Рассчитать ведомый вал одноступенчатого редуктора привода конвейера

Расположение опор относительно зубчатых колес симметрично. Сила, действующая на вал со стороны цепной передачи Fцеп, направлена под углом Θ = 300 к горизонту. Зубчатое колесо вращается по ходу часовой стрелки, если смотреть на него со стороны звездочки. Данные для расчета взять в табл. 6 и табл. 8, занести в табл. 13.

Таблица 13. Исходные данные

Силы в зацеплении, Н Делительный диаметр зубчатого колеса; d2, мм Ширина венца зубчатого колеса; b2, мм Вращающий момент на валу колеса; M2 , Н·м
Ft2 Fr2 Fa2
           

Все полученные значения параметров, без указаний, округляют до ближайшего большего стандартного числа по ГОСТ 6636-69 (целого четного или кратного 5).

1 Проектировочный расчет вала

b
1.1. Выбираем материал вала.

Для изготовления вала принимаем сталь 45 с [τк] = 20 МПа; . [σ-1и]= 65 МПа.

1.2. Определяем диаметр выходного конца вала из расчета на кручение,

dВ , мм: ,

округляем значение диаметра до ближайшего большего стандартного: 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75; 80; 85.

1.3 Определяем диаметр вала в местах расположения подшипников, dП , мм:

dП = dВ + 2·t ,

где t ― высота заплечика подшипника, выбирается из таблицы 14.

Расчетное значение dПокругляют до ближайшего большего числа, делящегося на «5».

1.4. Определяем диаметр вала в месте установки зубчатого колеса, dК, мм:

dК = dП + 3·r ,

где r ― координата фаски подшипника, выбирается по таблице 14.

1.5. Определяем длину посадочного конца вала под звездочку, lМТ, мм:

lМТ = 1,5· dВ

1.6. Определяем длину промежуточного участка тихоходного вала, lКТ, мм:

lКТ = 1,2· dП


1.7. Определяем диаметр наружной резьбы конического конца вала, dр, мм:

dр= 0,9·[dB –0,1 lМТ ]


Примечание: Входной и выходной валы редукторов имеют цилиндрические или конические консольные участки для установки полумуфт, шкивов, звездочек, зубчатых колес. Размеры консольных участков стандартизированы:

ГОСТ 12080-66 «Концы валов цилиндрические»;

ГОСТ12081-72 «Концы валов конические».

Таблица 14. Справочные параметры для конструирования вала

Параметры Значения, мм
dВ 17-23 24-31 32-39 40-44 45-51 52-59 60-66 67-79 80-89 90-95
tцил 3,0 3.5 3,5 3,5 4,0 4,5 4,6 5,1 5,6 5,6
tкон 1,5 1,8 2,0 2,3 2,3 2,5 2,7 2,7 2,7 2,9
r 1,5 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5 2,7 4,0

1.8. Эскизная разработка конструкции вала и оценка его размеров по чертежам рис. 8, рис. 9, а. Конструктивно назначаем: l1 , l2 , l3:

l2 =l3 =b2 /2+(20…30),

l1 = l2 +(10…20)

2. Проверочный расчет вала (см. рис. 9)

2.1. Определяем силу, действующую на вал со стороны цепной передачи, FА, Н:

FА = Fцеп = 125· ,

2.2. Силу FА, с которой цепная передача действует на вал, раскладываем на составляющие в вертикальной и горизонтальной плоскостях (рис. 9, б)

FАу = FА·sinΘ = FА·sin30º;

FАx = FА·cosΘ = FА·cos30º

2.3. Определяем изгибающие моменты в опасных сечениях[3] вала и строим эпюру в вертикальной плоскости (см. рис. 9, в)

определяем реакции опор, Н:

МБ = 0; FАу ·l1 +Ft ·l2 - RГу(l2 + l3 ) = 0; RГу = (FАу ·l1 +Ft ·l2 )/(l2 + l3 );

МГ = 0; FАу (l1 +l2 +l3 )-RБу (l2 +l3 )-Ft ·l3 = 0; RБу =[FАу (l1 +l2 +l3 ) - Ft ·l3 ]/(l2 + l3 )

определяем значения изгибающих моментов в опасных сечениях, Н·м:

точка Б, сеч. I-I, справа, МхБ = FАу · l1

точка В, сеч. III-III, справа, МхВ = FАу ·(l1 +l2 )-RБу·l2

точка В, сеч. III-III, слева, МхВ = RГу · l3

2.4. Определяем изгибающие моменты в опасных сечениях вала и строим эпюру в горизонтальной плоскости (см. рис. 9, г):

определяем реакции опор, Н:

МБ = 0; FАх ·l1 -Fr ·l2 -Fа ·d2/2-RГх(l2 + l3 ) = 0; RГх =(FАх ·l1 -Fr ·l2 -Fа ·d2/2)/(l2 +l3 )

МГ = 0; FАх (l1 +l2 +l3 )- RБх(l2 +l3)+Fr ·l3 -Fа ·d2/2 = 0;

RБх =[FАх ·(l1 +l2 +l3 ) + Fr ·l3 + Fа ·d2/2]/(l2 +l3 )

2.5. Определяем значения изгибающих моментов в опасных сечениях, Н·м:

точка Б, сеч. I-I, справа, МуБ = FАх · l1

точка В, сеч. III-III, справа, МуВ =FАх ·(l1 +l2 )-RБх ·l2

точка В, сеч. III-III, слева, МуВ = RГх ·l3

2.6. Определяем крутящие моменты, Н·м, в опасных сечениях (см. рис.9, д):

МкВ = МкБ = МкА = М2

2.7. Определяем эквивалентный изгибающий момент в точке Б, Н·м:

2.8. Определяем диаметр посадочного места под подшипник, dрБ, мм из упрощенного проверочного расчета вала на усталость:

Сравниваем расчетный диаметр посадочного места под подшипник

(см. п. 1.6) с принятым из конструктивных рекомендаций (см. п. 1.3) dрБdП[4].

2.9. Определяем эквивалентный изгибающий момент в точке В, Н·м:

 
 

2.10. Определяем диаметр посадочного места под зубчатое колесо, dрВ,мм из упрощенного проверочного расчета вала на усталость:

Сравниваем расчетный диаметр посадочного места под зубчатое колесо (см. п. 2.8) с принятым из конструктивных рекомендаций (см. п. 1.4) dрВdК.

Рассчитанные параметры вала зубчатой передачи заносят в контрольную таблицу 15.

Таблица 15. Параметры ведомого вала зубчатой передачи