6. Нагрузки валов редуктора

Схема нагружения валов цилиндрического одноступенчатого редуктора

6.1 Определение сил в зацеплении закрытой передачи

Определение сил в зацеплении редуктора рассматривалось в пункте 8 расчета закрытой передачи.

Окружная сила – F_t1 = F_t2 = 1,3 кН;

Радиальная сила – F_r1 = F_r2 = 473 кН;

Осевая – F_x1 = F_x2 = 0.

6.2 Определение консольных сил

Радиальная сила:

6.2.1 Цепная передача: F_оп = K_B∙F + 2F₀,

где K_B = 1,15 – коэффициент нагрузки вала;

F₀ = K_f ∙q∙a∙g,

где K_f = 6 – коэффициент провисания для горизонтальных передач;

q = 1,9 кг/м – удельная масса цепи;

а = 772 мм – межосевое расстояние;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

F₀ = 6∙1,9 кг/м∙772∙10^-3 м∙9,81 м/с² = 86,3 Н,

F_оп = 1,15∙2374 Н + 2∙86,3 Н = 2902,7 Н.

6.2.2 Муфта:

Примем среднее значение, т.е. F_M = 700 Н.

6.3 Силовая схема нагружения валов редуктора.

6.3.1 Направление линий зуба колес: в цилиндрических передачах принимается колесо с правым зубом, шестерня – с левым.

6.3.2 Определить направление вращения быстроходного и тихоходного валов (₁ и ₂).

6.3.3 Определить направления сил в зацеплении редукторной пары в соответствии с выбранным направлением линии зуба колес и вращения валов: на шестерне F_r1, F_t1; на колесе F_r2, F_t2.

Силы F_t1 и F_t2 направлены так, чтобы их моменты уравновешивали моменты T₁ и Т₂, F_t1 против ₁, F_t2 по ₂.

6.3.4 Определить направление консольных сил на выходных концах валов.

1. консольная сила от цепной передачи F_оп перпендикулярна оси вала и направлена горизонтально;

2. консольная сила от муфты F_M перпендикулярна оси вала и направлена противоположно силе F_t1.

6.3.5 Определить направление радиальных реакций в подшипниках.

Радиальные реакции в подшипниках быстроходного и тихоходного валов направлены противоположно направлению окружных (F_t1, F_t2) и радиальных (F_r1, F_r2) сил в зацеплении.

Точка приложения реакций – середина подшипника.

6.3.6 Определить направление суммарных реакций в подшипниках геометрическим сложением радиальных реакций в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

7. Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора.

7.1 Выбор материала валов.

Сталь 40Х.

7.2 Выбор допускаемых напряжений на кручение.

[]_к = 10…20 МПа

для быстроходного вала []_к = 15 МПа;

для тихоходного вала []_к = 20 МПа.

7.3 Определение геометрических параметров ступеней валов.

Ступень вала и параметры d; l.		Вал-шестерня цилиндрический	Вал колеса
1-ая под элемент открытой передачи или полумуфту	d1	, где Т1 = 26,5 Н∙м – вращающий момент на быстроходном валу	, где Т2 = 101,8 Н∙м – вращающий момент на быстроходном валу
	l1	l1 = (1…1,5)∙d1 = = 20,6…31 = 25 мм	l1 = (0,8…1,5)∙d1 = = 25,6…48 = 40 мм
2-ая под уплотнение крышки и подшипник	d2	d2 = d1 + 2t; t – высота буртика d2 = 20 + 2∙2 = 24 = 25мм d2 = 32 + 2∙2,5 = 37 = 40 мм
	l2	l2 = 1,5∙d2 = 37,5 = 40 мм	l2 = 1,25d2 = 1,25∙40 = 50мм
3-ая под шестерню, колесо	d3	d3 = d2 + 3,2r; r - координата фаски подшипника r = 1,6 d3 = 25 + 3,2∙1,6 = 30,1 = = 32 мм	d3 = d2 + 3,2r = 40 + 3,2∙3 = = 49,6 = 50 мм
	l3	определяется графически на компоновке
4-ая под подшипник	d4 l4	d4 = d2 = 25 мм l4 = B + c = 15 + 1= 16мм	d4 = d2 = 40 мм l4 = B + c = 23 + 2 = 25 мм

Типовые конструкции валов одноступенчатых редукторов.

1. быстроходный вал цилиндрического редуктора

2. тихоходный вал цилиндрического редуктора

7.4 Предварительный выбор подшипников качения.

По таблице 7.2 Шейнблит определим тип, серию и схему установки подшипников и по таблице К-27 определим основные параметры подшипников.

Для цилиндрических передач при а_w < 200 мм: радиальные шариковые однорядные подшипники, серия легкая, схема установки – 3 (враспор).

Обозначение	d	D	B	r	Cr, кН	Cor, кН
205	25	52	15	1,5	14	6,95
308	40	90	23	2,5	41	22,4