9.1 Ориентировочный расчет валов
Быстроходный вал редуктора:
Диаметр быстроходного вала редуктора:
,
где
=15
МПа – допускаемое напряжение для
быстроходного вала;
dб 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.
9.2. Расчет валов по эквивалентному моменту
Основными силами, действующими на валы, являются силы от передач. Силы на валы передают через насаженные на них детали: зубчатые или червячные колеса, шкивы, звездочки, полумуфты и другие детали.
Передачу вращающего момента осуществляют соединениями: с натягом, шлицевыми, шпоночными и др.
Основными расчетными силовыми факторами являются вращающие Т и изгибающие М моменты.
Например в коническо-цилиндрическом редукторе определить диаметры валов по моменту изгибающему и крутящему в зависимости от сил, действующих в зацеплениях передач, ременных или цепных передач и реакции от этих сил в опорах (рис. 19).
Рис.19. Кинематическая схема привода
В зависимости от направления вращения валов и угла наклона зубьев цилиндрической передачи составляют расчетную схему на которую наносят все внешние силы, действующих на валы с учетом силы давления на входной вал редуктора от ременной передачи (рис. 20, 21).
В зависимости от действующих сил определяют реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскостях, строят эпюры изгибающих икрутящего моментов.
Рис. 20. Схема сил в пространстве
Рис. 21. Схема сил, действующих на валы редуктора)
а) на главном виде;
б) на виде сверху показаны только окружные силы
9.2.1. Расчет быстроходного вала коническо-цилиндрического редутора
Дано:
силы, действующие на вал
,
,
,
;
средний делительный диаметр конической
шестерни
(рис. 22). Размеры a,
b
,c
–определяются
из первой эскизной компоновки.
1. В вертикальной плоскости (Y) определить реакции в опорах А и Б из суммы моментов относительно опоры А:
Рис. 22. Эпюры моментов быстроходного вала
1. В вертикальной плоскости (Y) определить реакции в опорах А и Б из суммы моментов относительно опоры А:
;
;
;
.
Проверка:
2.
Построить эпюру изгибающего момента
относительно оси Y от сил
,
,
,
,
.
3. Определить реакции в опорах А и Б из суммы моментов относительно опоры А горизонтальной (Х) плоскости:
;
;
;
.
.
Построить эпюру изгибающего момента
относительно оси X,
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. 23).
Рис. 23. Коническая вал-шестерня в опорах