5.3.Силы в червячной передаче
Схемы сил в червячной передаче в зависимости от направления вращения червяка и наклона винтовой линии (рис. 10).
Рис.
10. Схемы сил в червячной передаче в
зависимости от угла наклона
винтовой линии червяка и направления вращения:
а) направление витка червяка – левое, направление вращения по часовой стрелке;
б) направление витка тоже, а направление вращения против часовой стрелки;
в) направление витка червяка правое, направление вращения по часовой стрелке;
г) направление витка – правое, направление вращения червяка против часовой стрелки.
В червячной передаче при работе возникают силы:
а) окружные, равные осевым, противоположны по направлению
,
Н,
,
Н,
где d1– диаметр делительной окружности червяка;
d2 – диаметр делительной окружности колеса.
б) радиальные силы равны по величине и противоположны по направлению
,
Н,
где
=200
– угол зацепления.
5.4. Расчет валов коническо-цилиндрического редуктора
Для расчета валов необходимо определить силы, действующие на вал и его опоры, для этого необходимо построить схему сил нагружения валов редуктора.
Схема сил нагружения валов имеет целью определить направление сил в зацеплении редукторной пары, консольных сил со стороны открытых передач и муфты, реакций подшипников, а также направление вращающих моментов и угловых скоростей валов [5, 8].
Пример: кинематическая схема привода (рис. 11), включающая электродвигатель 1, клиноременную передачу 2, коническо-цилиндрический редуктор 3 и фрикционную муфту 4.
Вращающий момент от электродвигателя через клиноременную передачу передается на быстроходный вал редуктора I, быстроходный вал редуктора представляет собой коническую вал-шестерню. Через коническую передачу вращающий момент передается валу II,с валаII крутящий момент передается выходному валу редуктора (тихоходному)IIIчерез цилиндрическую косозубую передачу и далее через фрикционную муфту исполнительному механизму.
В коническо-цилиндрическом редукторе определить диаметры валов.
Рис.11. Кинематическая схема привода
В зависимости от направления вращения валов и угла наклона зубьев цилиндрической передачи строят схему сил, действующих на валы с учетом силы давления на входной вал редуктора от ременной передачи (рис. 12, 13).
Рис. 12. Схема сил в пространстве
Рис. 13. Схема сил, действующих на валы редуктора:
а) на главном виде; б) на виде сверху показаны только окружные силы
5.4.1. Расчёт быстроходного вала
|
Рис. 14. Эпюры моментов быстроходного вала |
Дано:
силы, действующие на вал
Размеры a, b, c определяют из первой эскизной компоновки редуктора. 1.
В вертикальной плоскости (y)
определить реакции в опорах А и Б из
суммы моментов относительно опоры
А:
Проверка:
2.
Построить эпюру изгибающих моментов
относительно оси у
от сил
3. Определить реакции в опорах А и Б из суммы моментов относительно опоры Агоризонтальной (х) плоскости:
|
,
,
,
;
средний делительный диаметр конической
шестерни
(рис. 14).
;
;
;
;
;
.
.
,
,
,
,
.
;
;
;
.
4.
Построить эпюру изгибающего момента
относительно оси х
.
5.
Построить эпюру крутящего момента
=
,
гдеP
– мощность на валу I,
– угловая скорость,n
– частота вращения данного вала.
6. Определить суммарный изгибающий момент в опорах А и Б:
;
.
7. Определить эквивалентный момент в опорах А и Б:
;
.
8. Определить диаметры вала в опорах А и Б:
;
;
мм,
где
МПа.
После определения диаметра вала в опорах А и Б, диаметр округляют в сторону увеличения на 3…5 мм.
9. Конструирование быстроходного вала (рис. 15).
Рис.15. Коническая вал-шестерня в опорах