Расчет нагрузок валов редуктора

Определение силы в зацеплении закрытой передачи

 

Определяем окружную силу на колесе:

 

Ft2 = 2×T2×103/d2=2*789,4*103/320=4933,8Н

 

где T2 -вращающий момент на тихоходном валу редуктора, Н×м;

 d2 - делительный диаметр колеса, мм.

Определяем окружную силу на шестерне:

 

Ft1 = Ft2 =4933,8Н

 

Определяем радиальную силу на колесе:

 

Fr2 = Ft2 ×tga/cosb =4933,8* tg20/ cos14,26507=1643Н

 

где a-угол зацепления, принимаем равным 200;

b-угол наклона зуба.

Определяем радиальную силу на шестерне:

 

Fr1 = Fr2 = 1643Н

 

Определяем осевую силу на колесе:

 

Fa2 = Ft2 ×tgb =4933,8* tg14,26507=1124,4Н

 

где Ft2 - окружная сила на колесе.

b-угол наклона зуба.

Определяем осевую силу на шестерне:

 

Fa1 = Fa2=1124,4Н

 

Определение значение консольных сил

двигатель передача цепной редуктор

Определяем радиальную силу цепной передачи:

 

Fопц =Kb× Ft+Fо=1,05*1557,4+60,129=1695,4 Н

 

где Kb - коэффициент нагрузки вала;

Ft - окружная сила,передаваемая цепью,Н;

Fо - предварительное натяжение цепи,Н.

Определяем радиальную силу муфты быстроходного вала:

 

Fм1=50×ÖT1=50*×Ö205,5=716,76 Н

 

где T1 - вращающий момент на быстроходном валу, H.

 

Силовая схема нагружения валов

 

Принимаем направление винтовых линий колёс:

для шестерни - с левым зубом, для колеса - с правым зубом.

Принимаем направление вращения двигателя по часовой стрелке.

Принимаем направление сил в зацеплении редукторной пары в соответствии с принятым направлением винтовой линии и вращения валов:

окружные силы Ft1 и Ft2 направлены так, чтобы моменты этих сил уравновешивали вращающие моменты T1 и T2, приложенные к валам редуктора со стороны двигателя и рабочей машины;

окружная сила Ft1 направлена противоположно вращению шестерни, а Ft2 - по направлению вращения колеса.

Определяем направление консольных сил на выходных концах валов:

а) направление консольной силы от цепной передачи Fоп перпендикулярно оси вала и, в соответствии с положением передачи, она направлена вертикально к горизонту;

б) консольная сила от муфты Fм перпендикулярна оси вал и направлена в сторону, противоположную силе Ft1 =Ft2.

Определяем направление радиальных реакций в подшипниках:

радиальные реакции в подшипниках быстроходного и тихоходного валов направляем в сторону, противоположную направлению окружных сил Ft1 и Ft2 и радиальных сил Fr1 и Fr2 в зацеплении редукторной пары. Точка приложения - середина подшипника.

Определяем направление суммарных реакций в подшипниках геометрическим сложением радиальных реакций в вертикальной и горизонтальной плоскостях методом параллелограмма.

 

 

Проектный расчет валов редуктора

 

Выбираем материал валов:

Принимаем марку материала сталь:

сталь 40Х

твердость: 235 … 262 HB;

термообработка: улучшение.

Назначаем допускаемое касательное напряжение по нагрузкам кручения (как при чистом кручении) напряжения изгиба, то допускаемые напряжение кручения принимаем заниженными:

для быстроходного вала- [t]к = 20 Н/мм2;

для тихоходного вала- [t]к = 25 Н/мм2.

Определяем геометрические размеры ступеней быстроходного вала

Определяем диаметр первой ступени:

 

     ___________

d1= 3ÖMk×103/0,2×[t]k = 3Ö205,5*1000/0,2*20=37,2 мм

 

где Mk - крутящий момент, равен вращающему моменту быстроходного вала, Н×м;

[t]k-допускаемое напряжение кручения для быстроходного вала, Н/мм2.

Принимаем равным d1 - 38 мм.

Определяем длину первой ступени:

 

l1= 1,2×d1 =1,2*38=45,6 мм

 

где d1- диаметр первой ступени, мм.

Принимаем равным l1 - 48 мм.

Определяем диаметр второй ступени:

d2= d1+2t =38+2*2,5=43 мм

 

где d1- диаметр первой ступени, мм;

t-значение высоты буртика, принимаем равным 2,5 мм;

Принимаем равным d2 - 45 мм.

Определяем длину второй ступени:

 

l2= 1,25×d2 =1,25*43=54 мм

 

где d2- диаметр второй ступени.

Принимаем равным l2 - 56 мм.

Определяем диаметр третьей ступени:

 

d3= d2+3,2r = 45+3,2*3=52,6 мм

 

где d2- диаметр второй ступени.

r-значение координаты фаски подшипника, равное 3 мм;

Принимаем равным d3 - 53 мм.

Длину третьей ступени определяем из эскизной компоновки: l3=108 мм

Диаметр четвёртой ступени принимаем равным диаметру второй ступени: d4=45 мм.

Длину четвёртой ступени принимаем равной длине шариковых подшипников по ГОСТ 831-75: l4=19 мм.