4.4.2 Розрахунок особливо навантаженого вала
Розрахунок особливо навантаженого вала на міцність полягає у визначенні діаметра вала (найменшого) через згинальні моменти. В якості особливо навантаженого вала приймаємо вхідний вал автоматичної коробки швидкостей. У розрахунку використовуємо навантаження від зубчастої передачі, клинопасової передачі і крутний момент/4 /. Визначаємо зусилля від зубчастої передачі: окружне і радіальне
, (4.12)
де - крутний момент, Н.м,
- діаметр колеса, м.
Крутний момент визначаємо за формулою
, (4.13)
де - максимальна передана потужність, кВт,
- мінімальна частота обертання валу, об/хв.
, (4.14)
де - Потужність електродвигуна, кВт,
- ККД приводу (для токарних верстатів). Отже:
кВт,
Н.м,
Н,
Н.
Визначаємо зусилля від клинопасової передачі, яка дорівнює геометричній сумі натяжений гілок.
При спрощених розрахунках/4, 11, 20/слід приймати рівнодіючу спрямованої по лінії центрів передачі і рівної
, (4.15)
де - сила попереднього натягу, Н;
- кут обхвату, град.
, (4.16)
де - напруга від попереднього натягу, МПа (для клинових ременів/20=1,2 ... 1,5 Мпа, приймаємо МПа).
- площа поперечного перерізу ременя, мм2 (по каталогу см2). Отже, отримаємо: Н,
Н.
Визначаємо складові зусилля клинопасової передачі у вертикальній і горизонтальній площинах:
Н,
Н.
За певних реакцій будуємо схему навантаження вала.
Визначаємо моменти по площинах. У горизонтальній площині визначаємо реакції опор:
,
Н,
,
Н.
Визначаємо згинальні моменти по ділянках:
I ділянку,
Н.м.
II ділянку,
Н.м.
III ділянку,
Н.м,
Н.м.
За отриманими розрахунками будуємо епюру згинальних моментів від сил навантаження в горизонтальній площині. У вертикальній площині визначаємо реакції опор:
,
Н,
,
Н.
Визначаємо згинальні моменти по ділянках:
I ділянку,
Н.м.
II ділянку,
Н.м.
III ділянку,
Н.м,
Н.м.
За отриманими результатами будуємо епюру згинальних моментів у вертикальній площині, а також епюру крутного моменту.
Визначаємо еквівалентний момент, діючий на вал за формулою:
. (4.17)
Підставляючи значення, отримуємо:
Н.м.
Рис. 4.3Схема розрахунку і епюри для вала
За відомим еквівалентному моменту визначаємо найменший діаметр вала за формулою:
, (4.18)
де - допустиме номінальну напругу для вала, МПа (для матеріалу вала сталь 40Х приймають [5]) МПа.
Підставляючи значення, отримуємо:
мм, мм.
З урахуванням запасу міцності на min в 16 мм, отримуємо значення діаметра вала допустиме при заданих навантаженнях.
Діаметри всіх ділянок вала призначаються по конструктивних і технологічних міркувань із стандартного ряду діаметрів, але не менш отриманого при розрахунку.
При цьому умови не потрібно виконати уточнюючий розрахунок вала за коефіцієнтами запасу міцності, оскільки він свідомо більше допустимого. Для редукторів, у тому числі АКС маємо:.
4.5 Розрахунок особливо навантаженого зубчастого зачеплення
Розрахунок особливо навантаженого зубчастого зачеплення (передача, що передає обертання найбільш навантаженому валу при максимальних навантаженнях) полягає в розрахунками міцності на вигин, тобто основним критерієм працездатності зубчастих коліс у вузлах типу редукторів, у тому числі і АКС.
При розрахунку на вигин визначається модуль зачеплення по найбільш навантаженому колесу, т. е. виготовленому з менш міцного матеріалу або з меншою твердістю за формулою/4, 20 /:
, (4.19)
де - коефіцієнт передачі, для прямозубих коліс;
- окружне зусилля в зачепленні, Н, за вищенаведеними розрахунками Н;
- коефіцієнт довговічності, при спрощеному розрахунку для реверсивної навантаження приймаємо=1;
- коефіцієнт навантаження;
- розрахункова ширина зубчастого колеса, з конструктивних міркувань приймаємо м.;
- допустима напруга на вигин, МПа.
Коефіцієнт навантаження визначається за формулою:
, (4.20)
де - коефіцієнт розподілу, для прямозубих коліс приймають=1;
- коефіцієнт концентрації, при проектному розрахунку;
- коефіцієнт динамічності, при відомій окружної швидкості в передачі м/с, по твердості колес...
