Силы в зацеплении передачи,
СИЛЫ ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ВАЛЫ РЕДУКТОРА
В зацеплении цилиндрических зубчатых передач действуют усилия:
– окружная сила, Н;
– радиальная сила, Н;
– осевая сила, Н.
, (32)
где – вращающий момент на ведомом валу редуктора, Н∙м;
– делительный диаметр колеса, мм.
Для прямозубых передач:
, (33)
где – окружная сила в зацеплении, Н;
– угол эвольвентного зацепления,
.
Для косозубых и шевронных передач:
, (34)
где – окружная сила в зацеплении, Н;
– угол эвольвентного зацепления, ;
– уточнённый угол наклона зубьев, град.
В косозубых передачах из-за наклона зубьев возникает осевая сила:
, (35)
где – окружная сила в зацеплении, Н;
– уточнённый 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 среднего специального учебного заведения, то для их определения приводятся эмпирические зависимости, позволяющие вычислить их ориентировочные значения.
Формулы для определения консольных сил от открытой передачи и соединительной муфты, их направление, а также формулы для определения расстояния от точки приложения данных сил до средины ближайшей опоры 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
Нм, то консольная
сила определяется по формуле:
, (36)
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
Нм, то консольная
сила определяется по формуле:
, (37)
где – вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н∙м.
Если вращающий момент
Нм, то консольная
сила определяется по формуле:
, (38)
где – вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н∙м.
Направление силы от ременной передачи принимается параллельным, но противоположным радиальной силе , считая ременную передачу горизонтальной.
Направление силы от цепной передачи принимается 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 выбирается наиболее опасное его направление, когда оно противоположно направлению окружной силы. Значение этой силы определяется по эмпирической формуле:
, (39)
где – вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н∙м.
Расстояние от точки приложения силы от открытой передачи до середины ближайшего подшипника определяется по эмпирической формуле:
, (40)
где 
– диаметр выходного конца соответствующего
вала редуктора, мм (будет определен
далее).
Расстояние от точки приложения силы от муфты до середины ближайшего подшипника определяется по эмпирической формуле:
, (41)
где – диаметр выходного конца соответствующего вала редуктора, мм (будет определен далее).
Консольная сила, сила от соединительной муфты, расстояние от середины ближайшей опоры до точек действия данных сил расчитывается непосредственно перед определением реакций опор и проверкой долговечности подшипников (девятый раздел курсового проекта).