Расчет вала и разработка конструкции вала
Расчётно-графическая работа
по дисциплине «Детали машин»
Тема:
«Расчет вала и разработка конструкции вала»
Постановка задачи
Для заданной схемы нагружения вала:
- рассчитать реакции подшипников;
- построить эпюры изгибающих и крутящего моментов;
- определить диаметры и разработать конструкцию вала;
- выбрать подшипники качения;
- сравнить их долговечность с их минимально допустимым значением.
Исходные данные:
-угол
наклона зубьев;
-
угол профиля зубьев; n>1>=1200об./мин
Силы:
;
;
;
-диаметр
;
-расстояние
1 Определим силы реакций в подшипниках из условий равновесия:
;
;
;
;
;
;
для подшипника №1 в плоскости YZ:
;
;
кH;
- для подшипника №2 в плоскости YZ:
;
;
кH;
проверим условие равновесия
;
Условие равновесия выполняется.
- для подшипника №1 в плоскости XZ:
;
;
кН;
- для подшипника №2 в плоскости XZ:
;
;
кН
проверим условие равновесия
;
,
Условие равновесия выполняется.
Определяем эпюры на сжатых волокнах.
Эпюра
:
;
.
Эпюра
:
;
Н
мм
Н
мм
.
Эпюра крутящих
моментов
:
Н
мм
Изобразим эпюру графически на Рис. 2
Рис. 2 – Эпюра крутящих моментов.
Определим суммарные реакции в подшипниках.
кН
кН
5. Определим d>min> вала из расчета на чистое кручение по пониженному допускаемому напряжению (без изгиба) по формуле 8.16:
,
где
-
допускаемое напряжение на кручение, в
соответствии с указанием [1, c.161],
-
крутящий момент;
тогда
мм
По стандартному
ряду [1, c.162]
принимаем
мм
Назначаем
.
Выбираем подшипники по таблице П6 [1,
c.399],
шарикоподшипники радиально-упорные,
(поскольку есть осевая сила), особолегкой
серии,
,
№36105.
Нагрузочная способность:
- динамическая
;
- статическая
.
Выполним эскиз вала:
Рис. 3. Эскиз вала
Определяем грузоподъемность подшипника по наиболее нагружнной опоре 1 и его долговечность.
Определим эквивалентную нагрузку действующую на подшипник по формуле 9.3
,
где
-
температурный коэффициент при
;
-
коэффициент условий работы подшипника
по таблице 9.19 [1, c.214];
-
коэффициент при вращении внутреннего
кольца;
-
коэффициенты радиального и осевого
нагружения.
Определим отношение
и сравним со значением
;
по таблице из
соотношения
значит е=0,3;
Тогда
=
,
поэтому принимаем X=0,45 и Y=1,62.
Тогда
кН
Определяем долговечность подшипника в миллионах оборотов по формуле
;
где С=11800 Н – динамическая грузоподъемность;
Р=677 Н - эквивалентная нагрузка;
р- показатель степени, для шарикоподшипников р=3.
Тогда
Определим долговечность подшипника по формуле 9.2 [1, c.211]
.
Для зубчатых
редукторов минимальная долговечность
подшипников по ГОСТ 16162-85
73540>10000 - долговечность и работоспособность подшипников выполнена.