4Расчет валов привода

4.1Эскизная компоновка валов привода

По формулам и рекомендациям, приведенным в параграфе 3.1 на стр. 24 (ист. 1), определяем компоновочные размеры. Полученные значения диаметров валов округляем до ближайшего значения из стандартного ряда чисел. Значения: f – размер фаски, t – высота буртика, r – радиус галтели – даны в таблице на стр. 25 (ист. 1).

4. Диаметры валов

Для быстроходного вала редуктора:

• Входной конец, согласно диаметру под муфту принимаем .

• Диаметр под уплотнитель ;

• Диаметр под стопорную гайку ;

• Диаметр под подшипник ;

• Диаметр Червяка .

Для промежуточного вала редуктора:

• Диаметр под подшипник ;

• Диаметр под шестерню ;

• Диаметр под колесо ;

• Диаметр буртика колеса .

Для тихоходного вала:

• Диаметр выходного конца ;

• Диаметр под уплотнитель ;

• Диаметр под подшипник ;

• Диаметр под колесо ;

• Диаметр проходного участка .

4.1.2 Длины валов

Для быстроходного вала редуктора:

• Длина входного конца ;

• Длина участка под уплотнитель ;

• Длина участка под стопорную гайку ;

• Длина участка под подшипник ;

• Длина буртика шестерни ;

• Длина участка червяка .

Для промежуточного вала редуктора:

• Длина участка под подшипник ;

• Длина участка под шестерню ;

• Длина участка под колесо ;

• Длина буртика колеса .

Для тихоходного вала:

• Длина выходного конца ;

• Длина участка под уплотнитель ;

• Длина участка под подшипник ;

• Длина участка под колесо ;

• Длина проходного участка .

4.2Расчет тихоходного вала

Расчет валов базируют в разделах курса сопротивления материалов. При этом действительные условия работы вала заменяют условными, т.е. приводят к расчетной схеме. При переходе от конструкции к расчетной схеме произво­дят схематизацию нагрузок, опора формы вала. Вследствие такой схематиза­ции расчет валов становится приближенным. Действительные нагрузки не яв­ляются сосредоточенными, они распределены по длине ступицы, ширине под­шипника и т.п. Расчетные нагрузки рассматривают обычно как сосредоточен­ные. Расчет валов на статическую прочность проводят в такой последователь­ности: по чертежу вала составляют расчетную схему, на которую наносят все внешние силы, нагружающие вал, приводят плоскости их действия к двум вза­имно перпендикулярным плоскостям (горизонтальной x и вертикальной у). Затем определяют реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В этих же плоскостях строят эпюры изгибающих моментов , отдельно эпюру крутящего момента . Устанавливают опасные сечения исходя из эпюр моментов. Проверяют прочность вала, в этих сечениях используя третью теорию прочности.

Используя ранее высказанные положения, сконструируем вал, и предста­вим чертеж, для более точного определения расстояния ме­жду опорами (рисунок 6). Пусть на консольный конец вала действует усилие от муфты . Радиальную реакцию подшипника счи­тают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормалей, проведен­ной через середины контактных площадок. Для радиально-упорных подшипников расстояние " а " между этой точкой и торцом подшипника может быть определено по следующей зависимости:

Ширину кольца B, монтажную высоту T, угол α, а также диаметры d и D принимают по таблице 24.16 (ист. 1 стр. 386).

После определения необходимых размеров вала составляют расчетную схе­му сил действующих на вал (рисунок). Из данной расчетной схемы выделяют силы, действующие в вертикальной плоскости, определяют реакции опор и строят эпюру изгибающих моментов (рисунок 4.1).

Рис. 4.1 Схема тихоходного вала и эпюр моментов.

4.2.1 Вертикальная плоскость

Изгибающий момент, возникающий от осевой силы ;

Определение реакции опор:

0=0

Построение эпюры изгибающих моментов

Участок №1

при

при

Участок №2

при

при

Участок №3

при

при

4.2.2 Горизонтальная плоскость

Определение реакции опор:

0=0

Построение эпюры изгибающих моментов

Участок №1

при

при

Участок №2

при

при

4.2.3 Крутящий момент

Вал работает на кручение и передает крутящий момент от зубчатого колеса к цепной звездочке. Величина крутящего момента составила Hм.

4.2.4 Проверка прочности вала и выбор материала

Используя построенные эпюры можно установить, что опасными сече­ниями являются сечения I и II, в этих сечениях моменты максимальны. Проверим эти сечения, на прочность, используя третью гипотезу прочности.

Здесь: – берутся с эпюры;

– осевой момент сопротивления для первого сечения, выбира­ется по таблице 3.1, так как в этом месте вал ослаблен шпоночным пазом.

Для нашего случая в первом сечении для удобства вычисления запишем: значения W и для валов, ослабленных одним шпоночным пазом.

Таблица 3.1

d	b×h	W
37	12×8	4.27	9.24
38		4.66	10.04

По таблице 3.2 выбираем сталь согласно

Таблица 3.2

Марки стали	35Л	35	45	20Х	40Х
Допускаемые напряжения изгиба	400	450	550	750	900

Для нашего случая подходит сталь 20X с

Проверим, подойдет ли данная сталь к сечению два.