Расчет тихоходного вала зубчато-червячного редуктора

Дано: силы, действующие на вал , , , делительный диаметр червячного колеса (рис. 33).

Размеры m, n, p определяют по эскизной компоновке редуктора.

 

Рис. 33. Эпюры моментов тихоходного вала зубчато- червячногоредуктора

1. Определить реакции в опорах Ж и З в вертикальной плоскости у из суммы моментов относительно опоры Ж: ; ; ; . 2. Построить эпюру моментов в плоскости y. 3. Определить реакции в опорах Ж и З в горизонтальной плоскости x из суммы моментов относительно опоры Ж: ; ; ; . 4. Построить эпюру моментов в плоскости Х: 5. Построить эпюру вращающего момента . 6. Определить момент изгибающий в сечении К: .

7. Определить момент эквивалентный в опоре Ж и сечении К:

; .

8. Определить диаметры вала в опоре Ж и сечении К:

; .

Диаметры вала в сечении К и опоре Ж принимаются в сторону увеличения от расчетного значения на 3…5 мм, в опоре Ж диаметр вала должен быть кратным 5 без остатка.

9. Конструирование тихоходного вала зубчато-червячного редуктора (рис. 34).

 

Рис. 34.Тихоходный вал зубчато-червячного редуктора

Расчет валов на прочность

 

Коэффициент запаса прочности:

Допускаемый коэффициент запаса прочности .

Расчет ведется по опасному сечению:

;

где – коэффициент запаса прочности при изгибе;

– коэффициент запаса прочности при кручении

; ,

где и – амплитуды напряжений цикла;

и – среднее напряжение цикла.

В расчетах валов принимают, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу и = 0, а касательные напряжения изменяется по отнулевому циклу: , тогда ; при .

Напряжения в опасных сечениях: ; ,

где – результирующий изгибающий момент в рассчитываемом сечении;

– крутящий момент на валу;

– момент сопротивления изгибу (осевой момент);

– момент сопротивления кручению (полярный момент);

для круглого сечения .

Момент сопротивления сечения вала со шпоночным пазом (рис. 35)

; .

Рис. 35. Сечение вала

 

; – предел выносливости в рассматриваемом сечении ; (табл. 24).

, – коэффициенты концентрации напряжений ; ,

где и –коэффициенты концентрации напряжений (табл. 25);

– коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

– коэффициент влияния шероховатости(табл. 26);

– коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл. 27).

Размеры шпоночного паза выбирать по приложению 14

 

Таблица 24

Предел напряжений

Марка стали	Диаметр Заготовки, мм	Твердость HB (не ниже)	Механические характеристики, МПа	Коэф.
	Любой							0,05
40Х	Любой							0,05 0,05
40ХН	Любой							0,05 0,05
20Х
							0,05

 

Таблица 25

Значения отношений ;

Диаметр вала, мм	при , МПа	при , МПа
	2,5	3,0	3,5	4,25	1,9	2,2	2,5	2,95
	3,05	3,65	4,3	5,2	2,25	2,6	3,0	3,5
100 и более	3,3	3,95	4,6	5,6	2,4	2,8	3,2	3,8

 

Таблица 26

Значения коэффициента

Среднее арифметическое отклонение профиля мкм	при , МПа
0,1….0,4	1,0	1,0	1,0	1,0
0,8….3,2	1,05	1,1	1,15	1,25

 

Коэффициент влияния асимметрии цикла

.

 

Таблица 27

Значение коэффициента

Вид упрочнения поверхности	сердцевины, МПа
Для гладких валов
Закалка с нагревом ТВЧ	600…800	1,5…1,7	1,6…1,7	2,4…2,8
800…1000	1,3…1,5	_	_
Дробеструйный наклеп	600…1500	1,1…1,25	1,5…1,6	1,7…2,1
Накатка роликом	–	1,1…1,3	1,3…1,5	1,6…2,0

 

РАСЧЕТ И ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Расчет и выбор подшипников качения быстроходного