Промежуточный зубчатое колесо.

Тихоходный зубчатое колесо.

Тихоходный шкив.

Расчет валов

[12]

Расчет быстроходного вала

Нагрузки

Окружная сила Ft = 3370 Н;
Радиальная сила Fr = 1230 Н;
Передаваемый момент Т = 64.15 Н∙м;

Свойства материала Сталь 45

σ_т = 540 МПа;
τ_т = 290 МПа;

Теоретическая часть

Расчет на статическую прочность. Проверку статической прочтности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства). [2, стр. 165]

Величина нагрузки зависит от конструкции передачи (привода). Так при наличии предохранительной муфты величину перегрузки определяет момент, при котором эта муфта срабатывает. При отсутствии предохранительной предохранительной муфты возможную перегрузку условно принимают равной перегрузке при пуске приводного электродвигателя. [2, стр. 165]

В расчете используют коэффициент перегрузки K_п = T_max/T, где T_max - максимальный кратковременный действующий вращающий момент (момент перегрузки); T - номинальный (расчетный) вращающий момент. [2, стр. 165]

Коэффициент перегрузки выбирается по справочной таблице 24.9 [1]. Для выбранного двигателя:

K_п = 2.2.

В расчете определяют нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:

σ = 10³M_max/W + F_max/A; τ = 10³M_кmax/W_к,

где - суммарный изгибающий момент, Н∙м; M_кmax = T_max = K_пT - крутящий момент, Н∙м; F_max = K_пF - осевая сила, Н; W и W_к - моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм³; A - площадь поперечного сечения, мм². [2, стр. 166]

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям (пределы текучести σ_т и τ_т материала см. табл. 10.2[1]) [2, стр. 166]:

S_тσ = σ_т/σ; S_тτ = τ_т/τ.

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений [2, стр. 166]

Статическую прочность считают обеспеченной, если S_т ≥ [S_т], где [S_т] = 1,3...2 - минимально допустимое значение общего коэффициента запаса по текучести (назначают в зависимости от ответсвенности конструкции и последствий разружения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля). [2, стр. 166]

Рис. 12 [рис. 10.13, в]

Моменты сопротивления W при изгибе, W_к при кручении и площадь A вычисляют по нетто-сечению для вала с одним шпоночным пазом [2, стр. 166]:

W = πd³/32 - bh(2d-h)²/(16d);

W_к = πd³/16 - bh(2d-h)²/(16d);

A = πd²/4 - bh/2.

При расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу на середине своей ширины. [2, стр. 164]

Расчет на статическую прочность

Длины участков для расчетных схем вала:

L1 = 82 мм; L2 = 34 мм; L3 = 105.5 мм.

Расчетная схема вала для построения эпюры M_x:

Эпюра M_x:

Расчетная схема вала для построения эпюры M_y:

Эпюра M_y:

 

Расчетная схема вала для построения эпюры M_кр:

 

Эпюра M_кр:

Очевидно, что опасным является место зубчатого зацепления, в котором действуют все виды внутренних факторов. Рассмотрим его:

M_x = 29562 Н∙мм;

M_y = 80996 Н∙мм;

M_к = 64 Н∙м;

M_max = 206933.2 Н∙мм;

M_кmax = 2.4 ∙ 64 = 153.6 Н∙м.

Расчетный диаметр в сечении вала-шестерни: d = 36 мм.

W = 4580.44 мм³;

W_к = 9160.88 мм³;

A = 1017.88 мм².

σ = 45.18 МПа;

τ = 16.77 МПа.

Частные коэффициенты запаса:

S_Tσ = 11.95;

S_Tτ = 17.29;

Общий коэффициент запаса:

S_T =9.83.