Подбор шпонок входного и выходного хвостовиков

Входной вал.

При диаметре хвостовика 25 мм и длине хвостовика 60 выбираем шпонку со следующими параметрами:

b = 8 мм;

h = 7 мм;

s = 0.25 мм;

t₁ = 4 мм;

t₂ = 3.3 мм.

Длину шпонки назначим примерно на 8...10 мм меньше длины хвостовика, согласно стандартному ряду длин для шпонок:

l = 45 мм.

Выходной вал.

При диаметре хвостовика 45 мм и длине хвостовика 110 выбираем шпонку со следующими параметрами:

b = 14 мм;

h = 9 мм;

s = 0.4 мм;

t₁ = 5.5 мм;

t₂ = 3.8 мм.

Длину шпонки назначим примерно на 8...10 мм меньше длины хвостовика, согласно стандартному ряду длин для шпонок:

l = 90 мм.

Подбор подшипников качения на заданный ресурс

Расчет подшипников проводится по рекомендациям Дунаева П.Ф., Леликова О.П. [1, стр. 105-112].

Подшипники червячного вала

Исходные данные для расчета: частота вращения вала n = 2910.6 мин^-1; требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 90%: L'_10ah = 26280 ч.; диаметр посадочных поверхностей вала d = 35 мм; максимальные длительно действующие силы: F_r1max = F_r/2 = 585.64 Н, F_r2max = F_r/2 = 585.64 Н, F_Amax = 3313 Н; режим нагружения - 0 - постоянный; ожидаемая температура работы t_раб = 50^oC.

Для типового режима нагружения 0 коэффициент эквивалентности K_E = 1. Вычисляем эквивалентные нагрузки:

F_r1 = K_EF_r1max = 1 ∙ 585.64 = 585.64 Н;

F_r2 = K_EF_r2max = 1 ∙ 585.64 = 585.64 Н;

F_A = K_EF_Amax = 1 ∙ 3313 = 3313 Н.

Предварительно назначаем роликовые конические подшипники легкой серии 7207A.

Для выбранной схемы установки подшипников следует:

F_a1 = F_A = 3313 Н;

F_a2 = 0.

Дальнейший расчет производим для более нагруженной опоры 1 (подшипниковый узел фиксирующей опоры червяка образуют два одинаковых подшипника).

1. Для принятых подшипников из табл. 24.10 [1] находим:

C_r = 48400 Н;

C_0r = 32500 Н;

Y = 1.6;

e = 0.37

Суммарно для двух подшипников:

C_r = 96800 Н;

2. Отношение F_a/(VF_r) = 3313/(1∙585.64) = 5.657, что больше e = 0.37 (V=1 при вращении внутреннего кольца).

Определим значение угла α:

α = arctg(e/1.5) = arctg(0.37/1.5) = 13.75^o.

Тогда для двухрядных конических роликовых подшипников [1, стр. 106]:

X = 0.67;

Y = 0.67∙ctgα = 2.74;

3. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

P_r = (VXF_r + YF_a)K_бK_т.

Принимаем K_б [1, табл. 7.4 стр 107]; K_т = 1 (t_раб < 100^o).

P_r = (1 ∙ 0.67 ∙ 585.64 + 2.74 ∙ 3313) ∙ 1.4 ∙ 1 =

= 13258 Н.

4. Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 1 (вероятность безотказной работы 90%, табл. 7.5 [1]), a₂₃ = 0.7 (обычные условия применения, см. стр. 108 [1]), k = 3.33 (роликовый подшипник):

L_10ah = a₁a₂₃∙(C_r/P_r)^k ∙ (10⁶/60n) =

= 1 ∙ 0.7 ∙ (96800/13258)^3.33∙(10⁶/60∙2910.6) = 3007 ч.

5. Так как расчетный ресурс меньше требуемого: L_10ah < L'_10ah (3007 < 26280), то назначенные подшипники 7207A непригодны. При требуемом ресурсе 90%.