9.3.2 Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов тихоходного вала
Построение выполняем на основании результатов, полученных при рас-чете реакций в опорах подшипников, в соответствии с рекомендациями [1, c.134-139]. Расчетная схема тихоходного вала приведена на рисунке 9.1.
1) Выполняем расчет изгибающих моментов.
а) Вертикальная плоскость.
Рассчитываем значения изгибающих моментов относительно оси х в характерных сечениях 1-4, Н∙мм
Mx1 = 0;
(
Н∙мм);
(Н∙мм);
Mx4 = 0.
б) Горизонтальная плоскость.
Рассчитываем значения изгибающих моментов относительно оси y в характерных сечениях 1-4, Н∙мм
My1 = 0;
(Н∙мм);
My3 = FОП ∙ lОП = 2933,6 ∙ 76,5 = 224420,4 (Н∙мм);
My4 = 0.
2) Выполняем расчет крутящего момента, Н∙мм
(Н∙мм);
3) Строим эпюры изгибающих и крутящих моментов (рисунок 9.6).
4) Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженых сечениях вала (сечения 2 и 3), Н∙мм
(Н∙мм);
(Н∙мм).
Рисунок 9.6 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов тихоходного вала
10 Конструирование валов
10.1 Конструирование быстроходного вала
Конструкция быстроходного вала-шестерни, а также диаметры и длины его ступеней были определены на стадии предварительного расчёта валов. При выполнение эскизной компоновки редуктора размеры диаметров и длин ступеней были уточнены.
1) Первая ступень (посадочная поверхность под полумуфту).
Выходной конец вала (рисунок 10.1) выполняется цилиндрическим со следующими размерами:
- диаметр ступени d1 = 26 мм;
- длина ступени l1 = 26 мм.
Для облегчения монтажа элемента открытой передачи на торце первой ступени выполняем фаску с = 1 мм (1×45°) [1,табл.10.8, с. 188].
Переходный участок вала между двумя (первой и второй) смежными ступенями разных диаметров выполняем галтелью радиуса r =1,6 мм [1,табл.10.8, с. 188].
Рисунок 10.1 – Выходной конец вала
Выбираем параметры шпоночного соединения для установки элемента полумуфты [1, табл. К42, с. 449]:
– ширина шпонки b = 8 мм;
– высота шпонки h = 7 мм;
– глубина шпоночного паза вала t1 = 4 мм;
– глубина шпоночного паза ступицы t2 = 3,3 мм;
– длина шпонки l = 20 мм.
Рисунок 10.2 – Поперечное сечение ступени вала со шпоночным пазом
2) Вторая ступень (посадочная поверхность под уплотнение крышки с отверстием и подшипник).
Размеры второй ступени вала:
– диаметр ступени d2 = 30 мм;
– длина ступени l2 = 67 мм.
Переходный участок вала между двумя (второй и третьей) смежными ступенями разных диаметров выполняем канавкой ширины b = 3,0 мм со скруглением r = 1,0 мм для выхода шлифовального круга, которая повышает концентрацию напряжений на переходном участке (рисунок 10.3) [1, табл. 10.7, с. 187].
Рисунок 10.3 – Переходный участок в виде канавки
3) Третья ступень выполняется заодно с цилиндрической шестерней.
Размеры третьей ступени вала:
– диаметр ступени d3 = 35 мм;
– длина ступени l3 = 65 мм.
4) Четвертая ступень (посадочная поверхность под подшипник). Размеры четвертой ступени вала:
– диаметр ступени d4 = 30 мм;
– длина ступени l4 = 19 мм.
Для облегчения монтажа подшипника качения на торце четвертой ступени выполняем фаску с = 1,6 мм (1,6 × 45°) [1, табл. 10.8, с. 188].
Конструкция и размеры быстроходного вала представлены на рисунке 10.4.
Рисунок 10.4 – Конструкция и размеры вала-шестерни