4. Силы в зацеплении передачи

В зацеплении цилиндрических зубчатых передач действуют усилия:

– окружная сила;

– радиальная сила;

– осевая сила.

, (34)

где – вращающий момент на ведомом валу редуктора, Н∙м;

– делительный диаметр колеса, мм.

Для прямозубых передач:

, (35)

где – окружная сила в зацеплении, Н;

– угол эвольвентного зацепления, .

Для косозубых и шевронных передач:

, (36)

где – окружная сила в зацеплении, Н;

– угол эвольвентного зацепления, ;

– уточнённый угол наклона зубьев, град.

В косозубых передачах из-за наклона зубьев возникает осевая сила:

, (37)

где – окружная сила в зацеплении, Н;

– угол наклона зубьев, град.

Помимо сил в зацеплении, передающихся на валы редуктора, на последние (валы редуктора) действуют консольные нагрузки от цепной или ременной передач (усилия от натяжения) и усилие от соединительной муфты.

Усилия от натяжения ременной или цепной передач могли быть определены при расчете этих передач, но так, как они не рассчитываются в курсовом проекте ССУЗа, то для их определения приводятся эмпирические зависимости, позволяющие вычислить их ориентировочные значения.

Формулы для определения консольных сил от открытой передачи и соединительной муфты, а также их направление приведены вместе со схемами на курсовое проектирование. При отсутствии рекомендаций, консольные силы от открытых передач определяются с учётом вращающих моментов на соответствующих валах редуктора, где установлены элементы передач.

Если вращающий момент Нм, то консольная сила определяется по формуле:

, (38)

где – вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н∙м.

Рисунок 1. Схема сил в зацеплении.

а) косозубая передача, направление линии зуба колеса – левое, шестерни – правое;

б) косозубая передача, направление линии зуба колеса – правое, шестерни – левое;

в) схема сил прямозубой и шевронной передачи;

1, 3, 5 – вращение быстроходного вала по часовой стрелке (смотреть слева);

2, 4, 6 – вращение быстроходного вала против часовой стрелке (смотреть слева).

Если вращающий момент Нм, то консольная сила определяется по формуле:

, (39)

где – вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н∙м.

Если вращающий момент Нм, то консольная сила определяется по формуле:

, (40)

где – вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н∙м.

Направление силы от ременной передачи принять параллельным, но противоположным радиальной силе , считая ременную передачу горизонтальной.

Направление силы от цепной передачи принять параллельным и одноименным радиальной силе , считая цепную передачу горизонтальной.

Консольная нагрузка от соединительной муфты возникает от неизбежной неточности изготовления и монтажа деталей соединительной муфты и вала и вращается вместе с валом. Поэтому в расчетной схеме выбираем наиболее опасное его направление, когда оно противоположно направлению окружной силы. Значение этой силы определяем по эмпирической формуле:

, (41)

где – вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н∙м.

Расстояние от точки приложения силы от открытой передачи до середины ближайшего подшипника определим по эмпирической формуле:

, (42)

где – диаметр выходного конца соответствующего вала редуктора, мм (будет определен далее).

Расстояние от точки приложения силы от муфты до середины ближайшего подшипника определим по эмпирической формуле:

, (43)

где – диаметр выходного конца соответствующего вала редуктора, мм (будет определен далее).