Второй этап компоновки редуктора

3.7 Второй этап компоновки редуктора

Второй этап компоновки имеет целью конструктивно оформить зубчатые колеса, валы, корпус, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых других деталей.

Примерный порядок выполнения следующий.

Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивным размерам, найденным ранее. Шестерню выполняем за одно целое с валом.

Наносим осевые линии, удаленные от середины редуктора на расстояние l. Используя эти осевые линии, вычерчиваем подшипники. Затем вычерчиваем мазеудерживающие кольца. Затем вычерчиваем крышки подшипников с уплотнительными прокладками и болтами.

Аналогично конструируем узел ведомого вала.

На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78. Вычерчиваем шпонки, принимая их длины на 5-10 мм меньше длин ступиц.

3.8 Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок по СТ СЭВ189-75 [1,с169, табл.8.9].

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная. Напряжения смятия и условие прочности по формуле [1,170,ф(8.22)]:

где Т – передаваемый вращающий момент, Н×мм;

d – диаметр вала в месте установки шпонки;

h – высота шпонки;

t₁ – глубина паза;

b – ширина шпонки.

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [s]_см=100…120Н/мм², при чугунной - [s]_см=50…70Н/мм²

Ведущий вал.

Проверяем шпонку под шкивом:

Материал шкива – чугун марки СЧ18.

d=25 мм; b´h´l=8´7´45 мм, t₁=4 мм

Т₂=74 Нм =74×10³ Нмм

Ведомый вал:

Из двух шпонок – под зубчатым колесом и под муфтой – более нагружена вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки. Проверяем шпонку под муфтой. Материал-сталь.

d=42 мм, b´h´ l =12´8´70 мм, t₁=5 мм

Т₃=296 Нм =296×10³ Нмм

Условия выполняются во всех случаях.

 

3.9 Уточненный расчет валов

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [S]. Прочность соблюдена при S³[S]=2,5.

Ведущий вал:

Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости XZ

1 участок:

при Х₁=0

при Х₁ = 52

2 участок:  

при Х₂=0

при Х₂ = 63

Суммарный изгибающий момент:

3 участок:

при Х₃=0

при Х₃ = 63

Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости YZ

1 участок:

при z₁=0

при z₁ = 52

2 участок:  

при z₂=0

при z₂ = 63

3 участок:

при z₃=0  

при z₃ = 63

Материал вала тот же что и для шестерни (шестерня выполнена за одно целое с валом), т.е. сталь 45, термическая обработка – улучшение.

По табл.3.3. при диаметре заготовки до 90 мм среднее значение s_В=780МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

У ведущего вала определяем коэффициент запаса прочности сечения А-А в месте посадки подшипника. В этом опасном сечении действуют изгибающие моменты М_y, M_x и крутящий момент.

Концентрация напряжений вызвана запрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал–шестерню.

Изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях берем из эпюры.

Суммарный изгибающий момент:

Осевой момент сопротивления

Амплитуда нормальных напряжений

Полярный момент

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Принимаем по таблице 8.7  

k_s - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений. e_s - масштабный фактор для нормальных напряжений.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 где

y_t=0,1 для конструкционных и углеродистых сталей.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения

Условие выполнено.

Ведомый вал:

Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости XZ

Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости YZ

 

Суммарный изгибающий момент:

 

Материал вала – сталь 45, нормализованная; s_В=570 МПа

Пределы выносливости

Сечение Б-Б

Диаметр вала в этом сечении 50 мм, концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (табл.8.5): k_s=1,59 , k_t=1,49,

масштабные факторы e_s=0,79, e_t=0,675,

коэффициенты y_s»0,15, y_t»0,1

крутящий момент Т₃= 296*10³ Нмм

Момент сопротивления кручению (d= 50 мм, b= 16 мм, t₁= 6 мм)

Момент сопротивления изгибу

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений, при отсутствии осевой нагрузки .

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения

Сечение Д-Д:

Это сечение при передаче вращающего момента от редуктора к приводу через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

d=42 мм , b = 12 мм, t₁= 5 мм.

Момент сопротивления кручению

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Значения коэффициентов: k_s=1,6 , k_t=1,68, e_s=0,8, e_t=0,72, y_t»0,1

приняв у ведомого вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l= 82 мм, получим изгибающий момент в сечении Д-Д от консольной нагрузки

Момент сопротивления изгибу

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения

Все условия выполнены.

3.10 Посадки основных деталей редуктора

Посадка зубчатого колеса на вал -

Посадка шкива клиноременной передачи на вал редуктора -

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6. Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по Н7.

 

3.11 Выбор сорта масла

Смазка зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба по табл. 10.8 [1,с253] при контактных напряжениях s_Н=410МПа и средней скорости зубчатых колес до 1,4 м/с принимается кинематическая вязкость масла 34*10^-6 м²/с. По таблице 10.10 [1,с253] принимается масло индустриальное И-40А по ГОСТ 20799-75.

Определяем объем масляной ванны и количество масла заливаемое в корпус редуктора.

V=0,25Р₂ = 0,25*3,7 » 0,9 дм³

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1 и периодически заменяем ее при технических обслуживаньях в соответствии с системой ППР.

3.12 Сборка редуктора

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 ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100^о.

В ведомый вал закладывают шпонку 16´10´63 мм и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух штифтов, 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 проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны прокручиваться от руки) и закрепляют крышки болтами.

Далее ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый указатель.

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

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

4 Выбор муфты для привода

Исходные данные для расчета:

Вращающий момент на ведомом валу редуктора Т₂=296 Нмм.

Диаметр конца вала d_В2=42 мм.

Тип муфты: зубчатая.

В соответствии с кинематической схемой привода, передаваемым вращающим моментом по ГОСТ 5006-55 выбирается муфта для посадки на цилиндрические концы валов.

Принимается муфта для передачи вращающего момента

Т=400 Н*м > Т₃=296 Н*м, у которой диаметр посадки на вал 42 мм.

Условное обозначение муфты:

Муфта МЗ1-Н42 ГОСТ 5006-55.

 

Литература

1.         С.А. Чернавский «Курсовое проектирование деталей машин» Учеб. Пособие для техникумов. М.:Машиностроение, 1988.-416 с.

2.         В.И. Анурьев «Справочник конструктора-машиностроителя». В 3-х т. М.: Машиностроение,1979

3.         И.И. Устюгов «Детали машин».- М.:Высш. Школа, 1981.-399с.

4.         П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов «Конструирование узлов и деталей машин» Учеб. Пособие для машиностроительных вузов. – 4е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк., 1985 – 416 с.