Задача 6. Нагрузки валов редуктора

 

Редукторные валы испытывают два вида деформации — изгиб и кручение. Деформация кручения на валах возникает под действием вращающих моментов, приложенных со стороны двигателя и рабочей машины. Деформация изгиба валов вызывается силами в зубчатом зацеплении закрытой передачи и консольными силами со стороны открытых передач и муфт.

 

Определение сил в зацеплении закрытых передач

 

Значения сил приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1 Силы в зацеплении закрытой передачи

Силы в зацеплении	Значение силы, Н
	на шестерне	на колесе
Окружная	Ft1 = Ft2 = 1650,8 H	Ft2 = 2 T2 · 103/d2 = =2 · 105,4 · 1000 / 127,69 = 1650,8 H
Радиальная	Fr1 = Fr2 = 616,2 H	Fr2 = Ft2 tg  / cos  = =1650,8 · tg20 / cos 12,83857 = 616,2 H
Осевая	Fa1 = Fa2 = 376,2 H	Fa2 = Ft2 tg  = =1650,8 · tg 12,83857 = 376,2 H

 

6.2 Определение консольных сил

 

Значения консольных сил приведены в табл. 6.2.

 

Таблица 6.2 Консольные силы

Вид открытой передачи	Характер силы	Значение силы,Н
цепная передача	Радиальная	Fоп = [kв] F + 2 F0 =1671,2 Н
муфта	Радиальная	Fм1 = 50√Т1..125√Т1 =1000 Н

Задача 7. Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора

 

Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость.

Они испытывают сложную деформацию — совместное действие кручения, изгиба и растяжения (сжатия). Но так как напряжения в валах от растяжения небольшие в сравнении с напряжениями от кручения и изгиба, то их обычно не учитывают.

 

Выбор материала валов

 

В проектируемых редукторах рекомендуется применять термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х. В качестве материала применяем термически обработанную сталь 40Х со следующими механическими характеристиками:

 

	В	-l	F
	Н / мм2
Шестерня	900	410	232,5
Колесо	900	410	220,5

 

Выбор допускаемых напряжений на кручение

 

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т. е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета опускаемые напряжения на кручение применяют заниженными: [t]_к = 10...20 Н/мм².

При этом меньшие значения [t]_к — для быстроходных валов, большие — для тихоходных.

 

Определение геометрических параметров ступеней валов

 

Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры ступеней которого зависят от количества и размеров установленных на вал деталей.

Определяем расчетные ориентировочные геометрические размеры каждой ступени вала, мм.

Результаты вычислений представлены в табл. 7.1.

Таблица 7.1 Определение размеров ступеней валов одноступенчатого редуктора

Ступень вала	Вал-шестерня цилиндрическая	Вал колеса
1-я	d1 = 3√(Mk · 103 / 0,2[t]k) = =3√(27300/(0,2 · 15) = 20 мм	d1 = 3√(Mk · 103 / 0,2[t]k) = = 3√(105400/(0,2 · 20) = 30 мм
под элемент открытой передачи или полумуфту	l1 = 1,5 · d1 = 30 мм	l1 = 1,3 · d1 = 40 мм
2-я	d2 = d1 + 2t = =20 + 2 · 2,2 = 24,4≈ 25мм	d2 = d1 + 2t = = 30 + 2 · 2,2 = 34,4 ≈ 35 мм
под уплотнение крышки с отверстием и подшипник	l2 = 1,5 d2 = 1,5 · 25 = = 36 мм	l2 = 1,25 d2 = 1,25 · 35 = 44 мм
3-я	d3 = d2 + 3,2r = =25 + 3,2 · 1,6 = 30 мм d3 =28 мм	d3 = d2 + 3,2r = 35 + 3,2 · 2,5 = =42 мм
под шестерню, колесо	l3 – определяем графически на эскизной компоновке
4-я	d4 = d2 = 25мм	d4 = d2 = 35 мм
под подшипник	l4 = 28 мм	l4 = 34 мм

 

Предварительный выбор подшипников качения

 

Выбор наиболее рационального типа подшипника для данных условий работы редуктора весьма сложен и зависит от целого ряда факторов: передаваемой мощности редуктора, типа передачи, соотношения сил в зацеплении, частоты вращения внутреннего кольца подшипника, требуемого срока службы, приемлемой стоимости, схемы установки. По табл. 7.2 /1/ выбираем подшипники для валов.

Для быстроходного вала выбираем роликовые конические однорядные подшипники типа 7205 со схемой установки 3 (враспор).

Для тихоходного вала выбираем роликовые конические однорядные подшипники легкой серии типа 7207 со схемой установки 3 (враспор).

 

Эскизная компоновка редуктора

 

Составляем после вычерчивания эскизной компоновки табличный ответ к задаче (см. табл. 7.2).

 

Таблица 7.2 Параметры ступеней валов и подшипников

Вал	Размеры ступеней, мм				Подшипники
	d1	d2	d3	d4	Типо-раз-мер	dxDxB(Т), мм	Динамическая грузо- подъем- ность Сr, кН	Статическая грузо- подъем- ность С0r, кН
	l1	l2	l3	l4
Б	20	25	28	25	7205	25x52x16,5	23,9	17,9
	30	36	68	28
Т	30	35	42	34	7207	35x72x18,5	35,2	26,3
	40	44	68	34