Розрахунок валів. Схема. Аналіз деформацій. Конструктивні розміри зубчастих коліс

6.  РОЗРАХУНОК  ВАЛІВ.  СХЕМА.  АНАЛІЗ  ДЕФОРМАЦІЙ

6.1. Схема сил. Аналіз сил та деформацій валів редуктора.

Малюнок 6.1. Схема навантаження валів редуктора.

Застосовуємо теорему про перенос сили паралельно самій собі та приводимо всі сили, що виникають в зачепленні до вісі валів. Одержуємо схему навантаження кожного вала.

Малюнок 6.2. Схема навантаження вала шестерні.

Малюнок 6.3. Схема навантаження вала колеса.

Аналіз деформацій:

Колове зусилля F_t та зусилля F_nх , викликають згин валів в горизонтальній площині. Радіальне зусилля F_г та зусилля F_ny , викликають згин валів в вертикальній площині. Момент від колового зусилля М (Т), викликає деформацію кручення.

Висновок: вали редуктора відчувають сумісну дію згину та кручення в вертикальній та горизонтальній площинах. Розрахунки ведуться за еквівалентними напругами по третій гіпотезі міцності.

На цьому етапі відстань між опорами валів невідома, тому побудова^ епюри неможлива. Визначити М_еквШ не можливо. Тому розрахунок валів ведемо в три етапи.

За формою вали виконуються ступінчастими.

Малюнок. 6.4. Ділянки вала.

6.2. Попередній (орієнтовний) розрахунок валів.

Розрахунок валів ведемо на чисте кручення, але по заниженим допустимим напругам, щоб часткововрахувати деформацію згину.

Приймаю: для виготовлення валів сталь 45, занижені допустимі напруги кручення  МПа. Приймаю:              МПа.

6.2.1. Вал шестерні.

Початкові данні:

                      Н·м.

6.2.1.1. Вихідний кінець вала шестерні.

                                                                                            ;

Отримане розрахункове значення діаметра заокруглюємо до ближчого числа по стандартному ряду Rа 40 ГОСТ 6636-89.

Приймаю:       мм.

6.2.1.2. Діаметр вала під підшипник.

                   =        мм

Приймаю:                    мм

6.2.1.3. Діаметр вала під шестерню.

Приймаю:                      мм

6.2.2. Вал колеса.

Початкові данні:

             Н·м

6.2.2.1. Вихідний кінець вала

Приймаю: =         мм.

6.2.2.2. Діаметр вала під підшипник.

Приймаю:         мм.

6.2.2.3. Діаметр вала під колесо.

Приймаю:  мм.

6.3. ІІ-й етап розрахунку валів

Ескізна компановка.

Мета:

Визначити відстань між опорами валів; виконати на міліметровці М 1:1.

Початкові дані:

6.3.1.Проводимо вісі валів на відстані α_w . Проводимо  вертикальну вісь симетрії передачі.

6.3.2. По розмірам d1, d2, da1, da2, b1, b2, будуємо макети колеса і шестерні.

6.3.3. На відстані е від габаритів шестерні і колеса проводимо контур внутрішніх стін редуктора.

Де: е = 0,03 · α_w +1 ³               мм;

е = 0,03 ·           мм +1 =           мм;

Приймаю: е =      мм.

6.3.4. На відстані t =                мм від умовного контуру внутрішньої стінки редуктора проводимо лінію торців підшипника.

6.3.5. Проводимо d_вш та d_вк до лінії торців підшипника.

6.3.6. Від лінії торців підшипника проводимо ділянки валів dвп₁ та dвп2 з підшипниками.

6.3.7. Вибір типа підшипника.

Оскільки в передачі не виникають осьові зусилля(або виникають невеликі осьові зусилля), вибираємо шарикопідшипники радіально однорядні.

6.3.8. Ведучий вал: шарикопідшипник радіальний однорядний №                   

ГОСТ 8338-75.

d * D * B =

Ведений вал: шарикопідшипник радіальний однорядний №                  

ГОСТ 8338-75.

d * D * B =

6.3.9. Будуємо макети підшипників по їх розмірам.

6.3.10. Визначаємо відстань між опорами, як відстань між серединами підшипників.

L₁ =             мм – умовна відстань між опорами вала шестерні.

L₂ =             мм – умовна відстань між опорами вала колеса.

L₃ =             мм – відстань від середини підшипника до середини шківа (зірочки).

6.4. Приближений розрахунок валів.

Ведеться на сумісну діж згину та кручення по еквівалентним напругам.

Приймаю: 

Для сталі  = 40 ¸ 60  МПа

Вихідні дані:

                   =               Н

6.4.1. Вал шестерні.

Розбиваємо всі сили, що діють на вал шестерні, на такі, що діють в вертикальній та горизонтальній площинах окремо.

6.4.1.1. Вертикальна площина.  Визначаємо реакції в опорах.

Малюнок. 6.5. Реакції в опорах в вертикальній площині.

Перевірка: ;

Будуємо епюру Мзг вер:

М_{зг вер} А =

М_{зг вер} С1 =

М_{зг вер} С2 =

М_{зг вер} В =

М_{зг вер} D =

6.4.1.2. Горизонтальна площина.   Визначаємо реакції в опорах:

Малюнок. 6.6.Реакції в опорах в горизонтальній площині.

Перевірка:

;

Будуємо епюру Мзг гор:

Мзг гор А =

Мзг гор С1 =

Мзг гор С2 =

Мзг гор B =

Мзг гор D =

6.4.1.3. Будуємо епюру Мкр :

               Нм.

6.4.1.4. Визначаємо М_екв, в небезпечному перерізі