7. Вычисление действующих сил в механизмах.

7.1. Определение сил в зацеплении закрытых передач.

Редукторные валы испытывают два вида деформации – изгиб и кручение. Деформация кручения на валах возникает под действи­ем вращающих моментов, приложенных со стороны двигателя и рабочей машины. Деформация изгиба валов вызывается силами в зубчатом зацеплении закрытой передачи и консоль­ными силами со стороны открытых передач и муфт.

На рисунке 7.1.1 представлена схема сил в зацеплении цилиндрической передачи. За точку приложения сил принят полюс зацепления в средней плоскости колеса.

Значения сил определяются по таблице 7.1.1

Рис. 7.1.1. Схема сил в зацеплении цилиндрической косозубой передачи

Таблица 7.1.1. Силы в зацеплении закрытой передачи

Вид передачи	Силы в зацеплении	Значение силы, Н
		на шестерне	на колесе
Цилиндрическая косозубая	Окружная
	Радиальная
	Осевая	787

7.2. Определение консольных сил

В данной работе конструируется открытая ременная передача, определяющая консольную нагрузку на выходном конце вала (F_оп = 186,4 Н – см. п. 6.2). Кроме того, консольная нагрузка вызывается муфтой, соединяющей двигатель с редукто­ром.

Консольная сила от муфты:

Н

7.3. Силовая схема нагружения валов редуктора

Силовая схема нагружения валов имеет целью определить направ­ление сил в зацеплении редукторной пары, консольных сил со сто­роны открытых передач и муфты, реакций в подшипниках, а также направление вращающих моментов и угловых скоростей валов.

Силы F_t1 и F_t2 направлены так, чтобы моменты этих сил уравновешивали вращающие моменты Т₁ и T₂ приложенные к валам редуктора со стороны двигателя и рабочей машины: F_t1 направлена противоположно вращению шестерни, а F_t2 - по направлению вращения колеса.

Консольная сила от ременной передачи F_on перпен­дикулярна оси вала и направлена вертикаль­но. Консольная сила от муфты F_M перпендикулярна оси вала и направлена противоположно силе F_t1, что увеличит напряжения и деформа­цию вала.

Рисунок 7.3.1. Схема нагружения валов цилиндрического одноступенчатого редуктора.

Таблица 7.3.1. Сводная таблица

Параметр		Шестерня	Колесо
Ft, Н		4154
Fr,Н		1495
Fa, Н		784
FОП, Н	FM,Н	186,4	528,7
T, Нм		10,7	72,7
ω, с-1		96,29	13,56

Радиальные реакции в подшипниках быстроходного и тихоход­ного валов направлены противоположно направлению окружных (F_tl и F_t2) и радиальных (F_rl и F_r2) сил в зацеплении редукторной пере­дачи. Точка приложения реакции — середина подшипника. Реакции от действия консольных нагрузок гео­метрически сложены с реакциями от сил зацепления. Реакции обо­значить буквой R с индексом, указывающим данный подшипник.

8. Разработка чертежа общего вида редуктора

Основными критериями работоспособности редукторных валов являются прочность и выносливость. В проектируемом редукторе валы изготовлены из стали 45.

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т.е. при этом не учитывают на­пряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемые напря­жения на кручение применяют заниженными ([τ] = 10…20 ^Н/_мм²). При этом меньшие значения [τ]_к = 10 ^Н/_мм² — для быстроходного вала, большие [τ]_к = 20 ^Н/_мм²— для тихоходного.