Проектирование деталей, узлов и машины

М₁ = R_A∙l₂ = 1592∙0,04= 64Нм

3.1.3Определяем коэффициент

 Где N₀ - базовое количество циклов нагружений, принимаемое для небольших и средних валов равным 5∙10⁶,

m – показатель наклона кривой усталости, принимаемый равным  9,

N_E -  эквивалентное число циклов нагружения.

;;

Поскольку , то K_L=1.

4.1.6 Определяем коэффициенты, входящие в формулу (4,44). Для шпоночного паза и МПа из табл. 4.3 имеем ; . Из табл. 4.5 ; ; поверхностное упрочнение не применяем, тогда .

По формуле (4,44) находим:;;

4.1.7 Осевой и полярный моменты сопротивления для вала d = 35мм, ослабленного шпоночным пазом 10₈мм, составляем по табл. 4.7:

;

4.1.8 Напряжения определяют по формуле (4,45):

МПа ; МПа;

4.1.9 Коэффициенты запаса прочности рассчитывают по формулам (4,37) и (4,38):

;;

> [S]=1.5;

Условие прочности вала соблюдено.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Расчет  быстроходного вала

 

Исходные данные:

 T=14,2 Н*м – крутящий момент;

 n=1395мин^-1 – частота вращения;

Червяк: .Радиальная: .Осевая:

 мм – делительный диаметр червяка;

4.3.2 Принимаем материал вала сталь 40Х ГОСТ 4543-71*, НВ>270, МПа, МПа, МПа.

 

Н;

 Н

 Н

 Н

 Н

4.3.3 Изгибающий момент в опасном сечении 1-1(Н*м)

 Н*м

4.3.4 Поскольку частота вращения данного вала больше, чем тихоходного, то эквивалентное число циклов N_E будет больше, тогда коэффициент долговечности K_L=1.

4.3.5 Проверяем на усталостную прочность сечение 1-1. Рассчитываем по внутреннему диаметру мм, тогда по аналогии со шлицами согласно табл. 4.3 получим; . Из таблицы 4.5 имеем ; ; шестерня закаливается до 45…50 HRC_Э, поэтому согласно табл. 4,6

По формуле (4.44) :;;

4.3.6 Осевой и полярные моменты сопротивления вала рассчитываем по формуле (4,46):

;

4.3.7 Напряжения определяем по формуле (4,45):

МПа ; МПа

4.3.8 Дальнейший расчет можно не проводить, т.к. очевидно, что вследствие малых значений напряжений прочность в опасном сечении 1-1 будет обеспечена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.1 Проверка  подшипников тихоходного вала

5.1.1 Предварительно выбираем роликоподшипник радиально-упорный однорядный легкой серии № 7206, для которого , ,.

Исходные данные для расчета:

 

N=76,64 мин^-1

.Осевая:

На основании рекомендации выбран подшипник легкой серии № 7206 ГОСТ 333-79, у которого динамическая грузоподъемность , статическая радиальная грузоподъемность , угол контакта

 Где - расчетная динамическая грузоподъемность, Н; - каталожная динамическая грузоподъемность, Н.

5.1.2 Коэффициент вращения V=1; коэффициент безопасности – по табл.5.8: ; температурный коэффициент .

5.1.3 Находим соотношение и по рис. 5.2 определяем значение параметра e^`;

-для подшипника I ; ;

Осевые составляющие радиальных нагрузок

 

Для этого соотношения  из табл. 5.7 определяем Соотношение

Из табл. 5.7 для и находим коэффициенты радиальной и осевой нагрузок .

5.1.8 Эквивалентную  динамическую нагрузку на подшипник I вычисляем по формуле (5,3):

 Н.

Срок службы подшипника ч.

 

5.1.9 Долговечность подшипника находим по формуле (5,11):

 млн.об.

5.1.10 Приведенную динамическую нагрузку с учетом графика нагрузки определяем по формуле (5,10): Н.

5.1.11 Расчетную динамическую грузоподъёмность вычисляем по формуле (5.2):

 

Вывод: подшипник подобран правильно.

5.2 Проверка подшипников быстроходного вала

5.2.1 Предварительно выбираем роликоподшипник радиально-упорный однорядный подшипник   легкой серии № 7204, для которого , ,.

Исходные данные:

- внутренний диаметр.

 n=1395мин^-1

.Осевая:

На основании рекомендации выбран подшипник легкой серии № 7204 ГОСТ 333-79, у которого динамическая грузоподъемность , статическая радиальная грузоподъемность , угол контакта

5.1.2 Коэффициент вращения V=1; коэффициент безопасности – по табл.5.8: ; температурный коэффициент .

5.1.3 Находим соотношение и по рис. 5.2 определяем значение параметра e^`;

-для подшипника I ; ;

Осевые составляющие радиальных нагрузок

 

Для этого соотношения  из табл. 5.7 определяем Соотношение

Из табл. 5.7 для и находим коэффициенты радиальной и осевой нагрузок .

5.1.8 Эквивалентную  динамическую нагрузку на подшипник I вычисляем по формуле (5,3):

 Н.

Срок службы подшипника ч.

 

5.1.9 Долговечность подшипника находим по формуле (5,11):

 млн.об.

5.1.10 Приведенную динамическую нагрузку с учетом графика нагрузки определяем по формуле (5,10): Н.

5.1.11 Расчетную динамическую грузоподъёмность вычисляем по формуле (5.2):

 

Вывод: подшипник подобран правильно.

 

 

 6.Проверка шпоночных соединений

 

Для всех валов применяем призматические шпонки по ГОСТ 23360-78 из материала Сталь 45 нормализованная, для которой: .

Входной вал:

Подбираем шпонку под муфту:

Согласно ГОСТ 23360-78: ; ; ;

Проверяем стандартные шпонки только по напряжениям смятия по формуле:

6.1 Быстроходный вал:

,

 

6.2 Тихоходный вал:

Выбираем шпонку под колесо ; ; ;

,

 

Выбираем шпонку под звездочку: ; ; ;

,

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Смазка редуктора

 

В проектируемом  редукторе используем смазывание зубчатых колес путем частичного погружения одного из колес пары в масло.

Выбор сорта  масла зависит от контактного  давления в зубьях , а также от  окружной скорости: .

По табл. определяем необходимую кинематическую вязкость масла – , по величине которой назначаем масло индустриальное И-30А ГОСТ 20779-75.

Рекомендуемый объем масляной ванны редуктора  принимают из расчета 0,5…0,8л масла  на 1 кВт передаваемой мощности.

Смазка подшипников  качения осуществляется за счет разбрызгивания масла зубчатыми колесами.

 

8. Расчет  приводного вала.

Расчет диаметра вала производится в зависимости от крутящего момента  по формуле .

В данном случае крутящий момент приводного вала равен 560 Нм.

Диаметр вала равняется 50мм. Длина  участков вала  выбирается с учетом компоновочной схемы, в том числе  размеров подшипников, манжет, крышек подшипников и других деталей

 

 

 

 

 

 

 

9. Сборка редуктора

Редуктор вычерчиваем в двух проекциях на листе формата А1 в масштабе 1:1 с указанием технических требований, основной надписью и спецификацией.

Перед сборкой  внутреннюю полость корпуса редуктора  тщательно очищают и покрывают  маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

-на входной вал насаживают  шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100ºС. Затем на один конец вала надеваем крышку с комплектом маслосодержащих прокладок, а на другой крышку с комплектом маслосодержащих прокладок и уплотнением;

-в промежуточный вал закладывают шпонку и напрессовываем зубчатое колесо в бурт вала; затем надеваем распорную втулку и устанавливаем шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле. Далее на оба конца вала надеваем крышки с комплектом маслосодержащих прокладок;

-на выходной вал закладывают шпонку и напрессовываем зубчатое колесо в бурт вала; далее устанавливаем шарикоподшипники, нагретые в масле. Потом надеваем крышку с уплотнением.

Собранные валы укладываем в основание корпуса  редуктора, вставляем крышки и надеваем крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса  спиртовым лаком. Для центровки  устанавливаем крышку в корпус с  помощью двух конических штифтов; затягиваем болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого  на один конец промежуточного вала одеваем распорное кольцо, в подшипниковые  камеры закладываем пластичную смазку, ставим крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для  регулировки.

 

 

 

10.

Экономическое обоснование принятых конструктивных решений

Всякое проектирование непременно предусматривает оптимизацию  принимаемых решений с целью, в конечном счёте, уменьшения расходов на изготовление и эксплуатацию проектируемого объекта.

10.1.  Спроектированный привод машины включает редуктор. Необходимость применения редуктора продиктована следующими соображениями:

а)   регулирование электродвигателя  чаще  всего экономически  нецелесообразно, так как за пределами номинального режима работы к.п.д. двигателей значительно уменьшается;

б)  масса  и стоимость электродвигателя при  одинаковой мощности уменьшаются с  увеличением скорости, поэтому применение электродвигателя в  сочетании с редуктором,   понижающим угловую скорость, вместо электродвигателя с малой скоростью без редуктора экономически целесообразно;

10.2. Разбивка передаточного числа редуктора по ступеням при водит к минимизации его массы и, следовательно, к уменьшению стоимости.

10.3. В аспекте выбора машиностроительного материала, его термической об работки и способов упрочнения,  приближение в расчётах действительных напряжений к допускаемым будет свидетельствовать о снижении материалоёмкости и стоимости конструкции.

10.4. При конструировании форм зубчатых колёс, валов и других деталей были использованы приёмы, снижающие массу этих деталей, что также способствует экономичности.

       10.5.  Использованные элементы стандартизации несомненно отразились на удешевлении конструкции.

10.6.  Применение способа отвода тепла, окраски, уплотнения вращающихся валов и смазки выбранными смазочными материалами приводит к повышению долговечности.

 

 

11. Литература

1. В.Д.Соловьев, В.И. Фатеев Детали Машин курсовое проектирование.  Издательство ТулГУ. Тула 2007

2.А.Е.Шейнблит Курсовое проектирование  деталей машин. Издательство «Высшая  школа» 1991 г.

3.Иванов, Дунаев Детали машин  и основы конструирования. Издательство  «Высшая школа» 1998 г.