Ориентировочный расчёт валов. Эскизная компоновка редуктора. Приближённый расчёт валов редуктора, страница 6

7.  Сила, действующая на валы ременной передачи F_r, направлена по межосевой линии в сторону другого шкива. Электродвигатель с ведущим шкивом, закреплённым на его валу, располагают так, чтобы уменьшить площадь, занимаемую приводом. Аналогично компонуют цепную и открытую зубчатую передачу.

8.  При угловом расположении открытых передач действующие нагрузки раскладывают по двум направлениям, соответствующим расчётным плоскостям.

9.  В планетарных редукторах на валы солнечного колеса и водила действует неуравновешенная нагрузка F_пл(см. п. 12.4).

Этапы приближённого расчёта валов.

А.  Выполнение эскизной компоновки редуктора.

Б.  Составление расчётных схем сил, действующих на вал в двух взаимноперпендикулярных плоскостях.

В.  Определение реакций опор R в двух плоскостях, радиальных F_r и осевых F_a нагрузок на подшипники.

Г.  Построение эпюр изгибающих моментов M в двух плоскостях и эпюры крутящих моментов T.

Д.  Определение приведенного момента в расчётном (опасном) сечении:

                                              (190)

где a— коэффициент, учитывающий соответствие циклов касательного (от крутящего момента Т) и нормального (от изгибающего момента М) напряжений; при реверсивной работе привода a = 1, для нереверсивного привода в предположении частого включения и выключения электродвигателя a = 0,7.

Е.  Определение диаметра вала в опасном сечении.

,                                                (191)

где  — допускаемое нормальное напряжение, для наиболее распространенных марок сталей = 50...60 МПа; верхнее значение принимают для вала-шестерни из высокопрочного материала.

Ж.  Конструирование вала  с окончательным назначением диаметров во всех характерных сечениях вала.

Результаты, полученные из формул (176) и (190), могут оказаться различными. Предпочтение следует отдавать приближенной методике расчёта как более точной. Возможно увеличение диаметров из соображений конструктивного плана (см. пример 16).

Пример 17. Выполнить приближённый расчёт промежуточного вала двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора (рис. 37) по следующим исходным данным: крутящий момент T_II  = 84 Н·м, материал вала сталь 40Х, термообработка – улучшение. Расстояния между линиями действия сил (из эскизной компоновки): l₁ = 70 мм, l₂ = 60 мм, l₃ = 50 мм. Работа нереверсивная. Параметры передач приведены в табл. 27.

Таблица 27

Параметры передач (выборка из табл. 12 и 17).

Решение.

1)Составлена расчётная схема вала (рис. 37). На схеме нагружения валов (рис. 37, а)действующие силы приложены в соответствии с кинематической схемой на рис. 3 (после поворота на 90º): силы на коническом колесе приложены в верхней точке, а на цилиндрической шестерне – в нижней точке зацепления.

Окружные силы F_t показаны одинакового направления, но создают они крутящие моменты противоположного направления. Направление F_t1 на коническом колесе определяет направление вращения вала. Сила F_t2 на шестерне создаёт момент, противоположный моменту от F_t1, направленный против вращения.

Осевая сила F_a1 направлена в сторону основания конуса, а сила F_a2 – ей противоположно для уменьшения нагрузки на подшипник. Схема нагружения преобразована после приведения действующих сил к оси вала на две расчётные схемы сил, действующих в двух плоскостях (рис. 37, б и г). Приведение сил выполнено по следующим правилам:

а) радиальные силы F_r проходят через ось вала, к которой они и приложены без добавления моментов;

б) осевые силы приведены к оси с добавлением сосредоточенных моментов т = F_a·d/2; в) окружные силы приведены к оси с добавлением крутящих моментов T_II;