний диаметр подшипника качения; Fr, Н - радиальная нагрузка, действующая на

37

подшипник; Fa, Н - осевая нагрузка на валу; n, мин-1 - частота вращения вала; Lh , час - номинальная долговечность подшипника, С, кН - динамическая грузоподъемность; Х - коэффициент радиальной нагрузки; Y - коэффициент осевой нагрузки. Определить эквивалентную нагрузку Р,Н, действующую на подшипник:

Таблица 7.3

Задание 4. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 7.3):

Расчетная долговечность подшипника качения должна удовлетворять требованию:.

Если данное требование не выполняется, необходимо выбрать подшипник качения большей серии и провести перерасчет.

Задание 5. Выбрать упорный шарикоподшипник средней серии вала редуктора, по исходным данным табл. 7.4: ёвн , мм - внутренний диаметр подшипника качения; Fr, Н - радиальная нагрузка, действующая на подшипник; Fa, Н - осевая нагрузка на валу; n, об/мин - частота вращения вала; Lh , час - номинальная долговечность подшипника, С, кН - динамическая грузоподъемность; Х - коэффициент радиальной нагрузки; Y - коэффициент осевой нагрузки. Определить эквивалентную нагрузку Р,Н, действующую на подшипник:

P = (XFrV + YFa)• k a • k , , где k„ = 1,3; k, = 1,05.

38

Таблица 7.4

Задание 6. Вычислить расчетную долговечность подшипника с учетом его динамической грузоподъемности С, Н (из табл. 7.4):

Расчетная долговечность подшипника качения должна удовлетворять требованию:

Если данное требование не выполняется, необходимо выбрать подшипник качения большей серии и провести перерасчет.

Библиографический список

Основная литература

1. Иванов, М. Н. Детали машин [Текст] : учеб. / М. Н. Иванов, В. А.

Финогенов. - М. : Высш. шк., 2010. - 408 с.

Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин [Текст] / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. -

М. : Высш. шк., 2007. - 447 с.

Дополнительная литература

1.Проектирование механических передач [Текст] / С. А. Чернавский, [и др.]. - М. : Альянс, 2011. - 592 с.

2.Детали машин [Текст] : атлас конструкций / под ред. Д. Н. Решетова. - М. : Машиностроение, 1979. - 360 с.

39

Галина Николаевна Вахнина Владимир Владимирович Стасюк Виталий Викторович Ткачев Роман Геннадьевич Боровиков Иван Николаевич

Журавлев

Методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки - 15.03.02 Технологические машины

и оборудования (уровень бакалавриата)

Редактор А.С.Люлина