Основные размеры шкивов ременной передачи

 

Параметр	Обозначение	Формула, источник	Значение
			Шкив D 1 = 140	Шкив D 2 = 160
Размеры профиля канавок шкивов, мм	l р	Табл. 2.52	11
	b*		3,3
	h		8,7
	e		15 ± 0,3
	f		10
	α		34 ± 1º
	b 1 *		13,1
Внешний диаметр шкива, мм	De	D + 2 b*	140 + 2·3,3 = = 146,6	160 + 2·3,3 = = 166,6
Ширина шкива, мм	М	(z - 1 ) e + 2 f	(3 – 1)·15 + 2·10 = 50
Примечания: 1. z – число канавок на шкиве; 2. Размеры профиля канавок шкива даны для ремня отечественного производства нормального сечения А; 3. Размеры ступиц шкивов ременной передачи принимаются, исходя из конструктивных соображений, с учетом компоновочного чертежа привода.

 

 

3.3. Проверочный расчет валов коробки скоростей

 

После разработки конструкции валов проводим их проверочные расчеты на статическую прочность и сопротивление усталости по методике, изложенной в пп. 2.3. Расчет на жесткость выполняем только для шпинделя, как наиболее ответственного узла коробки скоростей, при этом проверять шпиндель на усталость и статическую прочность не обязательно, так как при выполнении критерия жесткости, прочность и выносливость вала гарантируются. Жесткость первого и второго вала привода заложена в конструктивных рекомендациях, пп. 2.3.

Механические свойства материала, принятого для изготовления валов коробки скоростей, показаны в табл. 4.11.

 

Таблица 4.11

Механические свойства сталей

 

Вал	Марка стали	Твердость HB	σв, МПа	σт, МПа	τт, МПа	σ-1, МПа	τ-1, МПа	Коэффициент ψτ
I	20X	197	650	400	240	310	170	0,07
II
III	18ХГТ	330	1180	930	660	500	280	0,12
Примечание. Механические свойства сталей приняты по табл. 2.3.

 

Проверочные расчеты валов производятся по кинематической цепочке привода, рис. 4.12, б, дающей максимальные крутящие моменты на валах. В данной работе приведены расчеты второго вала коробки скоростей, передающего крутящий момент на шпиндель через зубчатые колеса 21/85. Проверочный расчет для первого вала производится аналогичным образом для двух вариантов: при зацеплении зубчатой передачи 25/45, при передаче крутящего момента на шпиндель через ременную передачу.

Основной расчетной нагрузкой для валов являются вращающий M _К и изгибающий М _И моменты, вызывающие напряжения кручения τ_K и изгиба σ_И. Усилия, действующие на II вал коробки скоростей, приведены в табл. 4.12.

 

Таблица 4.12

Нагрузка, действующая на II вал коробки скоростей со стороны деталей привода

 

Нагрузка	Обозначение	Значение
Окружная сила со стороны колеса z 2 = 45, Н	Ft 1	2328
Окружная сила со стороны шестерни z 3 = 21, Н	Ft 2	4838
Радиальная сила со стороны колеса z 2 = 45, Н	Fr 1	847
Радиальная сила со стороны шестерни z 3 = 21, Н	Fr 2	1761
Крутящий момент, Нм	M К	152,4
Примечания: 1. Осевой силой от веса узлов привода в расчетах пренебрегаем; 2. Расчет окружных и радиальных сил приведен в табл. 4.3.

 

При составлении расчетной схемы руководствуемся следующим:

· вал рассматриваем как балку на двух опорах;

· силы, действующие на вал со стороны зубчатых колес, являются сосредоточенными и приложенными по серединам длин ступиц;

· размеры вала принимаем с компоновочного чертежа привода;

· балку, согласно нагрузке, рассматриваем раздельно в горизонтальной Х и вертикальной Y плоскостях;

· плоскость Х располагаем по направлению окружных сил F_t в зацеплениях,        плоскость Y – по радиальным F_r силам.

Эпюры изгибающих М _И и крутящих M _К моментов приведены на рис. 4.15. Расчет нормальных σ и касательных τ напряжений в опасных сечениях вала показан в табл. 4.13.

Рис. 4.15. Эпюры изгибающих и крутящих моментов

Таблица 4.13

Расчет нормальных σ и касательных τ напряжений в опасных сечениях вала

 

Параметр	Формула, источник	Значение	Примечание
Реакция опоры I RX А, Н	(Ft 1(l 1 + l 2) + Ft 2 l 1)/(l 1 + l 2 + + l 3)	(2328·(38 + 98) + 4838·38)/(38 + 98 + 64) = = 2502,3	Ft 1 + Ft 2 + RX А + RX Б = 0
Реакция опоры II RX Б, Н	(Ft 2(l 2 + l 3) + Ft 1 l 3)/(l 1 + l 2 +  + l 3)	(4838·(98 + 64) + 2328·64)/(38 + 98 + 64) = = 4663,7
Изгибающий момент MX 1, Нм	RX А l 3	2502,3·64·10-3 = 160,15	RX А l 3 = RX Б(l 1 + l 2) – Ft 2 l 2
Изгибающий момент MX 2, Нм	RX Б l 1	4663,7·38·10-3 = 177,22	RX Б l 1 = RX А(l 2 + l 3) – Ft 1 l 2
Реакция опоры I RY А, Н	(Fr 1(l 1 + l 2) – Fr 2 l 1)/(l 1 + l 2 + + l 3)	(847·(38 + 98) – 1761·38)/(38 + 98 + 64) = 241,4	Fr 1 + Fr 2 + RY А + RY Б = 0
Реакция опоры II RY Б, Н	(Fr 2(l 2 + l 3) – Fr 1 l 3)/(l 1 + l 2 + + l 3)	(1761·(98 + 64) + 847·64)/(38 + 98 + 64) = 1155,4
Изгибающий момент MY 1, Нм	RY А l 3	241,4·64·10-3 = 15,45	RY А l 3 = RY Б(l 1 + l 2) – Fr 2 l 2
Крутящий момент M K, Нм	см. табл. 4.11	152,4
Изгибающий момент MY 2, Нм	RY Б l 1	1155,4·38·10-3 = 43,90	RY Б l 1 = RY А(l 2 + l 3) – Fr 1 l 2
Суммарный изгибающий момент M И1, Нм
Суммарный изгибающий момент M И2, Нм
Эквивалентный момент М ЭК1, Нм
Эквивалентный момент М ЭК2, Нм
Момент сопротивления сечения вала на изгиб W, мм³	см. табл. П41	5042	W 1 = W 2
Момент сопротивления сечения вала на кручение W К, мм³	2 W	10084	W K1 = W K2
Нормальные напряжения σ1, МПа	103 M ЭК1/ W	103·208,1/5042 = 41,3
Нормальные напряжения σ2, МПа	103 M ЭК2/ W	103·225,3/5042 = 44,7
Касательные напряжения в сечениях τ1, τ2, МПа	103 M К/ W К	103·152,4/10084 = 15,1

По результатам расчета проверяем вал по критерию статической прочности, табл. 4.14 и по критерию усталости материала, табл. 4.15.

Таблица 4.14