Выбор основных параметров редуктора

Вычерчиваем упрощенно  шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одно целое с валом; длина ступицы колеса равна ширине венца и не выступает за пределы прямоугольника.

Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса:

а) принимаем зазор  между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса  ;

б) принимаем зазор  от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса ;

в) принимаем расстояние между диаметром окружности вершин зубьев шестерни и внутренней стенкой корпуса (наружный диаметр подшипника меньше диаметра вершин зубьев шестерни).

Предварительно намечаем радиальные шарикоподшипники средней серии; габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников и .

По табл. П3[1] имеем:

Условное обозначение подшипника	d	D	B		Грузоподъемность, кН
	Размеры, мм			C		C0
304 307	20 35	52 80	15 21		15,9 33,2	7,8 18

 

 Решаем вопрос о смазке  подшипников. Принимаем для подшипников  пластичную смазку. Для предотвращения вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичной смазки жидким маслом из зоны зацепления устанавливаем мазеудерживающие кольца. Их ширина определяет размер .

Замером находим расстояния на ведущем  валу и на ведомом валу .

Замером находим расстояние , определяющее положение шкива относительно ближайшей опоры ведомого вала. Примем окончательно .

8. Проверка долговечности  подшипника.

Ведущий вал. Из предыдущих расчетов имеем  и ; ; из первого этапа компоновки .

Реакции опор:

вертикальная плоскость: 

в плоскости XZ

В плоскости YZ

Проверка:   

.

 

Суммарные реакции:

Намечаем радиальные шариковые подшипники 304 (табл. П3)[1]:

; ; ; С=1939 кН и С₀=7,8 кН.

Эквивалентная нагрузка по формуле (9.3)[1]

,

в которой радиальная нагрузка P_r1=500H; осевая нагрузка P_a=0H; V=1 (вращается внутреннее кольцо); К_б=1 (табл. 7.2)[1]; К_т=1.05.

Отношения ;

Отношение

.

Расчетная долговечность, млн. об. :

Расчетная долговечность, ч,

.

Ведомый вал.Из первого этапа компоновки и ;

 

 

Реакции опор:

В плоскости XZ

Проверка:

В плоскости YZ

Проверка:

 

Суммарные реакции:

;

.

Выбираем подшипник по более нагруженной опоре 3.

Шариковые радиальные подшипники 307 средней серии(см.П3):

; ; ; С=33,2 кН и С₀=18 кН.

Отношения ;

Отношение

                                            

 

Расчетная долговечность, млн. об. :

Расчетная долговечность, ч,

;

Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников принимают  от 36 000 ч (таков ресурс самого редуктора) до 10 000 ч (минимально допустимая долговечность подшипника). В нашем случае подшипники ведомого вала 304 имеют ресурс , а подшипники ведомого вала 307 имеют .

 

Строим эпюры:

Ведущий вал:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ведомый вал:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. 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.

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 . Используя эти осевые линии, вычерчиваем в разрезе подшипники качения;

б) между торцами подшипников и внутренней поверхностью стенки корпуса вычерчиваем мазеудерживающие кольца. Их концы должны выступать внутрь корпуса на 1-2мм 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 (Ø40мм). Фиксация их в осевом направлении осуществляется заплечиками вала и торцами внутренних колец подшипников;

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

Используем фетровые уплотнения, т. к. допускаемое значение скорости <5м/с.

г) переход вала Ø40мм к  присоединительному концу Ø32мм выполняют  на расстоянии 10-15мм от торца крышки подшипника.

Длина присоединительного конца вала Ø32мм определяется длиной шкива.

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 5-10мм меньше длин ступиц.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Проверка прочности шпоночных соединений

  

     Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и  условие прочности по формуле (6.22)[1]

Допускаемое напряжение смятия при стальной ступице  , при чугунной ступице

Ведущий вал

; ;

Условие выполнено.

Ведомый вал

; ; ; длина шпонки ; момент на ведущем валу ;

Условие выполнено.

12. Уточненный расчет валов

  

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

Уточненный расчет состоит  в определении коэффициентов  запаса прочности n опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [n]. Прочность соблюдена при n³[n].

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал.

Материал вала тот же, что и  для шестерни (шестерня выполнена  заодно с валом), т.е. сталь 45, термообработка ¾ улучшение.

По табл. 3.3 при диаметре заготовки до 90мм (в нашем случае d_a1=78,96 мм) среднее значение

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных  напряжений

Сечение А–А. В этом сечении при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту возникают только касательные напряжения. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности

,

 

где амплитуда и среднее  напряжение отнулевого  цикла

.

 

При d=32 мм; b=10 мм; t₁=5 мм

;

.

Принимаем , и .

После подстановки

.

Такой большой коэффициент запаса прочности объясняется тем, что  диаметр вала был увеличен при  конструировании для согласования по размеру с диаметром вала электродвигателя.

По той же причине проверять  прочность в сечениях Б–Б и  В–В нет необходимости.

Ведомый вал.

Материал вала – сталь 45 нормализованная, .

Пределы выносливости и .

Сечение А–А.

Изгибающий момент в  горизонтальной плоскости

;

изгибающий момент в  вертикальной плоскости

;

суммарный изгибающий момент в сечении А–А

.

Момент сопротивления  кручению ( ; ; )

.

Момент сопротивления  изгибу

.

Амплитуда и среднее  напряжение цикла касательных напряжений

.

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

; среднее напряжение  .

 

 

 

Коэффициент запаса прочности  по нормальным напряжениям

.

Коэффициент запаса прочности  по касательным напряжениям

  .

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А–А

.

13. Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников

Посадки назначаем в  соответствии с указаниями, данными  в табл. 8.11[1].

Посадка зубчатого колеса на вал Н7/р6 по ГОСТ 25347-82.

Посадка звездочки цепной передачи на вал  редуктора Н7/h6.

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала к6. Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по Н7.

Остальные посадки назначаем, пользуясь данными табл. 8.11[1].

 

                                       14. Выбор сорта масла

 

Смазка зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого  колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса  до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны V_м определяем из расчета 0,25 дм³ масла на 1 кВт передаваемой мощности: .

По табл. 10.8[1] устанавливаем вязкость масла. При скорости рекомендуемая вязкость .Принимаем масло индустриальное И-30А по ГОСТ 29799-75.

Подшипники смазываем  пластичной смазкой, которую закладывают  в подшипниковые камеры при сборке. Периодически смазку пополняют через пресс-масленки. Сорт смазки – УТ-1.

 

 

 

 

 

                                               

 

                                             15. Сборка редуктора

 

Перед сборкой внутреннюю полость  корпуса редуктора тщательно  очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в  соответствии с чертежом общего вида 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 18´11´50 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  корпуса и крышки 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; регулируют тепловой зазор, подсчитанный по формуле (7.1)[1]. 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; закрепляют крышку болтами.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1.Курсовое проектирование  деталей машин: Учебно-справочное  пособие для 

ВУЗов / С.А.Чернавский и др.-М.: Машиностроение, 1984.

 

2 Шейнблид А.Е. Курсовое  проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов.-М.: Высшая школа, 1991.