Проектировочный расчёт валов

 

Исходные данные: M₁ =10Hм,

                М₂ = 55,55Hм.

Проектировочный расчёт валов производиться из условия прочности на кру- чение:

 ≤ [ ,

W_p =  – полярный момент сопротивления для сплошного вала

d = , где [  – допускаемое касательное напряжение зависящее от материала вала и угловой скорости.

Рекомендуется   применение  среднеуглеродистых  конструкционных  сталей  с нормализацией участков посадок деталей.

Для них  = 20÷40 МПа

Для ведущего вала:  = 20 МПа,

Для ведомого вала:  = 30 МПа                                                                  [1, c. 281]

 

Ведущий вал: Материал: Сталь 45; Мк1 = М1 = 10 Н м; [τк ]= 20МПа;  =  =  1667мм         ≥ 19,4 мм Принимаем:  = 1667мм

Ведомый вал: Материал: Сталь 45; Мк2 = М2 = 55,55 Н м; [τк ]= 30МПа;  =  = 9258,3мм    ≥  30 мм Принимаем: = 9258,3 мм

 

Профилирование валов

 

Ведущий вал: d1 = 1667 мм; d1′= d1 +2мм =1667 + 2 =1669 мм; d1′′= d1 +5мм = 1667 + 5 =1672мм; d1′′′= d1 +10мм = 1667+ 10 =1677мм.

Ведомый вал: d2 = 9258,3мм; d2′= d2 +2мм =9258,3+ 2 =3260,3 мм; d2′′= d2 +5мм = 9258,3 + 5 =9263,3мм; d2′′′= d2 +10мм =9258,3 + 10=9268,3мм; d2ІV = d2+15 мм =9258,3+15=9273,3мм.

Ведущий вал:

 

  d ₁         d ₁ ″         d ₁ ″  d ₁                     

     

 

 

 

d ₁ ′        d ₁            d ₁ ′″

Ведомый вал:

 

d ₂ ″   d ₂ ′″       d ₂ ′

 

 

 

 

               d ₂ ′′′     d ₂ ″      d ₂

d ₁, d ₂ – диаметры выходных концов валов под муфты;

d ₁ ′, d ₂ ′ – диаметры проходных участков валов;

d ₁ ′′, d ₂ ′′ – диаметры валов под подшипники;

d ₁ ′′′   – диаметр вала для упорного буртика;

d ₂ ′′′ -диаметр вала под колесо;

d ₂ ^{І V} -диаметр вала упорного буртика.

 

 

Подбор и проверка шпонок

Для  ведущего  и  ведомого  валов  в местах посадок  шестерни,  колеса и муфт принимаем  призматические  шпонки  в  зависимости  от  диаметра. Для изготовления шпонок принимаем конструкционные, малоуглеродистые стали - Ст 5. Допуск напряжения смятия [ .

Выбранные  параметры  шпонок  проверяются  из  условия прочности на смятие, при  проектном  расчёте  для  муфт  определяется необходимая длина шпонок и принимается по нормативному ряду.

Проектный расчёт – определение необходимой длины шпонок под муфту.

Ведущий вал	Ведомый вал
М1 = 10 Нм d1 = 40мм b h = 18 11мм t1 = 7 мм lp = l = lp + b = 0,7+18 = 18,7мм Принимаем l = 19 мм	М2 = 55,55 Нм d2 = 20мм b h = 16 10мм t1 = 6 мм lp =  9,25мм l = lp + b = 9,25+16= 25,25 мм Принимаем l = 25 мм

[2, т. 8.9, с. 169]

Проверочный   расчёт – проверка   на  прочность  шпонок   под  шестерню  и колесо.

Ведущий вал	Ведомый вал
М1 = 29,5 Нм d1 = 20мм b h = 6 6 мм t1 = 3,5 мм l = b1 – 5мм = 15,92 – 5 = 10,92 мм Принимаем l = 12 мм lp = l – b = 12 – 6 = 6 мм 196,6 МПа Условию прочности не удовле-творяет. Принимаем l =20 мм lp = l – b = 20 – 6 = 14 мм = l + 5 = 20 + 5 = 25 мм 84,2 МПа Условию прочности удовлетворяет.	М1 = 91,304 Нм d2’’’ = 35 мм b h = 10 8 мм t2 = 5 мм l = b2 – 5мм = 15,92 – 5 = 10,92 мм Принимаем l = 12 мм lp = l – b = 12 – 10 =2 мм = 869,5МПа Условию прочности не удовле- творяет. Принимаем l =30 мм lp = l – b = 30 – 10 = 20 мм = l + 5 = 30 + 5 = 35 мм 86,9 МПа Условию прочности удовлетворяет

Расчёт подшипников

Подбор  подшипников  качения,  для  валов  редуктора  производят по  ГОСТ в соответствии с действием на вал нагрузками, диаметр вала и условиями работы, т.е.   по  динамической  грузоподъёмности.  Рекомендуется   принимать  для цилиндрических редукторов шарикоподшипниковые, радиальные, однорядные.

Ведущий вал

Исходные данные: d₁^’’ = 25 мм                          n = 1429,5 об/мин

                F_t1 = 1303,29H                [Lh] = 18 10³

                F_a1 = 141,08H                  b₁ = 15,92 мм

                 H                         

                        

1. По ГОСТ принимаем шарикоподшипниковые, однорядные, тяжёлой

серии № 405 (d = 20мм, D = 80 мм, C = 36,4 кН, Со = 20,4 кН, B = 21 мм, e=0,32)                                                                                            [2, П3, с. 393]

 

2. Определяем нагрузку действующую на подшипник.

 = + 20мм +  =  + 20 +  = 38,46 мм

 

 = 100

Определяем реакции опор

Расчётная схема ведущего вала

 

Горизонтальная плоскость:

=  =  = 1798,54

=  =  =

Проверка:

 = =

Вертикальная плоскость:

 У_B =

 У_A =  =  = 154,34

Проверка:  =У_А + F_r1 +У_В = -606,91+452,57+154,34= 0

Суммарные реакции

R_A = =  = 519,6 Н

R_B = =  = 1897,8 H

 

Поскольку I₁ < I₂, F_A1=141,08H, и осевые нагрузки будут определятся:

P_A1 = I₂ - F_A1 = - 141,08 = 386,8 Н

P_A2 = I₂ =  Н