Расчет двухступенчатого привода

3. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ ВАЛОВ
1. Конструирование валов

Определяем диаметр выходного  конца вала (для промежуточного вала – среднего участка) из расчёта на кручение, приняв пониженное допускаемое  напряжение для ведущего или ведомого валов и  для промежуточных валов:

 

где - крутящий момент вала,

Быстроходный  вал.

Определяем диаметр выходного  конца вала:

 

Необходимо учесть, что  движение от электродвигателя передаётся с помощью фланцевой муфты и согласовать диаметр выходного конца вала с диаметром электродвигателя. Диаметр электродвигателя 4А132М2У3 Исходя из диаметра электродвигателя и передаваемого крутящего момента на быстроходном валу назначаем: муфта фланцевая 160–38–11–30–11 ГОСТ 20761–80. Из этого следует, что диаметр выходного конца вала .

Диаметр под подшипники

 

 

Так как диаметр подшипника должен заканчиваться на 5 либо на 0, то округляем полученное значение до ближайшего значения

Диаметр буртика подшипника 

 

 

  Полученный размер  округляем до стандартного значения 

Межопорное расстояние назначаем исходя из конструктивных соображений. Длину выходного конца вала принимаем исходя из длины фланцевой полумуфты.

Рисунок 3.1 -  Конструкция  быстроходного и тихоходного  валов

Назначаем подшипники шариковые  радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75) 207:

Промежуточный вал.

Определяем диаметр вала:

 

Диаметр вала под подшипники получим округлив полученное значение: .

Диаметр вала под колесо:

 

 

Округляем до целого значения:

Диаметр буртика колеса:

 

 

Округляем до целого значения:

Рисунок 3.2 – Конструкция  промежуточного вала

Назначаем подшипники шариковые  радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75) 207:

Тихоходный  вал

Определяем диаметр выходного  конца вала:

 

Принимаем

Диаметр под подшипники

 

 

Так как диаметр подшипника должен заканчиваться на 5 либо на 0, то округляем полученное значение до ближайшего значения

Диаметр буртика подшипника 

 

 

  Полученный размер  округляем до стандартного значения 

Межопорное расстояние назначаем исходя из конструктивных соображений. Длину выходного конца вала принимаем исходя из длины ступицы звёздочки.

Назначаем подшипники шариковые  радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75) 309:

 

3.1 Расчёт валов

Горизонтальная  плоскость

Быстроходный  вал

Сила от муфты направлена в сторону увеличения прогиба  вала, и она равна:

 

Окружная сила

 

Находим реакции опор, составляя  сумму моментов сил, действующих на вал.

 

 

 

 

 

Проверка:

 

Строим эпюру изгибающих моментов.

Промежуточный вал

 

Окружная сила

Находим реакции опор, составляя  сумму моментов сил, действующих  на вал.

 

 

 

 

Проверка:

 

Строим эпюру изгибающих моментов.

 

 

 

 

 

Тихоходный  вал

Окружная сила

Находим реакции опор, составляя  сумму моментов сил, действующих  на вал.

 

 

 

 

Проверка:

 

Строим эпюру изгибающих моментов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вертикальная  плоскость

Быстроходный  вал

Радиальная сила

 

 

 

Проверка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Промежуточный вал

Радиальная сила_.

Находим реакции опор, составляя  сумму моментов сил, действующих  на вал.

 

 

 

 

Проверка:

 

 

 

 

 

 

 

 

Тихоходный  вал

Радиальная сила_. Нагрузка на валы цепной передачи .

Находим реакции опор, составляя  сумму моментов сил, действующих  на вал.

 

 

 

 

Проверка:

 

 

 

 

 

 

 

Эпюры моментов. Горизонтальная плоскость.

 

 

Эпюры моментов. Вертикальная плоскость.

 

 

3.3 Приближённый расчёт вала

Быстроходный  вал

Определим суммарный изгибающий момент:

 

Определим эквивалентный  момент:

 

Определим диаметр вала в  рассчитываемом сечении:

 

что меньше

Промежуточный вал

Определим суммарный изгибающий момент:

 

Определим эквивалентный  момент:

 

Определим диаметр вала в  рассчитываемом сечении:

 

что меньше

Тихоходный  вал

Определим суммарный изгибающий момент:

 

Определим эквивалентный  момент:

 

Определим диаметр вала в  рассчитываемом сечении:

 

что меньше

 

3.4 Проверочный  расчёт вала

Для опасного сечения вала определяем коэффициент запаса усталой  прочности  и сравниваем его с допускаемым значением принимаемым обычно 1,5…2,5.

Быстроходный  вал

 

где коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

 

где предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;

.;

 эффективный  коэффициент концентрации нормальных  напряжений;

 коэффициент, учитывающий  шероховатость поверхности; при мкм принимают

  масштабный фактор для нормальных напряжений; отношение

амплитуда цикла  нормальных напряжений, МПа:

 

где момент сопротивления при изгибе, , для сплошного круглого сечения:

 

коэффициент, характеризующий  чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения;

 среднее напряжение цикла нормальных напряжений, МПа; если осевая сила на вал отсутствует то 

  коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

 

где предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;

;

 эффективный  коэффициент концентрации касательных  напряжений;

 коэффициент, учитывающий  шероховатость поверхности; при мкм принимают

  масштабный фактор для касательных напряжений; отношение

амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений, МПа:

 

где момент сопротивления при изгибе, , для сплошного круглого сечения:

 

коэффициент, характеризующий  чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения;

 Подставляя полученные значения, получаем

 

 

 

Сопротивление усталости  в опасном сечении обеспечивается.

Промежуточный вал (см. выше)

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя полученные значения, получаем

 

 

 

Сопротивление усталости  в опасном сечении обеспечивается

 

 

 

Тихоходный вал (см. выше)

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя полученные значения, получаем

 

 

 

Сопротивление усталости  в опасном сечении обеспечивается