Усилия в зацеплении

Определение усилий в зацеплении зубчатых колес необходимо для расчета валов и подбора подшипников.

рис. 4.3.

Окружная сила

(4.50)

где

T – момент на валах колеса (2322.9× 10³) и шестерни (573.07× 10³)

dw – диаметр вершин колеса (624мм) и шестерни (144мм)

для шестерни Н

для колеса Н

Радиальная сила

(4.51)

где

a_w =20^о – угол зацепления

для шестерни Н

для колеса Н

4.3. Ориентировочный расчет валов.

Валы предназначены для установки на них вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов, звездочек и т.п.) и передачи крутящего момента.

Конструкция валов в основном определяется деталями, которые на них размещаются, расположением и конструкцией подшипниковых узлов, видом уплотнений и технологическими требованиями.

Валы воспринимают напряжения, которые меняются циклично от совместного действия кручения и изгиба. На первоначальном этапе проектирования вала известен только крутящий момент, а изгибающий момент не может быть определен, т.к. неизвестно расстояние между, опорами и действующими силами. Поэтому при проектировочном расчете вала определяется его диаметр по напряжении кручения, а влияние изгиба учитывается понижением допускаемого напряжения кручения.

Диаметр вала (мм) определяют по формуле

(4.52)

где:

Т - крутящий момент на рассматриваемом валу (Н× мм),

[t_кр] - пониженные допускаемые напряжения кручения (Н× мм²).

Для валов, изготавливаемых из сталей 35, 40. 45, 40Х, 40ХН. до­пускаемые напряжения принимаются:

- выходных концов вала [t_кр] = (15-40) МПа;

- промежуточных валов в местах посадки колес [t_кр] = (10-20) МПа.

При этом пои выборе материала валов необходимо учитывать ма­териал зубчатых колес. Для зубчатых колес с более высокой твер-достъю необходимо принимать материал с более высокой прочностью. Меньшие значения [t_кр] рекомендуется выбирать для быстроходных валов, большие [t_кр] - для тихоходных.

Полученное значение диаметра должно быть округлено по ГОСТ 8639-69 до ближайшего из ряда диаметров: 10: 10, 5: 11: 11, 5: 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 120 и т. д.

Диаметры остальных участков вала назначают по конструктив­ным соображениям с учетом удобства посадки на вал подшипников ка­чения, зубчатых колес и т.д. и необходимости фиксации этих дета­лей на валу в осевом направлении.

Обычно применяется ступенчатая конструкции валов, которая обеспечивает удобство сборки и разборки, а также простоту фикса­ции детали от осевого перемещения.

Под шкив ременной передачи и закрытую косозубую передачу принимаем Сталь 40Х

мм

Принимаем мм, мм.

Расчет вала под косозубую и прямозубую передачу

Т=573.07× 10³ Н× мм

мм