Напряжения изгиба по формуле (2.3) F1 = 18 151,814,070,940,64 / (271,5) = 68,3 < 313 МПа; Условие изгибной выносливости зубьев выполняется.
2 Максимальные изгибные напряжения при кратковременной перегрузке [3, c. 8] Fmax = F (Tmax/ T) FPmax: Fmax1= 68,32,1 = 143 1815 МПа;Условие прочности выполняется. 2.3 Конструкция зубчатых колес1. Зубья шестерни нарезаны на входном валу.
2.Конструкция колес показана на рисунке 2.2, размеры их даны в таблице 2.5 [4, c. 62 и 69] или [7, c. 44 и 49]. Производство мелкосерийное, диаметр da2 500 мм, заготовки колес-поковки. Таблица 2.5 — Размеры колес в соответствии с рисунком 2.2Наименование.
РекомендацииРазмер, мм1 Диаметр вершинda2таблица 1.9141,232Ширинавенцаb2таблица 1.9323.
Диаметрвала dподраздел 1.4 304 Толщинаобода S2,5m + 0,05 b25,355 Фаска f (0,5…0,6)mn0,96 Радиус RR 672.
4 Конструктивные элементы редуктора.
Выпуск привода мелкосерийный, способ получения заготовок корпуса и крышки редуктора — сварка. Материал — сталь Ст3 ГОСТ 380–94.В таблице 2.6 приведены размеры основных элементов редуктора по рекомендациям [4]*.Таблица 2.6 — Размеры элементов редуктора.
Наименование размера.
Обоз-наче-ние.
ФормулаВеличина, мм.
Приме-чаниерасчетнаяпринято1 Толщина стенки — литого корпуса1,2(TT)0,25 63,76[4,c.257] - литой крышк 10,9 63,376 1) — сварного корпуса.
С0,835 — сварной крышки.
С10,81 351).
2 Толщины : — фланца корпусаS1,5C6.487 — фланца крышкиS11,5C15.856 — опорных лапS32,35C10.1510 — ребер жесткости S4(0,9…1)C13.943 Компоновочный размерLaW + 0,5(da1+ da2)172180[4, c.46]Зазоры: между колесами и стенкой: — по диаметрам и торцамаL1/3 + 3рис. 1.3, а8,5711[4, c.45] - между da22) и дномb0 (3…4)а33…4435[4, c.45]4 Диаметры винтов крепления 4): — крышки редуктора к корпусуd11,25 TT1/3 105,76[4, c.264] - лапы к рамеd21,25 d17,58 — число винтов d2zприaw315 мм4awT== 150 — крышки смотрового люка d4(0,5…0,6) d1 63…3,655 Ширина: — фланца корпуса и бобышек подшипников — опрной лапы.
К1К2 2,1d1 + k5)(2,3…2,5) d0 +k25362536[4, c. 264]d0 =137,12.5 Смазка зацеплений и подшипников.
Скорости и контактное напряжения редуктора: v = 2.28 м/сHБ = 499 МПаПри скоростях v= 0,3…12,5 м/с [6,c.172] применяют картерную смазку окунанием зацеплений. Глубина погружения колеса тихоходной ступени редуктора hП≥2m=3Высота верхнего уровня масла в редукторе hМ =Δ3+hП=40+3=43мм.
Фактический объем масла в картере редуктора V = Lвн∙Ввн∙hM =223∙53∙43=0,508· 106V=0,508л где Lвн, Ввн — внутренние длина и ширина корпуса редуктора из его чертежа. Требуемая кинематическая вязкость масла [7, c.173] при σНдо 600 и vБ= 1,12м/с — =68 мм2/с (при t0 = 40 0).Рекомендуемая марка масла.
И-Г-А-68ГОСТ 20 799−88Выходные концы валов закрыты манжетными уплотнениями -го типа по ГОСТ 8752–79.Для герметизации плоскость разъема крышки и корпуса перед окончательной сборкой должна быть покрыта тонким слоем герметика УТ-34 ГОСТ 24 285–80.
2.6 Усилия в передачах.
Усилия, действующие в передачах, показаны на рисунке 2.
2.Рисунок 2.2 — Усилия в передачах.
Формулы сил цилиндрической передачи [3,с.21]: окружная сила — ;радиальная сила — ;осевая сила — где. Консольная сила от муфты на входном конце быстроходного вала: Результаты расчета сил приведены в таблице 2.
6.Таблица 2.6 — Усилия в передачах.
Силы в зацеплении.
Значение силы, Нна шестернена колесе.
ОкружнаяFt1 = Ft2 = 1851,1РадиальнаяFr1 = Fr2 = 694,1ОсеваяFa1 = Fa2 = 459,16Fa2 = Ft2tg =459,16Где где — угол зацепления=20°; - угол наклона зуба.
2.7 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение.
Предварительно для опор всех валов были приняты шариковые радиальные однорядные подшипники легкой серии по ГОСТ 8338–75 (таблица 2.7) [6, с.422]. Таблица 2.7 — Параметры опор вала.
ПараметрыВалвходнойвыходной.
Диаметр цапфы вала dП, мм2530.
Подшипник7205А7206АНаружный диаметр D, мм5262.
Ширина B, мм16,2517,25Параметр е0,360,36Установка.
Определение реакций в опорах и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов выходного вала: Проверку будем вести для ведомого вала. Исходные данные: Ft1 = Ft2 = 1851,1Н, Fr1 = Fr2 = 694,1Н, Fa1 = Fa2 = 459,16 Нl1=35, l2=35, l1=41 Рассматриваем вертикальную плоскость (ось у) Изгибающий момент от осевой силы Fа будет: Нм. Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.
1mАу=02mВу=0Проверка:FКу=0RАyFr+ RBy=347,55−694,1+346,63=0Назначаем характерные точки 1,2,2', 3 и 4 и определяем в них изгибающие моменты:
М1у=0;М2у= RАy· а;М2у=346,63·0,035=12,13 Нм;М2у =12,1Нм;М2'у= М2уMа;М2'у=12,13 -31,93=-19,8Нм;М3у=0;М4у=0;Рассматриваем горизонтальную плоскость (ось х)1mАх=0;
— RВх· (a+b) — Ft· a=0;RВх=-925,58Н2mВх=0;
— RАх· (a+b)+Ft·b= 0;ПроверкаmКх=0;
— RАх+ Ft-RВх=-925,58+1851,1−925,58=0Назначаем характерные точки 1,2,2', 3 и 4 и определяем в них изгибающие моменты:
М1х=0;М2х= -RАх· а;М2х=-925,58·0,035:М2х=-32,39М3х=0;Строим эпюру изгибающих моментов Му, Нм Крутящий момент.
ТI-I=0;ТII-II=T2=95,57 Нм;Рисунок 2.2 2.8 Проверочный расчет подшипников выходного вала долговечность.
Расчет будем проводить для подшипников 7206А ГОСТ 27 365–87.е=0,36.Вычисляем осевые составляющие реакций опор от действия радиальных сил: Определяем расчетные осевые нагрузки Ra1 и Ra2 с учетом расположения подшипников враспор:
Определяем соотношениегде V — коэффициент вращения: при вращении внутреннего кольца V=1, наружного — V=1,2, и сравнивают его с коэффициентом е: X=1, Y=0.Определяем эквивалентную динамическую нагрузку по формуле:
где Кσ - коэффициент безопасности: при спокойной нагрузке Кσ= 1;КТ — температурный коэффициент: при температуре подшипника менее 100 °C КТ= 1. Вычисляем требуемую динамическую грузоподъемность подшипников по формуле:
Подшипники пригодны для установки на данном валу.
2.9 Расчет шпоночных соединений.
Принимаем шпонки призматические по ГОСТ 23 360– — 78 [6,с.432]. Для соединений деталей с валами принимаются призматические шпонки со скругленными торцами по ГОСТ 8789–68. Материал шпонок — сталь 45 нормализованная. Прочность соединений проверяется по формуле: [6,с.107]: d — диаметр вала в месте установки шпонки — размеры шпонки: длина l; ширина b; высота h; глубина паза вала t1Для соединения вала электродвигателя с выходным концом ведущего вала при d1=24 мм выбираем шпонку с параметрами b х h х l = 8×7×32; t = 4 мм — Применяем муфтуДля крепления зубчатого колеса при d2˝=34мм выбираем шпонку b х h х l = 8×7×25; t1 = 5 мм.
Для стальной ступицы -3.ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТМатериал выходного вала — сталь 45; термообработка — улучшение, Определим запас прочности, под серединой зубчатого колеса. Максимальный изгибающий момент.
МКР=Т2=95,57 Н· мм.
И концентрация напряжений обусловлена шпоночной канавкой. Коэффициенты запаса прочности [17, с 276]. При диаметре вала d=30 мм, масштабные коэффициенты; [17, с 279]. Для улучшенной поверхности коэффициент упрочнения [17, с 279]. Для стали 45 коэффициент [17, с 279]. Коэффициент концентрации напряжений от шпоночной канавки [17, с 278]. Моменты сопротивления сечения с учетом шпоночной канавки:
Напряжение в сечении.
Для редукторных валов [17, с 279]. Условие выполняется.
ЛИТЕРАТУРА
1. Энергетический и кинематический расчеты приводов: Метод. указания по дисциплине «Детали машин «для студентов машиностроительных спец. всех форм обучения / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов.
Н.Новгород, 2000. — 27 c. 2. Зубчатые и червячные передачи. Ч. I: Проектировочный расчет: Метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Ю. П. Кисляков, Л. Т. Крюков.
Н.Новгород, 2000. 31c. 3. Зубчатые и червячные передачи. Ч. II: Проверочный расчет. Силы в зацеплениях: Метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Ю. П. Кисляков, Л. Т. Крюков.
Н.Новгород, 2001. 24 с.
4. Ременные передачи. Ч. I: Методика расчета: Метод. указания по дисципли-не «Детали машин» для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Н. В. Дворянинов, Ю. П. Кисляков.
Н.Новгород, 1999. 31 с. 5. Ременные передачи. Ч. II: Примеры расчета: Метод. указания по дисцип-лине «Детали машин» для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Н. В. Дворянинов, Ю. П. Кисляков.
Н.Новгород, 1999.-16 с. 6. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин.
М.: Высш. шк., 2001. 447 с. 7. Решетов Д. Н. Детали машин.
М.: Машиностроение, 1989. 496 с. 8. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование.
М.: Машиностроение, 2002. 536 с. 9. Иванов М. Н. Детали машин. Учебник для машиностроительных специальностей вузов/М.Н.Иванов, В. А. Финогенов — 9-е изд., испр.
М.:Высш.
шк., 2005.-408 с.:ил. 10. Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для втузов/С.А.Чернавский, Г. А. Снесарев и др.-5-е изд., перераб. и доп.- М.:Машиностроение, 1984.-560 с., ил. 11. Николаев Г. А. Сварные конструкции.
Изд. 3-е, перераб.
М., Машгиз, 1962,552 с. 12. Детали машин: Атлас конструкций: В 2 ч., 5-е изд. / Под ред. Д. Н. Решетова.
М.: Машиностроение, 1992. 13. Атлас конструкций узлов и деталей машин: Учеб. пособие/ Б. А. Байков, А. В. Клыпин, И. К. Ганулич и др.;Под ред. О. А. Ряховского.
М.:Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007.-384 с.:ил. 14. Анфимов М. И. Редукторы. Конструкции и расчет:
Альбом.-4-е изд., перераб. и доп.-М.:Машиностроение, 1993.-464 с.:ил. 15. Ульянов А. А. Детали машин:
учеб.пособие для студентов машиностроительных и механических специальностей всех форм обученияобучения/А.А.Ульянов;
НГТУ.
Н.Новгород, 2006.
199 с. 16. Чернавский С. А. и др. Курсовое проектирование деталей машин — М: Машиностроение, 1988 — 416 с.: ил. 454 с.17 П. Г. Гузенков «Детали машин» 1969 г.
