Материалы для выполнения и защиты контрольной работы, письменный контроль (ПСК): контрольная работа (ПСК-2)
Тема контрольной работы «Расчёт механических передач»
Этап 4* «Расчёт валов и опор»
*- исходные данные для расчета и текстовый алгоритм выполнения заданий №1, №2 и №3 приведены по адресу: https://edu.pgta.ru/course/view.php?id=982
Кинематическая схема привода и исходные данные для расчета
Рисунок – Схема привода машины:
I – вал электродвигателя; 1- ведущий шкив клиноременной передачи;
2- ведомый шкив клиноременной передачи; II – быстроходный вал редуктора;
III – – промежуточный вал редуктора; IV – тихоходный вал редуктора;
3,5- шестерни; 4,6 – зубчатое колесо
ЗАДАНИЯ**:
| Варианты | ||||||
| мощность на выходном валу привода Рвых, кВт | 0,8 | 1,0 | 1,3 | 1,7 | 1,9 | 2,2 |
| Варианты | аз офю | би пхя | вк рш | гл с щ | дм тц | жн уэ |
| частота вращения выходного вала привода nвых, мин-1 |
** – вариант мощности выбирается по порядковому номеру студента в списке группы /у заочников по последней цифре номера зачетки/, при этом если цифра более 6, нумерация проводится по кругу; вариант частоты вращения выбирается по первой букве фамилии.
*** – передаточное число редуктора – подобрать самостоятельно
Расчет производится на основе ранее полученных данных и использования справочной литературы.
Предварительный расчет промежуточного вала.
Предварительный расчет валов выполняется для ориентировочного определения их диаметров и размещения валов в корпусе редуктора вместе с подшипниками и зубчатыми колеса.
5.1 Выбор материала вала.
Валы редукторов, испытывающие повышенные напряжения, а также валы, к которым предъявляют повышенные требования по несущей способности и долговечности, выполняют из легированных сталей 45, 40Х, 40ХН.
Сталь 40Х имеет следующие механические характеристики [4, табл.3.2, стр.50]:
термообработка – улучшение; твердость – 235…262 НВ;
; 
; 
.
5.2. Ориентировочные диаметры валов.
Ориентировочные диаметры валов устанавливаются по результатам расчета на кручение исходя из пониженных допускаемых напряжений. Для выходных участков валов редукторов 
[2, стр. 52].
Тогда диаметр вала определим из условия прочности
, (65)
где 
– вращающий момент на данном валу редуктора.
1. Определим диаметр вала для меньшего шкива.
Принимаем по ГОСТ 6636-69 
2. Определим диаметр вала большего шкива
Принимаем по ГОСТ 6636-69 
3. Определим диаметр промежуточного вала
Принимаем по конструктивным соображениям 
4. Определим диаметр выходного вала
Принимаем по конструктивным соображениям 
Принимаем диаметры шеек валов
| 
| 
|
Вал обычно выполняют ступенчатым. Шейки валов под подшипники должны быть на 3…5 мм больше, чем диаметр входных участков валов, причем диаметр должен соответствовать с размерами внутренних колец подшипника.
Принимаем 
.
Принимаем 
.
Принимаем 
.
Тогда принимаем, что устанавливаем на второй вал подшипник 205; на третий вал подшипник 208; на четвертый вал подшипник 210.
|
|
|
|
Диаметры валов под зубчатыми колесами также принимаются на 3…5 мм больше чем диаметр шеек под подшипники.
Принимаем 
Принимаем 
Принимаем 
|
|
|
|
Расстояние между опорами и положение зубчатых колес относительно опор ориентировочно определяем в соответствии с табл.7.3 [2, стр. 58].
Расстояние от торца вращающихся деталей до внутренней стенки редуктора, 
.
Расстояние от середины шкива клиноременной передачи до середины опоры, 
По таблице 7.4 [2, стр. 59] принимаем ширину стенки корпуса в местах посадки подшипников 
.
Заглубление подшипника в гнездо корпуса, зависит от способа смазки подшипника, принимаем 
.
Расстояние между торцами подшипников в средней опоре соосного редуктора, 
.
Наименьший зазор между зубчатым колесом и внутренней поверхностью корпуса редуктора, 
.
Определим диаметры ступеней вала и расстояние между опорами и положением зубчатых колес на примере промежуточного вала.
Диаметр вала под шестерню обычно принимают 
.
Диаметр вала под зубчатое колесо принимаем 
.
Диаметр вала под подшипник 
.
Расстояние между подшипником и шестерней
(65)
где 
– ширина подшипника, 
– рабочая ширина зубчатого колеса, 
Расстояние между зубчатым колесом и шестерней выбираем конструктивно 
.
Расстояние между шестерней и подшипником
5.3 Проектный расчет промежуточного вала двухступенчатого редуктора
Для проведения расчета необходимо вычисление не только крутящего, но и изгибающего момента в опасном сечении вала. Наиболее нагруженными являются средние участки вала в местах посадки зубчатых колес.
Составляем схему сил, действующих в вертикальной плоскости.
Рисунок 1 - Схема сил, действующих в вертикальной плоскости
1. Определим реакции опор, действующих в вертикальной плоскости
Проверка:
| 
|
Строим эпюры изгибающих и крутящих моментов.
при 
при 
при 
при 
Проверка:
Рисунок 2 – Расчетная схема промежуточного вала в вертикальной плоскости
Составляем схему сил, действующих в горизонтальной плоскости.
Рисунок 3 - Схема сил, действующих в горизонтальной плоскости
2. Определим реакции опор, действующих в горизонтальной плоскости
Проверка: 
| 
|
Строим эпюры изгибающих и крутящих моментов.
при
при 
при 
при
Проверка:
По полученным результатам строим эпюры.
3. Определим суммарные значения сил и изгибающих моментов
4. Определим эквивалентный момент
| 
| 
| 
|
5. Определим диаметр вала в рассматриваемом сечении
, (66)
где 
– допускаемое напряжение при изгибе, 
В предварительной компоновке задан диаметр третьего вала (в опасном сечении) равный 45 мм > 28,8 мм.
Рисунок 4 – Расчетная схема промежуточного вала в горизонтальной плоскости