Расчет червячной передачи на нагрев

3.5 Расчет червячной передачи на нагрев

Определяем площадь поверхности охлаждения корпуса редуктора:

А » 12,0a_w^1,7 = 12,0×0,125^1,7 = 0,35 м²,

Где a_w – межосевое расстояние червячной передачи, м.

Температура нагрева масла в масляной ванне редуктора:

где h – КПД червячной передачи;

P₁ – мощность на червяке, кВт;

K_T – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²×°С);

y – коэффициент, учитывающий отвод тепла от корпуса редуктора в металлическую раму;

t₀ = 20 °С – температура окружающего воздуха;

[t]_раб = 95 °С – максимально допустимая температура нагрева масла в масляной ванне редуктора, °С.

t_раб = 1000×(1 – 0,85)×2,79/(17×0,35×(1 + 0,3)) = 75,8 °С.

4. Предварительный расчет валов и выбор подшипников

Быстроходный вал (вал-червяк):

d₁ = (0,8…1,2)×d_дв = (0,8…1,2)×28 = 22,4…33,6 мм,

где d_дв – диаметр выходного конца вала ротора двигателя, мм.

Из полученного интервала принимаем стандартное значение d₁ = 25 мм. Длина ступени под полумуфту:

l₁ = (1,0…1,5)d₁ = (1,0…1,5)×25 = 25…37,5 мм,

принимаем l₁ = 40 мм.

Размеры остальных ступеней:

d₂ = d₁ + 2t = 25 + 2×2,2 = 29,4 мм, принимаем d₂ = 30 мм;

l₂ » 1,5d₂ = 1,5×30 = 45 мм, принимаем l₂ = 45 мм;

d₃ = d₂ + 3,2r = 30 + 3,2×2 = 36,4 мм, принимаем d₃ = 37 мм;

d₄ = d₂.

Тихоходный вал (вал колеса):

(294×10³/(0,2×35))^1/3 = 34,76 мм, принимаем d₁ = 35 мм;

l₁ = (0,8…1,5)d₁ = (0,8…1,5)×35 = 28…52,5 мм, принимаем l₁ = 50 мм;

d₂ = d₁ + 2t = 35 + 2×2,5 = 40 мм, принимаем d₂ = 40 мм;

l₂ » 1,25d₂ = 1,25×40 = 50 мм, принимаем l₂ = 50 мм;

d₃ = d₂ + 3,2r = 40 + 3,2×2,5 = 48 мм, принимаем d₃ = 48 мм;

d₄ = d₂;

d₅ = d₃ + 3f = 48 + 3×1,2 = 51,6 мм, принимаем d₅ = 53 мм;

Предварительно назначаем роликовые конические однорядные подшипники легкой серии:

для быстроходного вала: 7206A;

для тихоходного: 7208A.

5. Конструирование корпуса редуктора

 

Определим толщину стенки корпуса

d = 1,2 Т^1/4 = 1,2∙(294)^1/4 = 4,97 ³ 6 мм,

где Т = 294 Н∙м – вращающий момент на тихоходном валу.

Принимаем d = 6 мм.

Зазор между внутренними стенками корпуса и деталями

а = (L)^1/3 + 3 = 264^1/3 + 3 = 9 мм.

Расстояние между дном корпуса и поверхностью колеса b₀ » 4a= 36 мм.

Диаметры приливов для подшипниковых гнезд:

вал 1:

для привертной крышки D_П = D_ф + 6 = 87 + 6 = 93 мм.

вал 2:

для закладной крышки D'_П = 1,25D + 10 = 1,25∙80 + 10 = 110 мм,

где D – диаметр отверстия под подшипник, D_ф – диаметр фланца крышки подшипника.

Диаметры винтов привертных крышек подшипника: d₁ = 6 мм;

Число винтов: z₁ = 4.

Диаметр винтов крепления крышки к корпусу находим по формуле

d = 1,25(Т)^1/3 = 1,25∙(294)^1/3 = 8,31 ≥ 10 мм,

где Т – момент на тихоходном валу редуктора. Принимаем d = 10 мм.

Размеры конструктивных элементов крепления крышки редуктора к корпусу (для болтов):

ширина фланца крышки корпуса K = 2,35d = 23,5 мм,

расстояние от торца фланца до центра болта С = 1,1d = 11,0 мм.

диаметр канавки под шайбочку D » 2d = 20 мм.

высота прилива в корпусе h = 2,5d = 25 мм.

Для винтов: K₁ = 2,1d = 21,0 мм, С₁ = 1,05d = 10,5 мм.

Высоту прилива в крышке под стягивающий болт (винт) определяем графически, исходя из условия размещения головки болта (винта) на плоской опорной поверхности вне кольцевого прилива под подшипник большего диаметра. Диаметр штифта d_шт = 0,75d = 8 мм.

Диаметр винта крепления редуктора к раме d_ф = 1,25d = 14 мм, количество винтов z = 4. Высота ниши h₀= 2,5(d_ф + d) = 50 мм, длина опорной поверхности в месте крепления редуктора к раме l = 2,4d_ф + d = 40 мм, высота прилива под винт h = 1,5d_ф = 21 мм, расстояние от боковой поверхности корпуса до центра винта с = 1,1d_ф = 15 мм.

Размеры проушины в виде ребра с отверстием: толщина ребра s = 2,5d = 15 мм, диаметр отверстия d = 3d = 18 мм, радиус проушины R = d. Размеры проушины, выполненной в виде сквозного отверстия в крышке: сечение (b ´ b) отверстия b = 3d = 18 мм, радиус дуги из вершины крышки для определения границы отверстия а = 1,7d = 10 мм.

6. Проверочный расчет шпонок

 

6.1 Быстроходный вал

 

Шпонка под полумуфту призматическая со скругленными краями по ГОСТ 23360-78: сечение 8´7, длина 32 мм, диаметр вала d = 25 мм.

Определяем напряжение смятия

,

где T – передаваемый момент, Н∙м;

d – диаметр вала, мм;

l_p – рабочая длина шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

t₁ – глубина паза, мм.

s_см = 2∙10³∙19/(25∙24∙(7 – 4)) = 21 МПа.

Полученное значение не превышает допустимого [s]_см = 100 МПа.