Установим диаметральные размеры вала.

Ориентировочно определим диаметр под муфту (8) при [τ ] = 20 Мпа

Обратимся к справочнику [9] и выберем зубчатую компенсирующую муфту с ближайшим значением посадочного диаметра 40 мм. Момент, который она передает, равен 710 Нм > T_max = 600 Нм. Делительный диаметр зубчатого зацепления муфты d_м= mz = 2, 5·30 = 75. Тогда неуравновешенная сила муфты

Н.

Таким образом, принимаем d₁ = 40. Последующие диаметры принимаем на 5 мм больше предыдущего. Получим следующую картину (рис.10):

d₁ = 40; d₂ = 45;

d₃ = 50; d₄ = 55;

d₅ = 60;

d₆ = 50;

Диаметры третьего и шестого участков под подшипники одинаковы для унификации конструкции.

3.Установим длиновые размеры вала (рис.10).

Сначала определим длину L₄ под ступицу колеса

Примем L₄ = 66.

Ширину упорного бурта примем L₅ = 10 мм

Поскольку частота вращения вала не большая, предварительно выберем подшипник легкой серии 7210. Ширина этого подшипника B = 21. Для симметрии с упорным буртом установим распорное кольцо шириной 10 мм. Тогда, L₃ = 31 мм.

Длину под уплотнение в первом приближении примем

Ширина под подшипник L₆ = B = 21.

Длина под ступицу муфты берется по длине ступицы из стандарта на заданную муфту, L₁ = 55 мм.

Итак, L₁ = 55; L₂ = 60; L₃ =31; L₄ = 66; L₅ = 10; L₆ = 21.

Установим длиновые размеры между точками приложения сил (рис.11).

Со стороны ступицы колеса и ступицы муфты усилия к валу приложены в плоскости, перпендикулярной к оси вала, проходящей через середину посадочной поверхности.

Точки приложения опорных реакций конических подшипников отстоят на величину a от торца подшипника (рис.11)

Тогда,

;

Итак, принимаем: L₇ = 107; L₈ = 44; L₉ = 44.

4. Составим расчетную схему в двух плоскостях:

вертикальная плоскость (рис.12)

горизонтальная плоскость (рис.13)

5. Определим опорные реакции:

в вертикальной плоскости (рис.12).

Сумма моментов относительно опоры 1

;

Н.

Сумма моментов относительно опоры 2

;

Н.

Выполним проверку. Сумма проекций всех сил на вертикальную ось должна равняться 0.

;

Проверка дала положительный результат.

В горизонтальной плоскости (рис.13).

Сумма моментов относительно опоры 1

;

Н.

Сумма моментов относительно опоры 2

;

Н.

Суммарная реакция в опоре 2

Н.

Суммарная реакция в опоре 2

Н.

Проверка подшипников.

Проверку подшипников производим на долговечность по динамической грузоподъемности, поскольку относительная частота внутреннего кольца больше 1 об/мин.

Известным способом [7, 8] определяем потребную динамическую грузоподъемность и сравниваем ее с динамической грузоподъемностью выбранного подшипника для 1 и 2 опоры. При положительном результате проверки подшипников следует продолжить расчеты вала. В противном случае необходимо выбрать другие подшипники и выполнить корректировку длиновых размеров вала и предыдущих расчетов.

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.

Вертикальная плоскость (рис.14)

Изгибающий момент на опоре 2

Нмм.

Изгибающий момент под усилием F_t

Нмм.

Эпюра построена на сжатом волокне.

Горизонтальная плоскость (рис.15)

Изгибающий момент под силой F_R на сжатом волокне

Нмм.

Изгибающий момент под силой F_R на растянутом волокне

Нмм.

Проверка: сумма двух моментов должна равняться моменту от осевой силы.

Нмм.

Результат проверки положительный.

Просуммируем изгибающие моменты вертикальной и горизонтальной плоскостей (рис.15):

в сечении A

Нмм;

Нмм;

в сечении B

Нмм.

Выявление опасных сечений.

Анализируя схему (рис.16), наметим наиболее опасные сечения, где будут действовать большие нагрузки и концентрации напряжений. Наметим три сечения:

в сечении A действует максимальный изгибающий момент, крутящий момент, кроме того, ступица колеса установлена на шпонку и посадку с натягом, что создает концентрацию напряжений;

в сечении B действует большой изгибающий момент, крутящий момент, есть концентрация напряжений от посадки с натягом подшипника, но здесь меньше диаметр вала;

в сечении C действует крутящий момент, небольшой изгибающий момент, но при небольшом диаметре есть концентратор напряжений в виде галтели.

Поскольку сечение C находится на промежуточном участке эпюры, определим дополнительно суммарное значение изгибающего момента в этом сечении. Из условия подобия треугольников

Нм.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒