4 Оценка диаметра и разработка конструкции валов редуктора, анализ тихоходного вала

Произведём расчёт быстроходного вала:

Определим выходной конец вала:

мм, где Мпа

где T₁=153.8 Нм

Принимаем: d=40 мм, диаметр вала под подшипники мм. Диаметр под шестерню мм.

Рассчитаем промежуточный вал:

Диаметр участков для установки подшипников d_п=30 мм.

мм, где Мпа

где T₂=653,8 Нм

Принимаем : диаметр ступени для установки на неё колеса и шестерни d=75мм.

Расчёт тихоходного вала.

Назначаем материал: Сталь 45.

Термообработка: нормализация.

Из таблицы 8.8 стр. 162 находим:

МПа

МПа

Определяем диаметр выходного конца вала (минимальный):

мм, где Мпа

Выбираем диаметры вала:

d=80 мм – диаметр в месте посадки муфты

d_п=90 мм – диаметр в месте посадки подшипников

d_к=100 мм – диаметр в месте посадки колесса

Определяем длины вала:

b z a

l y

b=24 ширина подшипника

a=130 мм – в зависимости от диаметра (I-ое исполнение)

y=144 мм

,

где l_ст1+l_ст2=100 – ширина ступицы (округлена)

x=10

w=60

Получаем:

l=100+30+60=190 мм

Составляем расчётную схему.

Определяем силу в месте посадки муфты:

Н

Строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости. Сначала определим реакции опор (составим сумму моментов относительно опоры А):

Н

Для определения реакции в опоре B составим сумму сил на вертикальную ось:

Н

Строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости.

Рассмотрим горизонтальную плоскость.

Запишем сумму моментов относительно опоры А:

Н

Запишем сумму сил на вертикальную ось:

Н

Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости.

Строим эпюру суммарных изгибающих моментов.

Строим эпюру крутящих моментов.

Опасным сечением будет, сечение в опоре В. Проверим статическую прочность вала в этом сечении.

Мпа

Мпа

Мпа

Определяем эквивалентное напряжение:

Мпа

Условия прочности выполняются.

5 Подбор и анализ шпонок

Для закрепления деталей на валах редуктора используем призматические шпонки. Размеры поперечного сечения шпонок выбираем по ГОСТ 23360-78 в соответствии с диаметром вала в месте установки шпонок. Расчётную длину округляем до стандартного значения, согласуя с размером ступицы.

Выбранные шпонки проверяем на смятие по формуле 6.1 (с. 88, [1]):

Проверяем шпонки, установленные на быстроходном валу:

Мпа

- проверочное напряжение на смятие шпонки, расположенной на быстроходном валу.

- напряжение на смятие шпонки расположенной на промежуточном валу.

Мпа

- напряжения смятия шпонки, расположенной на тихоходном валу, крепящей колесо.

Мпа

- напряжения смятия шпонки, тихоходного вала, соединяющей муфту с валом.

Мпа

Все выбранные шпонки удовлетворяют напряжениям смятия, так как при посадках с натягом Мпа.

По результатам подсчётов составляем таблицу.

Таблица 2 – Шпонки призматические ГОСТ 23360-78

Вал	Т, Н.м	d, мм	b, мм	h, мм	l, мм	t1, мм	t2, мм
Быстроходный	153.8	40	12	8	30	5.0	3.3	64
Промежуточный	653.8	75	20	12	56	7.5	4.9	52
Тихоходный	1889	85	22	14	72	9.0	5.4	88.2
Тихоходный	1889	100	28	16	93	10	6.4	50.8