5. Расчёт промежуточного вала

 

   5.1.  Форма  и материал вала

           Для выполнения различных конструктивных элементов вала (места под подшипник, место под шпонку и уплотнения) вал выполняют ступенчатым.

           В качестве материала для вала выбираем сталь 40ХН из [1] (стр. 42)

           Таблица механических свойств стали 40ХН ГОСТ4543-71.

     Таблица 2

 

     Вал и шестерня выполняются совместно.

   5.2.   Определение диаметров вала

     Предварительные диаметры различных участков стальных валов редукторов определяют  по формуле [1] (стр. 42)

       

      округляем до 35 мм.

       округляем до 40мм

     где f = 1,6

       

     где r=2,5; 

      мм  округляем до 30мм.

       округляем до 35 мм

     b₂=45мм, d₂=184,7 мм, d_f2=181,9 мм, d_a2=187,6 мм

     b₃=56 мм, d₃=58,7 мм, d_f3=53,7 мм, d_a3=62,7 мм

     По [1] (табл. 24.16) выбираем роликовый конический однорядный повышенной грузоподъемности  подшипник средней серии №7306А (ГОСТ 27365-87):

 

   5.3.   Расчетная схема вала

     Согласно  предварительно намеченной конструкции  вала определяем расстояние между точками  приложения сил (эскиз вала см. приложение Б).

     

     При расчете быстроходной ступени были получены силы в зацеплении.

      ; ;

      ; ;

   5.4.  Расчет  опорных реакций в наихудшем случае нагружения

     Реакции в опорах.

      - от действия силы  и

     

     

     -  от действия силы  и

     

     

     -  от действия силы  и

     

где d_1т = 58.7 мм – делительный диаметр шестерни.

      d _2б = 184.7 мм – делительный диаметр колеса.

     

Полная реакция  опоры С:

     

Полная реакция  опоры D.

     

Внешняя нагрузка на вал.

     

    5.5.   Расчет на статическую прочность

     Величина  моментов в сечении проходящем через  точку А.

     

     Перепад на эпюре

     Величина  моментов в сечении проходящем через  точку В.

     

     В сечении проходящем  через точку  А наибольшие моменты

     

     Момент  сопротивления вала шестерни изгибу. [1] (табл. 10.3)

     

     Определим номинальное эквивалентное напряжение.

       

     Коэффициент запаса прочности по текучести.

     

      - коэффициент перегрузки выбранного  двигателя.

   5.6.   Расчет на выносливость промежуточного вала

     Определяем  коэффициенты снижения придела выносливости.

     

     

где - коэффициент влияния качества поверхности [1] (табл. 108 стр.170)

      - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения вала [1] (табл. 107).

       и  - эффективные коэффициенты концентрации напряжений [1] (табл. 10.12. стр. 171).

      - коэффициент поверхностного  натяжения [1] (табл. 10.9. стр. 170)

     Придел  выносливости вала [1] (стр. 169).

     

     Напряжения  в опасном сечении.

     

     где - момент сопротивления изгибу

     Коэффициент запаса по нормальным и касательным напряжениям.

       

     Вывод: По результатам расчетов получили достаточный  коэффициент запаса прочности S=21,7,  т.к.  при . 
 
 
 
 
 

6. Расчёт тихоходного вала

 

   6.1.  Форма  и материал вала

     Для выполнения различных конструктивных элементов вала (места под подшипник, место под шпонку и уплотнения) вал выполняют ступенчатым.

     В качестве материала для вала выбираем сталь 40ХН из [1] (стр. 42)

     Таблица механических свойств стали 40ХН ГОСТ4543-71.

Таблица 3

  

   6.2.   Определение диаметров вала

     Предварительные диаметры различных участков стальных валов редукторов определяют  по формулам [1] (стр. 42)

       

       округляем до 46мм.

     

     где t_цил = 5,1; 

       округляем до 55 мм

       

     где r =3

       округляем до 64 мм

     b₄=56 мм, d₄=220 мм, d_f4=216,3 мм, d_a4=225,3 мм

     По [1] (табл. 24.16) выбираем роликовый конический однорядный повышенной грузоподъемности  подшипник средней серии №7311А (ГОСТ 27365-87):

 

     По  Справочнику выбираем параметры  муфты:

     Муфта с упругими элементами в виде стержней ()

     T_кр=866Н*м; D=75мм; d=45-70мм; L=208мм; l=104мм

   6.3.   Расчетная схема вала

     Согласно  предварительно намеченной конструкции  вала определяем расстояние между точками  приложения сил (эскиз вала см. приложение Б).

     

     При расчете быстроходной ступени были получены силы в зацеплении.

      ; ;

     Консольную  нагрузку от муфты определяем по зависимости

      [2] (стр. 36)

   6.4.   Расчет опорных реакций в наихудшем  случае нагружения .

     Реакции в опорах.

      - от действия силы 

     

     

     -  от действия силы 

     

     

     -  от действия силы 

     

где b_1б = 220 мм – делительный диаметр колеса тихоходной передачи.

     

     -  от действия силы 

     

     

Полная реакция  опоры В.

     

Полная реакция  опоры А.

     

   6.5.   Расчет на статическую прочность

     Для проверки намечаем опасные сечения  под колесом. В сечении действует  изгибающий момент.

     

     Момент  сопротивления вала шестерни изгибу. [1] (табл. 10.3)

     

     Определим номинальное эквивалентное напряжение.

       

     Коэффициент запаса прочности по текучести.

     

      - коэффициент перегрузки выбранного  двигателя. 
 
 

       6.6.   Расчет на выносливость быстроходного вала