Расчет валов коническо-цилиндрического редуктора

Для расчета валов необходимо определить силы, действующие на вал и его опоры, для этого необходимо построить схему сил нагружения валов редуктора.

Схема сил нагружения валов имеет целью определить направление сил в зацеплении редукторной пары, консольных сил со стороны открытых передач и муфты, реакций подшипников, а также направление вращающих моментов и угловых скоростей валов [5, 8].

Пример: кинематическая схема привода (рис. 11), включающая электродвигатель 1, клиноременную передачу 2, коническо-цилиндрический редуктор 3 и фрикционную муфту 4.

Вращающий момент от электродвигателя через клиноременную передачу передается на быстроходный вал редуктора I, быстроходный вал редуктора представляет собой коническую вал-шестерню. Через коническую передачу вращающий момент передается валу II,с валаII крутящий момент передается выходному валу редуктора (тихоходному)IIIчерез цилиндрическую косозубую передачу и далее через фрикционную муфту исполнительному механизму.

В коническо-цилиндрическом редукторе определить диаметры валов.

Рис.11. Кинематическая схема привода

В зависимости от направления вращения валов и угла наклона зубьев цилиндрической передачи строят схему сил, действующих на валы с учетом силы давления на входной вал редуктора от ременной передачи (рис. 12, 13).

Рис. 12. Схема сил в пространстве

Рис. 13. Схема сил, действующих на валы редуктора:

а) на главном виде; б) на виде сверху показаны только окружные силы

5.4.1. Расчёт быстроходного вала

Рис. 14. Эпюры моментов быстроходного вала

Дано: силы, действующие на вал , , , ; средний делительный диаметр конической шестерни (рис. 14). Размеры a, b, c определяют из первой эскизной компоновки редуктора. 1. В вертикальной плоскости (y) определить реакции в опорах А и Б из суммы моментов относительно опоры А: ; ; ; ; ; . Проверка: . 2. Построить эпюру изгибающих моментов относительно оси у от сил , , , , . 3. Определить реакции в опорах А и Б из суммы моментов относительно опоры Агоризонтальной (х) плоскости: ; ; ; .

4. Построить эпюру изгибающего момента относительно оси х .

5. Построить эпюру крутящего момента = , где P – мощность на валу I, – угловая скорость, n – частота вращения данного вала.

6. Определить суммарный изгибающий момент в опорах А и Б:

;

.

7. Определить эквивалентный момент в опорах А и Б:

;

.

8. Определить диаметры вала в опорах А и Б:

;

; мм,

где МПа.

После определения диаметра вала в опорах А и Б, диаметр округляют в сторону увеличения на 3…5 мм.

9. Конструирование быстроходного вала (рис. 15).

Рис.15. Коническая вал-шестерня в опорах