2.8. Проектный расчёт открытой конической прямозубой передачи
Модуль зацепления в среднем сечении зуба конического колеса рассчитывают по формуле
,
где,
кроме рассмотренных выше величин (см.
п. 2.6), рекомендуют назначить
и
=1,1…1,2.
Далее рассчитывают основные геометрические параметры зубчатых колёс открытой передачи:
- ширину зубчатого венца
(с округлением до целого числа по ряду
нормальных линейных размеров);
- делительный диаметр в среднем сечении
зуба шестерни
;
- по заданному (или принятому) передаточному
числу uоткнаходим угол при вершине делительного
конуса
;
- среднее конусное расстояние
;
- внешнее конусное расстояние
;
- модуль зацепления на внешнем торце
;
- внешний делительный диаметр шестерни
.
Проверочный расчет такой передачи на выносливость по контактным напряжениям выполняют в соответствии с п.2.7 («Расчет закрытой конической зубчатой передачи»).
3. Проектный расчет валов и опорных конструкций
В различных узлах машин (в том числе в механических передачах) содержится ряд деталей, предназначенных для поддерживания вращающихся элементов -зубчатых и червячных колёс, шкивов, звёздочек и т.д. Такие детали называются валами и осями. По конструкции оси и прямые валы мало отличаются друг от друга, но характер их работы существенно различен: оси являются поддерживающими деталями и воспринимают только изгибающие нагрузки; валы представляют собой звенья механизмов, передающие крутящие моменты и, помимо изгиба, испытывают кручение.
Нагрузки, воспринимаемые валами и осями, передаются на корпуса, рамы и станины через опорные устройства -подшипники.
Части валов и осей, непосредственно соприкасающиеся с подшипниками, носят общее наименование «цапфы». Цапфу, расположенную на конце вала, называют шипом, а цапфу на средней части вала -шейкой. Цапфы, передающие на опоры осевые нагрузки, называют пятами.
Оси могут быть неподвижными или вращаться вместе с насаженными на них деталями. Валы при работе механизма всегда вращаются.
Признаками для классификации валов служат их назначение, форма геометрической оси, конструктивные особенности.
Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость. Они испытывают сложную деформацию -совместное действие кручения, изгиба и растяжения (сжатия). Но так как напряжения в валах от растяжения небольшие, то их обычно не учитывают.
Расчёт редукторных валов производится в два этапа:
1-й -проектный (приближённый) расчёт валов на чистое кручение;
2-й -проверочный (уточнённый) расчёт валов на выносливость по напряжениям изгиба и кручения.
3.1. Выбор материала валов
В проектируемых редукторах для валов рекомендуется применять термически обрабатываемые среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х, 40ХН и др. Механические характеристики сталей для изготовления валов определяют по табл. 2.1.
3.2. Выбор допускаемых напряжений на кручение
Проектный расчёт валов редуктора выполняют только по напряжениям кручения (как при чистом кручении), то есть при этом не учитывают напряжений изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Для компенсации этого значения допускаемых напряжений на кручение выбирают заниженными в пределах [t]K= 12...15 Н/мм2. Меньшие значения [t]K-для быстроходных валов, большие значения [t]K-для тихоходных валов.