Расчет валов редуктора

,

где и – амплитуда переменных составляющих циклов напряжений

 и  – постоянные составляющие

 

 – коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости      [стр.300[2]]

Выбираем материал для  вала: Сталь 40Х улучшенная

 

Для этой стали имеем: , ,

 

 

 

_{[стр.300 [2]]}

Рассмотрим сечение вала в месте установки шестерни (Наиболее нагруженное место):

 

 – эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе (табл.15.1 [2])

 – масштабный фактор (рис. 15.5[2])

 – фактор шероховатости поверхности (рис. 15.6[2])

 

 

 –коэффициент концентрации напряжений при кручении

 

 

В сечении C прочность обеспечена

Расчет сечения В:

 

 – эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе (табл.15.1 [2])

 – масштабный фактор (рис. 15.5[2])

 – фактор шероховатости поверхности (рис. 15.6[2])

 

 

 –коэффициент концентрации напряжений при кручении

 

 

В сечении В прочность обеспечена

 

10.  Конструирование зубчатых передач

                    

Рисунок 10 - Зубчатое колесо внешнего зацепления

 

Быстроходная ступень:

 

мм -принимаем 60мм

мм

 принимаем 1 мм

, где мм

мм, принимаем С=8мм

        γ >=7

R >=6

 

Тихоходная ступень:

 

мм -принимаем 102мм

мм

 Округляем  до 1.5 мм

, где мм

мм

        γ >=7

R >=6

Необходимо определить диаметры окружностей  вершин d_a1 и d_a2, диаметры окружностей впадин d_f1 и d_f2, коэффициент торцевого перекрытия e_a, коэффициент осевого перекрытия e_b, а также суммарный коэффициент перекрытия e для каждой из двух ступеней. Все колеса нарезаются реечным инструментом или долбяком с исходным контуром по ГОСТ 13755-68 с параметрами: угол профиля a = 20°, коэффициент головки (ножки) зуба h_a*=h_f*=1; коэффициент радиального зазора с* = 0,25.

 

Диаметры окружностей вершин вычисляют  по формуле

d_a = d + m × (2×h_a* + 2×x),

где m – модуль зубьев соответствующей передачи, m_Б=2; m_Т=3;

х – коэффициент смещения исходного контура, х_Б=0; х_Т=0.

 

Для быстроходной ступени:

d_a1Б = d_1Б + m_Б × (2×h_a* + 2×x_Б),

d_a1Б = 36.92 + 2 × (2 + 2×0) = 40.92 мм,

d_a2Б = d_2Б + m_Б × (2×h_a* + 2×x_Б),

d_a2Б = 203.08 + 2 × (2 + 2×0) = 207.08 мм.

 

Для тихоходной ступени:

d_a1Т = d_1Т + m_Т × (2×h_a* + 2×x_Т),

d_a1Т = 64.91+ 3 × (2 + 2×0) = 70.91 мм,

d_a2Т = d_2Т + m_Т × (2×h_a* + 2×x_Т),

d_a2Т = 275.09 + 3 × (2 + 2×0) = 281.09 мм.

 

Диаметры окружностей впадин вычисляют  по формуле

d_f = d – m × (2×h_f* + 2×c* – 2×x),

Для быстроходной ступени:

d_f1Б = d_1Б – m_Б × (2×h_f* + 2×c* – 2×x_Б),

d_f1Б = 36.92 – 2 × (2×1 + 2×0,25 – 2×0) = 31.92 мм,

d_f2Б = d_2Б – m_Б × (2×h_f* + 2×c* – 2×x_Б),

d_f2Б = 203.08 – 2 × (2×1 + 2×0,25 – 2×0) =198.08 мм

 

Для тихоходной ступени:

d_f1Т = d_1Т – m_Т × (2×h_f* + 2×c* – 2×x_Т),

d_f1Т = 64.91 – 3 × (2×1 + 2×0,25* – 2×0) =57.41 мм,

d_f2Т = d_2Т – m_Т × (2×h_f* + 2×c* – 2×x_Т),

d_f2Т = 275.09 – 3 × (2×1 + 2×0,25 – 2×0)=267.59 мм.

 

 

Для тихоходной ступени

 

Определяем диаметры делительной  окружности:

 

 

Определяем диаметры начальной  окружности:

 

 

Коэффициент торцевого перекрытия для быстроходной ступени вычисляются  по формуле

,

где   z₁ – число зубьев шестерни, z_1Б = 21,

z₂ – число зубьев колеса, z_2Б = 89.

,

.

Коэффициент осевого перекрытия вычисляются  по формуле

,

 

где b_w – ширина зубчатого венца, b_wБ = 42.4 мм.

 

Для тихоходной ступени:

,

 

 

 

 

 

Суммарные коэффициенты перекрытия вычисляются  по формуле

 

,

.

 

 

 

 

Для быстроходной ступени

Определяем диаметры делительной  окружности:

 

 

Определяем диаметры начальной  окружности:

 

 

Коэффициент торцевого перекрытия для быстроходной ступени вычисляются  по формуле

,

где   z₁ – число зубьев шестерни, z_1Б = 18,

z₂ – число зубьев колеса, z_2Б = 99.

,

.

Коэффициент осевого перекрытия вычисляются  по формуле

,

 

где b_w – ширина зубчатого венца, b_wБ = 31 мм.

 

Для быстроходной ступени:

,

 

 

 

 

 

Суммарные коэффициенты перекрытия вычисляются  по формуле

 

,

.

 

 

 

 

11. Подбор и расчет шпоночных соединений

Для передачи вращающего момента в  соединениях зубчатых колес с  валами и на концах валов используем призматические шпонки ГОСТ 23360–78. Подбор шпонки заключается в выборе по стандартам ширины шпонки b и высоты h, а также в определении рабочей длины l_р и длины шпонки l_ш. Для нашего редуктора необходимо четыре шпонки – по одной на каждом из концов и по одной под каждым из колес зубчатой передачи.

Рисунок 11-Напряжения в соединении призматической шпонкой

 

Принимаем [σ_см] = 120 МПа ([σ_см] = 80..150 МПа (для переходных посадок)), определим параметры шпонок:

• на конце быстроходного вала (для диаметра 28), устанавливается шпонка сечением 8х7 мм ,b=8 и h=7

;

 

 мм;

;

 мм;

Принимаем мм, следовательно, на конец быстроходного вала устанавливаем шпонку 8х7х16 ГОСТ 23360–78.

 

• на конце тихоходного вала (для диаметра 53) устанавливается шпонка сечением 16х10 мм, b=16 и h=10

;

 мм;

;

 мм;

 

Выбираем  длину шпонки мм., выбираем шпонку 16х10х32 ГОСТ 23360–78.

- Под быстроходным колесом (для  диаметра 40) устанавливается шпонка сечением 12х8 мм, , b=12 и h=8

;

 мм;

 мм;

 

Выбираем длину шпонки мм., примем шпонку 10х8х36 ГОСТ 23360–78.

 

- Под тихоходным колесом (для диаметра 67) устанавливается шпонка сечением 20х12 мм

Рабочая длина шпонки:

;

 мм;

 мм;

Выбираем длину шпонки мм, примем шпонку сечением 20х12х63 ГОСТ 23360–78.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.  Конструирование крышек подшипников

 

Размеры крышки определяются, прежде всего, размером внешнего кольца подшипника. В данном случае используются закладные крышки. Эти крышки не требуют специального крепления  к корпусу резьбовыми деталями. Они  удерживаются кольцевым выступом, для  которого в корпусе протачивают  канавку. Чтобы обеспечить сопряжение торцов выступа крышки и канавки  корпуса по плоскости, на наружной цилиндрической поверхности крышки перед торцом выступа делают канавку.

Рисунок 12 – Конструкция крышки подшипника

 

Толщина стенки крышки подшипника принимается

На быстроходны и промежуточный подшипники:

Принимаем δ = 6 мм.

Толщину стенки крышки корпуса δ₁ = (0,9…1) ∙ δ, где δ = 6 мм -

-толщина стенки корпуса.  Толщину стенки крышки корпуса  принимаем 

δ₁ = 6 мм.

S=(0,9…1) δ= 5,4…6 мм

Принимаем S = 6 мм

С≈ 0,5∙ S =0,5∙ 6= 3мм

Принимаем b= 6 мм

Принимаем l=17 мм.

На тихоходный подшипники:

Принимаем δ = 7 мм.

Толщину стенки крышки корпуса δ₁ = (0,9…1) ∙ δ, где δ = 7 мм -

-толщина стенки корпуса.  Толщину стенки крышки корпуса  принимаем 

δ₁ = 7 мм.

S=(0,9…1) δ= 6,3…7 мм

Принимаем S = 7 мм

С≈ 0,5∙ S =0,5∙ 7= 3,5мм

Принимаем b= 7 мм

Принимаем l=9 мм.

 

 

Сначала конструируются крышки подшипников  для тихоходного вала ,а по ним уже выравниваются крышки остальных подшипников.

 

13.  Манжетные уплотнения

 На быстроходный

D=58 мм

d=35 мм

h=10 мм

на  тихоходный

D=90мм

d=65мм

h=10 мм

 

Рисунок 13 – Конструкция манжеты (ГОСТ 8752-79)

 

    Широко применяются при  смазывании подшипников жидким  маслом и при окружной скорости  до 20 м/с манжетные уплотнения. Манжета  состоит из корпуса, изготовленного  из маслобензостойкой резины, каркаса, представляющего собой стальное кольцо Г- образного сечения, и браслетной пружины. Каркас придает манжете жесткость и обеспечивает плотную посаду в корпусную деталь без дополнительного крепления. Браслетная пружина стягивает уплотняющую часть манжеты, вследствие чего образуется рабочая кромка шириной

b = 0,4…0,6 мм, плотно охватывающая поверхность вала.

   Манжеты, предназначенные  для работы в засоренной среде.  Выполняют с дополнительной рабочей  кромкой, называемой «Пыльником».

    Манжету обычно устанавливают  открытой стороной внутрь корпуса.

К рабочей кромке манжеты  в этом случае обеспечен хороший  доступ смазочного масла.

 

14. Смазочные устройства

 

При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами износа. С  течением времени оно стареет. Свойства его ухудшаются. Поэтому масло, налитое  в корпус редуктора, периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусматривают  сливное отверстие, закрываемое  пробкой с цилиндрической резьбой (рис. 14). Размеры пробки:

d = М16*1.5 мм;

D1  = 21,9 мм;

D2 = 25 мм;

L = 24 мм;

l = 13 мм;

b = 3 мм.

 

Рисунок 14 - Пробка

 

Для наблюдения за уровнем масла  в корпусе устанавливают маслоуказатели жезловые (щупы) (рис. 15). Исполнение наклонного щупа вызывает некоторые технологические  трудности при формовке корпуса  и сверлении наклонного отверстия, поэтому вертикальное исполнение предпочтительнее.

 

Рисунок 15 – Жезловый маслоуказатель

 

    При длительной работе  в связи с нагревом масла  и воздуха повышается давление  внутри корпуса, что приводит  к просачиванию масла через  уплотнения и стыки. Чтобы избежать  этого, внутреннюю полость корпуса  сообщают с внешней средой  путем установки отдушин в  его верхних точках 

 

Рисунок 16 - Отдушина

15. Конструктивное оформление опорной части корпуса

Размеры корпуса определяются числом и размерами размещенных в  них деталях, относительным их расположением  и величиной зазора между ними. Для удобства сборки корпус выполняют  разъемным. Плоскость разъема проходит через оси валов.

Зазор между колесами и стенками редуктора:

а = 11 мм;

Толщина стенки корпуса редуктора

δ = 1,12* ⁴√Т  = 1,3* ⁴√1159,6 = 7.58 ≥6 мм.

Принимаем δ = 8 мм.

    Толщину стенки крышки  корпуса δ₁ = (0,9…1)* δ, где δ = 8 мм -

-толщина стенки корпуса. Толщину  стенки крышки корпуса принимаем δ₁ = 7.5 мм. Для уменьшения массы крышки боковые стенки выполняют наклонными.

d_в=14мм

d₀=d_ф=18мм

h₁=0.5* δ=4мм

h₀=2.5(d_ф+ δ)=2.5(18+8)=65мм

 

Рисунок 17 – Конструкция места крепления корпуса к плите

 

 

 

 

16.  Крепление крышки к корпусу

 

Для соединения крышки с корпусом используются болты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением  под ключ (рис.18)

Рисунок 18 - Болт с цилиндрической головкой и шестигранным углублением  под ключ

 

Размеры элементов крышки и корпуса  принимают:

d = 1,25* ³√Т_вых =1,25* ³√1159,6 = 13.13 мм; примем d = 14

К = 2,35*d = 2,7*12 = 32.9 мм;

С = 1,1*d = 1,1*12 = 15.4 мм;

 

Для точного фиксирования положения  крышки редуктора относительно корпуса  применяются штифты. Размеры штифтов (рис. 19):

d_шт = (0,7…0,8)*d =  (0,7…0,8)*14 = 10 мм,где