Рассчитать и спроектировать одноступенчатый, цилиндрический, шевронный редуктор общего назначения

      Пригодность подшипников определяется сопоставлением расчетной динамической грузоподъемности Crp, Н с базовой долговечностью L10h, ч. с требуемой Lh, ч. по условиям Crp ≤ Сr; L10h ≥ Lh.

      Расчетная динамическая грузоподъемность Crp, Н и базовая долговечность L10h, ч. определяются по формулам:

      Crp = ;     L10h =

      где RE – эквивалентная динамическая нагрузка, Н;

      ω – угловая скорость соответствующего вала, с

      М – показатель степени: М = 3 для шариковых  подшипников (стр.128 [1]).

      7.1.1 Определяем эквивалентную нагрузку RE = V* Rr*Кв*Кт, где

      V – коэффициент вращения. V = 1 при вращающемся внутреннем кольце подшипника (стр.130 [1]).

      Rr – радиальная нагрузка подшипника, Н. Rr = R – суммарная реакция подшипника.

      Кв  – коэффициент безопасности. Кв = 1,7 (табл. 9.4, стр.133 [1]).

      Кт  – температурный коэффициент. Кт = 1(табл. 9.5, стр.135 [1]).

      Быстроходный  вал: RE = 1*1,7*1323,499*1 = 2249,448 Н

      Тихоходный  вал: RE = 1*1,7*823,746*1 = 1399,909 Н

      7.1.2 Рассчитываем динамическую грузоподъемность Crp и долговечность L10h подшипников:

      Быстроходный  вал: Crp =2249,448 = 2249,448*11,999 = 26991,126 Н ; 26991,126 ≤ 29100  - условие выполнено.

L10h= ч.

      75123,783 ≥ 60000 - условие выполнено.

      Тихоходный  вал: Crp = 1399,909 = 1399,909*7,559 = 10581,912 Н ; 10581,912 ≤ 25500 -  условие выполнено.

L10h= ч.

      848550,469 ≥ 60000 -  условие выполнено.

      Проверочный расчет показал рентабельность выбранных  подшипников.

      7.1.3 Составляем табличный ответ:

      Основные  размеры и эксплуатационные размеры  подшипников:

Вал	Подшипник	Размеры d×D×T мм.	Динамическая  грузоподъемность, Н		Долговечность, ч
			Crp	Cr	L10h	Lh
Б	306	30×72×19	26991,126	29100	75123,783	60000
Т	207	35×72×17	10581,912	25500	848550,469	60000

 
 
 
 
 

      8. Конструктивная компоновка  привода:

      8.1 Конструирование зубчатых колес:

      Зубчатое  колесо:

Элемент колеса	Параметр	Значения параметра
Обод	Диаметр Толщина Ширина	da = 184,959 мм S = 2,2м+0,05b2 =2,2*2+0,05*39=6,35 мм b2 = 39 мм
Ступица	Диаметр внутренний Толщина Длина	d = d3 = 42 мм δст = 0,3 d = 0,3*42 = 13,6 мм Lст = d = 42 мм
Диск	Толщина      Радиусы закруглений Отверстия	С = 0,5 (S+ δст)≥0,25 b2 С = 0,5(6,35+13,6)≥0,25*39 С = 9,975≥9,75 Принимаем С = 10 мм  R≥6 ;Принимаем R = 6 Не предусмотрены

 

      На  торцах зубьев выполняют фаски размером f = 1,6 мм. Угол фаски αф на шевронных колесах при твердости рабочих поверхностей НВ < 350, αф = 45°. Способ получения заготовки – ковка или штамповка.

      8.1.1 Установка колеса на вал:

      Для передачи вращающегося момента редукторной  парой применяют шпоночное соединение посадкой Н7/r6.

      8.1.2 При использовании в качестве  редукторной пары шевронных колес  заботится об осевом фиксировании  колеса нет необходимости, однако  для предотвращения осевого смещения  подшипников  в сторону колеса  устанавливаем две втулки по  обе стороны колеса.

      8.2 Конструирование валов:

      Переходный  участок валов между двумя  смежными ступенями разных диаметров  выполняют канавкой:

d	Свыше 10 до 50мм
b	3 мм
h	0,25 мм
r	1 мм

                                                                        (табл. 10.7, стр.173 [1])

      8.2.1 На первой ступени быстроходного  вала используется шпоночное  соединение со шпонкой, имеющей  следующие размеры:

Диаметр вала, d	Сечение шпонки		Фаска	Глубина паза вала, t1	Длина
	b	h
26	8	7	0,5	4	18

 

      8.2.2 На первой и третей ступени тихоходного вала применяем шпоночное соединение со шпонками, имеющими следующие размеры:

Ступень	Диаметр вала, d	Сечение шпонки		Фаска	Глубина паза вала, t1	Длина
		b	h
1-я	32	10	8	0,5	5	24
3-я	42	10	8	0,5	5	34

 

      8.3 Конструирование корпуса редуктора:

      Корпус  изготовлен литьем из чугуна марки  СЧ 15. Корпус разъемный. Состоит из основания  и крышки. Имеет прямоугольную  форму, с гладкими наружными стенками без выступающих конструктивных элементов. В верхней части крышки корпуса имеется смотровое окно, закрытое крышкой с отдушиной. В нижней части основания расположены две пробки – сливная и контрольная.

      Толщина стенок и ребер жесткости δ, мм.:δ=1,12 =1,12*3,459=3,8 мм. 

      Для выполнения условия δ≥6 мм., принимаем  δ = 10 мм.

      8.3.1 Крепление редуктора к фундаментальной раме (плите), осуществляется четырьмя шпильками М12. Ширина фланса 32 мм., координата оси отверстия под шпильку 14 мм. Соединение крышки и основания корпуса осуществляется шестью винтами М8. Крышка смотрового окна крепится четырьмя винтами М6.

     8.4 Проверочный расчет валов

     8.4.1. Определяем эквивалентный момент по формуле для валов:    

     Быстроходный  вал: Мэкв = = = 63,011 (Н)

     Тихоходный  вал: Мэкв = = = 150,096 (Н)

     8.4.2. Определяем расчетные эквивалентные  напряжения δэкв и сравниваем их с допустимым значением [δ]u. Выбираем для ведущего и ведомого вала сталь 45, для которой [δ]u = 50 мПа

     Для быстроходного вала:

       δэкв = = = 13,505 мПа ≤ [δ]u = 50 мПа

           где : Wнетто = 0,1d = 0,1*36 = 4665,6 мм - осевой момент сопротивления опасного сечения быстроходного вала.

     d = 36 – диаметр быстроходного вала в опасном сечении.

     Для тихоходного вала:

     δэкв = = = 20,259 мПа ≤ [δ]u = 50 мПа

          где: Wнетто = 0,1d = 0,1*42 = 7408,8 мм - осевой момент сопротивления опасного сечения тихоходного вала.

     d = 42 – диаметр тихоходного вала в опасном сечении.

     Вывод: прочность быстроходного и тихоходного вала обеспечена.

      9. Смазывание

      9.1 Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием). Этот способ применяется для зубчатых передач с окружными скоростями от 0,3 до 12,5 м/сек.

      9.2 Выбор сорта масла зависит  от значения расчетного контактного напряжения в зубьях GН и фактической окружной скорости колес U. Сорт масла выбирается по таблице 10.29, стр.241. В данном редукторе при U = 1,161 м/сек , GН  = 412 применяется масло сорта И-Г-А-68.

      9.3 Для одноступенчатых редукторов  объем масла определяют из расчета 0,4…0,8 л. на 1 квт передаваемой мощности. Р = 2,2 квт, U = 2,2*0,5 = 1,100 л. Объем масла в проектируемом редукторе составляет 1,100 л. Заполнение редуктора маслом осуществляется через смотровое окно. Контроль уровня масла осуществляется с помощью контрольной пробки. Слив масла производят через сливную пробку.

      9.4 Смазывание подшипников:

      В проектируемых редукторах для смазывания подшипников качения применяют  жидкие и пластичные смазочные материалы. Смазочный материал набивают в подшипник вручную при снятой крышке подшипникового узла. Наиболее распространенной для подшипников качения – пластичной смазки типа солидол жировой (ГОСТ 1033-79), консталин жировой УТ-1    (ГОСТ 1957-75). 
 
 
 
 
 
 

      10. Проверочный расчет  шпонок

      10.1 Призматические шпонки проверяют на смятие, проверки подлежат две шпонки тихоходного вала.

      Условие прочности Gсм = Ft / Aсм ≤ [G]см

      где Ft – окружная сила на колесе, Н

      Aсм – площадь смятия, мм²

      Aсм = (0,94 h – t1)*Lp

      Lp = L – b – рабочая длина шпонки со скругленными торцами, мм

      [G]см – допускаемое напряжение на смятие, Н/мм²

      [G]см = 110 Н/мм² (стр.252 [1])

      10.2 Проверяем шпонку на первой  ступени вала:

      L = 24

      Lp = 24 – 10 = 14 мм.

      Aсм = (0,94*8 – 5)*14 = 35,28 мм²

      Gсм = 1546,155 / 35,28 = 42,617 Н/мм²