ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ (алгоритмы и комментарии пользователю машинными программами для расчета валов)

Разработка схемы нагружения вала

Схему нагружения вала разрабатывают в системе прямоугольных координат. Она дает представление о точках приложения, величине и направлении сил и моментов, действующих на детали, передающие движение между валами (муфты, шкивы, звездочки, зубчатые колеса и т.д.). Схему разрабатывают на компоновке привода, что позволяет учесть взаимодействие и взаимное расположение всех элементов привода, передающих мощность от двигателя до рабочего органа машины и оценить возможность уменьшения нагрузок на валы и опоры. Пример разработки схем нагружения валов редуктора приведен на рис. 3.
Рекомендуемая последовательность разработки схем нагружения валов.

На компоновке редуктора задают направление вращения валов кинематической схемы привода, или принимают в зависимости от направления движения рабочего органа. Моменты T1, T2, T3,

Обозначают характерные сечения вала и точки приложения сил и моментов к элементам насаженным на вал. Точки 1,2,3,4.

Каждый вал рассматривают как объект системы, находящийся в равновесии под действием движущего (+Т , задающего валу направление вращения) и уравновешивающего (–Т , создающего сопротивление вращению) моментов, равных по величине и противоположных по направлению.

Рис. 2. Компоновка цилиндрического двухступенчатого редуктора.

Рис. 3. Расчетные схемы валов
Под действием этих моментов вал подвергается деформации кручения.
На схеме моменты задают в виде сосредоточенного момента Тi (Т1) или момента силы Fti·di/2 , приложенных к оси вращения вала (здесь Fti - окружная сила в передаче; di/2 - плечо приложения силы). Для приводимого на рис. 2 примера компоновки:
Вал I: Т₁= F_t1·d₁/2
Вал 2: F_t2·d₂/2 = F_t3·d₃/2
Вал 3: F_t4·d₄/2 = Т₃

Расставляют радиальные (направленные по радиусу колес к оси вала) и осевые (параллельно оси вала) силы.

Окружные силы Fti . а также силы и изгибающие моменты, действующие в плоскости принадлежащей оси вращения вала, уравновешиваются реакциями опор вала. Это радиальные - Fri и осевые - Fxi силы зубчатых и червячных, а также силы, действующие на валы - Fвi в ременных и цепных передачах. На схемах для ведущего и ведомого элементов передач эти силы изображают равными по величина и противоположными по направлению.
При обозначении на схемах силы и моменты каждого вала рекомендуется выделять графически (цветом, толщиной или типом линий).
Примеры составления схем нагружения для фрагментов компо-новки приводов приведены на рис, 14 … 18 в приложении раздела 12.
Для составления расчетной схемы вала необходимо силы и моменты, действующие на элементы передач, привести к валу.