Расчет диаметров хвостовиков валов

d_1i=

где  - диаметр хвостовиков

 - для быстроходного вала

 - для тихоходного вала

 - крутящие моменты на валах, 

Т₁=148,9∙10³ Н×м

Т₂=512,7∙ 10³ Н×м

[τ]- допускаемое заниженное касательное напряжение

[τ]=15…20 МПа=18 МПа

d_1Б= 34,58 мм

[1, с. 161] =36 мм

d_1Т= 52,22 мм

d_1Т=55 мм           

d_1Б =36 мм d_2Б =45 мм d_3Б =50 мм 

d_1Т =55 мм d_2Т =60 мм d_3Т =65 мм d_4Т =70 мм d_5Т = d_4Т +10   d_5Т = 80 мм

 

 

 

1 – участок для установки полумуфты, соединительной муфты

2 – участок, контактирующий с уплотнением в сквозной крышке подшипника

3 – участки для установки внутренних колец подшипников качения

4 – участок для установки ступицы колеса

5 – буртосевой фиксации ступицы колеса и внутреннего кольца подшипника

6 – конус центрирования шпоночного паза на ступице относительно шпонки, установленной на валу

 

3.3 Предварительный выбор подшипников

Предварительно выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники легкой серии [1, c. 393, т. П.3]

Быстроходный вал

d=d_3Б =50 мм           N210

c=35,1 кН       с₀=19,8 кН

Тихоходный вал

d=d_3Т =65 мм           N213

c=56 кН          с₀=34 кН

3.4 Компоновка подшипников в корпусе редуктора

Выбор способа смазки подшипника

При v=1,2 м/с >1 м/с смазка подшипников жидкая 

Заглубления подшипников в подшипниковые гнезда

с₂=3..5 мм=4 мм          

Расчет расстояния между точкой приложения усилий зацеплений и опорами валов  

a₁= 66,5 мм

 

a₂= 68 мм

4. Расчет валов

4.1 Определение усилий зацепления

     F_t1= F_t2= F_t=3653,4 Н

       F_r1= F_r2= F_t∙ 1352,3 Н

 

       F_a1= F_a2= F_t∙ tgβ= 3653,4∙tg10,4858=676,18 Н

 

 

4.2 Построение расчетных схем валов, определение опорных реакций, построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

Быстроходный вал

Вертикальная плоскость

    R_AB=R_BB= =1826,7 Н

    М_1В=R_AB∙a₁=1826,7∙66,5∙10^-3=121,5 Н×м

    T=T₁=148,9 Н×м

 

 

Горизонтальная плоскость

  

 

R_АГ= = -877,8 Н

 

R_ВГ= = - 474,5 Н

 

М_1Г= R_АГ∙а₁= -877,8∙66,5∙10^-3= -58,37 Н∙м

Расчет максимальных значений суммарной реакции в опорах и суммарного изгибающего момента

R _max=R₁=R_A= =2026,6 Н

M ₁= =134,8 Н×м

 

Тихоходный вал

Вертикальная плоскость

R_CB=R_DB= 1826,7 Н

M_2B=R_CB∙a₂=1826,7∙68∙10^-3=124,2 Н∙м

T=T₂=512,7 Н×м

 

Горизонтальная плоскость

 

 

R_СГ=  - 21,5 Н

 

R_DГ= 1373,8

М_2г=R_DГ∙а₂=1373,8∙68∙10^-3=93,4 Н∙м

Суммарные значения

R_2max=R_D=  2285,6 Н

М₂= 155,4 Н∙м

 

4.3. Уточненный расчет валов

Быстроходный вал

Материалом вала является материал шестерни, т. е. сталь 45 с термообработкой улучшение. Предел прочности определяется диаметром заготовки вала, который является диаметром окружности вершин зубьев шестерни

d_a1 ≈ d_w1 + 2m = 79,33 + 2∙3 = 85,33 мм;

σ_в = 780 [1, с.34, т. 3.3]

S = S_τ =  , где:

τ_-1 – предел выносливости материала вала при симметричном цикле напряжения, МПа

τ_-1 = 0,58∙σ_-1;

σ_-1 = 0,43∙σ_в = 0,43∙780 = 335,4 МПа;

τ_-1 = 0,58∙335,4 = 194,532 МПа;

K_τ – коэффициент концентрации напряжения,

K_τ = 1,7  [1, с. 165, т. 8.5];

ε_τ – масштабный фактор,

ε_τ = 0,75  [1, с. 166, т. 8.8];

β – фактор поверхности,

β = 0,94  [1, с. 162];

τ_V – амплитуда цикла напряжения, МПа;

τ_m – среднее значение цикла напряжения, МПа;

 

τ_V = τ_m =  =  =  

τ_V= 7,98 МПа

ψ_τ – коэффициент чувствительности материала,

 ψ_τ = 0,1 [1, с. 166];

S = S_τ = 9,7  > [S]=3,3

Тихоходный вал

Выбираем для вала сталь 45 с термообработкой улучшение.

Диаметр заготовки d_5Т = 80 мм

σ_в = 780 МПа [1, с. 34, т. 3.3]

d_4Т = 70 мм

S =  , где:

S_σ – запас прочности по нормальным напряжениям;

S_τ – запас прочности по касательным напряжениям

S_σ =

σ_-1 – предел выносливости материала вала при симметричном цикле напряжения, МПа

σ_-1 = 0,43∙σ_В = 0,43∙780 = 335,4 МПа;

K_σ – коэффициент концентрации напряжения,

K_σ = 1,8  [1, с. 165, т. 8.5];

ε_σ – масштабный фактор,

ε_σ = 0,76 [1, с. 166, т. 8.8];

β – фактор поверхности,

β = 0,94 [1, с. 162];

σ_V – амплитуда цикла напряжения, МПа

σ_V =  =  

σ_V= 4,53МПа

ψ_σ – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла,

ψ_σ = 0,2 [1, с. 166];

σ_m – среднее значение цикла напряжения,

σ_m= 0,17 МПа

 

S_τ= 29,3

S = S_τ =  

d_a2=d_w2+2∙m=280,67+2∙3=286,67 мм

σ_в = 690 [1, с.34, т. 3.3]

τ_-1 = 0,58∙σ_-1;

σ_-1 = 0,43∙σ_в = 0,43∙690 = 296,7 МПа;

τ_-1 = 0,58∙296,7 = 172 МПа;

τ_V = τ_m =  =  =  

τ_V= 3,7 МПа

K_τ = 1,6  [1, с. 165, т. 8.5];

ε_τ = 0,65  [1, с. 166, т. 8.8];

β = 0,94  [1, с. 162];

ψ_τ = 0,1 [1, с. 166];

S_τ= 17,09

 

S = 14,7 > [S]=3,3

 

 

5. Расчет шпоночных соединений

5.1 Быстроходный вал

Примем муфты МУВП [1, c. 277, т. 11.5]

d_1Б=36 мм

[Т]=250 н∙м > Т₁=148,9 н∙м Тип I исполнение 2

 мм

Размеры шпоночного соединения [1, c.169, т. 8.9]

 мм

=45-10=35 мм

где T₁ - момент сопротивления на быстроходном валу, Н×м

d_1Б - диаметр

h - высота шпонки, мм

l_p - рабочая длина шпонки, мм

 t₁ - глубина шпоночного паза на валу, мм

σ_см= 78,8 МПа < [σ_см]=100 МПа

 

5.2 Тихоходный вал