5. Ориентировочный расчёт валов

Исходные данные:

Вращающий момент на ведущем валу : = 119,5 Н·м;

Вращающий момент на выходном валу: = 1339,8 Н·м.

Диаметр хвостовика

, (5.1)

где Т - крутящий момент на соответствующем валу, Н м; [τ] – допускаемое касательное напряжение, [τ] = 20 МПа

Быстроходный вал – проектируется ступенчатым (рисунок 5.1).

Такая конструкция обеспечивает осевую фиксацию деталей на валу, а также возможность монтажа при посадке с натягом, чтобы деталь свободно проходила к месту посадки.

Рисунок 5.1 – Эскиз быстроходного вала редуктора

Диаметр хвостовика определяется по формуле (5.1) :

Принимаем , ,

Выходной вал редуктора проектируем гладким (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 – Эскиз тихоходного вала редуктора

Диаметр гладкого вала II:

.

Принят = 70 мм.

6. Эскизная компоновка редуктора

Исходными данными являются размеры червячной передачи, диаметры валов после их ориентировочного определения.

Межосевое расстояние:

Толщина стенки литого корпуса,

(6.1)

где – крутящий момент на тихоходном валу редуктора, Н·м.

Для сварного корпуса толщина стенки,

(6.2)

Принимаем

Толщина стенки крышки корпуса

(6.3)

Принимаем

Расстояние от стенки корпуса до ступицы Δ₂, мм:

, (6.4)

Принимаем

Расстояние от стенки корпуса до венца шестерни Δ₃, мм:

(6.5)

Принимаем

Длина ступицы червячного колеса , мм:

(6.6)

Диаметр ступицы червячного колеса , мм:

(6.7)

Где - диаметр вала червячного колеса.

Предварительно принимаются радиально-упорные подшипники средней серии. Расстояние от внутренней стенки до торца подшипника Δ₄ = 4 мм.

Подшипники:

I вал: Роликовый конический однорядный

7309; d=45 мм; D=100 мм; B=26 мм.

II вал: Роликовый конический однорядный

7314; d=70 мм; D=150 мм; B=37 мм.

Конструирование подшипникового узла для определения размеров консолей. Ориентировочно длина консоли назначается:

для быстроходного вала:

, (6.8)

для тихоходного:

, (6.9)

где d - внутренний диаметр подшипника.

Расстояние между серединами опор червяка:

(6.10)

Эскизная компоновка редуктора представлена на рисунке 6.1

7. Приближённый расчёт валов

Исходными данными являются: силы, действующие на червяк и червячное колесо, расстояния между линиями действия всех сил, взятые с эскизной компоновки, диаметры вершин червяка и вершин колеса.

Расчёт вала червяка

Исходные данные: =8926,67 Н; =3277,87 Н; =2018,64 Н; =100 мм.

Схема приложения сил на валу представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 – Схема расположения сил на валу червяка

Момент от осевой силы , Н·м:

. (7.1)

= 446,3 Н·м

Изгиб в вертикальной плоскости. Расчётная схема представлена на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 – Расчётная схема в вертикальной плоскости

Реакции в опорах:

Изгибающие моменты на валу:

Изгиб в горизонтальной плоскости. Расчётная схема представлена на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 – Расчётная схема в горизонтальной плоскости

Реакции в опорах:

Изгибающие моменты на валу:

Эпюра крутящего момента на валу червяка представлена на рисунке 7.4

Рисунок 7.4 – эпюра крутящего момента на валу червяка

В опасном сечении (под червяком) суммарный изгибающий момент Н·м:

. (7.2)

Н·м

Приведённый момент , Н·м:

, (7.3)

где – коэффициент, учитывающий соответствие циклов касательного и нормального напряжений, =0,7.

Н·м.

Диаметр вала:

, (7.4)

где – допускаемое нормальное напряжение, = 60 МПа.

= 0,045 м = 45мм

Результат практически совпадает с полученным в ориентировочном расчете. Окончательно назначаем: диаметр вала под червяком , диаметр вала под опорами ,диаметр хвостовика вала .

Расчёт вала червячного колеса

Исходные данные: =2018,64 Н; =3277,87 Н; =8926,67 Н; =300 мм.

Схема расположения сил на валу представлена на рисунке 7.5.

Рисунок 7.5 – Схема расположения сил на валу червяного колеса

Момент от осевой силы , Н·м:

. (7.5)

= 302,8 Н·м

Изгиб в вертикальной плоскости. Расчётная схема представлена на рисунке 7.6.

Рисунок 7.6 – Расчётная схема в вертикальной плоскости

Реакции в опорах:

Изгибающие моменты на валу:

Изгиб в горизонтальной плоскости. Расчётная схема представлена на рисунке 7.7.

Рисунок 7.7 – Расчётная схема в горизонтальной плоскости

Реакции в опорах:

Изгибающие моменты на валу:

Эпюра крутящего момента на валу червячного колеса представлена на рисунке 7.8

Рисунок 7.8 – Эпюра крутящего момента на валу червячного колеса

В опасном сечении (под колесом) суммарный изгибающий момент по формуле (7.2) Н·м:

Н·м

Приведённый момент по формуле (7.3) , Н·м:

Н·м.

Диаметр вала по формуле (7.4):

= 0,068 м = 68мм

Окончательно назначаем диаметр гладкого вала под червячное колесо