Детали машин

Диаметр участка вала под подшипник:

    где, t – высота заплечника, мм;  t = 1.8мм   стр.42 [1].

              мм   Принимаем d_П = 30мм.

Диаметр буртика подшипника:

    где, r – координата фаски подшипника, мм   r = 2мм  стр.42 [1].

              мм  

 

    4.2 Промежуточный вал 2-3

 

             , где Т – момент на промежуточном валу;

                Принимаем d_К = 38мм;

d_БК ³ d_К + 3×f , где f – размер фаски колеса;    f = 1.2мм    стр.42 [1]

d_БК ³ 38 + 3×2 ³ 48мм  Принимаем   d_БК = 48мм

   Принимаем d_П = 30 мм.

 

4.3 Выходной вал 4

, где Т – момент на выходном валу;

мм    принимаем d = 50 мм     табл. 24.27 [1].

              ,   где t_кон – высота заплечника, t_кон – 2,3   стр.42 [1] 

                      мм      принимаем d_П = 55 мм.

  ,  r = 3мм  стр. 42 [1]

мм      принимаем d_БП = 64мм.      

d_К > d_П = 58мм.

  d_БК ³ d_К + 3×f ,    f =2,5 мм    стр.42 [1]

              d_БК ³ 58 + 3×2,5 ³ 64 мм  Принимаем   d_БК = 64мм

 

5. ПОДБОР  ПРОВЕРКА ШПОНОК

Шпоночное соединение

Рисунок 4.1

Таблица 5.1

Вал	Хвостовик	d	dср	b	h	t1	t2	L
1	Конический	25	22,6	5	5	4	3,3	38
2-3	Цилиндр.	38	38	10	8	5	3,3	40
4-5	Цилиндр.	58	58	16	10	6	4,3	50
4	Конический	50	46,9	12	8	5,5	3,8	70

 

Проверка шпонок на смятие:

[s_см]_4,6 = 100…150 МПа, [s_см]_2,6^, = 80 МПа

Хвостовик входной     МПа

Хвостовик выходной   МПа,

Колесо 4                        МПа,

Колесо 6                       МПа

Вывод: выбранные шпонки пригодны для использования.

 

6 ВЫБОР И ПРОВЕРКА МУФТЫ

Муфта упругая втулочно-пальцевая

 

Исходя из условий  работы данного привода, выбираем втулочно-пальцевую  муфту:

Таблица 6.1

Т, Н×м	d	D	L	z	nmax, об/мин	Смещение
						Осевое wS	Угловое gS
63	38, 25	100	104	8	3800	0.3	1°30

 

Из-за небольшой разницы диаметров валов двигателя и редуктора (d1=28 мм, d2=25 мм) применение стандартных муфт возможно.

 

7 ВЫБОР И ПРОВЕРОЧНЫ РАСЧЁТ ПОДШИПНИКОВ

 

7.1 Подбор подшипников

Эскиз подшипника

Рисунок 6.1

   Подшипники шариковые  радиальные однорядные ГОСТ 8338-75

   Таблица 7.1

Вал	dп, мм	Серия	D, мм	B, мм	r, мм	Сr, кН	С0r, кН
1	30	206	62	16	1,5	18.0	9,7
2-3	30	306	72	19	2	28,1	14,6
4	55	211	100	21	2,5	43,6	25,0

 

 

 

 

 

 

 

 

Пространственная схема  сил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2 Проверка долговечности подшипников.

Схема сил на промежуточном  валу

Рассмотрим проекцию всех сил относительно оси X:

 

,

тогда Н

тогда Н

 

Рассмотрим проекцию всех сил относительно оси Y:

тогда    

       Н

тогда 

Н

Проверка: ;

Суммарные реакции опор:

Н

Н

 

Определяем долговечность  подшипника наиболее нагруженной опоры  «2». На эту опору действуют радиальная реакция R₂ = 3435 Н и внешняя осевая сила

F = Fa2=226,2 Н.

Эквивалентная нагрузка находится по формуле:

  ,

где коэффициенты V = 1, К_б = 1,3 , К_Т = 1

Отношение , этому отношению соответствует е = 0.193

Тогда  X = 0,56 и Y = 2,3

Н

Н

Расчётная долговечность  в часах:

часов

Расчётная долговечность  должна отвечать условию

,

где t_S ─ требуемый ресурс, t_S = 14716,8 ч

     Данное условие выполняется, следовательно, подшипники 306 пригодны.

 

   8 КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ КОРПУСА РЕДУКТОРА

Расстояние между стенками корпуса и зубчатыми колесами

L=d_a2/2 + a+d_a4/2 – общий габарит редуктора

            L= 375,42 мм

            а* = +3 @ 10 мм

            с*=0.5 а* = 6 мм

Толщина стенок корпуса  и крышки:

d = 0.025 × а +3 = 0.025 × 152 +3 @ 7 мм

d₁ = 0.02 × 140 +3 @ 6 мм

Толщина фланцев корпуса  и крышки:

верхнего пояса корпуса  и пояса крышки:

b = 1.5 × d = 1.5 × 7 = 10.5 мм

b₁ = 1.5 × d₁ = 1.5 × 6 = 9 мм

нижнего пояса корпуса:

р = 2.35 × d = 2.35 × 7 = 16,45 мм

Толщина ребер:

m = (0.85…1) d

m= 1 × 7= 7 мм, m₁ = 7 мм

Диаметры болтов:

• Фундаментальных d₁ = 0.033 × a +12 = 0.036 × 140 + 12 = 17,04=> принимаем фундаментальные болты с резьбой М18;
• Болтов, соединяющих крышку с корпусом, d₃ = (0.5 – 0.6) d₁ = (0.5 - 0.6) 18 =

      =9-10,8; принимаем болты с резьбой М10.

 

  9 УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ТИХОХОДНОГО ВАЛА

 

Схема сил и эпюр на тихоходном валу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.1 Определяем реакцию опор и изгибающие моменты

Рассмотрим горизонтальную плоскость:

Относительно опоры 1:

Отсюда:

Относительно опоры 2:

      
     Отсюда: 

Проверка:

  

Рассмотрим вертикальную плоскость:

Относительно опоры 1:

Отсюда: 

Относительно опоры 2:

Отсюда:  Н

Проверка:

 

9.2 Уточнённый расчёт состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) напряжениями [S]. Прочность соблюдена при S >= [S].

Будем производить расчёт для предположительно опасных сечений  вала.

Материал вала ─ сталь 45.

  

 

         Таблица 9.1

Диаметр заготовки	Твердость НВ	σв МПа	σт МПа	τт МПа	σ-1 МПа		τ-1 МПа	ψт
<80	270	900	650	390	410	230		0,10

 

Сеч А - А: Сечение рассматриваем на изгиб и кручение, концентратором напряжений является посадочное место подшипника.

Расчет на усталостные  напряжения.

Определяем нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом  сечении вала при действии максимальных нагрузок:

σ=10³·М_max/W/А; τ=10³·М _кmax/2W_к,

где  М_max= ─ суммарный изгибающий момент, Н·м;

         М _кmax= Т ─ крутящий момент, Н·м;

W_к ,W ─ моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм³;

М_max=427,3 Н·м

М _кmax=556,6 Н·м

W=π·d³/32=3.14·55³/32=16325,6мм³

W_к=π·d³/16= 3.14·55³/16=32651мм³

σ=10³·427,3/16325,5=26,2 МПа

τ=10³·556,5 /2·32651=8,52 МПа

Частные коэффициенты запаса прочности:

S_σ= σ_-1D /σ; S_τ = τ _-1D / τ

S_σ= 138,98/26,2=5,3

S_τ = 129,94/ 8,52=15,3

       ;        

σ_-1D= 410/2,95=138,98;   τ_-1D= 230/1,77=129,94

К_σD и К_τD ─ коэффициенты снижения предела выносливости.

К_σD=( К_σ/ К_dσ+1/ К_Fσ-1)/ К_V,

К_τD=( К_τ/ К_dτ+1/ К_Fτ-1)/ К_V,

где К_σ и К_τ ─ эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

       К_dς и К_dτ ─ коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

          К_Fς и К_Fτ ─ коэффициенты влияния качества поверхности;

       К_V ─ коэффициент влияния поверхностного упрочнения.

Способ обработки поверхности:

тонкое шлифование (Ra=0.2), без поверхнаснаго упрочнения.

К_σD=( 2,95+1/1-1)/ 1=2,95

К_τD=( 1,775+1/1-1)/ 1=1,77

 

Общий коэффициент запаса прочности:

S= S_σ· S_τ/

S= 5,3·15,3/ =5>[S]

Рисунок 9.1

 

 

10 ВЫБОР СМАЗКИ

 

При минимальном количестве масла смазывание редуктора осуществляется погружением колеса на высоту зуба в масло - картерное смазывание. Подшипники смазываются тем же маслом, что и детали передач. При смазывании колёс погружением на подшипники качения попадают брызги масла, стекающего с колёс, валов и стенок корпуса.

Смазывание зубчатого  зацепления производится окунанием  зубчатого колеса в смазку (масло), заливаемую внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. По таблице устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях до 600 МПа и скорости V до 2 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 34 м/с. По таблице из справочной литературы принимаем масло индустриальное И-Г-А-32 (по ГОСТ 20799-75). Объем масленой ванны принимаем 4 литра.

Контроль масла, находящегося в корпусе редуктора осуществляется с помощью  смотрового отверстия.

11 ПОДБОР ПОСАДОК И ДОПУСКОВ

Зубчатые колёса (легкопрессованные): H7/p6.

Крышки торцовых узлов  на подшипниках качения: H7/h8.

Внутренние кольца подшипников  качения на валы: k6.

Наружные кольца подшипников  качения в корпус: H7.

Манжеты на валы: d9.

Шпоночные соединения: P9/h9.

    12 СБОРКА И РЕГУЛИРОВКА РЕДУКТОРА

Перед сборкой полость  корпуса редуктора подвергают очистке  и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида.

На входной вал насаживают подшипники 206, предварительно нагретые в масле до 80 - 100˚С.

На промежуточный вал  насаживают подшипник 306  предварительно нагретый в масле до 80 - 100˚С. Затем закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо внешнего зацепления. Насаживают подшипник 211 предварительно нагретый в масле до 80 - 100˚С.

На выходной вал закладывают  шпонку и напрессовывают зубчатое колесо, насаживают подшипники 211, предварительно нагретые в масле до 80 - 100˚С.

Валы устанавливают  в корпус. Для центровки устанавливают  крышку редуктора на корпус с помощью конических штифтов, затягивают болты, крепящие крышку редуктора с корпусом.

На конический хвостовик  входного вала закладывают шпонки и  надевают муфту.

Ввёртывают пробку маслоспускного отверстия. Заливают в корпус масло  и закрывают смотровое отверстие крышкой.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытаниям на стенде по программе установленной техническими условиями.