Номер вала

3 Предварительный расчет валов

Крутящий момент в поперечных сечениях валов

Ведущего T_II= 71,52×10³ H×мм

Промежуточного T_III= 246,3×10³ H×мм

Ведомого T_IV= 716,7×10³ H×мм

Диаметр выходного конца ведущего вала при [t]_k=25^H/_мм²

диаметр шеек под подшипники принимаем d_n2=25 мм; под ведущей шестерней d_k2=32 мм

У промежуточного вала расчетом на кручение определяем диаметр опасного сечения (под шестерней) по пониженным допускаемым напряжениям.

[t_k] = 15^H/_мм²

принимаем диаметр под шестерней dк3=45 мм, найдем диаметр под колесом:

принимаем диаметр под подшипники d_n3=35 мм.

Ведомый вал.

Рассчитываем при [t]_k =25^H/_мм² диаметр выходного конца вала

Принимаем диаметр подшипниками d_n4 =55 мм, под колесом d_k4 =60 мм, d_l4=60мм.

5 Уточненный расчет вала

Уточненный расчет проведем для промежуточного вала. Составим расчетную схему. Все размеры возьмем из компановки: а=50мм; b=35мм.

Р_радС=1,208×10³Н

Р_осС=894Н

Р_окрС=3212,7Н

Р_радВ,Д=505,8Н

Р_осВ,Д=382,1Н

Р_окрВ,Д=1,336×10³Н

Построим по эпюру крутящих моментов:

Определим реакции в опорах:

В плоскости YOZ:

åM₃=0;

åM₃=-PрадВ×а+

+Р_радС(а+b)-

-P_радД(2b+a)+Y3×

×(a+b+b+a)=0

Истинное значение силы Y₄ направленно в противоположную сторону, от выбранного на схеме.

åМ₄=0;

åМ₄=-Р_радД×а+Р_радС×(а+b)-Р_радВ×(а+b+b)+Y₃×(a+b+b+a)=0;

Истинное значение силы Y₃ направлено в противоположную сторону от ранее выбранного направления.

Проверка:

åF_y=0;

Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости YOZ.

В плоскости XOZ:

Проверка :

2942.3+1.336∙10³+3212.7+1.336∙10³-2942.3=0;

M_Y3=0; M_Y4=0; M_YB=-X₃∙a=-147.1(H∙м)

M_YC=-X₃∙(a+b)-Pокрb∙b=-203.3 (H∙м)

M_YД=-Х₄∙а=-147,1(H∙м)

M_∑И3=0; M_∑И4=0;

Опасным сечением является сечение С:

Из условия прочности:

получим:

Принимаем d=45(мм)

6 Проверка долговечности подшипников

6.1 Ведущий вал

Роликоподшипники радиальные с короткими цилиндрическими роликами, однорядные. Тип 7305, ГОСТ 333-79, средняя серия d = 25, D = 62, B = 17, c = 2, D₁=67, Т =18.25, грузоподъемность = 2960, ролики D_T = 9.5, z = 13;

6.2 Промежуточный вал

Роликоподшипники радиальные с короткими цилиндрическими роликами, однорядные. Тип7307, ГОСТ 333-79, средняя серия d = 35, D = 80, B = 21, c=2.5, D₁=85, Т =22.75, грузоподъемность = 6100, ролики D_T = 11.7, z = 12;

6.3 Ведомый вал

Роликоподшипники радиальные с короткими цилиндрическими роликами, однорядные. Тип 7311, ГОСТ 333-79, средняя серия d = 55, D = 120, B = 27, c= 3, D₁=127, Т =31.5, грузоподъемность = 10200, ролики D_T = 16.7, z = 13;

Силы, действующие в зацеплении: P_окр = 1336 H, Р_рад = 506 H и Р_ос = 382 H.

Первый этап компоновки дал a = 50 мм, b = 35 мм

Определим реакции опор:

В плоскости yz

Y₂ (2a + 2b) = Р_окрa + Р_окр (a + 2b) = Р_окр(2a + 2b)

Y₂ = Р_окр = 1336 H.

Y₁ (2a + 2b) = Р_окр a + Р_окр (a + 2b) = Р_окр (2a + 2b)

Y₁ = Р_окр = 1336 H.

В плоскости yz

X₂ (2a + 2b) = Р_рад a + Р_рад (a + 2b) = Р_рад (2a + 2b)

X₂ = Р_рад = 506 H.

X₁ (2a + 2b) = Р_рад a + Р_рад (a + 2b) = Р_рад (2a + 2b)

X₁ = Р_рад = 1336 H.

Суммарные реакции

 H

 H

Находим осевые составляющие радиальных реакций конических подшипников по формуле:

S=0,83eR

S₂ = 0,83eR₂ = 0,83×0,36×1429 = 427 H;

S₁=0,83eR₁ = 0,83×0,36×1429 = 427 H;

здесь для подшипников 7305 параметр осевого нагружения е = 0,36, С = 33 кН.

Осевые силы подшипников. В нашем случае S₁ = S₂; Р_ос > 0;тогда F_oc1 = S₁ = 1429 H; F_oc2 = S₁ + Р_ос = 1811 H.

Так как реакции, действующие на подшипники равны, то рассмотрим один из подшипников. Рассмотрим левый подшипник.

Отношение , поэтому следует учитывать осевую нагрузку.

Эквивалентная нагрузка по формуле:

P_э2 = (XVR₂ + YF_oc2) K_б K_т;

для заданных условий V = K_б = K_т = 1; для конических подшипников при  коэффициент X = 0,4 и коэффициент Y = 1,67 (табл.9.18 и П7 Чернавский).

Эквивалентная нагрузка

P_э2 = (0,4 1429 + 1,67 1811) = 3024 H = 3,024 kH

Расчетная долговечность

 млн. об.

Расчетная долговечность

ч

где n = 720 об/мин – частота вращения ведущего вала.

Найденная долговечность приемлема.

7 Выбор смазки редуктора

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь надежную смазку.

В настоящее время в машиностроении для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач

заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Картерную смазку применяют при окружной скорости зубчатых колес и червяков от 0,3 до 12,5 м/с. При более высоких скоростях масло сбрасывается с зубьев центробежной силой и зацепление работает при недостаточной смазке. Кроме того, заметно увеличиваются потери мощности на перемешивание масла, и повышается его температура.

Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин. Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, чем выше контактные давления в зубьях, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес. Предварительно определяют окружную скорость, затем по скорости и контактным напряжениям находят требуемую кинематическую вязкость и марку масла.

В настоящее время широко применяют пластичные смазочные материалы ЦИАТИМ-201 и ЛИТОЛ-24, которые допускают температуру нагрева до 130°С.

Предельно допустимые уровни погружения колес цилиндрического редуктора в масляную ванну  , наименьшую глубину принято считать равной модулю зацепления. Наибольшая допустимая глубина погружения зависит от окружной скорости вращения колеса. Чем медленнее вращается колесо, тем на большую глубину оно может быть по­гружено.

В соосных редукторах при расположении валов в горизонтальной пло­скости в масло погружают колеса быстроходной и тихоходной ступеней. При расположении валов в вертикальной плоскости погружают в масло шестерню и колесо, расположенные в нижней части корпуса. Если глубина погружения колеса окажется чрезмерной, то снижают уровень масла и устанавливают спе­циальное смазочное колесо.

В конических или коническо-цилиндрических редукторах в масляную ванну должны быть полностью погружены зубья конического колеса или шестерни.

8 Проверка прочности шпоночного соединения

Все шпонки редуктора призматические со скругленными торцами, размеры длины, ширины ,высоты ,соответствуют ГОСТ23360-80. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная. Все шпонки проверяются на смятие из условия прочности по формуле:

Допускаемое напряжение смятия [d_см]=200МПа

Ведущий вал: 72,98·10³ Н·мм;

Выходной конец вала =Ø20мм; t₁=3.5мм; b·h·l =6·6·30;

Промежуточный вал: 252,5·10³ Н·мм;

Под колесом: Ø40мм; t₁=5мм; b·h·l =12·8·30;

Ведомый вал: 690,6·10³ Н·мм;

Под колесом: Ø58мм; t₁=6мм; b·h·l =16·10·50;

Выходной конец: Ø50мм; t₁=5,5мм; b·h·l =14·9·70;

9 Подбор муфты

Муфта упругая втулочно-пальцевая по ГОСТ 21424–75.

Отличается простотой конструкции и удобством монтажа и демонтажа. Обычно применяется в передачах от электродвигателя с малыми крутящими моментами. Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки. Из-за сравнительно небольшой толщины втулок муфты обладают малой податливостью и применяются в основном для компенсации несоосносги валов в небольших пределах (1...5 мм;  0.3…0,6 мм;  до 1 ).

Материал полумуфт – чугун СЧ20.

Материал пальцев – сталь 45.

Для проверки прочности рассчитывают пальцы на изгиб, а резину – по напряжениям смятия на поверхности соприкасания втулок с пальцами. При этом полагают, что все пальцы нагружены одинаково, а напряжения смятия распределены равномерно по длине втулки:

где z – число пальцев, z = 6. Рекомендуют принимать  = 1,8...2 МПа.

Тогда

(Иванов с.362)

Список используемой литературы

1.   М.Н. Иванов. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1991.

2.   П.Ф. Дунаев, О.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин. М.: «Высшая школа», 1985.

3.   В.И. Анурьев – Справочник конструктора–машиностроителя, т.1. М.: «Машиностроение», 1980.

4.   В.И. Анурьев – Справочник конструктора–машиностроителя, т.2. М.: «Машиностроение», 1980.

5.   В.И. Анурьев – Справочник конструктора–машиностроителя, т.3. М.: «Машиностроение», 1980.

6.   С.А. Чернавский и др. Курсовое проектирование деталей машин. М.: «Машиностроение», 1987.

7.   Д.Н. Решетов – Детали машин. Атлас конструкций. М.: «Машиностроение», 1970.

8.   М.И. Анфимов – Редукторы. Конструкции и расчет. М.: «Машиностроение», 1972.