3.2. Проверочный расчет
Проверка прочности ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви:
,
где
–
напряжение растяжения,
А = 0,5b(2H– h) – площадь сечения, Н = 4 мм, h = 2,35 мм,
b = (z – 1)t + 2Fоп = (12 – 1)∙2,4 + 2∙3,5 = 33,4 мм;
А = 0,5∙33,4∙(2∙4 – 2,35) = 94,4 мм2;
– напряжения изгиба,
Еи = 80…100 Н/мм2 – модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней,
;
– напряжения от центробежных сил,
ρ – плотность материала ремня (ρ = 1250…1400 кг/мм3 для поликлинового ремня),
[σ]p – допускаемое напряжение растяжения, для поликлинового ремня [σ]p = 8 Н/мм2 [1];
4. Нагрузка валов редуктора
4.1. Определение сил в зацеплении червячных передач
Схема сил в зацеплении червячной передачи изображена на рис. 4.
Силы в зацеплении:
1) окружная сила на червяке:
окружная сила на колесе:
2) радиальная сила на колесе и на червяке:
3) осевая сила на червяке:
осевая сила на колесе:
―угол
профиля червяка в осевом сечении;
.
[1]
Рис. 4. Схема сил в зацеплении червячной передачи
4.2. Определение консольных сил
В проектируемом приводе конструируется ременная передача, определяющая консольную нагрузку на входном валу:
Кроме того, консольная нагрузка вызывается муфтой, соединяющей редуктор с рабочей машиной [1]:
4.3. Силовая схема нагружения валов
Силовая схема нагружения валов имеет целью определить направление сил в зацеплении редукторной пары, консольных сил со стороны открытой передачи и муфты, реакций в подшипниках, а также направление вращающих моментов и угловых скоростей валов.
Направление винтовой линии червяка принято правое.
Направление сил в зацеплении редукторной пары в соответствии с выбранным направлением винтовой линии и вращения валов:
– окружные силы Ft1 и Ft2 направлены так, чтобы моменты этих сил уравновешивали вращающие моменты T1 и Т2, приложенные к валам редуктора со стороны двигателя и рабочей машины: Ft1 направлена противоположно вращению червяка, а Ft2 – по направлению вращения колеса;
– радиальные силы всегда направлены из точки зацепления к центрам колес;
– направление осевых сил принято по схеме, представленной на рис. 4.
Направление консольных сил:
– консольная сила от ременной передачи перпендикулярна оси вала и направлена от ведущего шкива к ведомому;
– консольная сила от муфты FM перпендикулярна оси вала, но ее направление в отношении окружной силы Ft на соответствующем валу может быть любым (зависит от случайных неточностей монтажа муфты); поэтому рекомендуется принять худший случай нагружения – направить силу FM противоположно силе Ft, что увеличит напряжения и деформацию вала.
Ориентировочное направление реакций в подшипниках быстроходного и тихоходного валов принято противоположным направлению окружных (Ft1 и Ft2) и радиальных (Fr1 и Fr2) сил в зацеплении редукторной пары. Точка приложения реакции – середина подшипника [1].
Силовая схема нагружения валов проектируемого червячного редуктора представлена в прил. 1.
5. Проектный расчет валов
5.1. Выбор материала валов
В проектируемом редукторе для изготовления валов применяется термически обработанная легированная сталь 40Х.