10.1. Расчет быстроходного вала коническо-цилиндрического редуктора

Рис. 22. Эпюры моментов быстроходного вала

Дано: силы, действующие на вал , ,,; средний делительный диаметр конической шестерни(рис. 22). Размеры a, b, c определяют из первой эскизной компоновки редуктора. 1. В вертикальной плоскости (Y) определить реакции в опорах А и Б из суммы моментов относительно опоры А: ; ; ; ; ; . Проверка: . 2. Построить эпюру изгибающего момента относительно оси Y от сил ,,,,. 3. Определить реакции в опорах А и Б из суммы моментов относительно опоры А горизонтальной (Х) плоскости: ; ; ; .

4. Построить эпюру изгибающего момента относительно оси X, .

5. Построить эпюру крутящего момента=, гдеP – мощность на валу I, – угловая скорость,n – частота вращения данного вала.

6. Определить суммарный изгибающий момент в опорах А и Б:

;

.

7. Определить эквивалентный момент в опорах А и Б:

;

.

8. Определить диаметры вала в опорах А и Б:

;

; мм,

где МПа.

После определения диаметра вала в опорах А и Б, диаметр округляют в сторону увеличения на 3…5 мм.

9. Конструирование быстроходного вала (рис. 23).

Рис. 23. Коническая вал-шестерня в опорах

10.2. Расчет промежуточного вала редуктора

Рис. 24. Эпюры моментов промежуточного вала

Дано: силы, действующие на вал ,,,,,средний делительный диаметр конического колеса, и цилиндрической шестерни(рис. 24). Размеры l, k, m определяют по эскизной компоновке редуктора. 1. Определить реакции в опорах С и Д в вертикальной плоскости Y из суммы моментов относительно опоры С: ; ; ; ; . Проверка: . 2.Построить эпюру изгибающего момента относительно оси Y от сил ,,,. 3. Определить реакции в опорах С и Д в горизонтальной плоскости X из суммы моментов относительно опоры С: ; ; ; ; .

4. Построить эпюру изгибающего момента относительно оси Х от сил ,.

5. Построить эпюру крутящего момента .

6. Определить суммарный изгибающий момент в сечениях под коническим колесом Е и шестерней Ж:

;

.

7. Определить эквивалентный момент в сечениях под коническим колесом Е и шестерней Ж:

;

.

8. Определить диаметры вала в сечениях: для посадки конического колеса Е и шестерни Ж:

;

,

мм.,

где принимать тоже значение, что и для быстроходного вала.

После определения диаметра вала в сечении Ж произвести сравнение расчетного диаметра с диаметром впадин шестерни для того, чтобы определиться выполнять шестерню насадной или за одно целое с валом. Если разница, мм, шестерню следует готовить за одно целое с валом.

Находим действительное значение эквивалентного напряжения в наиболее нагруженном сечении:

,

где =0,1– осевой момент инерции;

–предел текучести материала вала для стали 45, 40X =360 МПа,K =5...7 – коэффициент запаса прочности.

По действительному значению эквивалентного момента, определяют экви валентное напряжение в наиболее нагруженном сечении.

,МПа,

где = 0,1– осевой момент инерции в сечении вала шестерни, если определяется осевой момент инерции посадочной поверхности вала под зубчатое колесо, то = 0,1, где d– диаметр посадочной поверхности;

9. Конструирование промежуточного вала (рис. 25).

Рис. 25. Промежуточный вал-шестерня

= – допускаемое напряжение на изгиб,К= 5...7 – коэффициент запаса прочности, – предел текучести материала вала.