Проектирование одноступенчатого цилиндрического редуктора

№	dn, мм	D, мм	B, мм	r, мм	C, Н	C0, Н
207	35	72	17	2	25500	13700
210	50	90	20	2	35100	19800

d_n – номинальный диаметр отверстия внутреннего кольца

D – номинальный диаметр наружный цилиндрической поверхности наружного кольца

B – номинальная ширина подшипника

r – номинальная координата монтажной фаски

C – базовая динамическая грузоподъемность

C₀ – базовая статическая грузоподъемность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Конструктивные размеры шестерни и колеса

Шестерню выполняем  за одно целое с валом  ее размеры  определены выше: d₁ =66,67 мм; d_a1 = 72,67 мм; b₁ = 85 мм.

Колесо кованое: d₂ = 333,33 мм; d_a2 = 339,33 мм; b₂ = 80 мм.

Диаметр ступицы d_ст = 1,6d_k2 = 1,6*55 = 88 мм,

Длина ступицы l_ст =(1,2 ¸1,5)d_К2       l_ст =  (1,2...1,5)*55= 66…82,5 мм,

принимаем l_ст  = 75 мм.

Толщина ободка d₀=m_n*(2,5…4) d₀=3*(2,5…4)=7,5…12 мм; принимаем d₀=9 мм.

Толщина  диска C = 0,3b₂ = 0,3 * 80 = 24 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки

d = 0,025а_W +1       d =0,025*200+1=6 мм, принимаем d = 8 мм;

d₁ =0,02d+ 1      d₁ = 0,02 * 200+ 1 = 5 мм, принимаем d₁ = 8 мм.

Толщина фланцев  поясов корпуса и крышки:

1. верхний пояс: b=1,5d     b=1,5*8=12 мм
2. нижний пояс: p=2,35d    p=2,35*8=18,8 мм, принимаем p=20 мм

Диаметры болтов:

1. фундаментных:

d₁ =(0,03…0,036) а_W +12       d₁ =(0,03…0,036)*200+12=18…19,2 мм

принимаем болты с  резьбой М20;

2. крепящих крышку к корпусу у подшипников:

d₂ = (0,7…0,75) d₁              d₂= (0,7…0,75)20 = 14…15 мм,

принимаем болты с  резьбой М14;

3. соединяющих крышку с корпусом:

d₃=(0,5…0,6)d₁           d₃=(0,5…0,6)*20 = 10…12мм,

принимаем болты с  резьбой М10.

db1	28 мм
dn1	35 мм
db2	45 мм
dn2	50 мм
dk2	55 мм
dст	88 мм,
lст	75 мм
d0	9 мм
C	24 мм
d	8 мм
d1	8 мм
b	12 мм
p	20 мм

 

 

7. ПЕРВЫЙ ЭТАП КОМПОНОВКИ РЕДУКТОРА

На межосевом расстоянии a_w=200 мм вычерчиваем упрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников, шестерня выполнена заодно с валом, длина ступицы колеса равна ширине венца и не выступает за пределы прямоугольника.

Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса:

1. принимаем зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса А₁=1,2δ     А₁=1,2*8=9,6 мм
2. принимаем зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса А₂= δ =8 мм;
3. принимаем расстояние между наружным диаметром подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса А=δ=8 мм, где δ - толщина стенки корпуса редуктора.

Предварительно намечаем радиальные шарикоподшипники легкой серии. Габариты подшипников выбираем по диаметру валов в месте посадки подшипников (см. рис. 2): d_n1=35 мм, d_n2=50 мм. Выбираем подшипники: 207 (для ведущего вала) и 210 (для ведомого вала).

Решаем вопрос о смазывании подшипников. Принимаем  для подшипников пластичный смазочный материал. Для предотвращения вытекания смазки корпуса и вымывания пластичного смазочного материала жидким маслом из зоны зацепления устанавливаем мазеудерживающие кольца. Их ширина определяет размер У = 8¸12 мм.

Находим конструктивные расстояния

на ведущем валу:

L₁=(d_a1+D_a1)/4    L₁=(42+65)/4=26,75 мм

на ведомом валу:

L₂=(d_a2+D_a2)/4    L₂=(58+83)/4=35,25 мм

Принимаем окончательно: L₁=L₂=35,25 мм

 

Предварительная компоновка редуктора

Глубина гнезда подшипника l₂ = 1,5В    L₂ = 1,5*20 = 30 мм.

Толщину фланца D крышки подшипника принимают примерно равной диаметру d₀ отверстия. Высоту головки болта примем 0,7d_б.

 

номинальный диаметр  наруж. цилин. пов-сти наружного кольца	диаметру d0 отверстия	Толщину фланца D крышки	Высоту головки болта
D	d0	D	0,7dб
72	12	12
90	14	14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. ПРОВЕРКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКА

Ведущий вал. Из предыдущих расчетов имеем F_t = 2729,69 Н, F_r = 1003,64 Н, F_a = 388,49 Н; из первого этапа компоновки L₁ = 35,25 мм.

Реакции опор:

в плоскости XZ

R_x1 = R_x2 = F_t /2       R_x1 = R_x2 = 2729,69/2=1364 Н;

в плоскости  УZ

R_y1 = 1(F_rl₁ + F_a d₁/2)/2l₁

R_y1=  1(1003,64*35,25+(388,49*66,67)/2)/ 2*35,25 = 685,5 Н

R_y2 = 1(F_rl₁ - F_a d₁/2)/2l₁

R_y1=  1(1003,64*35,25-(388,49*66,67)/2)/ 2*35,25 = 318,13 Н

Проверка: R_y1 + R_y2—F_r = 685,5+318,13–1003,64 = 0.

Суммарные реакции

P_r1 = Ö R_x1² + R_y1 ² = Ö1364,85² + 685,5² = 1527,33 Н;

P_r2 = Ö R_x2² + R_y2 ² = Ö1364,85² + 318,13² = 1401,44 Н;

Подбираем подшипники. Намечаем радиальные шарикоподшипники 207: d_n = 35 мм; D = 72 мм; В = 17 мм; С = 25,5 кН и С_о = 13,7 кН.

Эквивалентная нагрузка по формуле

P_э = (XVP_r+ VРа) К_БК_Т,

в которой радиальная нагрузка P_r1= 1527,33 Н; осевая нагрузка P_a = F_a = 388,49 Н; V= 1 (вращается внутреннее кольцо); коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров К_Б = 1; К_т = 1.

Отношение R_a /C₀= 388,49/13700 = 0,028; этой величине соответствует e=0,22

Отношение P_a /P_r1 = 388,49/1527,33 = 0,25 > e, тогда Х = 0 и У= 1,99

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

P_E = (Х₁VR_r1+Y₁R_a)К_БК_Т)=(0*1*1527,33+1,99*388,49)*1*1=773,095 Н.

Скорректированный расчетный ресурс подшипника

L_10ah=a₁a₂₃*(C/R_E)^P*(10⁶/60n)

L_10ah=1*0,8*(25500/773,095)³*(10⁶/60*735)=650988,66 ч,

что больше установленных ГОСТ 16162 – 85

Ведомый вал. F_t = 2729,69 Н, F_r = 1003,64 Н, F_a = 388,49 Н; из первого этапа компоновки L₂ = 35,25 мм.

Реакции опор:

в плоскости XZ

R_x3 = R_x4 = F_t /2      R_x3 = R_x4 = 2729,69/2=1364,85 Н;

в плоскости  УZ

R_y3 = 1(F_rl₂ + F_a d₂/2)/2l₂

R_y3= 1(1003,64*35,25+(388,49*333,33)/2)/ 2*35,25 = 2338,47 Н

R_y4 = 1(F_rl₂ - F_a d₂/2)/2l₂

R_y4= 1(1003,64*35,25-(388,49*333,33)/2)/ 2*35,25 = -1334,83 Н

Проверка: R_y3 + R_y4—F_r =2338,47+(-1334,83)–1003,64 = 0.

Суммарные реакции

P_r3 = Ö R_x3² + R_y3 ² = Ö1364,85² + 2338,47² = 2707,62 Н;

P_r4 = Ö R_x4² + R_y4² = Ö1364,85² + (-1334,83)² = 1909,08 Н;

Подбираем подшипники. Намечаем радиальные шарикоподшипники 210: d_n = 50 мм; D = 90 мм; В = 20 мм; С = 35,1 кН и С_о = 19,8 кН.

Эквивалентная нагрузка по формуле

P_э = (XVP_r+ VРа) К_БК_Т, в которой радиальная нагрузка P_r1= 1527,33  Н; осевая нагрузка P_a = F_a = 388,49 Н; V= 1 (вращается внутреннее кольцо); коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров К_Б=1; К_т=1.

Отношение R_a /C₀= 388,49/19800 = 0,0196; этой величине соответствует e=0,19.

Отношение P_a /P_r3 = 388,49/2707,62 = 0,143 < e, тогда Х = 1 и У= 0

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка

P_Е = (Х₂VR_r3+Y₂R_a)К_БК_Т=(1*1*2707,62+0*388,49)*1*1=2707,62 Н.

Скорректированный расчетный ресурс подшипника

L_10ah=a₁a₂₃*(C/R_E)^P*(10⁶/60n)

L_10ah=1*0,8*(35100/2707,62)³*(10⁶/60*145)=200322 ч,

что больше установленных  ГОСТ 16162 – 85.

9. 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.

Конструируем  узел ведущего вала:

а) наносим осевые линии, удаленные от середины редуктора  на расстояние l₁. Используя эти осевые линии, вычерчиваем в разрезе подшипники качения (можно вычерчивать одну половину подшипника, а для второй половины нанести габариты)

б) между торцами подшипников  и внутренней поверхностью стенки корпуса  вычерчиваем мазеудерживающие кольца. Их торцы должны выступать внутрь корпуса на 1-2 мм от внутренней стенки. Тогда эти кольца будут выполнять одновременно роль маслоотбрасывающих колец. Для уменьшения числа ступеней вала кольца устанавливаем на тот же диаметр, что и подшипники (d_n1=35 мм, d_n2= 45+5=50 мм). Фиксация их в осевом направлении осуществляется заплечиками вала и торцами внутренних колец подшипников;

в) вычерчиваем  крышки подшипников с уплотнительными  прокладками (толщиной » 1 мм) и болтами. Болт условно заводится в плоскость чертежа, о чем свидетельствует вырыв на плоскости разъема.

Войлочные и  фетровые уплотнения применяют главным  образом. в узлах, заполненных пластичной смазкой. Уплотнения манжетного типа широко используют как при пластичных, так  и при жидких смазочных- материалах ;

г) переход вала к присоединительному концу выполняют на расстоянии 10-15 мм от торца крышки подшипника так, чтобы ступица муфты не задевала за головки болтов крепления крышки.

Длина присоединительного конца вала определяется длиной ступицы  муфты. Аналогично конструируем узел ведомого вала. Обратим внимание на следующие особенности:

1. для фиксации зубчатого колеса в осевом направлении предусматриваем утолщение вала с одной стороны и установку распорной втулки — с другой. Место перехода вала от d_k2= 55мм к d_n2= 50 мм смещаем на 2 — 3 мм внутрь распорной втулки с тем, чтобы гарантировать прижатие мазеудерживающего кольца к торцу втулки (а не к заплечику вала!);
2. отложив от середины редуктора расстояние, проводим осевые линии и вычерчиваем подшипники;

3) вычерчиваем  мазеудерживающие кольца, крышки подшипников с прокладками и болтами;

Непосредственным  измерением уточняем расстояния между  опорами и расстояния, определяющие положение зубчатых колес и звездочки  относительно опор. При значительном изменении этих расстояний уточняем реакции опор и вновь проверяем долговечность подшипников.