Расчёт валов на прочность. Расчёт ведомого вала редуктора. Расчёт ведущего вала редуктора

      10. Расчёт валов на прочность.

10.1. Выбираем материал, (таблица 1.1.[4]).

Для изготовления валов выбираем сталь 45 с пределом прочности

σ_в=590 МПа.

10.2. Допускаемые напряжения изгиба.

10.2.1. Определяем напряжения изгиба:

, где      предел выносливости,

;

Принимаем МПа;

[n] – коэффициент запаса прочности;

[n] = 1,5…2,5

Принимаем [n] = 2,0;

– коэффициент концентрации напряжений;

;

Принимаем  ;

 МПа;

10.2.2. Определим напряжения кручения:

 МПа;

10.3.  Выполняем эскизную компоновку одноступенчатого цилиндрического редуктора.

мм;

мм;

 мм;

мм;

мм;

мм;                                                                

Рисунок 5 . Эскизная компоновка редуктора.

10.4.  Составим пространственную схему сил в зацеплении.

Рисунок 6. Схема сил, действующих в передачах привода.

10.5.  Расчёт ведомого вала редуктора.

Исходные данные для расчёта:

F_t1= F_t2= 460 Н;                     К = 45 мм;             b₁ = 40 мм.

F_r1= F_r2= 167 Н;                    d₁= 32 мм;                     

T₁= 7,4 кН*м;                       F_n = 572,73 Н;

Рассмотрим вал как балку, лежащую на двух опорах, расстояние между которыми равно 90мм.

Рисунок 10. Схема сил, действующих на вал в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Эпюры полученные в результате расчётов.

10.5.1. Определим реакции на опорах от сил в вертикальной плоскости.

;

;

Н;

;

;

Н;

Проверка:

;

;

10.5.2. Определим изгибающие моменты от сил в вертикальной плоскости.

 Н*мм;

 Н*мм;

Строим эпюру изгибающих моментов .

10.5.3.  Определим реакции на опорах от сил в горизонтальной плоскости.

;

;

Н*мм;

;

;

Н*мм;

Проверка:

;

;

10.5.4. Определим изгибающие моменты от сил в горизонтальной плоскости.

 Н*мм;

 Н*мм;

 Н*мм;

Строим эпюру изгибающих моментов .

10.5.5. Определим суммарные изгибающие моменты.

;

 Н*мм;

 Н*мм;

 Н*мм;

Строим эпюру изгибающих моментов.

10.5.6. Строим эпюру крутящего момента.

 Н*мм;

10.5.7. Определим суммарные реакции опор.

;

;

;

10.5.8. Определим эквивалентные моменты.

;

 Н*мм;

 Н*мм;

 Н*мм;

 Н*мм;

Строим эпюру эквивалентных моментов.

10.5.9. Определяем диаметры вала в сечениях.

, где  [σ_и] - допускаемое напряжения изгиба; [σ_и] = 47,2 МПа;

[τ_к] - допускаемое напряжения кручения; [τ_к] = 23,6 МПа;

 мм;

мм;

 Н*мм;

Принимаем: d₁ =22 мм;  d₂ = d₃ =25 мм;  d₄ =28 мм .

10.5.10.  Конструирование ведомого вала.

Определим диаметр буртика подшипника.

, где    r – размер галтели, мм;

По таблице 1.4.[5] принимаем r = 2,0 при d₂ = 25мм.

мм;

Рисунок    . Эскиз ведомого вала.

10.6.  Расчёт ведущего вала редуктора.  

Ведущий вал рассчитываем только на кручение.

10.6.1. Определяем диаметр вала под муфту

, где  Т₁ – крутящий момент на выходном валу, Т₁ =554 Н × м;

[τ_к] - допускаемое напряжение кручения; [τ_к] = 23,6МПа;

 мм;

По стандартному ряду  Rа 20   d_М = 12 мм.

10.6.2.  Определяем диаметр вала под ведущее зубчатое колесо.

Так как внутренний диаметр ступицы ведущего зубчатого колеса d_в2 = 22 мм, то диаметр вала принимаем соответственно d = 22 мм.

10.6.3. Определяем диаметр вала под подшипник.

мм, где   t – размер буртика.  По таблице 1.4. [5] t = 2,0 мм.

Так как диаметр вала под подшипник должен быть кратным 5, то d_п = 20 мм.

10.6.4. Определяем размер конца вала.

По ГОСТ 12080 – 66 принимаем вал 1-го исполнения с длиной конца под муфту 40 мм и размером фаски С = 1,0 мм.

По полученным результатам конструируем вал (рисунок    ).

Рисунок  . Конструирование ведущего вала.