11. Ориентировочный расчет валов

Валы редуктора испытывают два вида деформации – деформацию кручения и деформацию изгиба. На данном этапе работы над курсовым проектом оценить деформацию изгиба не представляется возможным, поэтому валы рассчитывают только на деформацию кручения, но по пониженным допускаемым напряжениям [3, 7].

Быстроходный вал редуктора:

Диаметр быстроходного вала редуктора:

,

где =15 МПа – допускаемое напряжение для быстроходного вала; d_б принимается в сторону увеличения на 2...5 мм больше. По этой же формуле определяются диаметры промежуточного и тихоходного валов редуктора с учетом соответствующего момента на валу.

12. Расчет валов по эквивалентному моменту

В коническо-цилиндрическом редукторе определить диаметры валов по моменту изгибающему и крутящему в зависимости от сил, действующих в зацеплениях передач и ременных или цепных передач и реакции от этих сил в опорах (рис. 18).

Рис.18. 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. 18, 19).

Рис. 19. Схема сил в пространстве

Рис. 20. Схема сил, действующих на валы редуктора:

а) на главном виде;

б) на виде сверху показаны только окружные силы

12.1. Расчет быстроходного вала

Рис. 21. Эпюры моментов быстроходного вала

Дано: силы, действующие на вал , , , ; средний делительный диаметр конической шестерни (рис. 21). 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 А горизонтальной (х) плоскости: ; ; ; .

4. Построить эпюру изгибающего момента относительно оси х .

5. Построить эпюру крутящего момента=, где P – 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. 22).

Рис. 22. Коническая вал-шестерня в опорах

12.2. Расчет промежуточного вала редуктора

Рис. 23. Эпюры моментов промежуточного вала

Дано: силы, действующие на вал , , ,, , средний делительный диаметр конического колеса , и цилиндрической шестерни (рис. 23). Размеры l, k, m определяют по эскизной компоновке редуктора. 1. Определить реакции в опорах С и Д в вертикальной плоскости у из суммы моментов относительно опоры С: ; ; ; ; . Проверка: . 2.Построить эпюру изгибающих моментов относительно оси у от сил , , ,. 3. Определить реакции в опорах С и Д в горизонтальной плоскости х из суммы моментов относительно опоры С: ; ; ; ; .

4. Построить эпюру изгибающих моментов относительно оси х от сил , .

5. Построить эпюру крутящего момента .

6. Определить суммарный изгибающий момент в сечениях под коническим колесом Е и шестерней Ж:

;

.

7. Определить эквивалентный момент в сечениях под коническим колесом Е и шестерней Ж:

;

.

8. Определить диаметры вала в сечениях: для посадки конического колеса Е и шестерни Ж:

; ,

мм.,

где принимать тоже значение, что и для быстроходного вала.

После определения диаметра вала в сечении Ж произвести сравнение расчетного диаметра с диаметром впадин шестерни для того, чтобы определиться выполнять шестерню насадной или за одно целое с валом. Если разница , мм, шестерню следует готовить за одно целое с валом.

Находим действительное значение эквивалентного напряжения в наиболее нагруженном сечении:

,

где =0,1 – осевой момент инерции;

– предел текучести материала вала для стали 45, 40X =360 МПа, K =5...7 – коэффициент запаса прочности.

9. Конструирование промежуточного вала (рис. 24).

Рис. 24. Промежуточный вал-шестерня

По действительному значению эквивалентного момента, определяют эквивалентное напряжение в наиболее нагруженном сечении.

, МПа,

где = 0,1 – осевой момент инерции в сечении вала шестерни, если определяется осевой момент инерции посадочной поверхности вала под зубчатое колесо, то = 0,1, где d– диаметр посадочной поверхности;

= – допускаемое напряжение на изгиб, К= 5...7 – коэффициент запаса прочности, – предел текучести материала вала.