Проектный расчет валов

Выбор подшипников по номинальному минимальному диаметру вала

Подшипник—изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. Внешний вид подшипника качения представлен на рис. 14.6.

Рис. 14.6. Изображение подшипников качения на чертежах

Расчете минимального диаметра вала:

, (14.23)

где [τ] = 30-40 МПа.

Выбор и проверочный расчет подшипников качения. Исходные данные для расчета:

Крутящие моменты:

Т₁ = 0,01 Нм;

Т₂ = 0,02 Нм;

Т₃ = 0,039 Нм;

Т₄ = 0,078 Нм;

Т₅ = 0,156 Нм.

Ширина зуба на колесе:

b_k = 4 мм;

Диаметр делительной окружности колеса:

d_k = 14 мм;

Соотношение максимального и номинального крутящих моментов выбранного электродвигателя:

Т_max/ Т_ном = 1,5.

Для проверочного расчета проверим последний вал, так как он самый нагруженный, схема представлена на рис 14.7.

Рис 14.7. Конструктивная схема последней ступени зубчатого механизма

Для расчета построим расчетную схему вала, отметив все силы и реакции опор, действующие на последний вал. Итог показан на рис. 14.8.

Рис. 14.8. Расчетная схема вала.

Определяем внешние силы, приложенные к валу. На вал действует окружная сила, радиальная сила и усилие от действия муфты.

Окружная сила на валу последнего колеса:

Fτ = 2∙Т_а+1/ d_а+1 (14.24)

Радиальная сила равна:

Fr = Fτ∙tgα (14.25)

где α – угол зацепления.

Усилие от действия муфты:

Fм = 0,3∙Fτ. (14.26)

Определение длин участков для расчетной схемы вала:

L₁ = B/2 + a + l + a + (l - b_k/2) (14.27)

L₂ = b_k/2 + a + B/2; (14.28)

L₃ = B/2 + (a +1) + l + a (14.29)

где a = 2 мм – торцевой зазор, B– ширина подшипника.

Определим опорные реакции от действующих на вал сил в горизонтальной плоскости (рис 14.9), в вертикальной плоскости (рис 14.10) и опорные реакции от муфт (рис 14.11).

Рис 14.9. Опорных реакций в горизонтальной плоскости.

Рис 14.10. Опорных реакций в вертикальной плоскости.

Рис 14.11. Опорные реакции от муфт.

Определяем суммарные опорные реакции по правилу параллелограмма:

(14.30)

(14.31)

.