5. Расчёт валов.

Основными условиями, которым должны отвечать конструкции валов, являются: достаточная прочность; жёсткость, обеспечивающая нормальную работу зацеплений и подшипников; технологичность конструкции и экономия металла.В качестве материала для валов используются углеродистые и легированные стали.

Расчет вала осуществляется в три этапа: ориентировочный расчет вала на кру­чение; расчет на сложное сопротивление (изгиб и кручение); проверка запаса прочно­сти по выносливости в наиболее опасных сечениях.

Для расчета на сложное сопротивление необходимо составить расчетную схему вала: разметить точки в которых расположены условные опоры, определить величину и направление действующих на вал сил, а также точки их приложения.

Опору воспринимающую радиальные и осевые нагрузки считают шарнирно-неподвижной. При одинарном радиально-упорном подшипнике радиальная реакция считается приложен­ной к валу в точке пересечения его геометрической оси и прямой, проведенной через центр ролика под углом (90 ° - α) к оси подшипника, где а α - угол контакта.

Действующие на вал расчетные силы и моменты считаются сосредоточенными и расположенными по середине длины воспринимающих их элементов.

При определении направления действия сил в зубчатых червячных зацеплени­ях следует учитывать, что на ведомом колесе (или червячном колесе) окружная сила является движущей и направлена в сторону вращения. На ведущей шестерне (или червяке) окружная сила является реакцией со стороны ведомого колеса и направлена в сторону, противоположную вращению. Радиальное усилие на цилиндрических колесах направлено к центру колеса (к оси червяка). Направление осевого усилия зависит от направления спирали и направления вращения. Оно направлено внутрь зуба.

Если на выступающий из редуктора консольный конец вала посажен шкив ре­менной передачи, действующая на консоли нагрузка направлена по линии, соединяющей оси шкивов. Если же на выступающий из редуктора консольный конец вала посажена муфта, то они создаёт неуравновешенное радиальные усилие и изгибающий момент, вследствие неравномерного распределения нагрузки по окружности муфты.

Для упругой втулочно-пальцевой муфты (МУВП) не уравновешенная радиаль­ная сила

F_M = 0,25 F_t = 5956,430 F_t = 2 T / d_M = 2· 2382,572 / 0,2 =23825,72 - где окружная сила по диаметру центров пальцев муфты.

Направление силы и момента принимается наиболее неблагоприятным для вала. Приведённые данные позволяют составить расчётную схему вала и рассчитать его на сложное сопротивление.

5.1 Расчет валов на сложное сопротивление.

5.1.1 Расчет быстроходного вала

Быстроходный вал установлен на радиально-упорных шариковых подшипниках (рис.1)

Н Н Н Н

Н·м

Находим реакции опор

Н

Н

Н

Н

Изгибающие моменты

Приведенные моменты

Где

Рис.1 Расчетная схема и эпюры изгибающих, крутящего и приведенного моментов быстроходного вала.