Модернизация пневмоочистительной машины ПОМ-4 (стр. 5 из 8)
Рисунок 3.2 – Расчетные схемы быстроходного вала
Н×м.Приведенные моменты:
Н·м. 
Н·м.Эпюра крутящих моментов на рисунке 3.2.
Диаметр вала из расчета на сложное сопротивление:
мм.Оставлено ранее принятое
=95 мм, 1=80 мм и 2=71 мм.Подбор подшипников качения
Приняты роликоподшипники с тремя буртами на кольцах, расчетная схема на рисунке 5.4, е. Радиальные нагрузки:
кН. 
кН.Расчет проведен по опоре 2. Приведенная нагрузка:
Р1=19,14·1,3=24,88 кН.
Динамическая грузоподъемность:
С=24,88·(60·1480·5·103/106)1/3,33=154,9 кН.
Принимаем подшипники 42516 со следующими характеристиками d´D´B=80´140´33 с динамической грузоподъемностью С=147 кН. Фактический ресурс:
(3.58)Результат приемлем.
Подбор шпонок. Под колесами принята шпонка 25´14´220 [15]. Глубина пазов t1=9 мм, t2=5,4 мм. Рабочая длина шпонки lp=180 мм, рабочее напряжение смятия
=(2·2478·103)/(95·180·5,4)=53,67 МПа.Прочность достаточна.
На коническом выходном конце средний диаметр d1ср=(71+60)/2=65,5 мм. Принята шпонка20´12´90. Глубины пазов t1=7,5; t2=4,9 [15]. Рабочее напряжение смятия
=(2·2478·103)/(65,5·70·4,9)=221 МПа.Прочность достаточна.
Расчет прессового соединения
Исходные данные.
Момент на одном полушевроне T=2478/2=1239 Н×м.
Осевая сила Fa=0 кН.
Номинальный диаметр d=95 мм,
диаметр ступицы d2=150 мм,
рабочая длина l=180·2=90 мм,
коэффициент трения f=0,08.
Расчетный натяг
мм.C1=952/952-0,3=0,7; C2=((1502+952)/(1502-952))+0,3=2,64.
Технологический натяг
NT=29+1,2(6,3+10)=49 мкм.
Принята посадка Æ95 Н7/t6=Æ95
[10] с натягами Nmin=56 мкм и Nmax=113 мкм.Вероятностные натяги Npmin=65 мкм при P=0,999 и Npmin=68 мкм при P=0,99. Посадка выбрана верно.
Уточненный расчет. Расчетные сечения 4', 4 и 5 на рисунке 3.1.
Сечение 4' - посередине венца колеса со стороны пролета.
Крутящий момент T=1239 Н×м.
Изгибающий момент M=2675 Н×м.
Осевая сила Fa=0 кН.
Момент сопротивления:
мм3.Амплитудное напряжение:
МПа.Среднее напряжение цикла:
МПа.Полярный момент сопротивления:
мм3.Напряжения цикла:
МПа.Запас прочности по нормальным напряжениям:
.Запас прочности по касательным напряжениям:
.Общий коэффициент запаса:
.Прочность достаточна.
Сечение 4 - справа от середины венца, со стороны подшипника. Крутящий момент T=2478 Н×м, изгибающий момент M=2329 Н×м, осевая сила Fa=9,4 кН, диаметр d=95 мм, W=75414 мм3. Амплитудное напряжение:sa=2329×103/75414=30,88 МПа.Среднее напряжение цикла
=1,37 МПа. Коэффициент запаса по нормальным напряжениям:
.Напряжение цикла:
МПа.Запас по касательным напряжениям:
.Полный коэффициент запаса:
.Прочность достаточна.
В сечении 5 - шпоночная канавка. Средний диаметр конического участка d1cр=65,5 мм. Полярный момент сопротивления
мм3.Напряжения цикла:
МПа.Коэффициент запаса:
.Прочность достаточна.
3.5 Выбор посадок
Подшипниковые посадки выбраны из [15]. Принят нормальный класс точности - по ГОСТ 520-71. Посадка наружного кольца в корпусе принята в системе вала: для быстроходного вала Æ140 Н7/l0, для тихоходного вала Æ170 Н7/l0. Это обеспечивает небольшой зазор, позволяющий кольцу при работе проворачиваться относительно своего посадочного места и более равномерный износ беговых дорожек. Это также упрощает сборку мультипликатора, так как посадку с зазором легче осуществлять в разъемах корпусов.
Посадка внутреннего кольца подшипника на вал принята по системе отверстия. Так как поле допуска на диаметр отверстия внутреннего кольца подшипника расположено в "минус" от номинального размера, то переходная посадка вала обеспечивает гарантированный натяг, предотвращающий проворачивание внутреннего кольца и ослабление натяга в соединении. Приняты сопряжения: для внутреннего кольца быстроходного вала Æ80 L0/n6, тихоходного вала -Æ95 L0/n6.
Крышку подшипников ставят с зазором: Æ140 Н7/d11 и Æ170 Н7/d11- для глухих крышек (без отверстия) и Æ140 Н7/h8 и Æ170 Н7/h8- для сквозных крышек для повышения долговечности манжетных уплотнений.
Шпоночные посадки приняты по [10]. Для нормального соединения предельные отклонения пазов валов приняты N9, пазов ступиц -Js9. Предельные отклонения шпонок по ширине b-h9, по высоте h-h9, по длине -h14.
3.6 Конструирование валов
Валы спроектированы ступенчатые цилиндрические с коническими выходными концами и резьбовыми участками для закрепления полумуфт по ГОСТ 12081-72 [3]. Для конических хвостовиков приняты высокие призматические шпонки по ГОСТ 10748-79. Под гайки подготовлены шайбы стопорные с носком по ГОСТ 13465-77 [3].
На подступичной части основную нагрузку (восприятие крутящего момента Т и осевой силы Fa) несет посадка с гарантированным натягом H7/t6 (шпонка поставлена как страховочный элемент) с минимальным вероятностным натягом Npmin=65 мкм при вероятности P=0,999. Это должно обеспечить надежность прессового соединения.Для снижения концентрации напряжений у краев колес переход от подступичного участка к шейке подшипника выполнен коническим, таким образом, что часть ступицы колеса имеет участок, не сопрягаемый с валом, что существенно снижает концентрацию напряжения за счет повышения податливости крайних участков отверстий в колесах. Для облегчения прессовой посадки конический переходной участок продлен за скругление шпонки на 4-5 мм.Между ступицей колеса и подшипником поставлена фасонная распорная втулка, которая является упором для подшипника. Внутреннее кольцо роликоподшипника фиксируется от осевых перемещений на валу плоским прижимным упорным эксцентрическим кольцом по ГОСТ 13942-86. Между подшипником и пружинным кольцом поставлено компенсаторное кольцо калибровочной толщины. Натяг в соединениях колес с валами, подшипников с валами и упорные пружинные кольца надежно фиксируют детали на валах.
3.7 Конструкция колес
Каждое колесо составлено из двух полушевронов с противоположным направлением косых зубьев. При небольшой разности диаметров валов и колес принята цилиндрическая конструкция с односторонней ступицей. Колеса собираются ступицами друг к другу для возможности снятия полушевронов съемником либо под прессом.
Для работы мультипликатора весьма важным является правильная сборка полушевронов на валу, когда зубья на торцах колес расположены по образующей цилиндра (параллельной осям валов). Для этого после изготовления полушевронов их необходимо расположить плоскими торцми друг к другу, совместив зубья по торцам, скрепить оба полушеврона, и шпоночный глаз долбить в отверстиях обоих полушевронов заодно.
Для снижения концентрации нагрузки по краям полушевронов предусмотрены фаски на зубьях m=4 мм.
3.8 Конструирование элементов корпуса
Принята толщина стенки корпуса d=12 мм, корпус сварной. Материал корпуса сталь 20. Принята вертикальная конструкция мультипликатора с двумя разъемами по валам. Корпусные конструкции: крышка, средний корпус и нижний корпус. Диаметры стяжных болтов
мм. (3.57)Приняты болты М20. Толщина фланцев болтов h2=1,2; dc=1,2×20=25 мм.