7 Нагрузки валов редуктора

7.1 Определение сил в зацеплении червячной передачи

7.1.1 Определяем окружную силу F_t (Н), [1]:

- на червяке

Н

- на колесе

Н.

7.1.2 Определяем радиальные силы F_r1 – на червяке, F_r2 – на колесе (Н), [1]:

,

где α – угол зацепления, α = 20°.

Н.

7.1.3 Определяем осевую силу F_а (Н), [1]:

- на червяке

Н;

- на колесе

Н.

7.2 Определение консольных сил

7.2.1 Определяем консольную силу со стороны муфты на быстроходном валу редуктора F_м (Н), [1]:

7.2.2 Определяем консольные силы со стороны конической прямозубой передачи, [1]

Окружная:

- на колесе

Н.

- на шестерне

Н.

Радиальная:

- на шестерне

Н.

- на колесе

Н.

Осевая:

- на шестерне

Н.

- на колесе

Н.

7.3 Силовая схема нагружения валов

Силовая схема нагружения валов имеет целью определить направление сил в зацеплении редукторной пары, консольных сил со стороны открытой передачи и муфты, реакций в подшипниках, а также направление вращающих моментов и угловых скоростей валов.

7.3.1 Выбираем правое направление витков червяка в червячной передаче.

7.3.2 Определяем направление вращения быстроходного и тихоходного валов (ω₁ и ω₂) по направлению вращения двигателя. Так как привод реверсивный, направление вращения двигателя выбираем произвольно. Быстроходный и тихоходный валы вращаются по часовой стрелке.

7.3.3 Определяем направление сил в зацеплении редукторной пары в соответствии с выбранным направлением винтовой линии и вращения валов: на червяке – F_t1, F_r1, F_а1 и на колесе F_t2, F_r2, F_а2. Силы F_t1 и F_t2 направлены так, чтобы моменты этих сил уравновешивали вращающие моменты Т₁ и Т₂, приложенные к валам редуктора со стороны двигателя и рабочей машины: F_t1 направлена противоположно вращению червяка, F_t2 – по направлению вращения червяка.

Рисунок 7.1 Схема сил в зацеплении червячной передачи (направление линии витка червяка – правое, вращение быстроходного вала по часовой стрелке

8 Разработка чертежа общего вида редуктора

8.1 Выбор материала валов

Для изготовления быстроходного и тихоходного валов выбираем легированную сталь 40Х. Механические характеристики стали 40Х [1]:

- предел прочности σ_в = 900 Н/мм²;

- предел текучести σ_т = 750 Н/мм²;

- предел выносливости при симметричном цикле σ_–1 = 410 Н/мм².

8.2 Выбор допускаемых напряжений на кручение

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), то есть при этом не учитывают напряжение изгиба, концентрации напряжения и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемые напряжения на кручение принимаем заниженными: [τ]_к = 10 Н/мм² – для быстроходного вала, [τ]_к = 20 Н/мм² – для тихоходного вала.

8.3 Определение геометрических параметров ступеней валов

I Быстроходный вал [1].

8.3.1 Определение геометрических параметров 1-й ступени под полумуфту (мм):

- диаметр

,

где М_к – крутящий момент, М_к = Т₁ = 14 Н·м;

мм;

- длина

мм.

8.3.2 Определение геометрических параметров 2-й ступени под уплотнение крышки с отверстием и подшипник (мм):

- диаметр

,

где t – высота буртика (мм), t = 2 мм;

мм,

принимаем d₂ = 25 мм;

- длина

мм.

8.3.3 Определение геометрических параметров 3-й ступени под червяк (мм):

- диаметр

,

где r – координата фаски подшипника (мм), r = 1,6 мм;

мм;

- длину 3-й ступени l₃ определяем графически на эскизной компоновке, l₃ = 212мм.

8.3.4 Определение геометрических параметров 4-й ступени под подшипник (мм):

- диаметр

мм;

- длина

мм.

II Тихоходный вал [1].

8.3.5 Определение геометрических параметров 1-й ступени под элемент открытой передачи (мм):

- диаметр

мм,

где М_к = Т₂ = 223 Н·м;

мм;

- длина

мм,

8.3.6 Определение геометрических параметров 2-й ступени под уплотнение крышки с отверстием и подшипник (мм):

- диаметр

,

где t = 2,5 мм;

мм,

принимаем d₂ = 45 мм;

- длина

мм.

8.3.7 Определение геометрических параметров 3-й ступени под червячное колесо (мм):

- диаметр

,

где r = 3 мм;

мм,

- длину 3-й ступени l₃ определяем графически на эскизной компоновке, l₃ = 80 мм.

8.3.8 Определение геометрических параметров 4-й ступени под подшипник (мм):

- диаметр

мм;

- длина

мм.

8.4 Предварительный выбор подшипников

Вал	Подшипник	Размеры	Динамическая грузоподъемность, Н	Статическая грузоподъемность, Н
			Cr	Cr0
Т	308		41000	22400
Б	305		22500	11400

Для быстроходного вала редуктора выбираем по таблице «Подшипники роликовые конические однорядные (ГОСТ 27365-87)» [1] роликовые конические подшипники из средней серии типа 7305 с углом контакта α = 14°, схема установки – враспор. Для тихоходного вала – роликовые конические подшипники из легкой серии типа 7209 с углом контакта α = 15°, схема установки – враспор.

Таблица 8.1. Основные размеры и эксплуатационные характеристики предварительно выбранных подшипников