 |
Усилия в зацеплении зубчатой передачи и нагрузки на валы
|
|
Усилия в зацеплении прямозубых цилиндрических зубчатых колес определяются по формулам:
Окружное усилие:
Радиальное усилие:
Осевое усилие:
Расчет тихоходного вала и выбор подшипников.
Для предварительного расчета принимаем материал для изготовления вала: 
Материал- Сталь 40 нормализованная
σв=550 МПа
σТ= 2 80 МПа
Допустимое напряжение на кручение [ τ ]=35 МПа
Диаметр выходного участка вала:
Для определения расстояния между опорами вала предварительно находим:
- длина ступицы зубчатого колеса l ст =80 мм
- расстояние от торца ступицы до внутренней стенки корпуса ∆=8мм.
- толщина стенки корпуса:
- ширина фланца корпуса:
- диаметр соединительных болтов:
- размеры для установки соединительных болтов:
- ширина подшипника В=22 мм принята первоначально для подшипника 212 с внутренним посадочным диаметром 60 мм и наружным диаметром 110 мм.
- размеры h 1 =14 мм и h 2 =10 мм назначены с учетом размеров крышек для подшипников с наружным диаметром 111 мм.
- ширина мазеудерживающего кольца с=6мм и расстояние до подшипника f =6мм, (смазка подшипника пластичной смазкой ( V =2,939 м/с<3 м/с), поэтому мазеудерживающие кольца lk ≈18мм
Таким образом, расстояние между опорами вала равно:
так, как колесо расположено на валу симметрично относительно его опор, то а=в=0,5* l =0.5*138=69 мм 
Конструирование вала:
Диаметры:
- выходного участка вала d 1 =40 мм
- в месте установки уплотнений d 2 =55 мм
- в месте установки подшипника d 3 =60 мм
- в месте посадки колеса d 4 =63 мм
Длины участков валов:
- выходного участка l 1 =2 d 1 =2*40=80 мм
- в месте установки уплотнений l 2 =45 мм
- под подшипник l 3 = B =22 мм
- под мазеудерживающее кольцо l 4 = lk +2=18+2=20 мм
- для посадки колеса l 5 = l СТ -4=80-4=76 мм
Проверка статической прочности валов 
Радиальные реакции в опорах вала находим в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Составляющие радиальных реакций в направлениях окружной и радиальной сил на каждой из опор вала будут равны:
Осевая реакция опоры 1 равна осевой силе:
Fa=Fx=1810.82 H
Максимальные изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:
Результатирующий изгибающий момент:
Эквивалентное напряжение в опасном сечении вала:
Напряжение изгиба вала:
Напряжение сжатия вала:
Напряжение кручение вала:
Номинальное эквивалентное напряжение:
Максимальное допустимое напряжение:
Проверка статической прочности вала при 
кратковременных нагрузках:
Выбор подшипников качения тихоходного вала.
Для опор тихоходного вала предварительно назначаем подшипник 212 с внутренним посадочным диаметром d=60 мм, динамическая грузоподъемность которого С=52000 Н и статическая грузоподъемность С0=3100 Н
Для опоры 1:
, что соответствует е=0,23
Отношение 
Х=0,56; Y=1.95, а расчетная динамическая нагрузка
Для опоры 2:
поэтому X=1; y=0
Расчетная динамическая нагрузка:
С учетом режима нагружения (Т), для которого коэффициент интенсивности k E =0.8. расчетная эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник:
Для 90% надежности подшипников (a1=1) и обычных условиях эксплуатации (a23=0.75) расчетная долговечность подшипников в милн.об:
Расчетная долговечность подшипника в часах:
что больше требуемого срока службы передачи.
Шпоночные соединения
Выбор размера шпонок 
Для проектируемой сборочной единицы тихоходного вала выбираем следующие размеры призматических шпонок:
-на выходном валу:
bi x hi x li =14 x 9 x 70; ti 1 =5.5 мм
- под ступицей колеса:
bii x hii x lii =18 x 11 x 70; tii1=3 мм
проверка прочности шпоночных соединений.
Напряжение смятия боковых граней шпонки, установленной на выходном участке вала:
