N
|
d
|
D
|
r
|
B
|
Грузоподъемность, кН
|
|
|
|
|
|
cr
|
cor
|
309
|
45
|
100
|
2,5
|
25
|
52,7
|
30,0
|
3.3
Конструктивные параметры зубчатых колес
Цилиндрическая (быстроходная) передача
Определенные ранее размеры:
; ; ;
; ; ;
Размеры зубчатого колеса ()
Диаметр ступицы:
;
Длина ступицы:
;
Толщина обода:
;
Толщина диска:
;
Цилиндрическая (тихоходная) передача
Определенные ранее размеры:
; ; ;
; ; ;
Размеры зубчатое колесо ()
Диаметр ступицы:
;
Длина ступицы:
;
Толщина обода:
;
Толщина диска:
.
3.4
Конструктивные параметры корпуса редуктора
Корпус редуктора изготавливается методом литья, для чего широко
используют чугун (например, марки СЧ15).
Толщина стенок корпуса и крышки редуктора:
;
,
;
,
Толщина поясов корпуса и крышки редуктора:
Верхнего пояса корпуса и пояса крышки
;
;
Нижнего пояса корпуса ,
Диаметры болтов:
фундаментных
- принимаем болты с резьбой М18;
крепящих крышку к корпусу у подшипников
- принимаем болты с резьбой М12;
соединяющих крышку с корпусом
- принимаем болты с резьбой М10.
4. Проверка
долговечности подшипников
Ведущий вал
Из предыдущих расчетов имеем:
Рисунок 2. Эпюры моментов ведущего вала.
Реакции опор
В плоскости xz:
;
;
Проверка:
;
В плоскости yz:
;
;
Проверка:
;
Суммарные реакции:
;
;
Осевые составляющие нагрузки отсутствуют ,
тогда:
;
( осевая нагрузка не учитывается).
Рассмотрим подшипник по более нагруженной опоре 2:
Эквивалентная нагрузка:
,
где - вращение внутреннего кольца подшипника, - для редукторов всех типов, - температурный коэффициент, .
Расчетная долговечность, :
;
Расчетная долговечность, :
;
ч - отвечает ГОСТ 16162 - 85. Найденная долговечность
приемлема.
Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников не должен быть меньше
10000 часов (минимально допустимая долговечность подшипников).
Промежуточный вал
Из предыдущих расчетов имеем:
Рисунок 3. Эпюры моментов промежуточного вала.
Реакции опор
В плоскости xz:
;
;
Проверка:
;
В плоскости yz:
;
;
Проверка:
;
Суммарные реакции:
;
;
Осевые составляющие нагрузки отсутствуют ,
тогда:
;
( осевая нагрузка не учитывается).
Рассмотрим подшипник по более нагруженной опоре 3:
Эквивалентная нагрузка:
,
где - вращение внутреннего кольца подшипника, - для редукторов всех типов, - температурный коэффициент, .
Расчетная долговечность, :
;
Расчетная долговечность, :
;
ч - отвечает ГОСТ 16162 - 85. Найденная долговечность
приемлема.
Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников не должен быть меньше
10000 часов (минимально допустимая долговечность подшипников).
Ведомый вал
Из предыдущих расчетов имеем:
; ; ;
Рисунок 4. Эпюры моментов ведомого вала.
Реакции опор:
В плоскости xz:
;
;
Проверка:
;
В плоскости yz:
;
;
Проверка:
;
Суммарные реакции:
;
;
Осевые составляющие нагрузки отсутствуют ,
тогда:
;
( осевая нагрузка не учитывается).
Рассмотрим подшипник по более нагруженной опоре 5:
Эквивалентная нагрузка:
,
где - вращение внутреннего кольца подшипника, - для редукторов всех типов, - температурный коэффициент, .
Расчетная долговечность, :
;
Расчетная долговечность, :
;
ч - отвечает ГОСТ 16162 - 85.
5. Проверка
прочности шпоночных соединений
Для передачи вращающих моментов применяем шпонки призматические со
скругленными торцами (ГОСТ 23360 - 78). Материал шпонок сталь 45
нормализованная.
Напряжение смятия и условия прочности:
;
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице:
;
при чугунной ступице:
;
Проверка прочности шпонки на ведущем валу:
Проверяем шпонку в месте установки полумуфты, т.е. на выходном конце
вала.
,
где ; ; ; - длина шпонки (при длине конца вала 60 мм);; - момент на валу,
-материал полумуфт МУВП-чугун марки СЧ20;
;
Условие прочности выполнено, следовательно шпонка выдерживает напряжение.
Проверка прочности шпонок на промежуточном валу:
проверяем шпонку под цилиндрическим колесом:
,
где - диаметр вала под цилиндрическое колесо; ; ; - длина шпонки (при длине ступицы
зубчатого колеса 48 мм); -момент на промежуточном валу;
-стальная ступица;
;
Проверка прочности шпонок на промежуточном валу:
проверяем шпонку под цилиндрической шестерней:
,
где ; ; ; - длина шпонки; -момент на промежуточном валу;
-стальная ступица;
;
Условие прочности выполнено для обеих шпонок, следовательно шпонки
выдерживают напряжения.
Проверка прочности шпонок на ведомом валу:
проверяем шпонку под колесом:
,
где ; ; ; - длина шпонки (при длине ступицы колеса 60м); -момент на промежуточном валу;
-стальная ступица;
;
Проверяем шпонку на выходном конце вала:
;
;
;
;
-стальная ступица;
;
Условие прочности выполнено для обеих шпонок, следовательно шпонки
выдерживают напряжения.
6. Уточненный
расчет валов
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному
циклу, а касательные от кручения - по отнулевому (пульсирующему).
Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности n опасных сечений и сравнении их с
требуемым (допускаемым) значением [n]. Прочность соблюдена при .
Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из
валов.
Ведущий вал.
Материал вала:сталь 45, обработка-улучшение + закалка ТВЧ.
Среднее значение:
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
;
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
;
Достаточно выбрать одно сечение с наименьшим коэффициентом запаса
прочности, а именно сечение в месте посадки шестерни.
В этом сечении действует максимальные изгибающие моменты МУ, МХ
и крутящий момент ТZ
= TБ.
Сечение А - А (сечение со шпоночным пазом).
Данные вала:
d =
30мм,
b=10мм,
t=5мм
Момент сопротивления сечения:
;
Амплитуда и средние напряжение цикла касательных напряжений:
;
Принимаем
- коэффициент, выбираем по таблице;
- коэффициент, выбираем по таблице;
- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла
нагружений; Амплитуда нормальных напряжений
изгиба:
;
Принимаем
- коэффициент, выбираем по таблице;
- коэффициент, выбираем по таблице;
Коэффициент запаса прочности:
;
;
Коэффициент запаса прочности результирующий:
;
Для обеспечения прочности, коэффициент запаса прочности должен быть не
менее
:
;
Условие запаса прочности выполнено.
Промежуточный вал
Материал вала: сталь 40Х, термообработка-улучшение + закалка ТВЧ.
Среднее значение:
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
Сечение А-А ( место посадки шестерни тихоходной передачи)
В этом сечении возникает наибольший изгибающий момент; концентрации
напряжений обусловлено наличием шпоночной канавки.
Изгибающий момент:
;
;
Результирующий изгибающий момент:
;
Данные вала:
- диаметр в месте посадки под шпонку;
,
Момент сопротивления сечения нетто:
,
,
Амплитуда нормальных напряжений изгиба:
,
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
;
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
,
где - коэффициент, выбираем по таблице;
- коэффициент, выбираем по таблице;
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
,
где - коэффициент, выбираем по таблице;
- коэффициент, выбираем по таблице;
- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла
нагружений;
Общий коэффициент запаса прочности:
;
Для обеспечения прочности, коэффициент запаса прочности должен быть не
менее
:
;
Условие запаса прочности выполнено.
Ведомый вал
Материал вала: сталь 40Х, термообработка-улучшение + закалка ТВЧ.
Среднее значение:
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба: ;
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений: ;
Сечение А-А ( место посадки шестерни тихоходной передачи ).
;
;
Суммарный изгибающий момент А-А:
;
Данные вала:
- диаметр в месте посадки под шпонку;
,
Момент сопротивления кручению:
;
Момент сопротивления изгибу:
;
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательного напряжения:
;
Амплитуда нормального напряжения изгиба:
;
;
Коэффициент запаса прочности по нормальному напряжению:
,
где - коэффициент, выбираем по таблице;
- коэффициент, выбираем по таблице;
Коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:
,
где - коэффициент, выбираем по таблице;
- коэффициент, выбираем по таблице;
- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла
нагружений;
Общий коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:
;
Для обеспечения прочности, коэффициент запаса прочности должен быть не
менее , ;
Условие запаса прочности выполнено.
7. Расчет
цепной передачи
Выбираем приводную роликовую однорядную цепь
Вращающий момент на ведущей звездочке
;
Принятое ранее передаточное число ;
Число зубьев: ведущей звездочки
;
Принимаем: ;
ведомой звездочки:
;
Принимаем: ;
Фактическое передаточное число:
;
Отклонение:
;
Отклонение допустимо, число зубьев соответствует требованиям;
,
где - динамический коэффициент при спокойной нагрузке,
- к-т, учитывающий влияние межосевого расстояния,
- к-т, учитывающий влияние угла наклона линии центров,
- к-т, учитывающий способ регулирования цепи (при
периодическом регулировании цепи),
- при непрерывной смазке,
- к-т, учитывающий продолжительность работы в сутки ( при
односменной работе);
Частота вращения ведущей звездочеи:
,
где - частота вращения ведущей звездочки;
Шаг однорядной цепи:
;
Где -крутящий момент на ведущей звездочке,
- число зубьев на ведущей звездочке,
- среднее значение допускаемого давления,
- расчетный коэффициент нагрузки;
Подбираем по таблице цепь ПР-31, 75-88, 50 по ГОСТ 13568-75, имеющую t=31,75 мм, разрушающую нагрузку Q=88,5 кН, массу q=3,8 кг/м, .
Скорость цепи:
,
Окружная сила:
,
Давление в шарнире проверяем по формуле:
,
Условие:
Условие выполнено.
Определяем число звеньев цепи:
,
где ,
- суммарное число зубьев,
,
;
Уточняем межосевое расстояние цепной передачи:
,
Для свободного провисания цепи предусматриваем возможность уменьшения
межосевого расстояния на 0,4%, т.е. ;
Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:
,
;
Определяем диаметры наружных окружностей звездочек:
,
;
где - диаметр ролика цепи (выбирается по таблице);
Силы, действующие на цепь:
окружная: - определена выше,
от центробежных сил: , где ,
от провисания: ,
где - при угле наклона передачи 45 град. ,
- межосевое расстояние;
Расчетная нагрузка на валы:
,
Проверяем коэффициент запаса прочности цепи:
,
Нормативный коэффициент запаса: ,
Условие: выполнено.
Размеры ведущей звездочки:
ступица звездочки , ,
примем ,
где - диаметр выходного конца тихоходного вала;
толщина диска звездочки ,
где - расстояние между пластинками внутреннего звена;
Аналогично определяем размеры ведомой звездочки.
электродвигатель вал редуктор шпоночный
8. Смазка
зубчатых зацеплений и подшипников
Зацепления смазывают окунанием зубчатых колес в масло. В соосных
редукторах в масло погружают погружают колеса быстроходной и тихоходной
ступеней. Вычисляем допустимый уровень погружения для колеса большего диаметра
(в данном случае для колеса тихоходной ступени).
,
примем: ;
Вычислим обьем масляной ванны (из расчета 0,5 на 1 кВт передаваемой мощности):
,
где 4 - передаваемая мощность от электродвигателя (в кВт).
Подшипники смазываются тем же маслом за счет разбрызгивания.
Вязкость масла выбирается в зависимости от окружной скорости:
, среднее значение вязкости: ;
Выбираем масло индустриальное И-Л-А-22 (по ГОСТ 20799 - 75*).
Уровень масла контролируют маслоуказательным жезлом. Контроль за верхним
уровнем масла производиться при остановке редуктора.
Литература
1. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное
пособие для техникумов/ С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков и др. - М.:
Машиностроение, 1980. - 416 с.
2. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное
пособие для техникумов/ А.Е. Шейнблит - М.: Высшая школа, 1991. - 213 с.
. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т.8-е
издание, переработанное и дополненное/ В.И. Анурьев - М.: Машиностроение, 2001.
. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное
пособие для техн. спец. вузов/ П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов - 7-е изд., испр. -
М.: Высш. шк., 2001. - 447 с.
. Допуски и посадки: Справочник в 2 частях. 5-е
издание, переработанное и дополненное/ В.Д. Мягков - Л.: Машиностроение, 1978.