7. Розрахунок на міцність 2-го проміжного валу.

Метою перевірочного розрахунку другого проміжного валу є його перевірка на статичну міцність з урахуванням деформацій згинання і кручення. Схема валу з основними розмірами та зусиллями у зачеплені зубчастих коліс зображена на рисунку 7.1.

Розрахунок починаємо з визначення зусиль у зачепленні коліс ,та,.

Окружні зусилля

H

H

де ,– відповідно діаметри ділильних кіл 2-го колеса і 3-ої шестерні.

Радіальні зусилля

F_r12= F_t12· tgα = 134,6·tg20˚ = 48,77 H,

F_r43= F_t43· tgα = 524·tg20˚ = 190,72 H.

Окружні та радіальні зусилля переносимо на вісь проміжного валу. При перенесенні окружних сил з ободів коліс 2,3 на вісь валу відповідно до

теореми Пуансонадо сил додаються пари, момент яких дорівнює. Ці пари діють у площинах перпендикулярних до осі валу, тобто скручують вал. При цьому окружні зусилля будуть діяти у вертикальній площині, а радіальні – у горизонтальній (див. рисунок7,1).

Реакції в опорах визначаємо з рівнянь рівноваги.

У вертикальній площині

;

(7.1)

Звідки

(7.2)

Н

;

(7.3)

звідки

. (7.4)

. Н

У горизонтальній площині

;

(7.5)

(7.6)

Н

;

(7.7)

(7.8)

Н

Переходимо до побудови епюр згинальних та крутильних моментів. Особливістю даної схеми є та обставина, що на вал діють тільки зосереджені сили. У цьому випадку моменти на опорах дорівнюють нулю і змінюються за лінійним законом. Тому для побудови епюр згинальних моментів необхідно обчислити згинальні моменти тільки в перерізах і.

M_Cвер = R_Aвер · a₁ = 288,62 · 0,025 = 7,21 Hм ,

M_Cгор = -R_Aгор · a₁ = - 37,99 · 0,025 = - 0,94 Hм ,

M_Dвер = R_Bвер·b₂ = 369,37 · 0,03 = 11,08 Hм ,

M_Dгор = - R_Bгор·b₂ = - 103,95 · 0,03 = - 3,11 Hм.

За одержаними результатами будуємо епюри згинальних моментів в вертикальній і горизонтальній площинах, а також епюру крутильного моменту, що дорівнює і діє між перерізамиі(рисунок7,2).

Із побудованих епюр видно, що з точки зору міцності найбільш небезпечним є переріз , де діють максимальні згинальні моменти.

Визначаємо зведений момент у розрахунковому перерізі використовуючи теорію міцності найбільших дотичних напружень

(7.9)

Нм

Визначаємо еквівалентне напруження:

(7.10)

МПа

Таким чином, отімане значення напруження не перевищуе допустиме, що визначає забезпечення міцності вала.

8. Розрахунок підшипників і шпонкового з’єднання другого проміжного валу.

За визначеним діаметром d_n підбираємо радіальній шариковій підшипник легкої серії із заданою динамічною вантажопідйомністю С. Отже, це підшипник №200 з динамічною вантажопідйомністю С=5900 Н.

Визначаємо для обраного підшипника моторесурс у млн. обертів для більш навантаженої лівої опори валу.

,

де – еквівалентне навантаження,

– показник ступеня (для шарикових підшипників).

Еквівалентне навантаження для радіальних підшипників визначається за формулою

, (8.1)

де ,– радіальне та осьове навантаження на підшипник, у нашому випадку

(8.2)

Н

,– коефіцієнти радіального та осьового навантаження (при,,;

– коефіцієнт обертання (у випадку обертання внутрішнього кільця);

– коефіцієнт безпеки, величина якого залежить від характеру навантаження (у відповідності з рекомендаціями для машин короткочасної експлуатації з підвищеними вимогами відносно надійності приймаємо);

– коефіцієнт, що враховує вплив робочої температури на довговічність підшипника (для сталі ШХ15 придо).

P=(383,7·1·1+0·0)·1,2·1 = 460,44 Н.

млн. об.

Ресурс підшипника у годинах

год.

Переходимо до розрахунку шпонкового з’єднання проміжного валу. Переріз шпонки залежить від діаметра обраного валу, обираємо у відповідності із стандартом:.

Робочу довжину шпонки отримаємо з умов контактної міцності

, (7.3)

звідки

, (7.4)

де– допустиме напруження. У відповідності з рекомендаціями приймаємо.

.

Приймаемо стандартне значення довжини шпонки =14.

Шпонковий паз на валу відрізаємо на відстані від шестерні З:

9. Побудова картини зачеплення.

Дані розділу передбачають побудування на форматі А₂ у відповідному масштабі схеми евольвентного зачеплення з відображенням трьох зубців кожного зубчастого колеса, що знаходиться у зачепленні, та основних елементів геометрії евольвентного зачеплення – теоретичної та активної лінії зачеплення, робочого профілю зубця, початковмх дуг зачеплення, кутів перекриття.

Побудування виконується за визначеними параметрами, які були розраховані ЕОМ у такій послідовності.

Відкладається міжосьова відстань а_w і з центрів О₃ і О₄ проводимо дуги кіл: початкових радіусами r_w3 і r_w4; ділильних радіусами r₃ і r₄; основних радіусами r_в3 і r_в4 ; вершини радіусами r_а3 і r_а4; западин радіусами r_f3 і r_f4.

Через полюс зачеплення дотично до основних кіл проводиться загальна нормаль NN. Точки її дотику до основних кіл N₃ і N₄ обмежують теоретичну лінію зачеплення. Кут, що утворюється між лінією зачеплення та перпендикуляром до О₃ О₄, проведеним через полюс зачеплення, має назву кута зачеплення а_w.

Точки В₃ і В₄ є точками перетину кіл вершин третього та четвертого коліс з лінією зачеплення і мають назву відповідно точки початку зачеплення і точки кінця зачеплення. Ділянка лінії зачеплення В₃ В₄ має назву активної лінії зачеплення.