При вертикальном расположении червячного колеса принимаем смазывание передачи частичным погружением витков червяка в масло. Смазывание подшипников - масляным туманом. Для защиты подшипников червяка от излишнего количества масла, предусматриваем установку маслоотбойных шайб.
Для вала червяка принимаем предварительно радиально упорные роликоподшипники 7310 ТУ 37.006.162 - 89, для вала червячного колеса принимаем предварительно радиально упорные роликоподшипники 7312 ТУ 37.006.162 - 89.
Рис. 4.1 - Конструкция подшипникового узла червяка
Давление на подшипники червяка, изгибающие моменты
Определяем реакции опор и изгибающие моменты при помощи специализированной программы «Полюс 2.1.1».
Горизонтальная плоскость.
Реакции опор:
= 1834 Н; RBH = 889 Н; RBa = 10870 Н
Моменты:
Стержень 1: M(1) = 0M(2) = -103.572
Стержень 2: M(2) = 103.572M(3) = -585.167
Стержень 3: M(3) = 139.497M(4) = 0
Стержень 4: M(3) = 445.67M(5) = 0
Стержень 5: M(2) = 0M(6) = 0
Рис. 4.2 - Расчетная схема и эпюра моментов в горизонтальной плоскости
Вертикальная плоскость
Реакции опор
= 240 Н; RBV = 747 Н
Моменты
Стержень 1: M(1) = 0M(2) = 27.72
Стержень 2: M(2) = -27.72M(3) = 117.245
Стержень 3: M(3) = -117.245M(4) = 0
Стержень 5: M(2) = 0M(6) = 0
Рис. 4.3 - Расчетная схема и эпюра моментов в вертикальной плоскости
Давление на подшипники
= (R2AH + R2AV)0,5 = (18342+2402)0,5 = 1850 Н;= (R2ВH + R2ВV)0,5 = (8892+7472)0,5 = 1161 Н;В = 10870 Н
Суммарный изгибающий момент в опасном сечении
Опасное сечение червяка в месте зацепления
М = (М2Н + М2V)0,5 = (5852 + 1172)0,5 = 897 Нм
Расчет подшипников
Расчет подшипников быстроходного вала
Вычисляем базовый расчетный ресурс принятого роликоподшипника 7610
Исходные данные:
= 1850 Н; FrB = 1161 Н; FaВ = 10870 Н; n1 =456 об/мин;
Базовая динамическая грузоподъемность [1, табл. П.10]: Cr = 160 кН
Факторы нагрузки [3, табл. П.10]: e = 0,32; Y = 1,85
При установке подшипников в распор осевые составляющие:
привод редуктор вал подшипник
FaA = 0,83 е FrA = 0,83*0,32*1850 = 491 НaB = 0,83 е FrВ = 0,83*0,32*1161 = 308 Н
Расчет ведем по наиболее нагруженному подшипнику В.
Расчетная осевая сила для опоры В:
= FaВ + FaB = 10870 + 308 = 11180 Н/ FrB = 11180/1161 = 6,9 > е = 0,32, то X = 0,4; Y = 1,85
Эквивалентная динамическая нагрузка:
PrB = X FrB + Y FaB = 0,4*1161 + 1,85*11180 = 21140 Н
Базовый расчетный ресурс подшипника:
Lh = (106/60n1)*(Cr/PrB)10/3 = (106/(60*456))*(160000/21140)10/3 = 31 090 час
Полученное значение больше минимально допустимого - 20 000 час
Расчет подшипников тихоходного вала
Вычисляем базовый расчетный ресурс принятого роликоподшипника 7312
Исходные данные:
= 6708 Н; FrB = 5435 Н; FaА = 1317 Н; n = 10 об/мин;
Базовая динамическая грузоподъемность [1, табл. П.10]: Cr = 128 кН
Факторы нагрузки [3, табл. П.10]: e = 0,3; Y = 1,97
Расчет ведем по наиболее нагруженному подшипнику А.
При установке подшипников в распор осевые составляющие:
aA = 0,83 е FrA = 0,83*0,32*6708 = 1670 Н
Расчет ведем по наиболее нагруженному подшипнику А.
Расчетная осевая сила для опоры А:
А = FaА + FaА = 1317 + 1670 = 2987 НА/ FrА = 2987/1317 = 0,45 > е = 0,30, то X = 0,4; Y = 1,97
Эквивалентная динамическая нагрузка:
А = X FrА + Y FaА = 0,4*6708 + 1,97*1317 = 8568 Н
Базовый расчетный ресурс подшипника:
Lh = (106/60n)*(Cr/PrB)10/3 = (106/(60*10))*(128000/8568)10/3 = 1,37*107 час
Полученное значение больше минимально допустимого - 20 000 час
Запас прочности червяка
Выполняем расчет согласно [2, стр. 38].
Условие запаса прочности: n ³ [n] = 1,5…1,8
Пределы выносливости материала червяка:
s-1 = 0,43sв = 0,43*980 = 421,4 МПа; t-1 = 0,22sв = 0,22*980 = 215,6 Па
Нормальные напряжения от сжатия
sт = sсж = 4Fa1/(pdf12) = 4*10870/(p*0,0612) = 3,7*106 Па
Нормальные напряжения от изгиба
sm = sv = Ми/(0,1df13) = 897/(0,1*0,0613) = 39,5*106 Па
Касательные напряжения от кручения
tm = tv = T1/(0,4df13) = 54/(0,4*0,0613) = 0,6*106 Па
Значения коэффициентов [2, табл. 44]:
s = 2,35; es = 0,70; ys = 0,155; rt = 1,75; et = 0,60; yt = 0,1s = s-1/(kssv/es+yssm) = 421,4/(2,35*39,5/0,70+0,155*39,5) = 3,04t = t-1/(kttv/et+yttm) = 251,6/(1,75*0,6/0,60+0,100*0,6) = 139= nsnt/(ns2+nt2)0,5 = 139*3,04/(3,042+1392)0,5 = 3,04 > 1,8 условие прочности выполняется.
Проверка червяка на жесткость
Допустимый прогиб червяка [2, стр. 39]:
[d] = (0,005…0,007)m = 0,006*8 = 0,05 мм
Расчетный прогиб червяка:
d = 2L3(Ft12 + Fr12)0,5/(df14*106) £ [d]
d = 2*3303(13172 + 39562)0,5/(614*106) = 66*10-6 мм < 0,03 мм = [d]
условие жесткости червяка выполняется