Конструктивные элементы корпуса

Толщина стенок корпуса и крышки редуктора

d = 0,05R_e+ 1 = 0,05·132 + 1 = 7 мм принимаем d = 8 мм

Толщина фланцев

b = 1,5d = 1,5·8 = 12 мм

Толщина нижнего пояса корпуса

р = 2,35d = 2,35·8 = 20 мм

Диаметр болтов:

- фундаментных d₁ = 0,072R_e+ 12 = 0,072·132 + 12 = 21 мм

принимаем болты М20;

- крепящих крышку к корпусу у подшипников

d₂ = 0,75d₁ = 0,75·20 = 15 мм

принимаем болты М16;

- соединяющих крышку с корпусом d₃ = 0,6d₁ = 0,6·20 = 12 мм

принимаем болты М12.

Первый этап компоновки редуктора

Первый этап служит для приближенного определения положения зубчатых колес относительно опор для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников.

Выбираем способ смазывания: зубчатое зацепление смазывается за счет окунания колеса в масляную ванну; для подшипников пластичный смазочный материал. Камеры подшипников отделяем от внутренней полости мазеудерживающими кольцами.

Проводим горизонтальную осевую линию – ось ведущего вала; затем проводим вертикальную линию - ось ведомого вала. Из точки пересечения проводим под углом 19,65° осевые линии делительных конусов и откладываем на них отрезки R_e = 132 мм.

Вычерчиваем шестерню и колесо, причем ступицу колеса располагаем несимметрично.

Намечаем для валов роликоподшипники конические легкой серии №7208А

Размеры и характеристика выбранного подшипника

Вычерчиваем внутреннюю стенку корпуса:

- принимаем зазор между торцом ступицы и внутренней стенкой кор­пуса 10 мм;

- принимаем зазор между окружностью вершин зубьев колеса и внут-

ренней стенкой корпуса 8 мм;

При установке радиально-упорных подшипников необходимо учитывать, что радиальные реакции считают приложенными к валу в точках пересечения нормалей, проведенных к серединам контактных площадок.

Для конических роликоподшипников поправка а:

а = В/2 + (d+D)e/6.

а = 20/2+(40+80)∙0,38/6 = 18 мм.

ПОДБОР И ПРОВЕРКА ПОДШИПНИКОВ

Схема нагружения быстроходного вала.

Горизонтальная плоскость:

åm_A = 75B_X – 54F_t = 0,

B_X = 1505×54/75 = 1084 H,

A_X = F_t + B_X =1505+1084 =2589 H,

M_X = F_t×54 = 1505×54 = 81,3 H×м.

Вертикальная плоскость:

åm_A = 75B_y – 54F_r + F_a×d₁/2 = 0,

B_y = (516×54 – 184×76/2)/75 = 278 кН,

A_y = F_r + B_y = 516 + 278 = 794 H,

M_y1 = 278×75 = 20,9 Н×м,

M_y2 = B_y×129 – A_y×54 = 129×278 – 794×54 = -7,0 Н×м.

Суммарные реакции опор.:

= (2589² + 794²)^1/2 =2708 Н,

В = (1084² + 278²)^1/2 = 1119 Н.

Эквивалентная нагрузка.

P = (XVF_r + YF_a)K_бК_Т

где Х – коэффициент радиальной нагрузки;

Y – коэффициент осевой нагрузки;

V = 1 – вращается внутреннее кольцо;

F_r – радиальная нагрузка;

Y – коэффициент осевой нагрузки;

F_a – осевая нагрузка;

K_б = 1,9 – коэффициент безопасности;

К_Т = 1 – температурный коэффициент.

Осевые составляющие реакций опор:

S_A = 0,83eA = 0,83×0,38×2708 = 854 H,

S_B = 0,83eB = 0,83×0,38×1119 = 353 H.

Результирующие осевые нагрузки:

F_aA = S_A = 854 H,

F_aB = S_A + F_a = 854 +184 =1038 H.

Проверяем подшипник А.

Отношение F_a/F_r = 854/2708= 0,32< e, следовательно Х=1,0; Y=0.

Р = (1,0×1,0×2708 +0)1,9×1,0 = 5145 Н.

Проверяем подшипник В.

Отношение F_a/F_r =1038/1119= 0,92> e, следовательно Х=0,4; Y=1,56.

Р = (1,0×0,4×1119+ 1,56·1038)1,9×1,0 = 3927 Н.

Дальнейший расчет ведем по наиболее нагруженному подшипнику А

Расчетная долговечность подшипника.

= 10⁶(58,3×10³ /5145)^10/3/60×968 =56267 часов,

больше ресурса работы привода, равного 21000 часов.

Схема нагружения тихоходного вала

Горизонтальная плоскость.

Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры С

åm_С = 41F_t – 158D_X = 0

находим реакцию опоры D в плоскости XOZ

D_X = 41·1505)/158 = 391 H

Реакция опоры C в плоскости XOZ

C_X = F_t – D_X = 1505– 391 =1114 H

Изгибающие моменты в плоскости XOZ

M_X1 = 1114·41 = 45,7 Н·м

Вертикальная плоскость.

Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры C

åm_C =41F_r2 + 158D_y – F_ad₂/2 = 0

находим реакцию опоры D в плоскости YOZ

D_Y = (516·213/2 – 41·184)/158 = 300 Н

C_Y = D_y + F_r2 = 300+184 = 484 H

Изгибающие моменты в плоскости YOZ

M_Y1 = 484·41 = 19,8 Н·м

M_Y2 = 300·117= 35,1 Н·м

Суммарные реакции опор

C = (1114² + 484²)^0,5 =1215 H

D = (391² + 300²)^0,5 = 493 H

Эквивалентная нагрузка

Осевые составляющие реакций опор:

S_C = 0,83eC = 0,83×0,38×1215 = 383 H,

S_D = 0,83eD = 0,83×0,38·493 = 155 H.

Результирующие осевые нагрузки:

F_aC = S_C= 383 H,

F_aD = S_C + F_a = 383 + 516 = 899 H.

Проверяем подшипник C.

Отношение F_a/F_r = 383/1215= 0,31< e, следовательно Х=1,0; Y=0.

Р = (1,0×1,0×1215+0)1,9×1,0 = 2309 Н.

Проверяем подшипник D.

Отношение F_a/F_r = 899/493 = 1,82> e, следовательно Х=0,4 Y=1,56

Р = (1,0×0,4×493 +1,56·899)1,9×1,0 = 3039 Н.

Дальнейший расчет ведем по наиболее нагруженному подшипнику D.

Расчетная долговечность подшипника

L_h = (10⁶/60·346)(58300/3039)^10/3 =90950 час

больше ресурса работы редуктора 21000 тыс. час.

Проверка прочности шпоночных соединений

Выбор шпонок

Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности

τ = 2T/dlb < [τ]_cp = 0,6[σ]_см

где h – высота шпонки; t₁ – глубина паза; l – длина шпонки

b – ширина шпонки.

Быстроходный вал.

Шпонка на выходном конце вала 10×8×40

σ_см = 2·57,2·10³/32(8-5)(40-10) = 39,7 МПа

τ_ср = 2·57,2·10³/(32·40·10) = 9,0 Мпа

Шпонка под шестерней 10×8×40

σ_см = 2·57,2·10³/32(8-5)(40-10) = 39,7 МПа

τ_ср = 2·57,2·10³/(32·40·10) = 9,0 МПа

Тихоходный вал.

Шпонка под колесом 14×9×40

σ_см = 2·154,6·10³/45(9-5,5)(40-14) = 75,5 МПа

τ_ср = 2·154,6·10³/(45∙40·14) =12,2 МПа

Шпонка на выходном конце 10×8×50

σ_см = 2·154,6·10³/35(8-5,0)(50-10) = 73,6 МПа

τ_ср = 2·154,6·10³/(35·50·10) =17,7 МПа

Условие σ_см < [σ_см] = 100 МПа выполняется во всех случаях.

УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

Быстроходный вал.

Рассмотрим сечение А-А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Материал вала сталь 45 улучшенная: σ_в = 690 МПа

Пределы выносливости:

- при изгибе σ_-1 = 0,43σ_в = 0,43·690 = 297 МПа

- при кручении t_-1 = 0,58σ_-1 = 0,58·297 = 172 МПа

Суммарный изгибающий момент

М_и = (81,3²+20,9²)^0,5 = 83,9 Н∙м.

Коэффициенты:

k_σ/ε_σ = 3,2 [1c.166]

k_τ/ε_τ = 0,6 k_σ/ε_σ + 0,4 = 0,6∙3,2+0,4 = 2,3; y_t = 0,1.

Осевой момент сопротивления:

W = πd³/32 = π40³/32 = 6,3∙10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2∙6,3∙10³ =12,6∙10³ мм³.

Амплитуда нормальных напряжений:

σ_v = M_и/W = 83,9∙10³/6,3∙10³ =13,3 МПа; σ_m = 0.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

τ_v = τ_m = τ_max/2 = T₁/2W_p = 57,2∙10³/2∙12,6∙10³ = 2,3 МПа

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

s_σ = σ_-1/(k_σ/ε_σ)σ_v = 297/3,2∙13,3 = 7,0

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_τ = τ_-1/[(k_τ/ε_τ)τ_v + ψ_ττ_m] = 172/(2,3∙2,3+0,1∙2,3) = 31,1

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_t/(s_σ² + s_t²)^0,5 = 7,0·31,1/(7,0² +31,1²)^0,5 = 6,9 > [s] = 2,5

Рассмотрим сечение, проходящее через выходной конец вала. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Эта часть вала работает только на кручение.

Момент сопротивления кручению:

W_{к нетто} = πd³/16 – bt₁(d-t₁)²/2d =

= π32³/16 – 10·5(32-5)²/2·32 = 5,86·10³ мм³.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

t_v = t_m = T₁/W_{к нетто} = 57,2·10³/5,86·10³ = 9,8 МПа

Коэффициенты:

k_t = 1,5; e_t =0,76; y_t = 0,1 [2c166]

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям равный общему коэффициенту запаса прочности

s = s_t = t_-1/(k_tt_v/e_t +y_t t_m) = 172/(1,5·9,8/0,76+0,1·9,8) = 8,4 > [s] = 2,5

Тихоходный вал

Рассмотрим сечение Б-Б проходящее под коническим колесом

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки

Материал вала сталь 45 нормализованная: σ_в = 570 МПа

Пределы выносливости:

- при изгибе σ_-1 = 0,43σ_в = 0,43·570 = 245 МПа

- при кручении t_-1 = 0,58σ_-1 = 0,58·245 = 142 МПа

Суммарный изгибающий момент

М_и = (45,7²+ (35,1)²)^1/2 = 58,0 Н·м

Момент сопротивления изгибу,

W_нетто = πd³/32 – bt₁(d-t₁)²/2d =

= π45³/32 – 14·5.5(45-5,5)²/2·45 = 7,61·10³ мм³

Момент сопротивления кручению

W_{к нетто} = πd³/16 – bt₁(d-t₁)²/2d =

= π45³/16 – 14·5.5(45-5,5)²/2·45 = 16,5·10³ мм³

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W_нетто = 71,4·10³/7,61·10³ = 7,6 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

t_v = t_m = T₂/2W_{к нетто} =154,6·10³/2·16,5·10³ = 4,7 МПа

Коэффициенты:

k_σ= 1,6; e_σ =0,87; k_t = 1,5; e_t =0,75; y_t = 0,1 [2c166]

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/e_σ) = 245/(1,6·7,6/0,87) =17,6

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_t = t_-1/(k_tt_v/e_t + y_t t_m) = 142/(1,5·4,7/0,75 + 0,1·4,7) =14,4

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_t/(s_σ² + s_t²)^0,5 =17,6·14,4/(17,6² +14,4²)^0,5 =11,2 > [s] = 2,5

Выбор посадок

Посадки назначаем согласно рекомендациям [1c.263]

Посадка зубчатых колес на вал Н7/р6;

Посадка полумуфт на вал Н7/n6;

Посадка внутренних колец подшипника на валы k6;

Посадка наружных колец подшипника в корпус Н7

Смазка редуктора

Смазка зубчатого зацепления

Смазка зубчатого зацепления осуществляется путем окунания зубчатых колес в масляную ванну. Объем масляной ванны

V = (0,5¸0,8)N = (0,5¸ 0,8)5,89 »4,0 л

Рекомендуемое значение вязкости масла:

при v = 3,9 м/с ® n =28·10^-6 м²/с

По этой величине выбираем масло индустриальное И-30А

ГОСТ 20799-75

Смазка подшипников

Смазка подшипниковых узлов пластичная - смазочным материалом УТ-1 ГОСТ 1957-73

Выбор и проверка муфты

Для передачи вращающего момента с вала электродвигателя на ведущий вал редуктора выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 21424-75 допускаемым передаваемым моментом [T] = 250 Н·м и с внутренним диаметром полумуфт 32 и 38 мм.

Расчетный вращающий момент передаваемый муфтой

Т_р = kТ₁ = 1,9·57,2 = 108,7 Н·м < [T]

Условие выполняется

Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю поверхность корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

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

- на ведущий вал насаживают мазеудерживающее кольцо, втулку и роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до 100 ºС, затем весь

узел вставляют в стакан;

- в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают колесо до упора в бурт вала, затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие

кольца и предварительно нагретые, подшипники.

Собранные валы укладывают в основание корпуса и редуктора и закрывают крышкой корпуса. Для центровки устанавливают крышку с помощью двух конических штифтов, затем затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, устанавливают регулирующие прокладки и ставят крышки подшипников. Перед постановкой сквозных крышек в них вставляют манжетные уплотнения.

На выходной конец ведущего вала в шпоночную канавку закладывают шпонку надевают и закрепляют полумуфту.

Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия и жезловый мас-

лоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие.

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

Список литературы

1. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

2. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.

3. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Высш. шк., 1991.–432 с.

4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М. 1990 г.

5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М. 2002 г.

6. Альбом деталей машин.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.

7. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.

Содержание

Техническое задание

1 Кинематический расчет

2 Расчет закрытой конической передачи

4 Предварительный расчет валов

5 Конструктивные элементы корпуса

6 Первый этап компоновки редуктора

7 Подбор и проверка подшипников

8 Проверка прочности шпоночных соединений

9 Уточненный расчет валов

10 Выбор посадок

11 Смазка редуктора

12 Выбор и проверка муфты

13 Сборка редуктора

Список литературы

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: