2.5. Проверочный расчёт закрытой цилиндрической передачи
Проверка контактной выносливости рабочих поверхностей зубьев колёс. Расчётом должна быть проверена справедливость соблюдения следующих неравенства:
;
Уточняем величину вращающегося момента Т1 в Н·мм на шестерне:
Для определения коэффициента внутренней динамической нагрузки KHV необходимо по табл. 2.6 [1] назначить степень точности передачи в зависимости от окружной скорости в зацеплении
.
Степень точности 9, окружная скорость до 2 м/с. KHV=1,1, sin 2α=sin400=0,74
МПа
Определяем размер недогрузки в %, он составляет 9,8 %, что не превышает установленных 10 %, отсюда следует, что контактная прочность зубьев обеспечивается.
3. Проектный расчёт валов и опорных конструкций
3.1. Выбор материала валов
Принимаем
материал вала сталь 45,
,
,
из
табл.2.1 [1].
3.2 Выбор допускаемых напряжений на кручение
Проектный
расчёт валов редуктора выполняют только
по напряжениям кручения (как при чистом
кручении), то есть при этом не учитывают
напряжений изгиба, концентрации
напряжений и переменность напряжений
во времени (циклы напряжений). Для
компенсации этого значения допускаемых
напряжений на кручение выбирают
заниженными в пределах
.
Меньшие значения
=10
Н/мм2—
для
быстроходных валов, большие значения
=15
Н/мм2-
для
тихоходных валов.
3.3 Определение геометрических параметров ступеней валов
Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело и размеры ступеней которого зависят от количества и размеров установленных на вал деталей. Проектный расчёт ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры каждой ступени вала: её диаметр d и длину l по табл. 3.1 [1]
Быстроходный вал
1. Под элемент открытой передачи
Диаметр
d1
выходного конца быстроходного вала,
соединенного с двигателем через муфту,
определяется соотношением
из
табл. 24.9 [3]
Принимаем
по н.л.р. табл.24.1[3]
- под
шестерню
2. Под уплотнительные крышки и подшипник
,
t=2
табл.3.1.1 [1]
мм
Принимаем
под подшипник
мм
по н.л.р. табл.24.1[3]
мм
3. Под шестерню
,
r=1,6
табл.3.1.1 [1]
мм
Принимаем по н.л.р. табл.24.1[3] d3=36 мм
l3- определяем графически
l4=В
Тихоходный вал
1. Под элемент открытой передачи
=30
мм по н.л.р. табл.24.1[3]
- под
шестерню
2. Под уплотнительные крышки и подшипник
,
t=2,2
табл.3.1.1 [1]
мм
мм
по н.л.р. табл.24.1[3]
мм
3. Под колесо
,
r=1,6
табл.3.1.1 [1]
мм
l3- определяем графически
l4=В
3.4. Предварительный выбор подшипников качения
Выбираем подшипники из табл.К27 [2], выбрали подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75), серия-легкая.
Для быстроходного вала
Подшипник 206
D=62 мм
В=16 мм
r=16 мм
Cr=19,5 кН динамическая грузоподьемность
Сor=10,0 кН – статическая грузоподъемность
Для тихоходного вала
Подшипник 207
d=35 мм
D=72 мм
B=17 мм
r=2 мм
Cr=25,5 мм
Cor=13,7 мм
3.5 Проверочный расчет валов на выносливость
На практике установлено, что для валов основным видом разрушения является усталостное разрушение. Статическое разрушение, происходящее под действием случайных кратковременных перегрузок, наблюдается значительно реже. Поэтому для валов расчёт на выносливость (сопротивление усталости) является основным и заключается в определении расчётных коэффициентов запаса усталостной прочности в потенциально опасных сечениях, предварительно намеченных в соответствии с эпюрами моментов и наличием на валу концентраторов напряжений.
Материал
вала сталь 45,
,
,
из табл.2.1 [1].
Расчёт валов на выносливость проводят в следующем порядке.
1) Составление расчётной схемы по чертежу вала и определение расчётных нагрузок, опорных реакций.
2) Определяем расстояния между точками приложения сил и реакций
3) Определяем силы действующие на вал:
Н
d2-делительный диаметр тихоходного вала.
Н
Н
мм
Н
4) Определяем суммарные изгибающие моменты в вертикальной плоскости
Реакция опоры R в точке В в вертикальной плоскости
Реакция опоры R в точке А в вертикальной плоскости
Проверяем правильность определения реакций опор в вертикальной плоскости
Реакция найдена верно.
Строим эпюру изгибающих моментов МВ, для этого определяем их значение в характеристических сечениях вала:
сечение А: МВ=0
сечение
Б:
сечение
В:
сечение Г: МВ=0
Изгибающие моменты в сечении II-II
5) Определяем суммарные изгибающие моменты в горизонтальной плоскости
Реакция
опоры R
в точке А в горизонтальной плоскости
Реакция опоры R в точке В в горизонтальной плоскости
Проверяем правильность определения реакций
Строим эпюры изгибающих моментов МГ, для этого определяем их значения в характерных сечениях вала:
сечение А: МГ=0
сечение
Б:
сечение
В:
сечение Г: МГ=0
Изгибающие моменты в сечении II-II:
6) Эпюры крутящих моментов
Мк=Т=71 Н·м
7) Изгибающие моменты в сечении II-II
Результирующий изгибающий момент в сечении II-II
Согласно эпюре крутящих моментов в сечении II-II
Мк=Т=71 Н·м
Определяем напряжение в сечении II-II
Определяем коэффициенты запаса усталостной прочности
Коэффициент запаса сопротивления усталости только по изгибу
из
табл.2.1 [1].
табл.12.18
[4]
KF=1,0
из табл.
стр. 62 [1]
Коэффициент запаса сопротивления усталости только по кручению
=(0,2…0,3)
=0,2·890=178
Н/мм2
табл.12.18
[4]
KF=1,0
из
табл.стр.162 [1]
