Уточненый расчет валов червячного редуктора

10.1. Определение моментов, действующих на валы и построение их эпюр.

10.1.1. Вал червяка

Исходные данные

-Расстояние между опорами вала червяка l₁=274 мм;

R_x1=1492 Н R_x2=133 Н

R_y1=493 H R_y2=493 H

Построение эпюр моментов в горизонтальной плоскости YOZ :

Построение эпюр моментов в вертикальной плоскости XOZ:

Суммарные изгибающие моменты:

Крутящий момент на валу : М_крll = 41.4 H·м.

Эквивалентные моменты :

Далее осуществляем построение эпюр моментов.

Рисунок 10.1 – Расчетная схема ведущего вала.

10.1.2. Вал червячного колеса

Вычисляем моменты, действующие на вал, в расчетных сечениях и строим эпюры.

Исходные данные:

l₂=158.5 мм ; l₃=90.75 мм; F_t3=8540H

R_z4= -2672 Н ; R_z3=15648 H; F_r3= - 3108 H

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости YOZ

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости XOY:

Суммарные изгибающие моменты:

Крутящий момент на валу: М_крlll=683.2 Н·м

Эквивалентные моменты:

Далее строим эпюры:

Рисунок 10.2 – Расчетная схема ведомого вала.

10.2. Методы расчета коэффициента запаса прочности (расчет валов на усталость)

Расчет состоит в определении коэффициента запаса прочности Sдля

опасных сечений и сравнении их с допускаемыми значениями .

Прочность соблюдена, если

Где - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

- коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

;

Где ; - пределы выносливости на изгиб и кручение.

; - коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений.

Ψ- коэффициент марки стали.

10.2.1.Расчет опасных сечений ведущего вала:

Материал вала – сталь 40 ХН, термическая обработка-закалка.

Предел прочности: σ_н = 780 МПа

Опасные сечения могут возникнуть под червяком; под муфтой на выходном конце вала.

Предел выносливости при симметричном изгибе:

Предел выносливости при кручении:

Момент сопротивления кручению:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Величина консольной нагрузки:

Изгибающий момент:

Момент сопротивления изгибу:

Амплитуда и среднее напряжение цикла нормальных напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности:

Условии выполнено, продолжаем расчет.

10.2.2.Расчет опасных сечений ведомого вала:

Материал вала –сталь 45, термическая обработка улучшение.

d=70 мм, T₃=683.2 Нм ; b=20мм, t₁=7.5мм

Предел прочности: σ_н = 780 МПа

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Момент сопротивления изгибу:

Момент сопротивления кручению:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Амплитуда касательных напряжений:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности:

Условие выполняется, продолжаем расчет.

Расчет опасного сечения на выходном конце вала.

d_вlll=60 мм; =1,68 ; = 0,675; = 0.1

Крутящий момент M_kplll=683.2Нм;

Величина консольной нагрузки:

Изгибающий момент :

Момент сопротивления изгибу :

Момент сопротивления кручению:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Амплитуда касательных напряжений:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности:

Условие выполнено, данные подобраны верно.