KURSACh_DM

7.2 Колесо кованое, его размеры: d₃ = 178,57 мм, d_a3 = 183,57 мм, b₃ = 37,5 мм.

Диаметр ступицы

d_ст = 1,6∙d_к3 = 1,6∙55 = 88 мм.

Длина ступицы

l_ст = (1,0…1,6)∙d_к3 = (1,0…1,6)∙55 = 55…88 мм,

принимаем l_ст = 60 мм.

Толщина обода

принимаем

Толщина диска

С = 0,3∙b₃ = 0,3∙37,5 = 12,5 мм,

принимаем С=14 мм.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

29

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

8 Расчет шпоночных соединений

8.1 Для вех валов предусматриваем шпонки призматические со скругленными торцами ГОСТ 23360 – 78.

Материал шпонок – сталь 45 ГОСТ 1050 – 88 нормализованная.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

30

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

8.2 Условие прочности соединения по напряжениям смятия /2, с. 170/

(8.1)

где Т – момент на валу, Н∙м;

d – диаметр вала, мм;

h – высота шпонки мм;

l – длина шпонки, мм;

b – ширина шпонки, мм;

t_l – глубина паза вала ,мм;

− допускаемое напряжение смятия, МПа.

Размеры шпоночного соединения b, h, t_l выбираем в зависимости от диаметра вала d /2, с. 169/, а необходимую длину l определим, преобразовав формулу (8.1)

(8.2)

Допускаемое напряжение смятия учетом кратковременных перегрузок

/2, с. 170/.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

31

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

8.3 Шпоночное соединение, расположенное на выходе ведущего вала, на диаметре d = 55 мм имеет размеры bxh = 16x10 мм, t_l = 6,0 мм /2, с. 169/.

Длина шпонки при расчете по формуле (8.2) при моменте на ведущем валу Т₂ = 71,39 Н∙м (см. раздел 2.3)

Округляем до стандартного значения l₁ = 28 мм /2, с. 169/.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

32

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

8.4 Шпоночное соединение, расположенное на выходе ведомого вала, на диаметре d = 36 мм имеет размеры bxh = 12x8 мм, t_l = 5,0 мм /2, с. 169/.

Длина шпонки при расчете по формуле (8.2) при моменте на ведомом валу Т₃ = 174,44 Н∙м (см. раздел 2.3)

Округляем до стандартного значения l₂ = 63 мм /2, с. 169/.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

33

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

9 Проверка долговечности подшипников

Быстроходный вал

В общем случае номинальная долговечность (ресурс) подшипника в миллионах оборотов вычисляется по формуле /2, с. 211/

где - динамическая грузоподъемность, кН;

- показатель степени.

Соответствующая номинальной, долговечность в часах, при частоте вращения об/мин.

9.1.1 Расчетная долговечность в часах /2, с. 211/

, (9.1)

где n – частота вращения вала, об/мин.

L – расчетная долговечность, млн.об.

Расчетная долговечность в млн.об. /2, с. 211/

L=(C/R_э)^р, (9.2)

где С – динамическая грузоподъемность, кН;

R_э – эквивалентная нагрузка, кН;

р – показатель степени.

Для шариковых подшипников показатель степени р=3.

Эквивалентная нагрузка на подшипник

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

34

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

R_э=(X∙V∙R+Y∙R_а)∙К_б∙К_т, (9.3)

где X, Y – коэффициенты подшипника;

V – коэффициент подшипника

К_б – коэффициент безопасности;

К_т – температурный коэффициент

9.1.2 Проверим подшипник №307 по ГОСТ 8338 – 70 с динамической грузоподъемностью С=33,2 кН, статической грузоподъемностью С₀=33,2 кН /2, с. 393/.

Отношение F_a/C₀=396,72/33200=0,012, этой величине соответствует коэффициент e=0,19 /2, с. 212/.

Отношение F_a/R=396,72/1522,1=0,26>e, поэтому осевую нагрузку следует учитывать, тогда коэффициенты подшипника №307 X=0,56, Y=2,3 /2, с.213/.

При вращающемся внутреннем кольце V=1 /2,с. 212/. Для кратковременных перегрузок до 200% примем К_б=2,0 /2,с. 241/. Примем, что температура не превысит 100⁰С К_т=1 /2, с. 214/.

Тогда эквивалентная нагрузка на подшипник при расчете по формуле (9.3) равна

R_э=(0,56∙1∙1522,1+2,3∙396,72)∙2,0∙1=3,53 кН.

Расчетная долговечность, млн.об., при расчете по формуле (9.2) для подшипника №307 при С = 33,2 кН

L=(33,2/3,53)³=832,2 млн.об.

Расчетная долговечность, в часах, при расчете по формуле (9.1) при частоте вращения вала n₂=720 об/мин

,

Результат проверочного расчета положительный, поскольку требуемый срок службы часов больше вычисленного.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

35

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Тихоходный вал

В общем случае номинальная долговечность (ресурс) подшипника в миллионах оборотов вычисляется по формуле /2, с. 211/

где - динамическая грузоподъемность, кН;

- показатель степени.

Соответствующая номинальной, долговечность в часах, при частоте вращения об/мин.

9.2.1 Расчетная долговечность в часах /2, с. 211/

, (9.1)

где n – частота вращения вала, об/мин.

L – расчетная долговечность, млн.об.

Расчетная долговечность в млн.об. /2, с. 211/

L=(C/R_э)^р, (9.2)

где С – динамическая грузоподъемность, кН;

R_э – эквивалентная нагрузка, кН;

р – показатель степени.

Для шариковых подшипников показатель степени р=3.

Эквивалентная нагрузка на подшипник

R_э=(X∙V∙R+Y∙R_а)∙К_б∙К_т, (9.3)

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

36

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

где X, Y – коэффициенты подшипника;

V – коэффициент подшипника

К_б – коэффициент безопасности;

К_т – температурный коэффициент

9.2.2 Проверим подшипник №309 по ГОСТ 8338 – 70 с динамической грузоподемностью С=52,7 кН, статической грузоподъемностью С₀=52,7 кН /2, с. 393/.

Отношение F_a/C₀=396,72/52700=0,008, этой величине соответствует коэффициент e=0,19 /2, с. 212/.

Отношение F_a/R=396,72/4071.76=0,1<e, поэтому осевую нагрузку следует учитывать, тогда коэффициенты подшипника №307 X=1, Y=0 /2, с.213/.

При вращающемся внутреннем кольце V=1 /2,с. 212/. Для кратковременных перегрузок до 200% примем К_б=2,0 /2,с. 241/. Примем, что температура не превысит 100⁰С К_т=1 /2, с. 214/.

Тогда эквивалентная нагрузка на подшипник при расчете по формуле (9.3) равна

R_э=(1∙1∙4071,76+0∙396,72)∙2,0∙1=8,14 кН.

Расчетная долговечность, млн.об., при расчете по формуле (9.2) для подшипника №307 при С = 52,7 кН

L=(52,7/8,14)³=271 млн.об.

Расчетная долговечность, в часах, при расчете по формуле (9.1) при частоте вращения вала n₃=288 об/мин

,

Результат проверочного расчета положительный, поскольку требуемый срок службы часов больше вычисленного.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

37

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

7 Уточнённый расчёт валов редуктора

10.1 Общие положения к расчету

Коэффициент запаса прочности в сечении вала /2, с. 162/

где и - коэффициенты запаса усталостной прочности соответственно по нормальным и касательным напряжениям.

Они вычисляются по формулам /2, с. 162, 163/

где , - пределы выносливости материала при симметричном цикле изгиба и кручения соответственно, МПа;

, - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении соответственно;

, - масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений;

- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности и поверхностного упрочнения на усталостную прочность;

, - амплитуды циклов нормальных и касательных напряжений при изгибе и кручении соответственно, МПа;

, - коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла нормальных и касательных напряжений;

, - средние напряжения циклов нормальных и касательных напряжений соответственно, МПа.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

38

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

По рекомендации /5, с. 263, 264/ принимаем условно, что напряжения изгиба в валах изменяются по симметричному циклу /рисунок 8.1 а/, а напряжения кручения - по отнулевому /рисунок 8.1 б/.

Рисунок 7.1 - Иллюстрация условных циклов напряжении, принятых для расчёта валов.

а - симметричный цикл для напряжений изгиба;

б - отнулевой /пульсирующий/ цикл для напряжений кручения;

, - наибольшее и наименьшее по алгебраической величине напряжения цикла при изгибе; , - то же самое при кручении;

, - средние напряжения цикла при изгибе и кручении соответственно;

, - амплитуды напряжений цикла при изгибе и кручении соответственно.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

39

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

10.2 Расчёт быстроходного вала

10.2.1 Сечение А-А /см. рисунок п.7/.

В сечении А-А действуют суммарный изгибающий момент Н•м, а крутящий момент Н•м.

Пределы выносливости материала вала

_МПа;

_МПа;

Коэффициенты концентрации напряжений от посадки подшипника с натягом и массивные факторы при диаметре вала в сечении А-А мм и пределе прочности материала вала МПа, следующие /2, с. 166/

Коэффициент возьмём, полагая шероховатость вала под кольцом подшипника мкм /2, с. 162/.

Амплитуды циклов нормальных и касательных напряжений соответственно /см. рис. п.7/ при диаметре вала мм

МПа;

МПа;

Примечание – В приведённых выше формулах и - моменты сопротивления соответственно при изгибе и кручении для сечения вала А-А.

Значения коэффициентов и взяты для углеродистой стали с пределом прочности МПа /2, с. 162, 163/.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

40

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Среднее напряжение цикла /см. рисунок 7.1/ для нормальных напряжений , а для касательных - МПа /вычислено выше/.

Вычислим теперь коэффициенты запаса прочности по напряжениям нормальным и касательным соответственно /формулы (7.2) и (7.3)/.

Результирующий коэффициент запаса прочности по формуле (7.1) для сечения А-А.

что больше допускаемой величины /2, с. 162/. Следовательно, прочность вала в сечении А-А обеспечена.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

41

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

8 Смазка привода

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 70 мм. Это вынужденное решение связано с большими размерами колеса. Оно, однако, не приведет к заметному росту потерь мощности, так как окружная скорость колеса мала. При контактных напряжениях и скорости м/с, рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна м²/с /2, с. 248/. По рекомендации /2, с. 248/ выбираем масло И-40А (по ГОСТ 20799-75).

Для подшипников предусмотрено смазывание маслом, которое разбрызгивается на стенки корпуса и затем, стекая вниз, попадает в подшипники.

Для уплотнения зазоров между валами и проходными крышками подшипников предусмотрены стандартные резиновые манжеты, которые запрессовываются в крышки.

Все крышки подшипников уплотняются относительно корпуса картонными прокладками, смазанными герметиком. Разъём корпуса также уплотняется герметиком.

Для заливки масла и вентиляции редуктора на верхней части корпуса (крышке) предусмотрена крышка-отдушина, а в нижней части корпуса – сливная пробка с конической резьбой, которая обеспечивает герметичность без прокладки.

Объем масляной ванны составляет около 16 л. Это во много раз превышает норму из расчета 0,5...0,8 л/кВт /2, с. 251/.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

42

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

9 Сборка привода

В цех сборки фирмы "Редуктор" на специально оборудованную позицию поступают все составные части редуктора, которые перечислены в его спецификации.

Сначала собираются валы и сопряженные с ними детали (шпонки, зубчатые колеса, подшипники и пр.), предусмотренные чертежом. Способ сборки (посредством пресса, нагрева или свободно от руки) зависит от характера соединения.

Основание корпуса устанавливается на сборочный стенд и валы в сборе укладываются подшипниками в постели основания. Фланец основания корпуса смазывается герметиком, затем на него укладывается своим фланцем крышка корпуса, которая фиксируется штифтами и закрепляется болтами с пружинными шайбами.

В крышки быстроходного и тихоходного валов запрессовываются манжеты и все крышки вместе с уплотнительными прокладками, которые смазываются герметиком, устанавливаются на свои места и крепятся винтами.

Снаружи на корпус устанавливаются все детали, предусмотренные чертежом, и на этом сборка заканчивается.

Затем в редуктор заливается масло, он устанавливается на стенд и обкатывается без нагрузки по 20 минут в каждую сторону. При обкатке не должно быть повышенного шума и течи уплотнений.

После обкатки масло заменяется, все поверхности, кроме обработанных /концы валов/, окрашиваются, производится консервация, упаковка и заполнение паспорта. Итак, редуктор готов к отправке на предприятие фирмы-заказчика "Привод".

На предприятии, собирающем привод, на валы редуктора устанавливаются шпонки, насаживается с помощью специальных приспособлений шкив и фиксируется деталями, предусмотренными чертежом. На вал электродвигателя насаживается ведущий шкив.

Затем редуктор соединяется с рамой посредством шпилек с шайбами. Электродвигатель со шкивом устанавливается на свое место, на шкивы одеваются ремни, устанавливаются все крепежные детали двигателя и производится регулировка взаимного положения шкивов и предварительного натяжения ремней. Нормы на эту регулировку указываются в технических требованиях чертежа привода. После регулировки электродвигатель окончательно крепится к раме.

Электродвигатель собранного привода подключается к электросети и привод обкатывается без нагрузки по 5 минут в каждую сторону. При этом не должно быть повышенного шума, течи уплотнений и других дефектов.

После обкатки следует консервация, упаковка, оформление документов и отправка привода заказчику.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

43

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Литература:

1. Жингаровский А. Н., Кейн Е. И., Коновалов М. Н. Задания к расчетным работам по теории механизмов и машин: Методические указания. – Ухта: УГТУ, 2008. – 37с, ил.

2. Курсовое проектирование деталей машин: учебное пособие для уча­щихся Машиностроительных специальностей техникумов / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машинострое­ние, 1988. – 416 с.

3. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. пособие для студентов втузов / П.Г. Гузенков– 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1982.–351 с.

ДМ 80 00 00 00 ПЗ

Лист

44

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

ДМ 32 00 00 00 ПЗ

Лист

15

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Литература:

1. Жингаровский А. Н., Кейн Е. И., Коновалов М. Н. Задания к расчетным работам по теории механизмов и машин: Методические указания. – Ухта: УГТУ, 2008. – 37с, ил.

2. Курсовое проектирование деталей машин: учебное пособие для уча­щихся Машиностроительных специальностей техникумов / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машинострое­ние, 1988. – 416 с.

3. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. пособие для студентов втузов / П.Г. Гузенков– 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1982.–351 с.

ДМ 32 00 00 00 ПЗ

Лист

15

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

ДМ 32 00 00 00 ПЗ

Лист

15

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

ДМ 32 00 00 00 ПЗ

Лист

15

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

ДМ 32 00 00 00 ПЗ

Лист

15

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата