Выбор и расчёт шпоночных соединений

9. Выбор и расчёт шпоночных соединений

В данном редукторе шпоночные соединения выполнены с использованием призматических шпонок. Соединение с такими шпонками напряженное, оно требует изготовления вала с большой точностью. Момент передается с вала ступиц узкими боковыми гранями шпонки. При этом возникают напряжения сечения σ_см, а в продольном сечении шпонки напряжение среза τ.

У стандартных шпонок размеры b и h подобранны так, что нагрузку соединения ограничивают не напряжение среза, а напряжение смятия. Поэтому расчет шпонок проведем на напряжение смятия.

1). Соединение быстроходного вала с муфтой.

Имеем:

– крутящий момент на валу,

 – диаметр вала,

 – длина шпонки,

 – ширина шпонки,

 – высота шпонки,

 – глубина паза вала,

 – рабочая длина шпонки,

 – допускаемое напряжение на смятие материала шпонки.

Условие прочности: ,

 – верно.

2). Соединение тихоходного вала с зубчатым колесом.

– крутящий момент на валу,

 – диаметр вала,

 – длина шпонки,

 – её ширина,

 – высота шпонки,

 – глубина паза вала,

 – рабочая длина шпонки,

 – допускаемое напряжение на смятие материала шпонки.

Условие прочности: ,

 – верно.

3). Соединение тихоходного вала со звёздочкой.

Имеем:

– крутящий момент на валу,

 – диаметр вала,

 – длина шпонки,

 – её ширина,

 – высота шпонки,

 – глубина паза вала,

 – рабочая длина шпонки,

 – допускаемое напряжение на смятие материала шпонки.

Условие прочности: ,

 – верно.

10. Расчет цепной передачи  – крутящий момент на валу  - часта вращения ведущей звездочки; U=2,875 – передаточное число цепной передачи. Привод работает в одну смену; ожидаемый наклон передачи к горизонту около 50⁰.

1. Назначим однорядную роликовую цепь типа ПР.

2. Предварительное значение шага для однорядной цепи

Ближайшее значение шага однорядной цепи по стандарту: P=31,75 мм ;

А=262 мм² - площадь проекции опорной поверхности шарнира цепи.

3. Число зубьев ведущей звёздочки Найдем рекомендуемое число зубьев z₁ в зависимости от передаточного числа:

Принимаем

4.Определим давление в шарнире к_д=1,2 – нагрузка без ударов и толчков; к_Q=1 – оптимальное межосевое расстояние; к_н=1 – наклон передачи менее 60⁰;

к_рег=1,25 – передача с нерегулируемым натяжением цепи;

к_смаз=1,5 – смазывание цепи нерегулярное;

к_реж=1 – работа в одну смену;

Окружная сила передаваемая цепью

Давление в шарнире однорядной цепи

Для дальнейших расчетов принимаем двухрядную цепь 2ПР-25,4-11340.

5. Число зубьев ведомой звездочки

z₂=U·z₁=2,875·23=66,125. Принимаем z₂=66.

6. Частота вращения ведомой звёздочки:

7. Делительный диаметр ведущей звездочки:

8. Диаметр окружности выступов ведущей звездочки:

9. Делительный диаметр ведомой звездочки:

10. Диаметр окружности выступов ведомой звездочки:

11. Диаметр обода ведущей звездочки (наибольший)

12. Диаметр обода ведомой звездочки (наибольший)

Принимаем

13. Ширина зуба звездочки

14. Ширина венца зуба звездочки

15. Межосевое расстояние

мм.

16. Потребное число звеньев цепи

Принимаем

17. Уточнение межосевого расстояния

Полученное значение уменьшаем на:

Окончательное значение межосевого расстояния:

18. Нагрузка на валы звездочек:

11. Выбор муфт

Для передачи крутящего момента от вала электродвигателя к быстроходному валу и предотвращения перекоса вала выбираем муфту. Наиболее подходит комбинированная муфта которая состоит из зубчатой и муфты с разрушающимися элементами, крутящий момент передается пальцами и упругими втулками. Ее размеры стандартизированы и зависят от величины крутящего момента и диаметра вала.

12. Выбор посадок зубчатых колес, подшипников, звездочек

Стандарт СЭВ рекомендует применять преимущественно посадки в системе отверстия и в шестерни в системе вала. Применение системы отверстий предпочтительнее, поскольку при этом сокращается номенклатура дорогих инструментов (калибров) для отверстия. Систему вала применяют при технологической целесообразности использования гладких валов, сопряженных с деталями, имеющими различные пределы отклонения.

По рекомендациям примем следующие посадки подшипников:

-           для наружных колец H7/l6

-           для внутренних колец L5/k6

Для установления шпонки в паз вала воспользуемся рекомендуемой СТ СЭВ 57-73 переходной посадкой P9/h9, а для установки шпонок крепления звездочек и зубчатого колеса воспользуемся соответственно посадками с зазором H9/h9, Js9/h9.

13. Выбор смазочного материала и способа смазывания зубчатых зацеплений и подшипников

Смазочные материалы в машинах применяют с целью уменьшения интенсивности изнашивания, снижения сил трения, отвода от трущихся поверхностей теплоты, а также для предохранения деталей от коррозии. Снижение сил трения благодаря смазке обеспечивает повышение КПД машины, кроме того снижаются динамические нагрузки, увеличивается плавность и точность работы машины

Для смазывания передачи применена картерная система. В корпус заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены.

Определим окружную скорость вершин зубьев тихоходного колеса:

,

где  – частота вращения тихоходного вала,

 – диаметр окружности вершин колеса;

Выберем марку масла в соответствии с окружной скоростью колеса и по контактному напряжению: И-Г-А-32. Его кинематическая вязкость для зубчатых колёс при температуре  .

Смазывание подшипников происходит тем же маслом за счёт разбрызгивания. При сборке редуктора подшипники необходимо предварительно промаслить.

Литература

1.   П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов, “Конструирование узлов и деталей машин”, Москва, “Высшая школа”, 1985 г.

2.   Д.Н. Решетов, “Детали машин”, Москва, “Машиностроение”, 1989 г.

3.   М.Н. Иванов. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1991.

4.   В.И. Анурьев – Справочник коструктора –машиностроителя, т.1.
М.: «Машиностроение», 1980.

5.   В.И. Анурьев – Справочник коструктора –машиностроителя, т.2.
М.: «Машиностроение», 1980.

6.   В.И. Анурьев – Справочник коструктора –машиностроителя, т.3.
М.: «Машиностроение», 1980.

7.   С.А. Чернавский и др. Курсовое проектирование деталей машин.
М.: «Машиностроение», 1987.

8.   Д.Н. Решетов – Детали машин. Атлас конструкций. М.: «Машиностроение», 1970.М.И.

9.   Анфимов – Редукторы. Конструкции и расчет. М.: «Машиностроение», 1972.