Расчет вала на сложное сопротивление

Для расчета был выбран III вал. Линейные размеры вала и расположение зубчатых колес определим из эскизного проектирования. Схема нагружения вала изображена на рис. 9. На вал III действуют окружные Р_τ и радиальные Р_r усилия от зубчатого зацепления.

Рис. 9 Расчетная схема действия сил в зубчатых зацеплениях.

Исходя из компоновки, имеем 6 вариантов нагружения вала:

Z₄:Z₅ + Z₁₀:Z₁₁

Z₄:Z₅ + Z₁₂:Z₁₃

Z₆:Z₇ + Z₁₀:Z₁₁

Z₆:Z₇ + Z₁₂:Z₁₃

Z₈:Z₉ + Z₁₀:Z₁₁

Z₈:Z₉ + Z₁₂:Z₁₃

Для расчета выберем первый вариант Z₄:Z₅ + Z₁₀:Z₁₁.

Расчет крутящих моментов возьмем из ориентировочного расчета вала.

Тангенциальная сила действующая в зацеплении:

;

;

Радиальная сила действующая в зацеплении:

;

;

Тангенциальная сила действующая в зацеплении:

;

Радиальная сила действующая в зацеплении:

Рис. 10. Расчетная схема и результаты расчетов для первого варианта нагружения III вала.

Проецируем найденные силы на оси ox и oy:

в сечении I:

в сечении II:

Определение реакций опор в плоскости zox и zoy:

∑m_А(F_х) = 0,

P_x1·132 + P_x2·264+ R_Bx ·396=0,

R_Bx= - (P_x1·132 + P_x2·264)/396= -3354,0 H.

∑m_В(F_х) = 0,

- R_Аx·396 -P_x1 ·264 - P_x2·132 = 0,

R_Аx = - (P_x1 ·264 + P_x2·132)/396= - 3878,2H.

Проверка:

R_Аx + P_x1+P_x2+R_Bx = 0,

-3878,2+4402,2+2830,0-3354,0=0

Реакции в плоскости zox определены правильно.

∑m_А(F_у) = 0,

P_y1·132 + P_y2·264+ R_By ·396 = 0,

R_By= - (P_y1·132 + P_y2·264)/396 = 152,5 H.

∑m_B(F_у) = 0,

- R_Аy·396 –P_y1 ·264 – P_y2·132 = 0,

R_Аy = - (P_y1 ·264 + P_y2·132)/396= -724,8 Н.

Проверка:

R_Аy + P_y1 +P_y2 + R_By = 0,

-724,8 + 1602,3 -1030,0+152,5= 0,

Реакции в плоскости zoу определены правильно.

Расчет изгибающего момента в плоскости zox:

М_и(х₁) = R_Ax · a = - 511,9 H·м,

М_и(х₂) = R_Bx · c = - 442,7 H·м,

Расчет изгибающего момента в плоскости zoу:

М_и(у₁)= R_Ay · a = - 95,7 H·м,

М_и(у₂) = R_By · c = 20,1 H·м.

Расчет суммарного изгибающего момента:

Расчет крутящего момента для III вала:

, Н·м;

Н·м;

Расчет приведенного момента:

По полученным значениям построим эпюры моментов: М_Х, М_У, М_Σ, М_КР, М_ПР.

Определение диаметра вала в опасном сечении:

;

мм;

Проверку первого и расчет остальных вариантов зацеплений ведем в Excel (таблица 5).

Таблица 5

Самые высокие нагрузки возникают на 5 варианте нагружения, минимальный диаметр третьего вала равен 36 мм. Диаметр вала III взят с запасом d=40мм. Следовательно, он способен выдержать возникающие нагрузки.

2.5. Расчёт ремённой передачи

Расчёт ременной передачи выполняем на ЭВМ с использованием программного пакета КОМПАС. Результаты расчета приведены на рис. 11. Профиль ведущего шкива изображен на рис.12.

Рис. 11 Расчет ремённой передачи в KOMPAS

Рис. 12 Профиль ведомого шкива