4. Расчет редуктора
4.1 Напряжение валов редуктора.
Валы редуктора испытывают два вида деформации : изгиб и кручение.
Деформация кручения на валах возникает под действием вращающих моментов, которые приложены со стороны двигателя. Деформация изгиба валов вызывается силами действующими в зубчатом зацеплении закрытой передачи, а так же консольными силами открытой передачи и муфты.
-
Определить силы в зацеплении закрытых передач.
Окружная сила:
,Н
Радиальная сила:
, Н
Осевая сила:
, Н
-
Определить консольные силы.
В проектируемом приводе конструируется открытая ременная передача, которая определяет консольное напряжение на выходном конце вала. Кроме того, консольное напряжение вызывается муфтой, которая соединяет редуктор с двигателем.
Схема сил в зацеплении зубчатых прямозубых передач такая же, как у закрытой передачи; угол зацепления α=10°
На клиноременной
передачи: 
На муфте: 
Вращающий момент: 
4.2 Проектный расчет валов.
1.Выбор материалов валов.
Принимаются термически обработанные стали марок 45 и 40Х.
2.Выбор напряжений, которые допускаются при кручении.
Проектный
расчет валов выполняется по напряжениям
кручения, при этом не учитываются
напряжения изгибов, концентрация и
цикличность напряжения. Поэтому для
компенсации приближенности этого метода
допустимое напряжение принимают
заниженное:
для быстроходного
вала :
,
н/мм2
;
для тихоходного:
,
н/мм2
.
Вал редуктора представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело количество и размеры ступеней, которого зависят от количества установленных на валу деталей. Цель проектного расчета валов – определить ориентировочные геометрические размеры вала: их диаметр и длину. При этом диаметры и длины степеней (кроме d2 и d4 под подшипник) округляем до стандартного наибольшего значения, d2 и d4 - округляем до ближайшего значения внутреннего диаметра кольца подшипника.
Быстроходный вал:
1-я ступень:
, мм;
, мм.
2-я ступень:
(t=2,5),
, мм
, мм
3-я ступень:
(r = 3),
,мм
,мм
4-я ступень:
, мм
,мм .
Тихоходный вал:
1-я ступень:
, мм;
, мм.
2-я
ступень:
(t=2,8),
, мм
, мм
3-я ступень:
(r = 3),
,мм
,мм , от реакции
смежного подшипника
4-я ступень:
, мм
,мм .
4.3 Эскизная компоновка редуктора.
Устанавливает положение колес редукторной пары, элементов открытой передачи и муфты относительно опор (подшипников); определяют расстояние lБ и lТ между точками приложения сил быстроходного и тихоходного валов, а так же точки приложения силы открытой передачи и муфты на расстоянии lоп и lм , от реакции смежного подшипника.
4.4 Построение и расчет эпюр моментов.
Быстроходный вал.
Исходные данные:
Н,
Н,
Н,
Н,
мм,
мм,
мм
.
-
Вертикальная плоскость:
а) находим опорные
реакции:
Н,
б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х:
;
Н·м
.
2.Горизонтальная плоскость:
а) находим опорные реакции:
;
;
Проверка:
;
б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси у:
;
-
Строим эпюру крутящих моментов.
-
Находим суммарные радиальные реакции.
;
.
-
Находим суммарные изгибающие моменты.
;
.
Тихоходный вал.
Исходные данные:
Н,
Н,
Н,
Н,
мм,
мм,
мм
.
1. Вертикальная плоскость:
а) находим опорные
реакции:
Н,
б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х:
;
Н·м
.
2.Горизонтальная плоскость:
а) находим опорные реакции:
;
;
;
.
Проверка:
,
б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси у.
;
;
;
.
3. Строим эпюру крутящих моментов.
.
4. Находим суммарные радиальные реакции.
;
.
5. Находим суммарные изгибающие моменты.
;
.