Определение точек приложения нагрузок на валы и опоры и определение расстояний между ними.
Основными нагрузками, вызывающими деформацию изгиба валов, являются силы, действующие в зацеплении и усилие Fр давления ремня на быстроходной вал (при наличии в приводе ременной передачи).
В зацеплении зубчатых колес возникают окружная Ft, радиальная Fr и осевая Fа силы, действующие во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Например, для горизонтального редуктора в вертикальной плоскости действует окружная сила, а радиальная и осевая - в горизонтальной плоскости.
Если ременная передача горизонтальная, то сила Fр действует на вал в горизонтальной плоскости. Если линия, соединяющая центры вращения шкивов, расположена под углом, то силу Fр раскладывают в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Полагают, что силы, действующие в зацеплении колес, приложены в середине венца колеса. Консольная сила Fр приложена на середине выходного участка быстроходного вала. Реакции опор приложены в их середине. Z расстояния между точками приложения сил и реакциями опор определяют по эскизной компоновке (см. п.2.2.)
Таким образом, при расчете вал рассматривается как двухопорная балка, нагруженная сосредоточенными силами.
4. Определение опорных реакций и величин изгибающих моментов. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.
В соответствии с
расчетной схемой вала, определить
реакции в вертикальной и горизонтальной
плоскостях, составив два уравнения
равновесия плоской системы сил. При
этом учесть, что осевая сила создает
изгибающий момент на плече, равном
половине делительного диаметра колеса.
Например, для быстроходного вала,
эта величина будет равна 0,5 d1·FA.
Результирующие радиальные реакции:
в первой опоре
,
во второй -
.
Определить значения изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях; построить в масштабе эпюры изгибающих и крутящего моментов.
На рис. 4.1-4.6. показаны расчетные схемы и эпюры моментов для валов различных редукторов.
Р
ис.
4.1. Цилиндрическая косозубая
двухступенчатая развернутая передача:
а - схема нагружения; б – расчётная схема быстроходного вала и эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости (при наличии силы Fр)
Рис. 4.2. Быстроходный вал двухступенчатого редуктора:
а - расчётная схема вала и эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости (а);
б - эпюра крутящего момента.
Р
ис.
4.3. Промежуточный вал двухступенчатой
развернутой передачи:
а - расчётная схема и эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости;
б - расчётная схема и эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости;
в - эпюра крутящего момента.
Р
ис.
4.4. Цилиндрическая косозубая
двухступенчатая соосная передача:
а - схема нагружения;
б - расчётная схема промежуточного вала и эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости;
в - расчётная схема промежуточного вала и эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости;
г - эпюра крутящего момента.
Рис. 4.5. Быстроходный вал двухступенчатой передачи с раздвоенной
быстроходной ступенью:
а - расчётная схема и эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости;
б - расчётная схема и эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости;
в - эпюра крутящего момента.
Рис. 4.6. Промежуточный вал двухступенчатой передачи с раздвоенной быстроходной ступенью:
а - расчётная схема и эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости;
б - расчетная схема и эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости;
в - эпюра крутящего момента.