Проектный расчет валов

Твердость заготовки

Предел прочности

Предел текучести

Предел выносливости

Проектный расчёт валов выполняется по напряжениям кручения, при этом не учитывается напряжение изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжения во времени. Для компенсации приближённости этого метода расчёта допускаемых напряжений на кручение принимаем:

а) для быстроходного вала :

б) для тихоходного вала :

Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры которого зависят от количества и размеров установленных на вал деталей.

Геометрические размеры каждой ступени вала определяются двумя размерами: диаметромd, мм. и длиной l, мм.

Определяем геометрические параметры быстроходного вала

Рисунок 4.1 - Быстроходный вал.

Таблица 4.1-Определение ступеней быстроходного вала одноступенчатого редуктора

Ступень вала и её размер, мм	Расчетная формула	Расчетное Значение
Первая ступень под элемент полумуфта		d1 =
	L1 = (1.0…1.5 ) d1
Вторая ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник		d2 = d1 + 2t
	L2 = 1.5 d2
Третья ступень под шестерню		d3 = d2 + 3.2 r
	-определяем по скизной компоновке
Четвертая ступень упорная		d4 = d2
	L4=В+с

Определяем геометрические параметры тихоходного вала и полученные

Значения вносим в таблицу 4.2

Рисунок 4.2 - Тихоходный вал

Таблица 4.3 - Определяем ступени тихоходного вала

одноступенчатого редуктора

Ступень вала и ее размеры, мм.	Расчетная формула	Расчетное значение
Первая ступень под элемент открытой передачи	d1
L1
Вторая ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник	d2
L2
Третья ступень под колесо	d3
L3	L3 - определяется на эскизной компоновке
Четвртая ступень упорная	d4	d4=d2
L4	L4 = В + с

Определяем диаметр ступицы колеса (4.1)

,

где d - диаметр тихоходного вала по колесо (d₃, мм см. таблицу 4.2), мм.

мм

Принимаем 80 мм

Определяем длину ступицы колеса

, (4.2)

где d - диаметр тихоходного вала по колесо (d₃, мм см. таблицу 4.2)

мм

Принимаем:

Для быстроходного вала подбираем подшипники роликовые конические №207 легкой серии с параметрами d=35 мм, D=72 мм, В=17 мм, r=2 мм

, .

Для тихоходного вала подбираем подшипники шариковые радиальные №306 средней серии с параметрами d=30 мм, D=72 мм,

В=19 мм,r=2 мм,

, .

5. Проверочный расчёт валов

Определяем значение усилий в цилиндрической прямозубой передачи и полученные значения вносим в таблицу 5.1

Таблица 5.1 – Силы в зацеплении цилиндрической прямозубой передачи

Сила в зацеплении	Значение силы, Н
На шестерне	На колесе
Расчётная формула	Расчётное значение	Расчётная формула	Расчётное значение
Окружная		1346.8		1346.8
Радиальная		484.84		484.84

где Т₂ – вращающий момент на тихоходном валу редуктора, ;

d₂ – делительный диаметр колеса, мм;

α – угол зацепления, α = 20⁰.

5.2 Определяем реакции в подшипниках тихоходного вала

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.

Дано: F_t2 1346.8=; F_r2 = 484.84 Н; F_оп = 755 Н; d₂ = 0.143 м; L_t = 0.099 м;

l_оп = -0.055 м;

1. Вертикальная плоскость

a) определяю опорные реакции

; ,

,

Н,

; ,

,

Н,

Проверка: ; ,

242.42-484.84+242.42= 0

б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях 1…4,

;

;

;

;

,

Н∙м,

2. Горизонтальная плоскость:

a) Определяем опорные реакций

; ;

,

Н,

;

,

Н,

Проверка: ,

269.20-1346.8+1832.59-755=-0,01

б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных сечениях 1…4,

;

;

Н∙м;

;

;

Н∙м;

,

3. Строим эпюру крутящих моментов

,

4. Определяем суммарные радиальные реакции

5. Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагружен- ных сечениях,

;

;

Н∙м,

Рисунок 6.1 – эпюра изгибающих и крутящих моментов возникающих

поперечных сечениях тихоходного вала

Определяем нормальные напряжения , изменяющиеся по симметрично-му циклу:

, (5.1)

где М_max – максимальный суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, ;

W_нетто – осевой момент сопротивления основного сечения вала, мм².

, (5.2)

где d₂ – диаметр тихоходного вала под подшипник, мм

мм³

Определяем касательные напряжения имеющихся по нулевому циклу:

,

где М_к – крутящий момент, ;

W_рнетто – полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм³

, (5.4)

,

Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для валов без поверхностного упрочнения

, (5.5)

(5.6)

где и - коэффициенты напряжений, равны и ;

К_d– коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения

К_D=0.83, К_d=0.72;

К_F– коэффициент пределов выносливости влияния шероховатости К_F= 1

,

,

Определяем предел выносливости в расчётном сечении вала

, (5.7)

, (5.8)

где и - пределы выносливости, Н/мм² , Н/мм²

Н/мм²

Н/мм²

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям

, (5.9)

, (5.10)

,

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении

, (5.11)

где [S] – допускаемый запас прочности вала. [S] =2,1,

,

Условие выполняется