6. Нагрузки валов редуктора

Силы действующие в зацеплении червячной передачи

Окружная на колесе и осевая на червяке:

F_t2 = F_a1 = 5312 H.

Радиальная на червяке и колесе:

F_r1 = F_r2 =1934 H.

Окружная на червяке и осевая на колесе:

F_t1 = F_a2 = 764 H.

Консольная сила от ременной передачи действующая на быстроходный вал

F_оп = 296 Н

Горизонтальная и вертикальная составляющие консольной силы от ременной передачи, действующие на вал

F_вг = F_вcosθ = 296cos60° =148 H

F_вв = F_вcosθ = 296sin60° = 256 H

Консольная сила от муфты действующая на тихоходный вал

F_м = 250·Т₃^1/2 = 250·437^1/2 = 5762 Н

Рис. 6.1 – Схема нагружения валов червячного редуктора

6. Разработка чертежа общего вида редуктора. Эскизная компоновка редуктора.

Материал быстроходного вала – сталь 45,

термообработка – улучшение: σ_в = 780 МПа;

Допускаемое напряжение на кручение [τ]_к = 10÷20 МПа

Диаметр быстроходного вала

где Т – передаваемый момент;

d₁ = (16∙15,6·10³/π10)^1/3 = 21 мм

принимаем диаметр выходного конца d₁ = 32 мм;

длина выходного конца:

l₁ = (1,01,5)d₁ = (1,01,5)32 = 3248 мм,

принимаем l₁ = 40 мм.

Диаметр вала под уплотнением:

d₂ = d₁+2t = 32+22,5 = 37,0 мм,

где t = 2,5 мм – высота буртика;

принимаем d₂ = 40 мм:

длина вала под уплотнением:

l₂  1,5d₂ =1,540 = 60 мм.

Диаметр вала под подшипник:

d₄ = d₂ = 40 мм.

Вал выполнен заодно с червяком

Диаметр выходного конца тихоходного вала:

d₁ = (16∙437·10³/π20)^1/3 = 51 мм

принимаем диаметр выходного конца d₁ = 55 мм;

Диаметр вала под уплотнением:

d₂ = d₁+2t = 55+22,8 = 61,0 мм,

где t = 2,8 мм – высота буртика;

принимаем d₂ = 60 мм .

Длина вала под уплотнением:

l₂  1,25d₂ =1,2560 = 75 мм.

Диаметр вала под подшипник:

d₄ = d₂ = 60 мм.

Диаметр вала под колесом:

d₃ = d₂ + 3,2r = 60+3,22,8 = 69,6 мм,

принимаем d₃ = 70 мм.

Выбор подшипников.

Предварительно назначаем для быстроходного вала радиально-упорные роликоподшипники средней серии №27308, а для тихоходного вала роликоподшипники легкой серии №7212

Таблица 7.1

Размеры и характеристика выбранного подшипника

№	d, мм	D, мм	B, мм	C, кН	C0, кН	е	Y
27308	40	90	23	45,8	37,1	0,786	0,763
7212	60	110	23	95,9	82,1	0,37	1,62

При установке радиально-упорных подшипников необходимо учитывать, что радиальные реакции считают приложенными к валу в точках пересечения нормалей, проведенных к серединам контактных площадок.

Для конических роликоподшипников поправка а равна

а = В/2 + (d+D)e/6.

а₁ = 23/2+(40+90)∙0,786/6 = 28 мм.

а₂ = 23/2+(60+110)∙0,37/6 = 22 мм.

9 Расчетная схема валов редуктора

Схема нагружения быстроходного вала

Рис. 8.1 Расчетная схема быстроходного вала.

Горизонтальная плоскость:

m_A = F_t1100 – B_x 200 + 90F_вг = 0;

В_х = (764100+14990)/200 = 449 Н;

А_х = F_t1 – F_вг – В_х = 764 – 149 – 449 =166 Н;

М_х1 = 449100 = 44,9 Нм;

М_х2 = 14990 = 13,4 Нм.

Вертикальная плоскость:

m_A = F_r1100 – B_y200 – F_a1d₁/2 + 90F_вв = 0

В_y = (1934100+258·90 – 531250/2)/200 = 419 Н

А_y = F_r1 – F_вв – В_y = 1934 – 258 – 419 =1257 Н;

М_y1 = 419100 = 43,16 Нм

М_y2 = 25890 = 23,2 Нм

М_y3 = 258190 +1257·100 = 174,7 Нм

Проверка:

ΣХ = F_t – А_х – F_вг – B_x = 764 –166 –149 – 449 = 0

ΣY = F_r – A_Y – F_вв – B_Y = 1934 – 1257 – 258 – 419 = 0.

Суммарные реакции опор:

А = (А_x² +A_y²)^0,5 = (166²+1257²)^0,5 =1268 H,

B = (449²+ 419²)^0,5 = 614 H.

Cхема нагружения тихоходного вала

Рис. 8.2 Расчетная схема тихоходного вала.

Горизонтальная плоскость:

m_A = F_м140 – 104D_x +52Р₂ = 0;

D_х = (5762140 + 531252)/104 =10413 Н;

C_х = F_м +D_x – F_t2 = 5762+10413– 5312 =10863 Н;

Изгибающие моменты:

М_х1 = 5762140 = 806,7 Нм;

М_х2 = 1041352 = 541,5 Нм.

Вертикальная плоскость:

m_A = 52F_r2 – D_y104 + F_a2d₂/2 = 0

D_y= (193452+ 764200/2)/104 = 1702 Н

C_y= F_r2 – D_y = 1934 –1702 = 232 Н

Изгибающие моменты:

М_y1 = 23252 = 12,1 Нм

М_y2 = 170252 = 88,5 Нм

Проверка:

ΣХ = C_x - F_м – D_x + F_t1 = 10863-5762 –10413 +5312 = 0

ΣY = C_Y + F_r1 - D_Y = 232 – 1934 + 1702 = 0.

Суммарные реакции опор:

C = (C_x² +C_y²)^0,5 = (10863²+232²)^0,5 =10865 H,

D = (1702²+10413²)^0,5 =10551 H,

9 Проверочный расчет подшипников