4.4. Розрахунок вихідного вала косозубого циліндричного одноступінчастого редуктора

4.4.1. Початкові дані

Дано: передавана потужність Р = 8 кВт; частота обертання вала п = 320 хв ; передача нереверсивна t = 17000 год.; K = T /T =2 . Ділильний діаметр циліндричного колеса d_w = 170мм, ширина колеса b = 70мм.

Для виготовлення вала вибираємо сталь 45 за ГОСТ 1050-74 з характеристиками: НВ260, термообробка - поліпшення; _B = 610 МПа; _T =360 МПа; = 270 МПа; =150 МПа; = 0,1; = 0,05; b_ш/b_k=1.06

4.4.2. Визначення сил в зачепленні закритої передачі і консольних сил.

Схема навантаження вала

Визначаємо діючі на вал навантаження:

Т =56,81 Нм – беремо з попередніх робіт;

4.4.3. Попередній розрахунок вала

Визначаємо орієнтовно діаметр вала:

де [ ] = 30МПа.

За нормальним рядом приймаємо d = 35 мм.

Визначаємо діаметр цапфи вала під підшипники d₂ = d +2t = 25 + 2·2,5 = 40мм. Приймаємо d ₂=40мм. Діаметр вала під колесом

d = d₂+3,2r = 30 + 3,2 · 2,5 = 48 мм, приймаємо d = 50мм з радіусом галтелі в місці переходу г = 2,5мм.

Виконуємо попередній вибір підшипників кочення за діаметром вала. Вибираємо за діаметром вала d₂ = 50 мм кулькові радіальні підшипники 208 легкої серії. Із каталога виписуємо геометричні розміри і харак­теристики підшипників: d =50мм; D = 90 мм, В = 20 мм; = =2мм, статичну вантажопідйомність С = 20200 Н; динамічну вантажопідйомність С = 27500 Н.

4.4.4. Ескізна компоновка. Розрахункова схема вала

Е скізна компоновка циліндричного одноступінчастого редукто­ра

Рис. 4.1

δ= 0,025a_w + 3 = 0,025 · 113 +3 =5,8;

приймаємо δ = 8 мм;

е =(1...1,2) = 1,2 · 8 = 9,6мм ; е = 6мм; в залежності від схеми установки підшипників і конструкції мастило утримуючого кільця; е₂ = (0,5...1) = 8мм. Визна­чаємо відстань L між точками прикладення реакцій підшипників, в результаті компоно­вки одержали відстань L = 110мм.

Після визначення радіальної і колової сили та виконаної ескізної компоновки складаємо розрахункову схему для подальшого визначення реакцій в опорах, побудови епюр згинальних та крутних моментів, визначення сумарних

моментів згину і приведених моментів. Даний вал розглядаємо як балку на двох опорах.

4.4.5. Визначення розрахункових діаметрів вала

Вертикальна площина YOZ: реакції опор.

і згинальних моментів

Перевірка: ; ;

Рис. 4.2.

будуємо епюри моментів згину відносно осі Х.

Праворуч: ;

М(0,055) = 1400 · 0,055 = 77 Нм.

Ліворуч: ;

М(0,055) = 1400 · 0,055 = 77 Нм.

Горизонтальна площина ХOZ: реакції опор.

Перевірка: ; ;

Рис. 4.3. Компонувальна та схема, епюри крутних моментів

будуємо епюри моментів згину відносно осі Y.

Праворуч: ;

М(0,055) = 670 · 0,055 = 36,9 Нм.

Ліворуч: ;

М(0,055) = 390 · 0,055 = 21,45 Нм.

Будуємо епюру крутних моментів:

Нм.

Найбільш навантаженими є переріз, що проходить середину колеса, де вал ослаблений шпонковим пазом.

Визначаємо сумарний момент згину, Нм:

Нм;

Визначаємо приведений момент згину, Нм:

Нм,

де .

Визначаємо сумарні реакції, Н;

Н;

Н.

Визначаємо розрахунковий діаметр вала в небезпечному перерізі. Так як небезпечний переріз ослаблений шпонковим пазом, допустиме напруження приймаємо на 35% меншим. При­ймаємо = 49 МПа.

Тоді: мм,

Оскільки розрахунковий діаметр менший від діаметра, одержаного в орієнтовному розрахунку, остаточно приймаємо =50 мм.

Визначаємо еквівалентне напруження, МПа;

МПа,

де МПа,

МПа.