3 Предварительный расчёт валов редукторов

3.1 Вал редуктора испытывает совместное действие изгиба и кручения, причём характер изменения напряжений повторно-переменный, поэтому основным расчётом валов является расчёт на выносливость, но в начале расчёта известны только крутящий момент Т, который численно равен передаваемому вращающему моменту Те.

Изгибающие моменты Ми оказывается возможным определить лишь после разработки

конструкций вала, когда, согласно чертежу, выявляется его длина. Кроме того, только после разработки конструкции определяются места концентрации напряжений: галтели, шпоночные канавки и т.д.

Поэтому, прежде надо сделать предварительный расчёт валов, цель которого определить

диаметры выходных концов валов.

Расчёт проводим условно только на кручение, исходя из условия прочности при кручении:

^{τ  τ}_adm ^;

где - τ_adm допускаемое напряжение на кручение.

Поскольку мы заведомо пренебрегаем влиянием изгиба и концентрацией на- пряжений, то эту ошибку компенсируем понижением допускаемых напряжений.

Выбираем материал для валов: ведущий вал сталь 40Х; ведомый вал сталь 45, для

^{которого τ}_adm ^{ 20 МПа.}

τ - касательное напряжение, возникающее в расчётном сечении вала.

τ  Т / W_p ;

где Т - крутящий момент.

^{Ведущий вал: T}_е1 ^{ 36.3}

^{Н  м ; ведомый вал: T}_е2 ^{ 68.3}

Н  м .

^W_p ^{- полярный момент сопротивления сечения при кручении.}

3

^W_p ^{ 0.2 d}_в

Условие прочности имеет вид:

3

3

10  T

^d_в.1



^{0.2 τ}

adm

Ведущий вал:

3

3

10³ T_е1

3

10  36.3

^d_в.1





 20.9 мм.

^{0.2 τ}

0.2 20

adm

^{Для возможности соединения с валом электродвигателя ( d}_дв ^{ 32}

мм ), диаметр веду-

щего вала увеличим и согласуем с посадочным диаметром стандартной муфты :

муфта 125-32-1-25-1 ГОСТ 21424-93 .

^{Принимаем: d}_в1 ^{ 25 мм , согласуя с ГОСТ 6636-69.}

Длина выходного конца ведущего вала по ГОСТ 12080-66 :

 42 мм .

^L_в1

Ведомый вал:

3

3

10³ T_е2

3

10  68.3

^d_в.2





 25.8 мм.

^{0.2 τ}

0.2 20

adm

Полученный результат округляем до ближайшего значения из ряда R40 по ГОСТ 6636-69.

Принимаем:

^d_в2 ^{ 28 мм .}

Длина выходного конца ведомого вала по ГОСТ 12080-66 :

 42 мм .

^L_в2

3.2 Основные нагрузки, действующие на валы, возникают в зубчатом зацеплении:

H;

H ;

H ;

^F_t ^{ 1015.7}

^F_r1 ^{ 330.4}

^F_a1 ^{ 165.2}

Собственный вес вала и насаженных на нем деталей не учитываем, поскольку они играют

роль лишь в весьма мощных передачах, где сила тяжести деталей выражаются величиной того же порядка, что и силы в зацеплении.

Силы трения в опорах не учитываются.

Большинство муфт, вследствие неизбежной несоосности соединяемых валов, нагружают вал дополнительной силой F_м.

При расчёте валов можно приблизительно считать

;

^F_м ^{ 130}

где вращающий момент T_е2  68.3 Н  м.

^T_е2

На тихоходном валу редуктора, где вращающий момент значителен, должна быть

предусмотрена расчетная консольная нагрузка Fм , приложенная к середине выступающего конца вала.

^F_м ^{ 130 68.3  1074.4 H .}

Направление силы ^F_м в отношении окружной силы ^F_t может быть любым, так как это зависит от случайных неточностей монтажа.

^{Поэтому в расчётных схемах силу F}_м ^{направляем так, чтобы она увеличивала напряжение}

от окружной силы F_t (худший случай).

На расчётных схемах все силы, действующие на вал, а так же вращающие моменты как сосредоточенные, приложены к середине ступиц, хотя в действительности они распределены по длине ступицы.

3.3 Диаметры под подшипники и колесо.

3.3.1 Ведущий вал-шестерня:

Диаметр под уплотнение крышки с отверстием:

d_у1.  d_в1  2 t

[6,с.108, таб.7.1].

где

[6,с.108].

t  2 мм

^d_у1. ^{ d}_в1 ^{ 2 t  25  2 2  29 мм ;}

[ 6,с.312 , таб.13.15 ].

Принимаем:

^d_у1 ^{ 30 мм}

Регулировка натяга подшипников и фиксация вала-шестерни в стакане осуществляется

гай- кой круглой шлицевой ГОСТ11871-88 с шайбой стопорной многолапчатой

ГОСТ11872-89, для чего на валу необходимо предусмотреть участок для нарезания резьбы.

^{Назначаем диаметр вала под резьбу в зависимости от принятого d}_у1 ^{[6,с.177, таб.10.11]:}

Принимаем:

^d₅ ^{ 33 мм. Резьба М33 х 1,5 .}

Назначаем диаметр вала под подшипники:

3.3.2 Ведомый вал:

Диаметр под уплотнение и подшипники

 35 мм.

^d_n1

^d_n2.

^{ d}_в2 ^{ 2 t}

где t  2.5 мм

[6,с.108].

^d_п2.

 35 мм.

^{ d}_в2 ^{ 2 t  28  2 2.5  33 мм}

Принимаем:

^d_n2

Посадочный диаметр под колесо:

^{ d}_n2 ^{ 2 r}

^d_к2.

где r - радиус галтели вала по ГОСТ 12080-66 ;

r  2 мм [ 6,с.174, таб.10.8 ].

^dк2.

^{ d}_n2 ^{ 2 r  35  2 2  39 мм}

Принимаем:

^{ 40 мм}.

^d_к2