Питання для самоконтролю

1. Діаметр якої частини вала переважно мінімальний?

2. Які підшипники встановлюють на валах циліндричної прямозубої передачі?

3. Які підшипники встановлюють на валах циліндричної косозубої передачі?

4. Які підшипники найчастіше монтують на валах конічної передачі?

5. Які підшипники здебільшого встановлюють на валах черв’ячної передачі?

8. Перевірний розрахунок валів

Мета розділу – вивчення методики перевірного розрахунку валів на міцність і набуття навичок у побудові епюр згинальних та крутильних моментів на валу.

Сконструйований у складеному вигляді вал з підшипниками і зубчастими колесами перевіряють на статичну та втомну міцність, а також на жорсткість [6, т. 2, с. 46].

8.1. Розрахунок вала на статичну міцність

Розрахунок валів на статичну міцність найчастіше здійснюють стосовно середнього перерізу (між опорними підшипниками), де розташовані зубчасті колеса. При цьому враховують згинальні та крутні моменти, які виникають у перерізах валів.

8.1.1. Побудова епюр згинальних і крутних моментів на валах

Щоб перевірити статичну міцність валів, визначають реакцію їх опор (підшипникових вузлів), будують епюри згинальних і крутних моментів. Для різних типів редукторів розрахункові схеми і форми епюр дещо відмінні одна від одної, тому нижче вони подані окремо.

Залежно від того, які компонувальні рішення застосовані при виробництві редукторів (горизонтальні, вертикальні, реверсивні, нереверсивні) розрахункові схеми і вид епюр згинальних моментів також можуть бути різними (рис. 8.1…8.5). Далі наведено приклади побудови цих епюр для ведучого вала двох типів редукторів (циліндричного, конічного) горизонтального компонування. Звертаємо увагу, що в символьних позначеннях за умовчуванням опущено нижній індекс 1. У розрахункових схемах веденого вала напрямки осьової та колової сил мають бути змінені на протилежні, а вирази для визначення реакцій R_j у j-й підшипниковій опорі (j = А, В), горизонтальній (з індексом х) або вертикальній (з індексом у) площинах, а також згинальних моментів у небезпечних перерізах будуть іншими. Студент повинен не лише вміти будувати розрахункові схеми, епюри, а й визначити значення реакцій і згинальних моментів самостійно. Для розрахунку черв’ячного редуктора надано схеми ведучого та веденого валів вертикального компонування. Вони зображені на рис. 8.6…8.7.

Розраховуючи реверсивні редуктори, необхідно визначити максимальні згинальні моменти в небезпечних перерізах валів для обох напрямків руху (осьова та колова сили змінюють свій напрямок на протилежний).

Сили, що виникають у зубчастому зачепленні відповідної передачі, уже визначено в підрозд. 2, 3 та 4. Розрахунок консольних радіальних сил F_к однаковий для редукторів усіх типів і виконано в підрозд. 2.3.9. Лінійні розміри валів і відстань між умовним місцем прикладання сил (середина ширини зубчастого колеса) і реакціями опор (середина ширини внутрішніх коліс підшипників) треба брати такі, що були отримані при побудові тривимірних моделей валів у складеному вигляді (див. підрозд. 7.5).

8.1.1.1. Побудова епюр згинальних і крутних моментів для валів циліндричних зубчастих передач

Стосовно нереверсивних горизонтальних циліндричних редукторів розрахункові схеми і вигляд епюр згинальних моментів на ведучому валу подаються на рис. 8.1…8.3, тут  –  початковий діаметр зубчастого колеса. Для некорегованих коліс він дорівнює ділильному ( або ), для решти може бути визначений як

.

На епюрах , , ,  – реакції в опорах, Н, а ,  – згинальні моменти в горизонтальній і вертикальній площинах відповідно, Нмм. Зауважимо, що схема на рис. 8.1. стосується валів циліндричної прямозубої передачі, на рис 8.2. – косозубої, рис. 8.3. – шевронної.

Рис. 8.1 

Рис. 8.2 

Причому в шевронній передачі осьові сили, що виникають в напівшевронах, взаємно зрівноважуються.

Рис. 8.3