Схема сил, действующих в передачах привода

Составление схемы сил необходимо для расчета реакций в опорах валов, построения эпюр изгибающих и крутящих моментов, расчета валов на выносливость и расчета подшипников качения.

Рисунок 11. Схема нагрузок выходного вала

Определение расстояния точки давления на валу.

При помощи построений на миллиметровой бумаге, находим следующие расстояния:

Параметр	Обозначение	Значение
Расстояния от точки давления на вал подшипника до середины колеса, мм	l1	34
От середины колеса до второй точки подшипника, мм	l2	34
От точки давления до середины участка с муфтой, мм	l3	87

 

Окружная сила:

Радиальная сила:

Осевая сила

 

Для того чтобы найти реакции в опорах составим уравнение моментов.

В вертикальной плоскости ХOZ:

 

                           

Za           Fτ             Zb                                                                                                                   Xa             Fr     Xb

         l1                  l2    l3         Fml                          l2                       l3

                                                                                            Fa

 

Zal1=35,28 -             -      Fml3 =130.043           Xal1=6,453Hмм                           Xbl2=15,983Нмм

 

Рисунок 12. Расчётные схемы вала в плоскости ХО Z (а) и ХО Y (б)

 

 

тогда:

тогда:

Проверка:

В горизонтальной плоскости XOY:

тогда:

тогда:

Проверка:

 

, HM

, HM

, HM

 HM

*M

 

Проверочный расчет валов

Выбираем в зависимости от диаметра вала под колесо шпонку призматическую из справочника РМ85:

d =40 мм

b =14 мм

h =9 мм

Выполним уточненный расчет промежуточного вала. Задачей данного раздела является определение фактического коэффициента запаса в опасных сечениях вала и выбор материала вала или его размеров.

Критерием при расчетах является усталостная прочность с учетом изгиба и кручения.

Условие прочности можно записать:

где S- коэффициент запаса; =2…2,5 – допускаемый коэффициент запаса.

Так как вал подвергается изгибу и кручению, фактический коэффициент запаса определяется по формуле:

где -коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

-коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

Коэффициенты запаса прочности  и  можно определить по формулам:

где  и  – пределы выносливости стали при симметричном цикле изгиба и кручения. и  – эффективный коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.  и  – масштабный фактор для нормальных и касательных напряжений.  и  – амплитуда цикла нормальных и касательных напряжений.  и  – среднее напряжение цикла нормальных и касательных напряжений;

Выбираем в качестве материала вала сталь 45, тогда s_В=580 Мпа.

Определим s_-1 и t_-1:

,

,

Таким образом:

Коэффициент запаса:

2,9

Для определения суммарного момента М_S, моментов сопротивления изгибу W_и и крутящего W_K необходимо выбрать опасные сечения (см. рисунок 13).

Рисунок 13. Выходной вал

При рассмотрении рисунка 4 выбираем в качестве опасных сечений сечения Б-Б.

Сечение Б-Б, так как есть крутящий момент, большой по значению суммарный изгибающий момент и сечение ослаблено шпоночным пазом;

     Так как , условие прочности на выносливость выполнено.