Проектирование привода с коническим редуктором

-осевая  сила;

-площадь  поперечного сечения;

Определим частные  коэффициенты запаса прочности:

 

 

 

 

Общий коэффициент запаса прочности  по пределу текучести:

 

Сечение В-В:

Определим нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении:

 

 

 

где -суммарный изгибающий момент;

-крутящий  момент;

-площадь поперечного сечения;

Определим частные коэффициенты запаса прочности:

 

 

 

Общий коэффициент запаса прочности  по пределу текучести:

 

 

4 Расчет долговечности подшипника  на тихоходном валу

 

Назначаем роликовые конические однорядные подшипники 7208А ГОСТ 27365-87.

Исходные данные:

 

 

 

 

1.Для типового режима нагружения 3 коэффициент эквивалентности

Для нормальной работы радиально-упорных подшипников  необходимо, чтобы в каждой опоре  осевая сила, нагружающая подшипник, была не меньше минимальной: и .

где _;

      _;

Вычисляем эквивалентные  нагрузки :

 H;

 

 

 

серии - 7208А. Схема установки подшипников – враспор.

3.Для принятых подшипников из ГОСТ 27365-87 находим:

 

4. Минимально необходимые для нормальной работы радиально-упорных подшипников осевые силы:

 

,

Находим осевые силы, нагружающие  подшипники. Так как 

, то 

5. Отношение (V=1 при вращении внутреннего кольца). Тогда для опоры

Отношение , тогда для опоры 2: X=0,4, Y=1,6.

6. эквивалентная динамическая радиальная нагрузка для подшипников при ( в опорах 1 и 2:

 

 

7. Для подшипника более нагруженной опоры 1 вычисляем расчетный скорректированный ресурс при (вероятность безотказной работы 90%), (обычные условия применения для роликоподшипниковых конических) и (роликовый подшипник).

 

 

Расчетный ресурс :

 

8. Проверка выполнения условия

 

С этой целью выполняем  расчеты по пунктам 4-6 при наибольших значениях заданных сил переменного  режима нагружения для подшипника более нагруженной опоры 1.

Минимально необходимые  для нормальной работы подшипников  осевые силы:

 

 

 Так как , то

Отношение , тогда для опоры 2: X=0,4, Y=1,6.

эквивалентная динамическая радиальная нагрузка для подшипника опоры 1 :

 

Условие выполнено:

9. Так как расчетный  ресурс больше требуемого и  выполнено условие , то предварительно назначенные подшипник 7208А ГОСТ 27365-87 пригоден.

 

 

 

 

 

 

 

4 Расчет долговечности подшипника  на тихоходном валу

 

Назначаем роликовые конические однорядные подшипники 7207А ГОСТ 27365-87.

Исходные данные:

 

 

 

 

1.Для типового режима нагружения 3 коэффициент эквивалентности

Для нормальной работы радиально-упорных подшипников  необходимо, чтобы в каждой опоре  осевая сила, нагружающая подшипник, была не меньше минимальной: и .

     _;

      _;

Вычисляем эквивалентные  нагрузки :

 H;

 

 

 

серии - 7207А. Схема установки подшипников – враспор.

3.Для принятых подшипников из ГОСТ 27365-87 находим:

 

4. Минимально необходимые для нормальной работы радиально-упорных подшипников осевые силы:

 

,

Находим осевые силы, нагружающие  подшипники. Так как 

, то 

5. Отношение (V=1 при вращении внутреннего кольца). Тогда для опоры

Отношение , тогда для опоры 2: X=0,4, Y=1,6.

6. эквивалентная динамическая радиальная нагрузка для подшипников при ( в опорах 1 и 2:

 

 

7. Для подшипника более нагруженной опоры 1 вычисляем расчетный скорректированный ресурс при (вероятность безотказной работы 90%), (обычные условия применения для роликоподшипниковых конических) и (роликовый подшипник).

 

 

Расчетный ресурс :

 

8. Проверка выполнения условия

 

С этой целью выполняем  расчеты по пунктам 4-6 при наибольших значениях заданных сил переменного  режима нагружения для подшипника более нагруженной опоры 1.

Минимально необходимые  для нормальной работы подшипников  осевые силы:

 

 

 Так как , то

Отношение , тогда для опоры 2: X=0,4, Y=1,6.

эквивалентная динамическая радиальная нагрузка для подшипника опоры 1 :

 

Условие выполнено:

9. Так как расчетный  ресурс больше требуемого и  выполнено условие , то предварительно назначенные подшипник 7207А ГОСТ 27365-87 пригоден.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Расчет фундаментальных болтов

 

 

Схема расположения болтов показана на рисунке 5.1

 

_{Рисунок 5.1- Схема расположения болтов}

_{Внешняя сила, действующая  на болт:}

 

Сила затяжки болта:

 

где - коэффициент нагрузки;

      - коэффициент затяжки болта;

Расчетное значение силы:

 

Предельное допускаемое  значение напряжения:

Минимальный  диаметр болта:

 

Расчетное напряжение при  d=14мм:

 

 

Проверка болтов по условию  нераскрытия стыка.

  (5.1) 
где  ;

;

 

 

_{Подставляем значения в формулу (5.1):}

 

 

 

 

 

6 Расчет шпонок

Схема призматической шпонки показана на рисунке 6.1

 

 

 

 

 

_{Рисунок 6.1- Схема призматической шпоки}

Проверяем шпонки на смятие по формуле:

                                    ,                                         (6.1)

где k=0,4h

Проверяем шпонки на срез по формуле:

                                     

                                              (6.2)

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице

Быстроходный вал

;

;

;

.

По формуле  проверяем шпонку на смятие:

 

 

По формуле  проверяем шпонку на срез:

Тихоходный вал:

Под колесом:

;

;

;

.

По формуле (6.1) проверяем шпонку под колесом на смятие:

 

По формуле (6.2) проверяем шпонку под колесом на срез:

 

_{На выходном конце  вала:}

;

;

;

.

По формуле (6.1) проверяем шпонку на выходном конце вала на смятие:

 

 

По формуле (6.2) проверяем шпонку на выходном конце вала на срез:

 

 

Для всех рассчитанных шпонок выполняется неравенство:

.

 

 

7 Выбор посадок

 

Посадки назначаем  в соответствии с ГОСТ25347-82:

Посадка конического  зубчатого колеса на вал .

Шейки валов  под подшипники выполняем с отклонением  вала . Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по .

Посадка распорной  втулки колеса .

Манжетное уплотнение выполняется с отклонением .

Остальные посадки  назначаем, пользуясь данными  ГОСТ25347-82.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Элементы конструирования

 

8.1. Расчёт стенок корпуса

Размеры корпуса определяет число и размеры размещенных  в нем деталей, относительное  их расположение, значение зазоров  между ними. Ориентировочные размеры корпуса были определены при составлении компоновочной схемы, уточнены при разработке конструкций узлов.

Для удобства сборки корпус выполняют разъемным. Плоскость разъема проходит через оси валов. Плоскость разъема для удобства обработки располагаем параллельно плоскости основания. Верхнюю поверхность крышки, служащую технологической базой для обработки плоскости разъема, также выполняем параллельной плоскости основания. Разработку конструкции начинаем с прорисовки контуров нижней (корпуса) и верхней (крышки корпуса) частей. Основной материал корпусов – СЧ15.

 Толщина стенки редуктора:

 

 Плоскости  стенок, встречающихся под прямыми  или тупыми углами, сопрягаем  дугами, радиусом 

и .

8.2.Конструирование ступицы конического  колеса

Схема ступицы конического  колеса показана на рисунке 8.1:

Рисунок 8.1- Схема  ступицы конического колеса

-длина ступицы;

-диаметр ступицы;

-фаска;

-торец зубчатого венца;

-ширина торца.

С-толщина ступицы  определяется по соотношению для  цилиндрических колес.

8.3. Конструирование стакана

Схема стакана показана на рисунке 8.3:

Рисунок 8.3- Схема  стакана

 

Размеры крышки при диаметре подшипникового узла    D=52мм;

-толщина  стакана;

-диаметр  винтов;

-количество  винтов

-толщина  фланца;

 

C=d=6мм;

 

 

 

8.4. Конструирование крышки подшипникового  узла.

Схема крышки подшипникового узла показана на рисунке 8.4:

Рисунок 8.4- Схема  крышки подшипникового узла

Размеры крышки при диаметре подшипникового узла D=52мм:

-толщина  стенки;

-диаметр  винтов;

-количество винтов;

-толщина  фланца;

 

 

 

 

 

9 Выбор  сорта масла

 

Смазывание  зубчатых зацеплений в редукторе  производится окунанием зубчатых колес  в масло, заливаемое внутрь корпуса  до уровня, обеспечивающего погружение конического колеса на всю ширину зубчатого венца. Объем масляной ванны определяется из расчета масла на 1 кВт передаваемой мощности. Таким образом получаем:

.

По  данным таблицы устанавливаем вязкость масла. При контактном напряжении и скорости средняя рекомендуемая вязкость масла должна быть равна . По таблице принимаем масло индустриальное И-Л-А-22 (по ГОСТ 20799-75).

Уровень масла  контролируется жезловым маслоуказателем при остановке редуктора.

Камеры подшипников  смазываются тем же маслом И-Г-А-32 (по ГОСТ 20799-75). В канавки со стенок крышки корпуса стекает разбрызгиваемое  колесом масло и через отверстие  в стакане попадает к подшипникам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 Сборка  редуктора

 

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

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

- на ведущий вал устанавливают  манжеты и роликоподшипники предварительно нагретые в масле до 80°... 100°С. В ведомый вал закладывают шпонку 12 х 8 х 44 ГОСТ23360-78 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала, затем надевают манжеты, роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80°...100°С.

Собранные валы укладывают в основание корпуса  редуктора. Надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка  крышки и корпуса герметиком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью одного штифта, затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

Перед постановкой  сквозных крышек в них закладывают  резиновые манжеты, смазанные машинным маслом, проверяют поворачиванием валов  отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

        Далее на конец ведомого вала  в шпоночную канавку закладывают  шпонку, устанавливают шкив и  закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят  специальной планкой.

Затем ввёртывают пробку в маслоспускное отверстия с прокладкой и жезловым маслоуказателем.

Заливают  в корпус масло и закрывают  смотровое отверстие крышкой  с прокладкой из технического картона, закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают на стенде по программе, устанавливаемой  техническими условиями.

 

Литература

 

1 С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцов и др .Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для вузов.- 5-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1984.- 560с.

2 П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. Конструирование узлов и деталей машин.- 8-е изд., перераб. и доп.- М.:Издательский центр «Академия», 2004.- 496 с.

3 Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. – Калининград: Янтар. сказ, 2005. – 456 с.: ил, черт. – Б. ц.