№
|
d, мм
|
Сечение шпонки
|
Глубина паза
|
Длина lp, мм
|
|
|
b
|
h
|
вала t1
|
отверстия t2
|
|
1
|
16
|
5
|
5
|
3
|
2,3
|
25
|
2
|
40
|
12
|
8
|
5
|
3,3
|
120
|
3
|
34
|
10
|
8
|
5
|
3,3
|
40
|
4
|
50
|
14
|
9
|
5,5
|
3,8
|
80
|
Рисунок 5. Шпоночное соединение
6. Конструирование зубчатых колес и
корпуса редуктора
Конструирование
зубчатых колес.
Зубчатые колеса состоят из обода, несущего зубья; ступицы, насаживаемой
на вал, и диска, соединяющего обод со ступицей.
Зубчатые цилиндрические стальные колеса малых диаметров выполняют обычно
коваными; при диаметрах до 500 мм коваными или штампованными; при больших
диаметрах - литыми с диском или со спицами. Штампованные заготовки по форме
соответствуют готовым деталям; механическая обработка нерабочих поверхностей не
требуется.
Шестерни конструируют в двух исполнениях: отдельно от вала (насадная
шестерня) и за одно целое с валом (вал-шестерня).
Вал-шестерню выполняют в тех случаях, когда расстояние от впадин зуба до шпоночного паза оказывается меньше x = 2,5 mt.
Определяем диаметр ступицы колеса:
(111)
(112)
Определяем длину ступицы колеса:
(113)
Определяем толщину диска колеса:
(114)
Определяем толщину обода колеса
Конструирование
корпуса редуктора.
Определяем толщину стенки корпуса и крышки редуктора:
(115)
Определяем толщину верхнего фланца крышки редуктора:
(116)
Определяем толщину нижнего пояса корпуса редуктора без бобышек:
(117)
Определяем толщину ребер основания редуктора:
Конструктивно принимаем толщину ребер, равной толщине стенки редуктора.
(118)
Определяем диаметр фундаментальных болтов в основании редуктора:
(119)
Принимаем ближайшее значение стандартного болта:
Определяем диаметр болтов, устанавливаемых около подшипниковых гнезд:
(120)
Принимаем ближайшее значение стандартного болта:
Определяем диаметр болтов, устанавливаемых на фланцах редуктора:
(121)
Принимаем ближайшее значение стандартного болта:
Определяем винты:
Принимаем винты для закрепления крышек подшипников М6,
7.
Уточненный расчет валов
Строим расчетную схему сил нагружения.
Определение
изгибающего момента.
Для расчета потребуются размеры, замеренные на компоновке. А именно, l1
= 0,04 мм, l2 = 0,05 мм, l3 = 0,062
мм. Также нужны значения сил, рассчитанных в предыдущих пунктах : Ft3 = 4235,7 Н, Fr3=
1573,2 Н, d3=0.0735 м, Fa3
= 758,2 Н, Ft2 = 1497,18 H, Fr2 = 553,8 Н,. Fa2 = 267,99 Н, d2=0.0735 м.
Вертикальная
плоскость
(122)
(123)
(124)
Отсюда находим и :
Производим проверку:
.
Реакции в опорах найдены верно.
Для построения эпюр:
Эпюра показана на рисунке 7.
Горизонтальная плоскость
(125)
(126)
Реакции в опорах найдены верно.
Для построения эпюр:
Эпюра показана на рисунке 7.
Рисунок 7. Схема сил и эпюр изгибающих моментов в горизонтальной и
вертикальной плоскости
Крутящий
момент.
Для построения эпюр крутящего момента потребуется значение T2= 159,75 Нм , рассчитанное в пункте 1. Эпюра показана
на рисунке 7.
Уточненный расчет валов состоит в определении коэффициентов запаса
прочности n для опасных сечений и сравнении их с
допускаемыми значениями [n].
Прочность соблюдается n≥[n].
Определяем предел выносливости при симметричном цикле изменения
напряжений изгиба
(127)
где: - предел выносливости;
- предел прочности материала, равен 93 Н/мм².
Определяем предел выносливости при симметричном цикле касательных
напряжений
(128)
Определение запасов прочности вала для опасных сечений
Определение по нормальным напряжениям
(129)
где: - нормальное напряжение;
- эффективный коэффициент концентрации напряжений, принимаем
1,72;
- коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей
цикла на усталостную прочность, принимаем 0,2;
- коэффициент учитывающий масштабные факторы, принимаем 0,73;
- амплитуда нормальных напряжений изгиба;
Определение амплитуды нормальных напряжений изгиба
(130)
где: М - изгибающий момент, действующий на вал колеса;
- момент сопротивления сечения изгиба, (формула 140)
Определение момента сопротивления сечения
изгиба
(131)
где: - ширина шпонки;
- глубина паза, [табл. 5];
- диаметр под колесо;
Определение суммарного изгибающего момента в горизонтальной и
вертикальной плоскости
(132)
Определение среднего напряжения от нулевого цикла
; (133)
где: - радиальная сила на колесе;
d -
диаметр под колесо;
Проверка вала по касательным напряжениям
(134)
где: - предел выносливости при симметричном цикле касательных
напряжений, равен 165Н/мм²;
- эффективный коэффициент концентрации касательных
напряжений, принимаем 1,56;
- коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей
цикла на усталостную прочность, принимаем 0,1;
- коэффициент учитывающий масштабные факторы, принимаем 0,63;
- среднее значение амплитуды касательных напряжений.
Определение среднего значения амплитуды касательных напряжений
(135)
где: Т - крутящий момент;
- момент сопротивления сечения изгиба;
Определение момента сопротивления сечения
кручению
(136)
где: b - ширина шпонки;
- глубина паза;
d -
диаметр под колесо;
Определение результирующего коэффициента
запаса прочности
(137)
где >2
Условие выполняется.
8. Уточненный расчет подшипников
Основные критерии работоспособности подшипника качения - его динамическая
и статистическая грузоподъемность. В этом пункте курсовой работы мы произведем
уточненный расчет подшипников и проверим их на долговечность.
Определяем суммарную реакцию опоры
; (138)
;
Вычисляем
эквивалентную нагрузку
, (139)
где
- коэффициент учитывающий вращение колес, принимаем =1;
-
коэффициент радиальной нагрузки, принимаем =1;
- осевая
нагрузка;
-
коэффициент безопасности, принимаем =1:
-
температурный коэффициент, принимаем =1:
Рассчитаем
подшипники на долговечность
, (140)
где
- базовая радиальная динамическая грузоподъемность
подшипника, принимаем = 14 кН.
Полученное
значение должно выполнять следующее условие:
.
. Выбор
смазки зубчатых колес и подшипников
Для редуктора общего назначения обычно применяют непрерывное смазывание
жидким маслом в виде погружения зубчатых колес в масляную ванну (картерная
смазка).
Эту смазку применяют при окружных скоростях в зацеплении зубчатых передач
до V ≤ 12 м/с. При большей скорости масло сбрасывается с зубчатых колес
центробежной силой. Зубчатые колеса погружают в масло на высоту зуба, но не
выше центра нижнего тела качения подшипника.
Уровень масла в картере редуктора должен обеспечивать погружение венца
колес на глубину не менее 10 мм. В многоступенчатых редукторах часто не удается
погрузить зубья всех колес в масло, т.к. для этого необходим очень высокий
уровень масла, что может повлечь слишком большое погружение колеса тихоходной
ступени и даже подшипников в масло. В этих
случаях применяют смазочные шестерни или другие устройства.
При V ≤ 0,5 м/с колесо погружают в масло до hм = 1/6 его
радиуса. При смазке окунанием объем масляной ванны редуктора принимают из
расчета ~ 0,5…0,8 литра масла на 1 кВт передаваемой мощности.
В косозубых передачах масло выжимается зубьями колес в одну сторону. В
этом случае для предотвращения обильного забрасывания масла в подшипники
устанавливают маслозащитные шайбы или кольца.
Т.к. у нас по заданию V = 0,2 м/с то возьмем индустриальное масло И 40 А
ГОСТ 20799-75. Зубчатые колеса погружаются минимум на высоту зуба. Определяем объем масла, требуемый для проектируемого
редуктора:
[л],
Р1 - расчетная мощность на ведущем валу редуктора, равная
4,4кВт.
; (141)
литра.
Для проектируемого редуктора принимаем 4 литра индустриального масла И 40
А.(так как v=0,6м/с<5м/с). Смазка подшипников осуществляется
пластичной смазкой УС-1 ГОСТ 1033-73, закладываемой в подшипниковые камеры
примерно на 0,5 объема камеры при сборке редуктора.
10. Сборка редуктора
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и
покрывают маслостойкой краской.
Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора,
начиная с узлов валов:
на ведущий вал насаживают шарикоподшипники, предварительно нагретые в
масле до 80 -100ºС;
в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до
упора в бурт вала;
надевают распорную втулку и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.
Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку
корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым
лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух
цилидрических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
Перед постановкой сквозных крышек в проточке закладывают фетровые
уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов
отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и
закрепляют крышки винтами. Затем ввертывают пробки маслосливного и контрольного
отверстий с прокладками. Заливают в корпус масло и закрепляют смотровое
отверстие крышкой с прокладкой; закрепляют крышку болтами.
Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытаниям на стенде по
программе, устанавливаемой техническими условиями.:
Заключение
В ходе проектирования был разработан двухступенчатый цилиндрический
редуктор с требуемыми техническим заданием характеристиками.
Перед началом проектирования был проведён анализ существующих типов
приводов, и в соответствии с этим был выбраны наиболее рациональные схемы для
механизма привода.
В пояснительной записке приведены расчёты механизмов, подтверждающие работоспособность
проектируемого изделия.
Схемы каждого из механизмов приведены в соответствующих разделах
пояснительной записки.
В графической части курсового проекта изображены: сборочный чертёж
редуктора и отдельные детали.
Список
используемой литературы
1. Дунаев П.Ф. Курсовое проектирование:Учеб. Пособие
для машиностроит. спец. Учреждений среднего профессионального образования.-5-е
изд.,доп.-М.: Машиностроение,2007.-560с.
2. Кучеренко А.Н. Детали машин и основы
конструирования. Проектирование цилиндрического редуктора: Учебное пособие к
выполнению курсового проекта. - Красноярск: СибГТУ, 2004. - 208 с.
. Кучеренко А.Н. Детали машин и основы
конструирования. Расчет и конструирование ременных передач: Методические
указания к выполнению курсового проекта. - Красноярск: СибГТУ, 2004. - 58 с.
. Кучеренко А.Н. Расчет зубчатых и червячных передач:
Справочник для студентов. - Красноярск: СибГТУ, 2002. - 152 с.
. Межов В.Г. Детали машин. Рабочие чертежи деталей
машин. Учебное пособие для студентов технических специальностей.-Красноярск:СибГТУ,
2010.-162с.
. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей
машин: Учебное пособие. - М.: ООО ТИД "Альянс", 2005. - 416 с.