- •Введение
- •5.2 Определяем расчетные ориентировочные геометрические размеры каждой ступени вала.
- •5.13 В качестве второго опасного сечения выбираем переход вала от одного диаметра к другому с галтелью в месте установки шкива ременной передачи
- •5.14 В качестве третьего опасного сечения выбираем переход вала от одного диаметра к другому с галтелью в месте установки шкива, так как суммарный изгибающий момент в этом сечении максимален.
- •6 Проектный расчет тихоходного вала редуктора
- •6.1 Определяем расчетные ориентировочные геометрические размеры каждой ступени вала.
- •6.11 В качестве первого опасного сечения выбираем шпоночный паз
- •6.12 В качестве второго опасного сечения выбираем переход вала от одного диаметра к другому с галтелью в месте установки подшипника
- •6.13 В качестве третьего опасного сечения выбираем переход вала от одного диаметра к другому с галтелью в месте установки шкива, так как суммарный изгибающий момент в этом сечении максимален.
- •7.1 Подберем стандартные подшипники для рассчитанного вала.
- •7.16Подберем стандартные подшипники для рассчитанного тихоходного вала.
- •9 Подбор шпоночных соединений.
- •12 Конструирование рамы
6.1 Определяем расчетные ориентировочные геометрические размеры каждой ступени вала.
Участок I – цилиндрический конец вала для установки соединительной муфты. Диаметр конца вала определяется из условия прочности по формуле: ; (6.1) мм, принимаем =50 мм по ГОСТ 12080–66 (страница 12 [4]).
где – вращающий момент на тихоходном валу, Нм;
– пониженные допускаемые напряжения кручения, МПа, для выходных концов вала принимаются равными МПа;
Участок II – участок для установки подшипников; диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:
, (6.2)
где dM=50 мм–диаметр конца вала; t = 3 мм–размер буртика
мм принимаем =56 мм.
Участок III – участок для установки колеса. Диаметр посадочной шейки определяется по формуле:
, (6.3)
где r = 2,5 мм – радиус галтели (табл. 1.4 [1]).
принимаем d.к =64 мм.
Принимаем вал с насадным колесом, так как условие выполняется
Расстояние от середины шкива ременной передачи до середины 1-го подшипника (см. рисунок), определяется по формуле:
, (6.4)
где В1 = 86 мм – ширина соединительной муфты
мм.
Расстояния между серединами подшипников и шестерни определяются по формуле:
, (6.5)
где b1 – ширина зубчатого венца шестерни
мм.
Расстояние между серединами подшипников (см. рисунок 6.1) определяется по формуле:
; (6.6)
мм.
Рисунок 6.2 – Общая схема вала с указанием нагрузок, действующих на вал
Построим пространственную схему сил. Действующие на вал силы на схеме расположим во взаимно перпендикулярных плоскостях: вертикальной и горизонтальной.
Построим расчетные схемы вала, на которых его изобразим как балку, расположенную на двух опорах и нагруженную силами в соответствующих точках. На одной схеме приложим силы, действующие на вал в вертикальной плоскости, а на другой в горизонтальной. Для каждой расчетной схемы (рисунок 4.5а, 4.5в), определим реакции на опорах, изгибающие моменты для характерных сечений вала, и построим эпюры изгибающих и крутящего моментов.
6.2 Рассмотрим вертикальную плоскость:
; (6.7)
.
Проверка:
; (6.8)
2014 – 4028 + 2014 = 0.
6.3 Найдем изгибающие моменты, действующие в вертикальной плоскости
;
; (6.9)
=125 Н×м.
Эпюра изгибающих моментов в вертикальной плоскости представлена на рисунке 6,4.
6.4 Рассмотрим горизонтальную плоскость:
; (6.10)
; (6.11)
Н.
; (6.12)
; (6.13)
Н.
Проверка:
; (6.14)
-679,34– 1477 +2156,34 = 0.
6.5 Строим эпюру изгибающих моментов от сил, действующих в горизонтальной плоскости:
;
; (6.15)
Н×м ;
; (6.16)
Н×м.
Проверка:
(6.17)
Н×м;
= 178 Н×м.
Эпюра изгибающих моментов в горизонтальной плоскости представлена на рисунке 6.4 .
6.6 Определим суммарные реакции опор:
; (6.18)
Н ;
(6.19)
Н.
6.7 троим эпюру суммарных изгибающих моментов:
; (6.20)
Н×м;
; (6.21)
Н×м
6.8 Строим эпюру крутящих моментов, действующих от точки 4 до точки 5:
(6.21)
Н×м.
6.9 Строим эпюру эквивалентных моментов:
; (6.22)
Н×м;
Эпюра эквивалентных моментов представлена на рисунке 6.4 .
6.10 Определим диаметры вала в сечениях по формуле:
(6.23)
мм;
мм;
мм;
C учётом удобства посадок на вал шкива, подшипников, шестерни, колеса и необходимости фиксации этих деталей на валу в осевом направлении, а также принимая, что в точках 2 и 4 устанавливаются одинаковые подшипники качения, принимаем;
мм;
мм ; принимаем 45 мм
мм, принимаем 55 мм
Рисунок 6.3 – Эскиз вала с указанием основных конструктивных размеров.
Рисунок 6.4 – а) Схема сил, действующих на вал вертикальной плоскости; б) Эпюра изгибающих моментов (вертикальная плоскость); в) Схема сил, действующих на вал в горизонтальной плоскости; г) Эпюра изгибающих моментов (горизонтальная плоскость); д) Эпюра суммарных изгибающих моментов;е) Эпюра крутящих моментов; ж) Эпюра эквивалентных моментов
Проверочный расчет вала
Проверочный расчёт вала является уточнённым, так как учитывается характер динамической нагрузки, концентрацию напряжений, влияние абсолютных размеров вала, качество обработки поверхностей. Расчёт сводится к определению запаса прочности n. Условие прочности выполнено, если Требуемый коэффициент запаса прочности принимается Меньшие значения относятся к приводам менее ответственных механизмов. Проверочный расчёт вала выполняется для сечений, наиболее нагруженных и имеющих концентратор напряжения( шпоночный паз, галтель, канавку).