Редуктор двухступенчатый соосный двухпоточный с внутренним зацеплением тихоходной ступени (стр. 3 из 5)
Схема усилий приведена на рис.1.
Рис.2 Схема усилий, действующих на валы редуктора.
Из табл.1,2,4 выбираем рассчитанные значения:
Т1=3,4 Нм; Т2=8,5 Нм; Т3=42,5 Нм;
Ft1=166,7 Н; Ft2=1012 Н; Fr1=60,7 Н; Fr2=368 Н;
d1=39мм; d2=102мм; d3=14мм; d4=84мм.
Fm1 и Fm1 - консольные силы от муфт, которые равны [4, табл.6.2]:
; 
; 
Н; 
Н.Rx и Ry - реакции опор, которые необходимо рассчитать.
Так как размеры промежуточного вала определяются размерами остальных валов, расчет начнем с тихоходного вала.
5.1 Расчет тихоходного вала редуктора
Схема усилий действующих на валы редуктора представлена на рис.2.
Назначаем материал вала. Принимаем сталь 40Х, для которой [2, табл.8.4] σв=730Н/мм2;
Н/мм2; 
Н/мм2; 
Н/мм2.Определяем диаметр выходного конца вала под полумуфтой из расчёта на чистое кручение [2,c.161]:
где [τк] =(20…25) МПа
Принимаем [τк] =20МПа.
; 
мм.Принимаем окончательно с учетом стандартного ряда размеров Rа20 (ГОСТ6636-69):
мм.Намечаем приближенную конструкцию ведомого вала редуктора (рис.3), увеличивая диаметр ступеней вала на 5…6мм, под уплотнение допускается на 2…4мм и под буртик на 10мм.
Рис.3 Приближенная конструкция тихоходного вала
мм; 
мм - диаметр под уплотнение; 
мм - диаметр под подшипник; 
мм - диаметр под колесо; 
мм - диаметр буртика;b4=25мм.
Учитывая, что осевых нагрузок на валу нет предварительно назначаем подшипники шариковые радиальные однорядные особо легкой серии по
мм подшипник №106, у которого Dп=55мм; Вп=13мм [4, табл. К27].Выбираем конструктивно остальные размеры: W=20мм; lм=20мм; l1=35мм; l=60мм; с=5мм.
Определим размеры для расчетов:
l/2=30мм;
с=W/2+ l1+ lм/2=55мм –
расстояние от оси полумуфты до оси подшипника.
Проводим расчет тихоходного вала на изгиб с кручением.
Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников (см. рис.4). Назначаем характерные точки 1,2, 3 и 4.
Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.
ΣМ2y=0; RFy·0,06-Fr2·0,03=0
RFy= 368·0,06/ 0,03;
RЕy= RFy=736Н.
Рис.4 Эпюры изгибающих моментов тихоходного вала
Определяем изгибающие моменты в характерных точках: М1у=0;
М2у=0; М3у=RЕy·0,03; М3у=22Нм2; М3у=0;
Строим эпюру изгибающих моментов Му, Нм2 (рис.3)
Определяем реакции в подшипниках в горизонтальной плоскости.
ΣМ4x=0; Fm2·0,115 - RЕx·0,06+ Ft2·0,03=0;
RЕx=(814·0,115+ 1012·0,03) / 0,06;
RЕx=2066Н;
ΣМ2x=0; Fm2·0,055 - Ft2·0,03+ RFx·0,6=0;
RFx= (1012·0,03 - 814·0,055) / 0,06;
RFx=-240Н,
результат получился отрицательным, следовательно нужно изменить направление реакции.
Определяем изгибающие моменты:
М1х=0;
М2= - Fr2·0,03
М2х=-368·0,03;
М2х=-11Нм;
М3хслева=-Fm2·0,085-RЕх ·0,055;
М3хслева==-814·0,085-240 ·0,03;
М3хслева=-76Нм;
М3х= - REх ·0,055;
М3х= - 2066 ·0,03;
М3х= - 62;
М4х=0;
Строим эпюру изгибающих моментов Мх.
Крутящий момент
Т1-1= Т2-2= Т3-3= T3=42,5Нм;
T4-4=0.
Определяем суммарные радиальные реакции [4,рис 8.2]:
; 
; 
; 
Н; 
; 
Н.Определяем результирующий изгибающий момент в наиболее опасном сечении (в точке 3) [4,рис 8.2]:
; 
; 
Нм2.Эквивалентный момент:
; 
; 
Нм2.5.2 Расчет быстроходного вала редуктора
Схема усилий, действующих на быстроходный вал представлена на рис.2.
Назначаем материал вала. Принимаем сталь 40Х, для которой [2, табл.8.4] σв=730Н/мм2;
Н/мм2; Н/мм2; 
Н/мм2.Определяем диаметр выходного конца вала под полумуфтой из расчёта на чистое кручение [2,c.161]:
где [τк] =(20…25) Мпа
Принимаем [τк] =20Мпа.
; 
мм.Принимаем окончательно с учетом стандартного ряда размеров Rа5 (ГОСТ6636-69):
мм.Намечаем приближенную конструкцию быстроходного вала вала редуктора (рис.5), увеличивая диаметр ступеней вала на 5…6мм, под уплотнение допускается на 2…4мм и под буртик на 10мм.
мм; 
мм - диаметр под уплотнение; 
мм - диаметр под подшипник; 
мм - диаметр для заплечиков; 
мм - диаметр вала-шестерни;b1=22мм.
Учитывая, что осевых нагрузок на валу нет предварительно назначаем подшипники шариковые радиальные однорядные особо легкой серии по
мм подшипник №101, у которого Dп=28мм; Вп=8мм [4, табл. К27].Выбираем конструктивно остальные размеры:
W=14мм; lм=16мм; l1=25мм; l=60мм.
Определим размеры для расчетов:
l/2=30мм;
с=W/2+ l1+ lм/2=40мм –
расстояние от оси полумуфты до оси подшипника.
Проводим расчет быстроходного вала на изгиб с кручением.
Рис.5 Приближенная конструкция быстроходного вала
Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников (см. Рис.6). Назначаем характерные точки 1,2, 3 и 4.
Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.
ΣМ2y=0; RАy·0,06-Fr1·0,03=0
RАy= 60,7·0,06/ 0,03;
RАy= RВy=121Н.
Определяем изгибающие моменты в характерных точках:
М1у=0;
М2у=0;
М3у= RАy·0,03;
М3у =3,6Нм2;
М3у=0;
Строим эпюру изгибающих моментов Му, Нм2 (Рис.6).
Определяем реакции в подшипниках в горизонтальной плоскости.
ΣМ4x=0; Fm1·0,1 - RАx·0,06+ Ft1·0,03=0;
RАx= (130·0,1+ 166,7·0,03) / 0,06;
RАx=300Н;
Рис.6 Эпюры изгибающих моментов быстроходного вала
ΣМ2x=0; Fm1·0,02 - Ft1·0,03+ RВx·0,06=0;
RВx= (166,7·0,03 - 130·0,02) / 0,06;
RВx=40Н
Определяем изгибающие моменты:
М1х=0;
М2= - Fm2·0,04
М2х=-130·0,04;
М2х=-5,2Нм;
М3хсправа=-Fm1·0,1+RВх ·0,03;
М3хсправа==-130·0,1+40 ·0,03;
М3хсправа=-11,7Нм;
М3х= - RАх ·0,03;
М3х= - 300 ·0,03;
М3х= - 9;
М4х=0;
Строим эпюру изгибающих моментов Мх.
Крутящий момент
Т1-1= Т2-2= Т3-3= T3=3,4Нм;
T4-4=0.
Определяем суммарные радиальные реакции [4,рис 8.2]:
; 
; 
; 
Н; 
; 
Н.Определяем результирующий изгибающий момент в наиболее опасном сечении (в точке 3) [4,рис 8.2]:
; 
; 
Нм2.