Расчет ведомого вала редуктора

4.3 Расчет ведомого вала редуктора

 

Исходные данные выбираем из табл.1,3 с округлением до целых чисел:

Схема усилий действующих на валы редуктора представлена на рис.3

F_t4= 9592Н;

F_r4=4938Н;

d4=267мм;

Т₄=1964Н;

b₄=82мм;

Назначаем материал вала. Принимаем сталь 40Х, для которой [1, табл.8.4] σ_в=730Н/мм²;  Н/мм²; Н/мм²;  Н/мм².

Определяем диаметр выходного конца вала под полумуфтой из расчёта на чистое кручение

где [τ_к]=(20…25)Мпа [1,c.161]

Принимаем [τ_к]=20Мпа.

; мм.

Принимаем окончательно с учетом стандартного ряда размеров R_а40:

мм.

Намечаем приближенную конструкцию ведомого вала редуктора (рис.5), увеличивая диаметр ступеней вала на 5…6мм, под уплотнение допускается на 2…4мм и под буртик на 10мм.

Рис.7 Приближенная конструкция ведомого вала

мм;

мм – диаметр под уплотнение;

мм – диаметр под подшипник;

мм – диаметр под колесо;

мм – диаметр буртика.

Учитывая, что осевых нагрузок на валу нет назначаем подшипники шариковые радиальные однорядные средней серии по мм подшипник №318, у которого D_п=190мм; В_п=43мм [1,c.394, табл.П3].

Из расчета промежуточного вала принимаем l=326мм, остальные размеры:

W=65мм;

l_м=105мм (длина полумуфты МУВП на момент 2000Нм;

l₁=35мм.

Определим размеры для расчетов:

l/2=163мм;

с=W/2+ l₁+ l_м/2=170мм – расстояние от оси полумуфты до оси подшипника.

Проводим расчет ведомого вала на изгиб с кручением.

Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников.

Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.

-R_Еy·0,326+F_r4·0,163=0

R_Еy= 4938·0,163/ 0,326;

R_Еy= R_Сy=2469Н

Рис.7 Эпюры изгибающих и крутящих моментов ведомого вала

Назначаем характерные точки 1,2 и 3 и определяем в них изгибающие моменты:

М_1у=0;

М_2у= -R_Сy·0,168;

М_2у =-400Нм²;

М_3у=0;

Строим эпюру изгибающих моментов М_у, Нм² (рис.8)

Рассматриваем горизонтальную плоскость (ось х)

1åm_Ех=0;

-R_Сх·0,336+ F_t·a=0;

R_Сх=(5540·0,476+9592·0,168)/0,11;

R_Сх=38622Н

2åm_Сх=0;

-R_Ех·0,336+F_t·0,168+F_М2·0,140= 0;

R_Ех=(9592×0,0,168+5540×0,14)/0,336;

R_Ех=7104Н

Назначаем характерные точки 1,2,3 и 4 и определяем в них изгибающие моменты:

М_1х=0;

М_2х= - F_М2·0,14

М_2х=-7104·0,14;

М_2х=994Нм;

М_3х=-R_Сх ·0,168;

М_3х=38622·0,168;

М_3х=6488Нм

М_4х=0;

Строим эпюру изгибающих моментов М_х.

Крутящий момент

Т_1-1= Т_2-2= Т_3-3= T₁=1964Нм;

T_4-4=0.

Исходные данные выбираем из табл.1,3 с округлением до целых чисел:

Схема усилий действующих на валы редуктора представлена на рис.3

F_t1= 2906Н;

F_r1=1086Н;

F_а1=250,7Н;

d₁=267мм;

Т₁=80,7Н;

b₁=54мм;

Назначаем материал вала. Принимаем сталь 40Х, для которой [1, табл.8.4] σ_в=730Н/мм²;  Н/мм²; Н/мм²;  Н/мм².

Определяем диаметр выходного конца вала под полумуфтой из расчёта на чистое кручение

где [τ_к]=(20…25)Мпа [1,c.161]

Принимаем [τ_к]=20Мпа.

; мм.

Диаметр выходного конца двигателя по произведенному расчету в п.1равен 38мм.

Принимаем окончательно с учетом стандартного ряда размеров R_а40:

мм.

Намечаем приближенную конструкцию ведущего вала редуктора (рис.9), с учетом того, что уже известны межосевые расстояния между подшипниками и между шестернями.

Рис.9 Приближенная конструкция ведущего вала

d_в=32мм;

Lст1=в₁=54мм;

х=8мм;

W=50мм;

r=2,5мм;

f=1,2мм;

d_у=35мм-ближайшее большее стандартное значение диаметра под уплотнение

d_п≥ d_у принимаем ближайшее большее стандартное значение диаметра под подшипник dп =40мм;

d₃= d_п+2r=50мм;

Примем d_ст =d₁=50мм, облегчение прохода шестерни через диметр d₁ при сборке обеспечим заданием допуска d10(-0,08/-018) на размер d₁.

d_ст= d₃+5f=63мм;

l=2Lст1+Lст3+4х+W=326мм.

l_м =58мм – принимаем для муфты МУВП с диметрами отверстий 32 и 36 мм;

l₁=52мм – принимаем предварительно.

Так как осевые силы от двух косозубых колес взаимно компенсируются, их можно не учитывать в расчетах, поэтому предварительно назначаем подшипники шариковые радиальные однорядные средней серии по dп =40мм подшипник №308, у которого D_п=90мм; В_п=23мм [1,c.394, табл.П3].

Производим расчет ведущего вала на изгиб с кручением.

Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников.

Рассматриваем вертикальную плоскость (ось у)

Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.

1åm_Ау=0

R_By·0,172-F_r·0,06-F_r·0,212 =0

R_By=1086·0,384 /0,172;

R_By=2224Н

R_Аy = R_By=2224Н

Назначаем характерные точки 1,2,3 и 4 и определяем в них изгибающие моменты:

М_1у=0;

М_2у= R_Аy·а;

М_2у=2224·0,06;

М_2у =133,5Нм;

М_3у= М_2у =133,5Нм;

М_4у=0;

Строим эпюру изгибающих моментов М_у, Нм (рис.10)

Рассматриваем горизонтальную плоскость (ось х)

1åm_Ах=0;

F_М1·0,327-R_Вх·0,272-F_t·0,06-F_t·0,212=0;

R_Вх=(2906(0,272+0,212)-718·0,327)/0,272;

R_Вх»1019Н

2åm_Вх=0;

R_Ах·0,272-F_t·0,212-F_t·0,06+F_М1·0,055= 0;

R_Ах=(2906(0,212+0,06)-718·0,055)/0,272;

R_Ах»395Н

Рис.10 Эпюры изгибающих и крутящих моментов ведущего вала

Назначаем характерные точки 1,2, 3, 4, 5 и определяем в них изгибающие моменты:

М_1х=0;

М_2х= -R_Ах·0,06;

М_2х=-395·0,06;

М_2х=-23,7Нм;

М_3х= -R_Бх·0,06;

М_3х= -1019·0,06=-61,1Нм;

М_4х=F_М1 ·0,055;

М_4х=-718·0,055=-39,5Нм;

М_5х=0;

Строим эпюру изгибающих моментов М_х.

Крутящий момент

Т_1-1=0;

Т_1-1=T₁/2=80,7/2=40,35Нм;

Т_2-5= T₁=80,7Нм.