ГЛАВА 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ, НАГРУЖАЮЩИХ ПОДШИПНИКИ ВХОДНОГО ВАЛА

Условия работы входного вала

Подшипники качения для опор входного вала – см. раздел 6.1.2 для заданий 2.1,2.5 и 2.8 или раздел 6.2.2 для задания 2.3.

Частота вращения об/мин (см. раздел 1.3, глава1, часть 1: для заданий 2.3 и 2.5; для заданий 2.1 и 2.8).

Вероятность безотказной работы привода 90%.

Требуемый ресурс =7665 часов (см. раздел 2.2, глава 2 или раздел 3.2, глава 3, часть 1).

Вал выполнен из стали 40Х ГОСТ 4543-71. Шестерня зубчатой передачи (для заданий 2.1, 2.5 и 2.8) и червяк (для задания 2.3) выполнены заодно с валом.

Вал подвергается термообработке:

а) вал – шестерня: улучшение, твердость 269…302 HB;

б) вал – червяк: улучшение, твердость 269…302 НВ в сердцевине и закалка ТВЧ поверхностного слоя витков червяка до твердости 45…58HRC.Механичес-кая обработка витков червяка – шлифование чистовое до 0,8…1,6 мкм.

Делительный диаметр шестерни или червяка – = мм, (см. раздел 6.1.1 для заданий 2.1, 2.5 и 2.8 или раздел 6.2.1 для задания 2.3).

Максимальный (из длительно действующих) момент = (см. раздел 1.3, глава 1, часть1: для заданий 2.3 и 2.5; для заданий 2.1 и 2.8).

Силы в зацеплении при передаче максимального момента:

а) зубчатая передача:

окружная сила = H;

радиальная сила = H;

осевая сила = Н (только для косозубой передачи, см. раздел 2.13, глава 2, часть 1);

б) червячная передача:

окружная сила на червяке = Н;

осевая сила на червяке = Н;

радиальная сила = Н (см. раздел 3.8, глава 3, часть 1).

Типовой режим нагружения – II (средний равновероятностный); возможны кратковременные перегрузки до 150% номинальной нагрузки. Условия работы подшипников – обычные. Ожидаемая рабочая температура C.

На законцовке входного вала устанавливается:

а) ведомый шкив клиноременной передачи (для заданий 2.1 и 2.8);

б) муфта упругая втулочно-пальцевая (МУВП) ГОСТ 21424-93(для заданий 2.3 и 2.5).

Радиальные реакции опор от сил в зацеплении

7.2.1 Расчетная схема для задания 2.1 выполнена на основании схемы привода на рис. 7.1, и должна соответствовать схеме на рис. 7.1, б.

По конструктивной схеме № 1 цилиндрического зубчатого редуктора определяем плечи сил для расчетной схемы входного вала, при этом считаем, что реакции опор направлены по оси симметрии шарикоподшипников.

Расстояние между опорами 1 и 2, мм:

,(7.1)

где – ширина кольца подшипника на входном валу (см. параметры подшипника в разделе 6.1.2);

– ширина мазеудерживающего кольца (см. раздел 6.4, примечание к );

– торцовый зазор между зубьями шестерни и боковыми стенками корпуса (см. раздел 6.1.1);

– ширина зубчатого венца шестерни (там же).

– расстояние между опорой 2 (ближней к законцовке вала) и точкой приложения сил в зацеплении (посредине зубчатого венца шестерни):

– для симметричного расположения опор относительно точки приложения сил.

Равновесие сил и моментов в вертикальной плоскости ( ):

; . (7.2)

; . (7.3)

Проверка: . (7.4)

Равновесие сил и моментов в горизонтальной плоскости ( ):

; . (7.5)

; . (7.6)

Проверка: . (7.7)

Суммарные реакции опор см. в разделе 7.4.

7.2.2. Расчетная схема для задания 2.3 выполнена на основании схемы привода на рис. 7.2, и должна соответствовать схеме на рис. 7.2, б.

По конструктивной схеме №3 одноступенчатого червячного редуктора опре-деляем плечи сил для расчетной схемы входного вала. Точка приложения сил в червячной паре находится в полюсе зацепления. Длина нарезанной части червяка( )расположена симметрично относительно полюса. Для опоры 2 (ближайшей к законцовке вала) принимаем, что вектор опорной реакции расположен в плоскости соприкосновения роликоподшипников. Для опоры 1 опорная реакция направ-лена по оси симметрии радиального однорядного шарикоподшипника.

Расстояние между опорой 2 и точкой приложения сил в зацеплении, мм:

(7.8)

где – расстояние от плоскости симметрии червячной передачи до торцовой поверхности прилива на корпусе для правого подшипниково-го узла (см. раздел 6.2.2);

– толщина буртика стакана для упора подшипников правой опоры (конструкцию стакана – см. там же);

– параметр роликоподшипника правой опоры (см. параметры подшипника в разделе 6.2.2).

Расстояние между опорами 1 и 2, мм:

,(7.9)

где – параметр шарикоподшипника левой опоры (см. параметры подшипника в разделе 6.2.2);

остальные параметры – см. выше.

Равновесие сил и моментов в вертикальной плоскости ( ):

; .(7.10)

; . (7.11)

Проверка: . (7.12)

Равновесие сил и моментов в горизонтальной плоскости ( ):

; . (7.13)

; . (7.14)

Проверка: . (7.15)

Реакции опор от сил в зацеплении:

; . (7.16)

Суммарные реакции опор см. в разделе 7.4.

7.2.3. Расчетная схема для задания 2.5 выполнена на основании схемы привода на рис. 7.3, и должна соответствовать схеме на рис. 7.3, б.

По конструктивной схеме №1 цилиндрического зубчатого редуктора опреде-ляем плечи сил для расчетной схемы входного вала, при этом считаем, что реак-ции опор направлены по оси симметрии шарикоподшипников.

Расстояние между опорами 1 и 2, мм:

. (7.17)

Расшифровку параметров – см. раздел 7.2.1.

– расстояние между опорой 2 (ближней к законцовке вала) и точкой при-ложения сил в зацеплении (посредине зубчатого венца шестерни), мм:

Равновесие сил и моментов в вертикальной плоскости ( ):

; . (7.18)

; . (7.19)

Проверка: . (7.20)

Равновесие сил и моментов в горизонтальной плоскости ( ):

; . (7.21)

; . (7.22)

Проверка: . (7.23)

Реакции опор от сил в зацеплении:

; . (7.24)

Суммарные реакции опор см. в разделе 7.4.

7.2.4. Расчетная схема для задания 2.8 выполнена на основании схемы привода на рис. 7.4, и должна соответствовать схеме на рис. 7.4, б.

По конструктивной схеме №1 цилиндрического зубчатого редуктора с косозубыми колесами определяем плечи сил для расчетной схемы входного вала. В опорах 1 и 2 установлены радиально-упорные шарикоподшипники по схеме «враспор», поэтому точки приложения опорных реакций смещены от наружных торцов подшипников на величину внутрь схемы.

Расстояние между опорами 1 и 2, мм:

, (7.25)