Определение реакций в опорах и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
Необходимые данные приведены в табл. 9.
Таблица 9
Силы, действующие на вал, и расстояния между точками их приложения.
| Усилия в зацеплении | Геометрические параметры | |
| Червячной передачи | Прямозубой передачи | |
 |  |  |
 |  |  |
 |  |
1. Выполняем схему нагружения вала с указанием действующих сил и расстояний между точками их приложения (взято с эскизной компоновки) (рис. 6а).
2. Составляем схему нагружения вала в вертикальной плоскости (рис. 6б).
3. По правилам сопротивления материалов, рассматривая вал как балку, лежащую на шарнирно-подвижных опорах и нагруженную сосредоточенными силами, определяем реакции в опорах в вертикальной плоскости и строим эпюру изгибающих моментов (рис. 6в):
a) находим реакции в опорах:
b) находим изгибающие моменты:
4. Аналогичную схему нагружения вала, определение реакций опор и построение эпюр изгибающих моментов выполняем для горизонтальной плоскости (рис. 6г):
a) находим реакции в опорах:
b) находим изгибающие моменты:
5. Определяем крутящие моменты, и строим эпюру крутящих моментов (рис 6д):
Расчетная схема выходного вала 
а)
б)
в)
г)
д)
Рис. 6
 |
6. Определяем суммарные радиальные реакции в опорах:
7. Определяем суммарные изгибающие моменты:
Проверочный расчет подшипников на долговечность
Расчет будем проводить для подшипников 7315 ГОСТ 333–71.
1. По табл. 7.6 из [1] находим коэффициент е предварительно выбранного подшипника 7315 ГОСТ 333–71:
е=0,328.
2. Вычисляем осевые составляющие реакций опор от де 
йствия радиальных сил:
3. Определяем расчетные осевые нагрузки Ra1 и Ra2 с учетом расположения подшипников враспор:
4. Определяем соотношение 
где V – коэффициент вращения: при вращении внутреннего кольца V=1, наружного – V=1,2, и сравнивают его с коэффициентом е:
Поскольку данные соотношения меньше коэффициента е, то X=1, Y=0.
5. Определяем эквивалентную динамическую нагрузку по формуле:
где Кσ – коэффициент безопасности: при спокойной нагрузке Кσ = 1;
КТ – температурный коэффициент: при температуре подшипника менее 100 °С КТ = 1.
6. По табл. 7.2 [1] определяем коэффициент γ:
γ=1.97.
7. Вычисляем требуемую динамическую грузоподъемность подшипников по формуле:
Подшипники пригодны для установки на данном вал 
у.
Проверочный расчет шпонок
Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие детали крепятся на валах с помощью шпоночных или шлицевых соединений, предназначенных для передачи крутящих моментов.
В редукторах общего назначения из-за простоты конструкции, сравнительно низкой стоимости и удобства сборки и разборки широко применяются соединения призматическими шпонками.
Сечение шпонки выбирается в зависимости от диаметра вала по табл. 7.7 в [1]. Длину шпонки принимают по длине ступицы с округлением в меньшую сторону до стандартной
Схема шпоночного соединения
Рис. 7
Таблица 10
Призматические шпонки, устанавливаемые на выходном валу.
| Диаметр вала d | Сечение шпонки | Глубина паза | Длина шпонки l | ||
| b | h | t1 | t2 | ||
| 7.5 | 4.9 | ||||
| 7,5 | 4,4 |
После определения размеров шпонки производим проверочный расчет соединения по напряжениям смятия:
где Т – крутящий момент на валу, Нмм;
d – диаметр вала, мм;
l – рабочая длина шпонки, мм;
(h–t1) – сминаемая высота шпонки, мм 
;
[GСМ] – допускаемые напряжения смятия, при стальной ступице [GСМ] = 110–190 МПа.
a) шпонка, соединяющая вал и червячное колесо:
Шпонка удовлетворяет условиям работы и пригодна для установки на валу.
b) шпонка, соединяющая вал и шестерню прямозубой передачи:
Рассчитанные напряжения смятия превышают допустимые значения, поэтому применяются две шпонки, установленные под углом 180°.