6. Уточненный расчет валов

6.1 Расчет тихоходного вала на прочность и жесткость

Тихоходный вал: F_t4 = 3923 (H), F_r4 = 1450 (H), F_a2 = 692 (H), T = 664,1 (Hм), F_t5 = 8203 (H), F_r5 = 3077 (H), F_a5 = 2046 (H).

Плоскость ХZ

Определяются реакции опор:

(Н)

(Н)

Определяется изгибающий момент на каждом из участков:

(Hм)

(Hм)

Плоскость YZ

Определяются реакции опор:

(Н)

(Н)

(Hм)

(Hм)

Рисунок 1

Определяем изгибающий момент на каждом из участков:

(Hм)

,

при b = 0, (Hм)

при b = 0,044, (Hм)

, при с = 0, (Hм)

при с = 0,067, (Hм)

Определяется результирующий изгибающий момент:

(Hм), (Hм),

(Hм).

Определяется крутящий момент: (Hм)

Определяется эквивалентный момент:

(Hм), (Hм),

(Hм), (Hм).

Определяется коэффициент безопасности: ,

,

Концентратор напряжения:

Шпоночный паз  60: К_ = 2,15; К_ = 2,05; [6, табл. 12.9]

_= 0,75; _ = 0,73; [6, табл. 12.2]

 = 2 [6, табл. 12.5]

Определяется момент инерции и полярный момент вала:

(мм³), (мм³).

Так как вал испытывает реверсивную нагрузку то:

, (Н/мм²);

, (Н/мм²).

;

Следовательно прочность вала обеспечивается.

6.2 Расчет червячного вала на жесткость

Червячный вал на прочность проверять не следует, так как размеры его поперечных сечений, принятые при конструировании после расчета геометрических характеристик (d₁ = 80 мм, d_а1 = 100 мм, d_f1 = 56 мм), значительно превосходят те, которые могли быть получены расчетом на кручение.

Проверяем стрелу прогиба червяка (расчет на жесткость).

Определяем приведенный момент инерции поперечного сечения червяка

мм⁴

Определяем стрелу прогиба по следующей формуле

мм.

Допускаемый прогиб мм.

Таким образом жесткость вала обеспечена, так как мм <.

7. Тепловой расчет редуктора

Червячный редуктор в связи с невысоким КПД и большим выделением теплоты проверяют на нагрев.

Определяем мощность на червяке Вт

Определяем температуру нагрева масла (корпуса) при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения

где ψ ≈ 0,3 – коэффициент, учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора в металлическую плиту или раму;

[t_раб] = 95 – 110⁰С – максимальная допустимая температура нагрева масла (зависит от марки масла);

поверхность А приближенно можно принять в зависимости от межосевого расстояния. При аω = 200 мм площадь А = 0,78 м²;

Для чугунных корпусов при естественном охлаждении коэффициент теплоотдачи К_т = 12 – 18 Вт/(м² × ⁰С) (большее значение при хороших условиях охлаждения).

Тепловой расчет нас удовлетворяет т.к. .

8. Выбор шпоночных соединений

1. Выбираем шпонку для выходного конца червяка  28 мм

b  h = 8  7, l от 18 до 90 мм, принимаем l = 50 мм, t₁ = 4 мм, t₂ = 3,3 мм.

Где: l – длина шпонки;

b – ширина шпонки;

h – высота шпонки;

t₁ – глубина паза на валу;

t₂ – глубина паза во втулке.

Окончательно принимаем шпонку 8  7  50 ГОСТ 23360 – 78.

2. Выбираем шпонку для выходного конца тихоходного вала  50 мм

b  h = 14  9, l от 36 до 160 мм, принимаем l = 50 мм, t₁ = 5,5 мм, t₂ = 3,8 мм. Окончательно принимаем шпонку 14  9  50 ГОСТ 23360 – 78.

3. Выбираем шпонку в месте посадки червячного колеса  60 мм

b  h = 18  11, l от 50 до 200 мм, принимаем l = 80 мм, t₁ = 7,0 мм, t₂ = 4,4 мм. Окончательно принимаем шпонку 18  11  80 ГОСТ 23360 – 78.