7.1 Исходные данные для расчета.
Составляем схему усилий, действующих на валы червячного редуктора (рис. 7.1.)
Рис. 7.1
Определяем консольную нагрузку на муфте:
Н.
Таблица 3
| Параметры | Ведущий вал (червяк) | Ведомый вал |
Окружная сила  , Н
| ||
Радиальная сила  , Н
| ||
Осевая сила  , Н
| ||
 ,  , Н
| ||
| d, мм | 201,6 | |
| а, b, мм | ||
| с, мм |
Для построения эпюр с учетом данных, полученных при ориентировочном расчете валов редуктора, определяем расстояния прилагаемых сил (рис. 7.2)
Рис. 7.2 Эскиз вала
7.2 Расчет ведущего вала – червяка.
Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников. Рассматриваем вертикальную плоскость (ось y).
Изгибающий момент от осевой силы :
.
Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости:
Н.
Проверяем:
Назначаем характерные точки 1, 2, 2´, 3, 4 и определяем в них изгибающие моменты:
Строим эпюру изгибающих моментов 
, Н ∙ м.
Рассматриваем горизонтальную плоскость (ось х):
Проверяем:
Назначаем характерные точки 1, 2, 2´, 3, 4 и определяем в них изгибающие моменты:
Строим эпюру изгибающих моментов 
, Н ∙ м.
Определяем крутящий момент:
Определяем суммарные изгибающие моменты:
Определяем эквивалентные моменты:
Рис. 7.3
По рис. 7.3 видно, что наиболее опасным является сечение с – с ведущего вала. Уточняем диаметр ведущего вала в опасном сечении:
Увеличение диаметра не требуется (предварительно принятый диаметр d3=40 мм).
7.3 Расчет ведомого вала.
Расчет проводим аналогично расчету ведущего вала. Рассматриваем вертикальную плоскость (ось у).
|
|
Изгибающий момент от осевой силы :
Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости:
Проверяем:
Назначаем характерные точки 1, 2, 2´, 3, 4 и определяем в них изгибающие моменты:
Строим эпюру изгибающих моментов , Н ∙ м.
Рассматриваем горизонтальную плоскость (ось х):
Проверяем:
Назначаем характерные точки 1, 2, 2´, 3, 4 и определяем в них изгибающие моменты:
Строим эпюру изгибающих моментов , Н ∙ м.
Определим крутящий момент:
Определим суммарные изгибающие моменты:
Определим эквивалентные моменты:
Рис. 7.4
Из эпюры видно, что наиболее опасным является сечение с – с ведомого вала. Уточняем диаметр ведомого вала в опасном сечении:
мм.
Увеличение диаметра не требуется (предварительно принятый диаметр d3=55 мм).
7.4 Расчет валов на выносливость.
Расчет на выносливость проводим для ведомого вала. Определяем суммарный изгибающий момент в сечении с – с:
Выбранные параметры шпонки:
Сечение с ∙ h =16 х16 мм²,
Глубина паза вала 
= 6 мм,
Диаметр вала 
= 55 мм.
Определяем осевой и полярный моменты сопротивления в сечении с – с вала с учетом шпоночного паза:
.
8. Уточненный расчет выходного вала редуктора.
Расчет на выносливость проводим для ведомого вала.
Определяем суммарный изгибающий момент в сечении С-С
Рис.11 Схема для определения суммарного изгибающего момента
;
Выбранные параметры шпонки:
Сечение шпонки b·h = 16·16 мм2.
Глубина паза вала t1 = 6 мм
Диаметр вала dк3 = 55 мм.
Определяем осевой и полярный моменты сопротивления в сечении С-С вала с учетом шпоночного паза [1. табл.8.5]
|
|
; 
;
; 
:
Определяем напряжение изгиба в сечении С-С
;
; 
;
Принимаем 
.
Определяем напряжения кручения в сечении С-С
; 
;
Принимаем 
.
Определяем амплитудные и средние напряжения циклов перемен напряжений. Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения – по пульсирующему циклу.
Для перемен напряжений изгиба:
sv = sи; sм = 0; sv = 17 МПа.
Для перемен напряжений кручения:
τv = τи = τк/2; τv = τи = 5 МПа.
Определяем коэффициенты снижения выносливости в сечении С-С. Зубчатое колесо напрессовано на вал и шпонку по посадке с гарантированным натягом, тогда находим коэффициент нормальных напряжений.
- эффективные коэффициенты концентрации напряжений,
- масштабные факторы,
Из табл. 5 из методички «Расчет валов и эскизная компоновка редуктора»:
; 
- коэффициент поверхностного упрочнения;
Из табл. 7 из методички «Расчет валов и эскизная компоновка редуктора»:
- коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения
Определяем коэффициент запаса усталостной прочности по нормальным напряжениям изгиба.
- пределы выносливости вала при изгибе и кручении, из табл. 1 из методички «Расчет валов и эскизная компоновка редуктора» (сталь 45):
Определяем коэффициент запаса усталостной прочности по нормальным напряжениям кручения.
Определяем суммарный коэффициент запаса усталостной прочности в сечении вала С-С
где [S] – требуемый коэффициент запаса усталостной прочности
Вывод: Расчетный коэффициент запаса усталостной прочности в пределах нормы, поэтому конструкцию вала сохраняем.
|
|