Расчет редуктора
.pdf
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
МУ3 =2449∙(52,25+65,75)−1456,1∙65,75=193,2 Нм
Тихоходный вал.
МУ1 = 0; МУ2 = RЕх∙lт1; МУ3 = RЕх ∙lт− Ft22∙ lт2; Му4 = 0;
МУ2 = 2365,6∙122=288,6 Нм МУ3 =2365,6∙194,75−3803,6∙72,75=184 Нм
Определим крутящие моменты на каждом валу.
Быстроходный вал.
МК МZ Ft d2
М К 1 М Z 1456 ,1 0,0597 43,5 Нм 2
Промежуточный вал.
М |
|
М |
|
1456 ,1 |
0,2403 |
174,95 |
|
К 2 |
Z |
2 |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Тихоходный вал.
Нм
М |
|
М |
|
3803,6 |
0,3936 |
748,54 |
|
К 3 |
Z |
2 |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Нм
Определение суммарных изгибающих моментов
Определим суммарные изгибающие моменты в наиболее
нагруженных сечениях 2 и 3.
Быстроходный вал.
М2 
М Х2 2 МУ2 2
М |
|
|
0 |
2 |
25,6 |
2 |
25,6 |
Нм |
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
М3 
М Х2 3 МУ23
М3 
702 702 99 Нм
Наиболее нагруженное сечение 3 под шестерней.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Промежуточный вал.
М |
|
|
51,82 |
2 |
127,96 |
2 |
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
138,1
Нм
М |
|
|
73,76 |
2 |
193,2 |
2 |
|
3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Наиболее нагруженное Тихоходный вал.
206 ,8 |
Нм |
|
сечение 3 под шестерней.
М |
|
|
2 |
288,6 |
2 |
2 |
114,1 |
|
|||
|
|
|
|
|
310,3
Нм
М |
|
|
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
Наиболее
184 |
2 |
184 |
Нм |
|
|||
|
|
|
нагруженное сечение 2 под колесом.
Рисунок 3. Расчетная схема быстроходного вала
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Рисунок 4.
Расчетная схема промежуточного вала
Рисунок 5. Расчетная
схема тихоходного вала
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Расчет валов на прочность
Расчет валов на прочность выполним на совместное действие изгиба и кручения. Цель расчета – определить коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях вала и сравнить их с допускаемыми:
s [s].
Определение напряжения в опасных сечениях вала
Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений а равна расчетным напряжениям изгиба
и:
|
|
|
|
|
М |
10 |
3 |
|
|
|
|
|
|
||
а |
и |
W |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нетто |
||
,
(53)
где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении,
Нм;
Wнетто
Wнетто
–
осевой момент сопротивления сечения вала, мм3.
0,1 d |
3 |
- для круглого сплошного сечения вала, |
|
||
|
|
|
|
|
|
b t |
( d t |
|
2 |
|
0,1 d |
3 |
|
1 |
) |
||
W |
1 |
|
|
||||
нетто |
|
|
|
|
2d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- для вала с шпоночным пазом.
Быстроходный вал.
Третье сечение.
W |
0,1 40 |
3 |
|
||
нетто |
|
|
6400
мм3
|
|
|
|
|
99 10 |
3 |
|
|
|
|
|
|
15,47 |
||
а |
и |
6400 |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Н/мм2
Промежуточный вал.
Третье сечение.
Wнетто 0,1 533 14887,7 мм3
а и 206 ,8 103 13,9 Н/мм2 51488,5
Тихоходный вал.
Второе сечение.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
|
|
|
|
20 7 |
2 |
W |
0,1 75 |
3 |
|
,5(75 7,5 ) |
|
|
|
|
|
|
|
нетто |
|
|
|
|
2 75 |
|
|
|
|
|
37631,25
мм3
|
|
|
|
|
310,3 10 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8,25 |
||
а |
и |
37631,25 |
||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
Н/мм2
Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла а равна половине расчетных напряжений кручения к:
|
|
|
|
к |
|
М |
к |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
а |
|
2 |
|
2 W |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
нетто |
|
,
(54)
где Мк – крутящий момент, Нм;
W нетто – полярный момент инерции сопротивления сечения вала,
мм3.
W |
0,2 d |
3 |
|
||
нетто |
|
|
- для круглого сплошного сечения вала,
|
|
|
|
b t |
( d t |
|
2 |
|
0,2 d |
3 |
|
1 |
) |
||
W |
1 |
|
|
||||
нетто |
|
|
|
|
2d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- для вала с шпоночным пазом.
Быстроходный вал.
Третье сечение.
W |
0,2 40 |
3 |
|
||
нетто |
|
|
12800
мм3
|
|
|
|
к |
|
46000 |
1,8 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
2 |
|
2 12800 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Н/мм2
Промежуточный вал.
Третье сечение.
W |
|
|
0,2 533 |
29775,4 мм3 |
||||
нетто |
|
|
|
|
|
|
||
а |
|
к |
|
|
174950 |
|
2,94 |
Н/мм2 |
2 |
|
|
|
|||||
|
|
2 |
29775,4 |
|
||||
Тихоходный вал.
Второе сечение.
W нетто 0,2 753 20 7,5(75 7,5 )2 79818,8 мм3 2 75
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
|
|
|
|
к |
|
748540 |
4,7 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
2 |
|
2 79818,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Н/мм2
Определение коэффициента концентрации нормальных и
касательных напряжений для расчетного сечения вала
К |
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
||
|
|
D |
|
Кd |
|
|
|
|
|
||
К |
|
|
|
К |
|
|
|
|
|||
|
D |
|
Кd |
||
|
|
|
|
||
К |
|
|
|
|
1 |
||
|
|
F |
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
1
Ку
1 |
, |
|
К |
|
|
у |
|
|
|
|
|
;
(55)
(56)
где К и К - эффективные коэффициенты концентрации напряжений,
таблица 11.2 [4,с. 257], для опасного сечения всех валов К =1,6 и К =1,4;
Кd – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, таблица 11.3 [4,с. 258];
КF – коэффициент влияния шероховатости, таблица 11.4 [4,с.258] КF
= 1,0;
Ку – коэффициент влияния поверхностного упрочнения, таблица 11.5 [4,с. 258] Ку = 1,7.
Быстроходный вал.
Третье сечение.
К |
|
|
|
1,6 |
|
|
|
1 |
|
1,11 |
|
|
|
|
1,0 1 |
|
|
||||||
|
D |
|
0,85 |
|
|
|
1,7 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
К |
D |
|
1,4 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1,0 |
1 |
|
|
|
|
1,28 |
|||
0,73 |
1,7 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Промежуточный вал.
Третье сечение.
К D |
1,6 |
|
|
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
1,0 1 |
|
|
|
1,176 |
|||
|
|
|
|
|||||||
|
0,8 |
|
1,7 |
|
|
|||||
К D |
1,4 |
|
|
|
1 |
|
|
|||
|
|
1,0 1 |
|
|
|
1,21 |
||||
|
1,7 |
|||||||||
|
0,68 |
|
|
|
|
|||||
Тихоходный вал.
Второе сечение.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
К D |
1,6 |
|
|
1 |
|
|
||||
|
|
|
1,0 1 |
|
|
|
1,29 |
|||
|
|
1,7 |
|
|||||||
|
|
|
0,73 |
|
|
|
|
|||
К |
|
|
|
1,4 |
|
|
1 |
|
1,27 |
|
|
|
|
|
1,0 1 |
|
|
||||
|
D |
|
0,65 |
|
|
1,7 |
|
|||
|
|
|
|
|
||||||
Определение пределов выносливости в расчетном сечении вала
|
1 |
|
D |
|
1 |
/ К |
|
|
D ; |
(57) |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
D |
|
1 |
/ К |
|
|
D |
, |
(58) |
|
|
|
|
|
|||||||
где |
|
-1 |
и |
-1 |
|
|
– |
пределы |
выносливости гладких образцов при |
||
симметричном цикле изгиба и кручения, определяется по таблице 3.2 [4,с.
50] для обоих валов - -1 = 260 Н/мм2.
-1 0,58 -1
-1= 0,58 260 = 150,8 Н/мм2;
Быстроходный вал.
Третье сечение.
|
1 |
|
260 / 1,11 |
||
|
|
D |
|
||
|
1 |
|
150,8 / 1,28 |
||
|
|
D |
|
||
234,2117
Н/мм2
,8 |
Н/мм |
2 |
|
||
|
|
Промежуточный вал.
Третье сечение.
1 D |
260 / 1,176 221,1 |
||
|
1 |
|
150,8 / 1,21 124,6 |
|
D |
|
|
Н/мм2
Н/мм2
Тихоходный вал.
Второе сечение.
1 D
|
1 |
|
|
D |
260 / 1,29
150,8 / 1,27
201,6 Н/мм2
118,7 |
Н/мм |
2 |
|
||
|
|
Определение коэффициента запаса прочности по нормальным и
касательным напряжениям |
|
|
s 1 D |
а ; |
(59) |
s 1 D |
а |
(60) |
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Быстроходный вал.
Третье сечение.
s |
234,2 |
15,47 15,14 |
|
|
|
s |
117,8 |
1,8 65,4 |
|
|
|
Промежуточный вал.
Третье сечение.
s |
221,1 |
13,9 15,9 |
|
|
|
s |
124,6 |
2,94 42,4 |
|
|
|
Тихоходный вал.
Второе сечение.
s |
201,6 |
8,25 24,4 |
|
|
|
s |
118,7 |
4,7 25,3 |
|
|
|
Определение общих коэффициентов запаса прочности
s |
s |
|
s |
|
|
s |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
s |
2 |
s |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Быстроходный вал. |
|
|
||||||||||||
Третье сечение. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
s |
15,14 65,4 |
|
|
|
14,7 |
1,5 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
15,14 |
2 |
65,4 |
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Промежуточный вал. |
|
|
||||||||||||
Третье сечение. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
s |
15,9 42,4 |
|
|
|
14,89 |
1,5 |
||||||||
|
|
|
2 |
|
42,4 |
2 |
|
|
||||||
|
|
15,9 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Тихоходный вал. |
|
|
||||||||||||
Второе сечение. |
|
|
|
|
|
|||||||||
s |
|
24,4 25,3 |
|
|
|
17,6 |
1,5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
24,42 |
|
25,32 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Все валы проходят проверку на прочность.
(61)
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Вывод: в данном пункте был произведен расчет редуктора. Определены основные габаритные размеры каждой передачи. Рассчитаны на прочность валы каждой ступени.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
4.ПОДБОР И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ
Определение типа подшипника
В соответствии с таблицей 7.2 [4,с.107] определим тип, серию и схему установки подшипников.
Для быстроходного вала назначаем радиальные шариковые однорядные легкой серии, установленные с одной фиксированной опорой.
Для промежуточного вала назначаем радиальные шариковые однорядные средней серии, установленные с одной фиксированной опорой.
Для тихоходного вала назначаем радиальные шариковые однорядные средней серии, установленные с одной фиксированной опорой.
Определение размеров подшипников
Для быстроходного вала Условное обозначение: 207 d= 35 мм,
D=72 мм,
B= 17 мм, r= 2 мм,
Сr= 25,5 кН С0r= 13,7 кН
Для промежуточного вала Условное обозначение: 309 d= 45 мм,
D=100 мм,
B= 25 мм, r= 2,5 мм,
Сr= 52,7 кН С0r= 30,0 кН
Для тихоходного вала