2.5. Контрольные вопросы
1. Критерии работоспособности зубчатых (червячных) передач?
2. Что такое предел длительной контактной (изгибной) выносливости, базовое число циклов нагружения?
3. Отчего, главным образом, зависит контактная выносливость активных поверхностей зубьев?
4. Какой главный параметр цилиндрической, конической, червячной передач определяется проектным расчетом?
5. Какие
особенности приложения нагрузки
учитывает при проверочном расчете
каждый из коэффициентов
?
6. Какие способы обеспечения контактной выносливости поверхностей зубьев следует применить, если проверочный расчет не подтвердил результаты проектного расчета?
3. Проектный расчет вала
3.1. Общие сведения
При проектном расчете известны действующие нагрузки и размеры основных деталей, расположенных на валу (например, зубчатых колес). Необходимо выбрать материал и определить размеры вала. Валы рассчитывают на прочность и жесткость. Основной расчетной нагрузкой являются вращающий T и изгибающий M моменты, вызывающие кручение и изгиб.
Для выполнения расчета вала необходимо знать его конструкцию (места приложения нагрузки, расположение опор и т.п.) и хотя бы приближенные значения его диаметров. На практике обычно используют такой порядок проектного расчета вала одноступенчатого редуктора:
1. Предварительно оценивают диаметр вала из расчета только на кручение при пониженных допускаемых касательных напряжениях (изгибающий момент пока неизвестен).
2. После оценки диаметра вала разрабатывают его конструкцию в соответствии со сборочным чертежом типового редуктора, принятого в качестве прототипа в атласе. В соответствии с типовыми решениями редукторов производится также выбор подшипников. Этому этапу предшествует определение размеров корпусных деталей редуктора, что позволяет выполнить компоновочный чертеж.
3.Выполняют проверочный расчет выбранной конструкции. При этом учитывают, что диаметр вала является одним из основных параметров, определяющих размеры и нагрузочную способность подшипников. Поэтому расчеты вала и подшипников взаимосвязаны.
При выполнении проверочного расчета в соответствии со схемой нагружения валов редуктора (приложения Б, В, Г) составляется расчетная схема вала, определяются реакции в опорах, строятся эпюры изгибающих и крутящих моментов и проверяется вал в опасных сечениях на сопротивление усталости.
При построении расчетной схемы вала необходимо:
1.Определить направления сил в зацеплении для шестерни (червяка) - Ft1, Fr1, Fa1 или для колеса - Ft2, Fr2, Fa2 в соответствии с выбранным направлением винтовой линии зубьев и направлением вращения валов. Силы Ft1 и Ft2 направлены так, чтобы моменты этих сил уравновешивали вращающие моменты ТБ и Тт, приложенные к валам редуктора (сила Ft1 направлена противоположно вращению шестерни, Ft2 – по направлению вращения колеса). В конических передачах с круговыми зубьями направление линии зубьев должно совпадать с направлением вращения. Возникающие при этом силы Fa1 и Fa2 на шестерне и колесе будут направлены к основаниям делительных конусов, что исключает заклинивание зубьев в процессе зацепления.
2.Определить направления консольных сил на выходных концах валов. Сила от ременной передачи Fоп перпендикулярна оси вала и направлена под углом к горизонту (угол определяется из конструктивных соображений). Направления сил в открытых зубчатых передачах определяются так же, как и в редукторных парах. Сила от муфты Fм перпендикулярна оси вала и направлена противоположно окружной силе Ft, что соответствует неблагоприятному их сочетанию.