5 Расчеты на прочность

5.1 Приближенный расчет валов привода главного движения

1. На графике частот вращения (ГЧВ) валов выделяем расчетную цепь (рис. 5.1), причем номер расчетной ступени на последней вертикали определяем по формуле:

,

где z – число горизонталей на ГЧВ.

Пример. В примере z = 6, тогда:

Принимаем j = 2, т.е. вторая снизу ступень. Ветвь ГЧВ, приходящаяся в эту точку, является расчетной для последней группы передач. Для остальных групп расчетными являются нижние ветви.

Рисунок 5.1 - Расчетная цепь

2. Определяем общий к.п.д. от электродвигателя до каждого вала, приняв следующие значения к.п.д. отдельных механических звеньев: к.п.д. клиноременной передачи η_р=0,96;

к.п.д. зубчатой передачи η_з=0,98;

к.п.д. червячной передачи η_ч=0,75;

к.п.д. пары подшипников η_п=0,99.

Результаты расчета к.п.д. сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Результаты расчета к.п.д. на валах

№ вала	Общий к.п.д. ηi
II	ηI = ηp . ηп = 0,96 . 0,99 = 0,95
III	ηII = ηp . ηп2 . ηз = 0,96 . 0,992 . 0,98 = 0,92
IV	ηIII = ηp . ηп3 . ηз2 = 0,96 . 0,993 . 0,982 = 0,89
V	ηIV = ηp . ηп4 . ηз3 = 0,96 . 0,994 . 0,983 = 0,86

3. Определяем расчетные крутящие моменты на валах по формуле:

(Н ^. м),

где n_pi – расчетная частота вращения i-го вала (определяется по точкам, выделенным на ГЧВ);

η_i – общий к.п.д. до соответствующего вала.

Крутящий момент на шестерне 4-го вала:

Результаты расчета сводим в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Крутящие моменты на валах

№ вала	II	III	IV	V	IV’
Мki (Н.м)	55,5	106,7	206,4	392,6	144,5

4) Определяем для каждого вала расчетные полярные моменты сопротивления W_ki по допускаемым напряжениям кручения/12/. Влияние изгиба учитываем, снижая величину [τ_k].

Принимаем предварительно в качестве материала для валов сталь 45, для которой [τ_k] = (25…30) МПа.

Условие прочности при кручении:

(м³

Для вала II

Для вала III

Для вала IV

Для вала V

По справочным таблицам (табл. 5.3) подбираем параметры валов II, III, IVиз условия:

W_{k табл} ≥ W_{k расч}

Таблица 5.3

(фрагмент)

Диаметры валов

№ вала	Wk расч , см3	Шлицевый вал		Гладкий вал со шпонкой
		z×d×D (мм)	Wk табл , см3	d, мм	Wk табл , см3
II	2,22	6×23×26	2,74	23	2,23
III	4,27	6×28×32	4,96	30	4,97
IV	8,26	10×32×40	8,38	37	9,24

По таблицам 5.7 и 5.8 подбираем для вала V:

шлицевый вал 8x42x46 ( W_{к табл} = 15,96 см³ );

гладкий вал со шпонкой d = 45мм ( W_{к табл} = 16,74 см³ ).