5.3.Силовая схема нагружения валов редуктора
Силовая схема нагружения валов имеет целью определить направление сил в зацеплении редукторной пары, консольных сил со стороны открытых передач и муфты, реакций в подшипниках, а также направление вращающих моментов и угловых скоростей валов.
Рис. 5.2. Пример схемы нагружения валов цилиндрического одноступенчатого редуктора с муфтой и цепной передачей
Рекомендуется следующий порядок выполнения силовой схемы:
1 Наметить расположение элементов силовой схемы в соответствии с кинематической схемой привода (см. исходные данные).
2 Произвольно расположить и разноцветно вычертить аксонометрические оси X, Y, Z (под углом 120°); векторы сил в зацеплении, консольных сил и реакций в подшипниках изобразить цветом соответствующей оси.
3 Вычертить в произвольных размерах валы и, установленные на них подшипники, редукторную пару, элемент открытой передачи и муфту в соответствии с условными обозначениями по ГОСТ 2.770-68. Обозначить подшипники: А и В — на быстроходном валу, С и D — на тихоходном.
4 Выбрать направление винтовой линии колес. В цилиндрических косозубых передачах принять шестерню с левым зубом, колесо — с правым.
5 Определить направление вращения быстроходного и тихоходного валов редуктора (w1, и w2) по направлению вращения двигателя.
Направление вращения двигателя выбрать в соответствии с направлением вращения приводного вала рабочей машины.
Если привод реверсивный, то направление вращения двигателя можно выбрать произвольно.
6 Определить направление сил в зацеплении редукторной пары в соответствии с выбранным направлением винтовой линии и вращения валов: на шестерне — Ft1, Fr1, Fa1 и на колесе Ft2, Fr2, Fa2. Силы Ft1 и Ft2 направлены так, чтобы моменты этих сил уравновешивали вращающие моменты T1 и Т2, приложенные к валам редуктора со стороны двигателя и рабочей машины: Ft1 направлена противоположно вращению шестерни, Ft2 — по направлению вращения колеса.
7 Определить направление консольных сил на выходных концах валов (см рис. 5.2):
а) Направление сил в открытых зубчатых передачах определить так же, как в редукторных парах (см. п. 6).
б) Консольная сила от ременной (цепной) передачи Fоп перпендикулярна оси вала и в соответствии с положением передачи в кинематической схеме привода может быть направлена вертикально, горизонтально или под углом к горизонту. Если проектным заданием предусмотрено наклонное положение передачи под углом θ, то силу Fоп нужно разложить на вертикальную Fy, и горизонтальную Fx составляющие (см. рис. 5.2) и определить их значение (см. табл. 5.2).
в) Консольная сила от муфты Fм перпендикулярна оси вала, но ее направление в отношении окружной силы Ft может быть любым (зависит от случайных неточностей монтажа муфты). Поэтому рекомендуется принять худший случай нагружения — направить силу Fм противоположно силе Ft, что увеличит напряжения и деформацию вала.
8 Определить направление радиальных реакций в подшипниках.
Радиальные реакции в подшипниках быстроходного и тихоходного валов направить противоположно направлению окружных (Ft1 и Ft2) и радиальных (Fr1, и Fr2) сил в зацеплении редукторной передачи. Точка приложения реакции — середина подшипника. При этом считать, что реакции от действия консольных нагрузок геометрически сложены с реакциями от сил зацепления. Реакции обозначить буквой R с индексом, указывающим данный подшипник и соответствующее направление координатной оси (RAx, RCy, и т. п.).
9 Определить направление суммарных реакций в подшипниках геометрическим сложением радикальных реакций в вертикальной и горизонтальной плоскостях методом параллелограмма. Индекс обозначения суммарной реакции указывает данный подшипник (RA, RB и т. п.).
10 Составить табличный ответ. Конструкция таблицы зависит от сочетания вида редуктора и открытой передачи, входящих в проектируемый привод, и ее следует выполнить аналогично примеру на рисунке 5.2.