2 .2 Конструирование червячного 1-ступенчатого редуктора (рч)

Конструирование РЧ проводят с соблюдением той же методики, аналогично определяя размеры основ­ных элементов конструкции. В архитектуре РЧ обычно предусматривают разъем корпуса по оси червячного колеса (рис.12.1), а при a_w  140мм возможно выполнение сплошного корпуса с торцевой крышкой, через отверстие для которой монтируют колесо (рис.12.2). Червяк монтируют через отверстие под узел его ПК*. Предусмат­ривают регулировки и ПК, и положения колеса для совмещения его оси с осью червяка. Пример конструкции РЧ-см. рис. 27 и 28.

*Размеры изделия стандартизированы.

- 8 -

3. Проверочные расчеты валов на прочность з.1. Определение нагрузок на вал в характерных сечениях

Исходные данные: эскиз вала (см. рис.13-пример конструкции); Тв, Ft, Fr, Fa, FM*, d2, a, b, c, dв1…5. Составить рациональную схему нагружения** вала (стремясь к равномерности нагрузки его сечений и ПК; для приве­денной конструкции см. рис. 14.1), пронумеровать характерные сечения 1…4, и определить сос­тавляющие реакций R1(2) опор 1(2) от нагрузок, действующих в горизонтальной плоскости – Ft, в вертикальной – Fr и Fa, и в пло­скости случайного направления - FM.

В горизонтальной плоскости (рис.14.2).

Составить уравнение равновесия вала отно­сительно опоры1:

M_г(1) = R_2г^.(a+b) - F_t^.a = 0, откуда R_2г =F_t^.a/(a+b).

Аналогично отно­сительно опоры 2:

M _г (2) = R_1г^.(a+b) -F_t^.b = 0, откуда R_1г = F_t^.b / (a+b).

Проверка по условию: F_г = R_1г - F_t + R_2г = 0.

Найти изгибающий момент в сечении 3: M_3г = R_1г^.a.

В вертикальной плоскости (рис.14.3).

Из M_в(2)=R_1в^.(a+b)-F_r^.b-F_a^.d₂/2=0 … R_1в=(F_r^.b+F_a^.d₂/2)/(a+b).

Из M_в(1)=R_2в^.(a+b)-F_r^.a+F_a^.d₂/2=0 … R_2в=(F_r^.a-F_a^.d₂/2)/(a+b),

(если R_2В - отрицательная, то изменить её нап­равление).

Проверка по условию: F_в = R_1в – F_r ± R_2в = 0.

Изгибающий момент в сечении 3 со стороны опоры 1: M_3в1 = R_1в ^. a ; и со стороны опоры 2: M_3в2 = R_2в ^. b.

В плоскости случайного направления - рис.14.4. Из M_М(1) = F_M^.(a+b+c)-R_2М^.(a+b) = 0 … R_2М = F_M^.(a+b+c)/(a+b).

Из M_М(2) = F_M^.c – R_1М^.(a + b) = 0 … R_1М = F_M^.c / (a + b).

Проверка: F_М = R_1М - R_2М + F_M = 0. М_2М = F_M^.c; М_3М = R_1М^.a.

Эпюра крутящих моментов представлена на рис.14.5.

О пределить наибольшие значения нагрузок в характерных сечениях вала, полагая вектор результирующей нагрузки от составляющих в горизонтальной и вертикальной плоскостях совпадающим с вектором нагрузки случайного направления: M_i = M_i²_г + M_i²_в + M_iМ и R_j =  R_j ²_г + R_j ²_в + R_jМ

Анализируя нагрузки и размеры характерных сечений вала, найти опасные сечения (наиболее нагруженные и (или) тонкие, их обычно одно или два), для которых выполнить проверочные расчеты на прочность.

3.2. Расчет вала на усталостную прочность

Исходные данные: опасное сечение № ..-, M, T, d, наличие паза под шпон­ку сечением b^Хh; вид концентратора напряжений, чистота обработки поверхности, вид упрочнения поверхности.

Назначить материал вала и выписать его мех. характеристики: _в, _-1, _-1, _ -см.табл.1.

Оценить прочность вала, сопоставляя запасы выносливости: допускае­мый [n] и расчетный n_-1 запас, зависящий от запасов выносливости n_ - только при изгибе и n_ -только при кручении:

( [n] = 1,6…1,8)  n_-1 = n_^.n_/ , при n_=_-1/[(K_/K_d+K_RА-1)/К_y^._a],

n_=_-1/[(K_/K'_d+K_RА-1)/К_y^._a+_^._m];

г де: _a(m) и_a(m) - амплитуды (средние значения) напряжений изгиба и кручения,

- для симметричного циклаa =и = M·103/Wи m = 0,	при Wи =		0,1.d3 - для круглого сечения, 0,1.d3- - для сечения с пазом под шпонку bxh, здесь  = b.h (2d-h.)2/(16.d);
- для отнулевого цикла a =m =k/2 =T·103/(2Wк)	при Wк =		0,2.d3 - для круглого сечения, 0,2.d3- - для сечения с пазом под шпонку bxh;

* Сила от муфты F_M  50 , Н; здесь Т_В - передаваемый крутящий момент в Нм.

** Силы приводить к оси вала в серединах ступиц соответствующих деталей.(Точнее, реакции опор R₁₍₂₎ от РУР и РУШ приводить к оси вала в точках пересечения с ней нормалей, проведенных через середины контактных площадок ПК- см. рис. 15...18).

*