4.2. Пример подготовки исходных данных
Подготовить исходные данные для комплексного расчёта выходного вала цилиндрического редуктора с насаженной на выходном конце звёздочкой цепной передачи по схеме, изображённой на рис. 4.2.
Рис. 4.2 Схема нагружения вала
Ft = 6450 Н; Fr = 2400 Н; Fa = 920 Н – силы, действующие на цилиндрическое косозубое колесо; d/2 = 100 мм – делительный радиус колеса; R = 6350 Н – давление на вал от звёздочки цепной передачи.
L1 = 80 мм; LB = 160 мм; L3 = 220 мм – осевые размеры вала, полученные из эскизной компоновки.
Рис. 4.3 Расчётная схема нагружения вала применительно к универсальной схеме программы RVP 2
FX1 = Fr = 2400; FY1 = -Ft = -6450; Ft1 = Fa = 920; Х1 = -d/2 = -100; FХ3 = -R = -6350; L1 = 80; L 2 = 110; LB = 160; L3 = 220.
В качестве сечения 2 выбран буртик вала, до упора в который надевается на вал зубчатое колесо и размер L2 получен из эскизной компоновки редуктора.
Дополнительные исходные данные:
DVP = 40 мм - диаметр вала под подшипником.
DV1 = 46 мм – диаметр вала в сечении 1 (под зубчатым колесом).
DV2 = 46 мм – диаметр вала в сечении 2.
DV3 = 36 мм – диаметр вала в сечении 3 (под звёздочкой).
FX2 = 0; FY2 = 0; FZ2 = 0; х2 = 0 – силовые факторы и радиус их приложения в сечении 2.
TKR12 = TKR23 = 645000. Н·мм – передаваемый крутящий момент.
ТР = 0 – тип подшипников – шариковые радиальные однорядные.
VK1 = 7 – вид концентратора напряжений для сечения вала под зубчатым колесом – посадка колеса на вал с натягом.
VK2 = 1 – вид концентратора напряжений для сечения “2” – высокая ступень с галтелью.
VK3 = 4 – вид концентратора напряжений для сечения вала под звёздочкой – шпоночная канавка.
VKP = 1 – вид концентратора напряжений для сечения вала в месте посадки подшипника – высокая ступень с галтелью.
NSX = 1 – схема установки подшипников – “в распор”.
ANV = 200 об/мин – частота вращения вала.
V = 1 – коэффициент вращения кольца (вращается внутреннее кольцо).
Т = 5 лет – срок службы привода.
AKG = 0.8; AKS = 0.3 – коэффициенты годового и суточного использования.
АКВ = 1.3 – коэффициент безопасности для подшипников.
АКТ = 1 – коэффициент влияния температуры.
STAL = 2 – выбрана для вала марка стали – сталь 45; диаметр заготовки – не ограничен, НВ = 200, в = 560 МПа, т = 280 МПа (Приложение 2).
КР1 = 1; КР2 = 1; КР3 = 1 – шейка вала под зубчатое колесо и звёздочку – обтачиваются.
КРР = 0 – шейка вала под подшипник – шлифуется.
PU1 = 0; PU2 = 0; PU3 = 0; PUP = 0 – поверхностного упрочнения вала в сечениях под зубчатым колесом, звёздочкой и подшипниками – нет.
5. Результаты счёта и их обработка
Результатом комплексного расчёта вала и подшипников являются минимально возможные по размерам подшипники при минимально возможных диаметральных размерах вала.
В распечатке результатов счёта приводятся:
Все табличные и расчётные параметры выбранного подшипника.
Реакции опор вала в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях со своими знаками, а также суммарные реакции.
Изгибающие моменты во всех сечениях вала в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях (абсолютные значения) и суммарные изгибающие моменты.
Параметры всех опасных сечений вала: их диаметры, моменты сопротивления, амплитуды и средние значения нормальных и касательных напряжений, коэффициенты запаса при изгибе и кручении, суммарный коэффициент запаса прочности.
Необходимо отметить, что комплексные программы обеспечивают минимизацию диаметральных размеров вала и подшипников, поэтому их размеры, представленные в распечатке результатов счёта, как правило меньше исходных. Но они могут быть и больше исходных, если ориентировочный расчёт вала был выполнен с ошибкой, т.е. представленные программы способны поправить проектировщика. Если концентратором напряжений в опасном сечении являются зубья вала-шестерни, или витки червяка, т.е. VK = 6, то корректировку диаметра в этом сечении программы не производят.
На основе результатов счёта, представленных в распечатке, требуется построить эпюры изгибающих моментов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и эпюру крутящих моментов, передаваемых рассчитываемым валом.
Исходные данные, примеры которых приведены выше, распечатка результатов расчёта вала и подшипников, а также построенные эпюры изгибающих и крутящих моментов, - все эти материалы являются достаточными для представления в расчётно-пояснительной записке в качестве раздела по расчёту вала и его опор.