Расчет редуктора

Толщина стенок корпуса  и крышки редуктора

d = 0,025а_т + 3 =  0,025·140 + 1 = 4,5 мм принимаем d = 8 мм

 Толщина фланцев 

b = 1,5d = 1,5·8 = 12 мм

 Толщина нижнего  пояса корпуса

р = 2,35d = 2,35·8 = 20 мм

 Диаметр болтов:

       - фундаментных 

d₁ = 0,036a_т + 12 = 0,036·140 + 12 = 17 мм

          принимаем болты М16;

 

       - крепящих крышку  к корпусу у подшипников

d₂ = 0,75d₁ = 0,75·20 = 15 мм

        принимаем болты М16;

        - соединяющих крышку с корпусом 

d₃ = 0,6d₁ = 0,6·20 =  12 мм

        принимаем болты М12.

10.6 Конструирование элементов  открытых передач

Ведущая звездочка

Делительный диаметр  звездочки  d_д1 = 170 мм

Ширина зуба b = 14,6 мм

Толщина диска С = 17,8 мм

Диаметр проточки

D_c = p∙ctg(180/z) – 1,5h = 25,4ctg(180/21) – 1,5∙24,2 = 132 мм

Диаметр ступицы внутренний d = d₁ = 40 мм

Диаметр ступицы наружный d_ст = 1,55d = 1,55∙40 = 62 мм

принимаем d_ст = 35 мм

Длина ступицы l_ст = (0,8…1,5)d = (0,8…1,5)40 = 32…60 мм

принимаем l_ст = 60 мм.

 

Ведомая звездочка

Делительный диаметр  звездочки  d_д1 = 695 мм

Диаметр проточки

D_c = p∙ctg(180/z) – 1,5h = 25,4ctg(180/86) – 1,5∙24,2 = 658 мм

Диаметр вала под звездочкой

= (16·631,2·10³/π20)^1/3 = 54 мм

Диаметр ступицы внутренний d = 55 мм

Диаметр ступицы наружный d_ст = 1,55d = 1,55∙55 = 85 мм

принимаем d_ст = 85 мм

Длина ступицы l_ст = (0,8…1,5)d = (0,8…1,5)55 = 44…82 мм

принимаем l_ст = 80 мм.

10.7 Выбор муфты

Для соединения выходного конца ведущего вала редуктора с валом электродвигателя применяется упругая муфта со звездочкой по ГОСТ 14084-76 с допускаемым передаваемым моментом [T] =125 Н·м.

Расчетный вращающий  момент передаваемый муфтой

Т_р = kТ₁ = 1,8·18,1 = 33 Н·м < [T]

где k = 1,8 – коэффициент режима нагрузки.

  Условие выполняется

10.8 Смазывание.

Смазка зубчатого зацепления

Смазка зубчатого зацепления осуществляется путем окунания зубчатых колес в масляную ванну. Объем масляной ванны

V = (0,5¸0,8)N = (0,5¸ 0,8)1,31  » 0,8 л

   Рекомендуемое значение вязкости масла при  v = 1,7 м/с и контактном напряжении σ_в=398 МПа  ® n =28·10^-6 м²/с. По этой величине выбираем масло индустриальное И-Г-А-68 ГОСТ 17479.4-87.

 

Смазка подшипниковых  узлов.

Так как надежное смазывание подшипников за счет разбрызгивания масла возможно только при окружной скорости больше 3 м/с, то выбираем пластичную смазку по подшипниковых узлов – смазочным материалом УТ-1.

 

11  Проверочные расчеты

11.1  Проверочный расчет шпонок

Выбираем  шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок –  сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и  условие прочности

 

        где h – высота шпонки;

               t₁ – глубина паза;

               l – длина шпонки

               b – ширина шпонки.

Быстроходный вал.

Шпонка на выходном конце  вала: 8×7×32.  

Материал полумуфты  – чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 50 МПа.

σ_см = 2·17,9·10³/28(7-4,0)(32-8) = 17,8 МПа

 

Тихоходный вал.

Шпонка под колесом  16×10×32. Материал ступицы – сталь, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 100 МПа.

σ_см = 2·172,1·10³/55(10-6,0)(32-16) = 97,8 МПа

Шпонка на выходном конце  вала:  12×8×70. Материал ступицы – сталь, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 100 МПа.

σ_см = 2·172,1·10³/40(8-5,0)(63-12) = 56,2 МПа

Во всех случаях условие σ_см < [σ]_см выполняется, следовательно устойчивая работа шпоночных соединений обеспечена.

 

11.2  Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов

Стяжные винты рассчитывают на прочность  по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.

Сила приходящаяся на один винт

F_в = 0,5D_x = 0,5∙4356 =2178 H

Принимаем коэффициент  затяжки К_з = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.

Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σ_в = 500 МПа, предел текучести σ_т = 300 МПа; допускаемое напряжение:

[σ] = 0,25σ_т = 0,25∙300  = 75 МПа.

Расчетная сила затяжки  винтов

F_p = [K_з(1 – х) + х]F_в = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]2178 = 2940 H

Определяем площадь  опасного сечения винта

А = πd_p²/4 = π(d₂ – 0,94p)²/4 = π(12 – 0,94∙1,75)²/4 = 84 мм²

Эквивалентное напряжение

σ_экв = 1,3F_p/A = 1,3∙2940/84 = 45,5 МПа < [σ] = 75 МПа

11.3  Уточненный расчет валов

Быстроходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой А. Концентрация    напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Материал вала сталь 45, улучшенная: s_В = 780 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

• при изгибе s_-1 » 0,43×s_В = 0,43×780 = 335 МПа;
• при кручении t_-1 » 0,58×s_-1 = 0,58×335 = 195 МПа.

Суммарный изгибающий момент

М_и = М_х = 33,8 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π35³/32 = 4,21·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·4,21·10³ = 8,42·10³ мм³

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 33,8·10³/4,21·10³ = 8,0 МПа

Амплитуда и среднее  напряжение цикла касательных напряжений

t_v = t_m = T₁/2W_p = 17,9·10³/2·8,42·10³ = 2,1  МПа

 Коэффициенты:

            k_σ/e_σ    = 3,5;    k_t/e_t = 0,6 k_σ/e_σ  + 0,4 = 0,6·3,5 + 0,4 = 2,5 

 Коэффициент запаса  прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/e_σ) = 335/3,5·8,0 =12,0

 Коэффициент запаса  прочности  по касательным напряжениям

s_t = t_-1/(k_tt_v/e_t + y_t t_m) = 195/(2,50·2,1 + 0,1·2,2) = 35,7

 Общий коэффициент  запаса прочности

s  = s_σs_t/(s_σ² + s_t²)^0,5 =12,0·35,7/(12,0² + 35,7²)^0,5 =11,4 > [s] = 2,5

 

Тихоходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой D. Концентрация    напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

         Суммарный изгибающий момент

М_и = 191,8 Н·м.

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π45³/32 = 8,95·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·8,95·10³ =17,9 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 191,8·10³/8,95·10³ = 21,4 МПа

Амплитуда и среднее  напряжение цикла касательных напряжений

t_v = t_m = T₂/2W_p =172,1·10³/2·17,9·10³ = 4,8  МПа

 Коэффициенты:

            k_σ/e_σ    = 3,6;    k_t/e_t = 0,6 k_σ/e_σ  + 0,4 = 0,6·3,6 + 0,4 = 2,6 

 Коэффициент запаса  прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/e_σ) = 335/3,6·21,4 = 4,3

 Коэффициент запаса  прочности  по касательным напряжениям

s_t = t_-1/(k_tt_v/e_t + y_t t_m) = 195/(2,60·4,8 + 0,1·4,8) =15,0

 Общий коэффициент  запаса прочности

s  = s_σs_t/(s_σ² + s_t²)^0,5 = 4,3·15,0/(4,3² +15,0²)^0,5 = 4,1 > [s] = 2,5

 

12. Технический уровень редуктор

Условный  объем редуктора

V = LBH = 450∙168∙340 = 26∙10⁶ мм³

L = 450 мм – длина редуктора;

В = 168 мм – ширина редуктора;

Н = 340 мм – высота редуктора.

Масса редуктора

m = φρV∙10^-9 = 0,43∙7300∙26∙10⁶∙10^-9 = 82 кг

где φ = 0,43 – коэффициент заполнения редуктора

ρ = 7300 кг/м³ – плотность чугуна.

Критерий технического уровня редуктора

γ = m/T₂ = 82/172,1= 0,48

При γ > 0,2 технический уровень редуктора считается низким, а редуктор морально устаревшим.

 

 Литература

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.

2. Курсовое проектировании  деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин  и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.

4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.

5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.

6. Альбом деталей машин.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.

8.  Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Техническое задание 

1 Кинематическая схема машинного агрегата

2 Выбор двигателя, кинематический расчет привода

3 Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений

4 Расчет закрытой цилиндрической передачи

5 Расчет открытой цепной передачи

6 Нагрузки валов редуктора

7 Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора.

8 Расчетная схема  валов редуктора

9 Проверочный расчет подшипников

10  Конструктивная компоновка привода

11  Проверочные расчеты

12 Технический уровень редуктор

 Литература