Второй этап компоновки редуктора

9. Второй этап компоновки редуктора

 

В развитие первой компоновки здесь вычерчивают валы с насаженными на них деталями; размеры мазеудерживающих колец, установочных гаек и шайб, крышек и уплотнений определяют в соответствии с таблицей в гл IX [Л.1.]; размеры шпонок – в соответствии с таблицей в гл VII [Л.1.].

Диаметры участков валов под зубчатые колёса, подшипники и пр. назначают в соответствии с результатами предварительного расчета м с учетом технологических требований на обработку и сборку.

Взаимное расположение подшипников фиксируем распорной втулкой и установочной гайкой М х 1,5 со стопорной многолапчатой шайбой. Толщину стенки втулки назначают (0,1 – 0,15)d_п; прнимаем её равной 0,15*35= 5,25мм.

Мазеудерживающие кольца устанавливают так, чтобы они выходили за торец стакана или стенки внутрь корпуса на 1-2 мм.

Подшипники размещаем в стакане, толщина стенки которого

_ст=(0,08-0,12)D,

где D- наружный диаметр подшипника;

примем _ст=0,12*728 мм.

Для фиксации наружных колец подшипников от осевых перемещений у стакана сделан упор величиной К=6 мм.

У второго подшипника наружное кольцо фиксируем торцовым выступом крышки подшипника через распорное кольцо.

Для облегчения посадки на вал подшипника, прилегающего к шестерне, диаметр вала уменьшаем на 0,5-1 мм на длине. несколько меньшей длинны распорной втулки.

Очерчиваем всю внутреннюю стенку корпуса, сохраняя величины зазоров, принятых в первом этапе компоновки: х=10 мм , и у₂=20 мм и др.

Используя расстояния f₂ и с₂, вычерчиваем подшипники.

Для фиксации зубчатое колесо упирается с одной стороны в утолщение вала  мм , а с другой – в мазе удерживающее кольцо; участок вала 50 мм делаем короче ступицы колеса, чтобы мазеудерживающее кольцо  45 мм упиралось в торец колеса, а не в буртик вала; преход вала от 50мм к 45мм смещен на 2-3 мм внутрь зубчатого колеса.

Наносим толщину стенки корпуса _к = 7 мм и определяем размеры основных элементов корпуса в соответствии с главой X [Л.1.]

Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360 – 78 (см. табл. 8.9) [1].

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

9.1 Напряжения смятия и условие прочности по формуле (8.22)

.

9.2 Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице

[σ_cм] = 100 120 МПа.

9.3 Ведущий вал:

d = 28 мм; сечение шпонки bh =  мм; глубина паза t₁ = 4 мм; длина шпонки l = 32 мм; момент на ведущем валу М_II= 92000= Н-cм;

91.26 МПа

(материал полумуфт МУВП – чугун марки СЧ 20).

9.4 Ведомый вал.

Из двух шпонок – под зубчатым колесом – более нагружена вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки). Проверяем шпонку: d = 36 мм; b  h = 10  8 мм; t₁= 5 мм; длина шпонки l = 50 мм; момент на ведомом валу М_III =140000 Н∙мм;

Условие σ_cм < [σ_cм] выполнено.

10. Уточненный расчет валов

 

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при s  [s].

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

10.1 Ведущий вал.

Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т. е. сталь 45, нормализованная; σ_в=570 МПа

10.2 Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

σ_-1=0,43·570=246 МПа

10.3 Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

τ_-1=0,58·246=142 МПа

У ведущего вала определять коэффициент запаса прочности в нескольких сечениях нецелесообразно; достаточно выбрать одно сечение с наименьшым коэффициентом запаса, а именно сечение в месте посадки подшипника, ближайшего к шестерни. В этом опасном сечении действуют максимальные изгибающие моменты М_х и М_у и крутящий момент М_II

Концентрация напряжений вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал.

10.4 Изгибающие моменты в двух взаимноперпендикулярных плоскостях.

M_y= R_x2·c₁=1082·90=97,380·10³ H·мм

М_х=R_Y2·c₁=137·90=12,330·10³ H·мм

10.5 Сумарный изгибающий момент

 Н·мм

10.6 Момент сопротивления сечения

 мм³

10.7 Амплитуда нормальных напряжений

 МПа

10.8 Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжением

где σ_-1- предел выносливости;

κ_σ- коэффициент напряжения цикла по нормальным напряжением;

σ_υ- амплитуда нормальных напряжений.

10.9 Полярный момент сопротивления

мм³

10.10 Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 МПа

10.11 Коэффициент запаса прочности по касательным напряжением

где τ_-1-предел выносливости;

ψ-коэффициент учитывающий влияние цикла, ψ=0,1

τ_m-средние напряжение цикла.

10.7 Результирующий коэффициент запаса прочности

11. Вычерчивание редуктора

Редуктор вычерчивают в двух проекциях на листе формата А1 (594  841 мм) в масштабе 1:1с основной надписью и спецификацией (см. с. 319 – 321) [1].

12. Посадки шестерни, зубчатого колеса, подшипников

 

Посадки назначаем в соответствии с указаниями в таблице 10,13 [Л,1,]

Посадка зубчатого колеса на вал  по ГОСТ 25347-82,

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6.

Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по Н7

Остальные посадки назначаем, пользуясь данными соответственно в таблице 10,13 [Л,1,]

13. Выбор сорта масла

 

13.1 Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба.

13.2 По табл. 10.8 [1] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях σ_H = 442 МПа и скорости v =1,02 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 34 10^-6 м²/с.

13.3 По табл. 10.10 [1] принимаем масло индустриальное И-30А (по ГОСТ 20799-75).

13.4 Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом, закладываем в подшипниковые камеры при монтаже. Сорт смази выбираем по л ( табл. 9.14) [1], литол-24(ГОСТ21150-75).

14. 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°С;

в ведомый вал закладывают шпонку 10 8 70 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 конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, 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 проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают звездочку и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят специальной планкой.

Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

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.