Методическая разработка на тему:"Выбор подшипников при расчете коробки передач"

5. Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников.

5.1 Общие сведения

Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость.

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), то есть при этом не учитывают напряжения изгиба, концентра-ции напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Допускаемые напряжения при кручении применяют заниженными: [τ]_k = 10...20 МПа. При этом меньшее значение [τ]_k - для быстроходных валов, больше [τ]_k - для тихоходных.

5.2 Пример расчета: Проектный расчет валов редуктора (цилиндрического прямозубого; цилиндрического косозубого, шевронного и конического прямозу-бого).

5.2.1 Материалы и допускаемые напряжения для валов редуктора

Выбираем материал такой же, как для зубчатых колес: сталь 45, термообработка - улучшение.

Допускаемое напряжение на кручение примем: для быстроходного (ведуще-го) вала [τ_k1] = 15 МПа; для тихоходного (ведомого) вала [τ_k2] = 20 МПа.

Ведущий вал.

5.2.2 Диаметр выходного конца с учетом ослабления сечения

d_b1 = ³√M₁ ∙ 10³ / 0,2[τ_k1] + 10% = ³√(147,8 ∙ 10³ / 0,2 ∙ 15) + 10% = 36,7 + 3,67 =

= 40,37 мм.

Полученный результат округляют до ближайшего значения из стандартного ряда.

Принять d_b1= 42 мм.

5.2.3 Диаметр под подшипник

d_П1 = d_b1+ 3 = 42 + 3 = 45 мм.

5.2.4 Диаметр под колесо

d_к1 = d_П1 + 5 = 45 + 5 = 50 мм.

Ведомый вал.

5.2.5 Диаметр выходного конца с учетом ослабления сечения

d_b2 = ³√(M₂ ∙ 10³ / 0,2[τ_k2] + 10% = ³√(443,7 ∙ 10³ / 0,2 ∙ 20) + 10% = 48 + 4,8 = 52,8 мм.

Принять d_b2 = 55 мм.

5.2.6 Диаметр под подшипник

d_П2 = d_b2 + 5 = 55 + 5 = 60 мм.

5.2.7 Диаметр под колесо

d_k2 = d_П2 + 5 = 60 + 5 = 65 мм.

Таблица 17 - Параметры валов, мм

5.2.8 Подбор подшипников.

Выбор наиболее рационального типа подшипника зависит от многих факторов: передаваемой мощности редуктора, типа передачи, соотношения сил в передаче, частоты вращения внутреннего кольца подшипника, требуемого срока службы, приемлемой стоимости, схемы установки.

Согласно рекомендациям для прямозубого цилиндрического редуктора примем радиальные шарикоподшипники лёгкой серии; габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников.

Принять для ведущего вала – 209; для ведомого вала – 212.

Для косозубого цилиндрического редуктора: принять для ведущего вала – 209; для ведомого вала – 7212 (для шевронного редуктора то же самое).

Для прямозубого конического редуктора принять роликовые конические подшипники лёгкой серии: для быстроходного вала – 7209; для тихоходного вала – 7212.

Таблица 18 – Параметры подшипников.

5.3 Пример расчёта – Предварительный расчёт валов червячного редуктора и выбор подшипников.

Ведущий вал.

5.3.1 Диаметр выходного конца ведущего вала по расчёту на кручение при [τ_К1] = 10 МПа; с учётом ослабления сечения

d_b1 = ³√М₁ · 10³ / 0,2 ∙ [τ_К1] + 10% = ³√37,5 · 10³ / 0,2 ∙ 10 + 10% = 26,6 + 2,66

= 29,28 мм.

Но для соединения с валом электродвигателя примем

d_b1 = d_ДВ = 38 мм.

5.3.2 Диаметр под подшипник

d_П1 = d_b1 + 2 = 38 + 2 = 40 мм.

5.3.3 Диаметр под колесо

d_К1 = d_П1 + 5 = 40 + 5 = 45 мм

Ведомый вал.

5.3.4 Диаметр выходного конца ведомого вала по расчёту на кручение при

[τ_К2] = 20 МПа; с учётом ослабления сечения

d_b2 = ³√М₂ · 10³ / 0,2 ∙ [τ_К2] + 10% = ³√600 ∙ 10³ / 0,2 ·20 + 10% = 53,13 + 5,31 = 58,44 мм

Принять по стандартному ряду

d_b2 = 60 мм.

5.3.5 Диаметр под подшипник

d_П2 = d_b2 + 5 = 60 + 5 = 65 мм

5.3.6 Диаметр под колесо

d_К2 = d_П2 + 5 = 65 + 5 = 70 мм

5.3.7 Подбор подшипников.

Согласно рекомендациям на быстроходном валу принимаем радиально-упорные шариковые подшипники средней серии; типа: 6308.

На тихоходном валу принимаем коническо роликовые подшипники средней серии; типа 7313.

Таблица 19 – Основные параметры валов и подшипников