2.5 Конструктивные элементы редуктора
Выпуск привода крупносерийный, способ получения заготовок корпуса и крышки редуктора – литье. Материал СЧ 20 ГОСТ 1412-85.
В таблице 2.6 приведены размеры основных элементов редуктора, которые использованы на чертежах.
Таблица 2.6 – Размеры основных элементов редуктора
|
Наименование размера: |
Обознач.: |
Рекомендации: |
Величина, |
Прим.: |
|
1.Толщина стенки: |
|
|
|
|
|
- литого корпуса: |
|
|
10 |
[7, c.234] |
|
- литой крышки: |
|
|
9 |
[7, c.239] |
|
2.Толщины: |
|
|
|
|
|
- фланца корпуса: |
|
|
12 |
[7, c.240] |
|
- фланца крышки: |
|
|
12 |
[7, c.240] |
|
- опорных лап: |
|
|
20 |
[7, c.243] |
|
- ребер жесткости: |
|
|
8 |
[7, c.234] |
|
3.Расстояния между деталями передач: |
|
|
450,0 |
[7, c.27] |
|
- между
|
|
|
12,0 |
[7, c.27] |
|
- между
|
|
|
36,0 |
[7, c.27] |
|
4.Диаметры винтов крепления: |
|
|
|
|
|
- крышки редуктора к корпусу: |
|
|
16,0 |
[7, c.240] |
|
- лап к раме: |
|
|
20,0 |
[7, c.243] |
|
- число
винтов
|
|
|
4 |
[7, c.243] |
|
- крышки к корпусу: |
|
|
8,0 |
[7, c.128] |
|
- крышки смотрового люка: |
|
|
3,0 |
[7, c.257] |
|
5.Диаметр штифтов: |
|
|
10 |
[7, c.240] |
|
6.Ширина: |
|
|
|
|
|
- фланца корпуса и бобышек: |
|
|
35,0 |
[7, c.240] |
|
- опорной лапы: |
|
|
45,0 |
[7, c.243] |
|
7.Расстояние от края до оси винтов: |
|
|
|
|
|
-
|
|
|
17 |
[7, c.240] |
|
-
|
|
|
18 |
[7, c.243] |
|
-
|
|
|
6,0 |
[7, c.128] |
:
и стенкой:
и дном:
:
:
:
:
2.6 Смазка зацеплений и подшипников
Быстроходная ступень: VБ = 0,60 м/с; sH = 652 МПа.
Тихоходная ступень: VТ = 0,12 м/с; sH = 914 МПа.
При скоростях V = 0,3…12,5 м/с [7, с.172] применяют картерную смазку окунанием зацеплений. В масло должны быть погружены колеса обеих ступеней редуктора
Глубина
погружения колеса быстроходной ступени
:
[7,
с.173]. При этом глубина погружения колеса
тихоходной ступени составит:
Высота
верхнего уровня масла в редукторе
Минимально необходимый объем масла для смазывания зубчатых передач:
л/кВт
л
Фактический
объем масла в картере редуктора
где Lвн, Bвн – внутренние длина и ширина корпуса редуктора.
Требуемая кинематическая вязкость масла [7, с.173] при sH свыше 600 МПа и VT = 0,12м/с m=60 мм2/с (при t0 = 40 0C). Рекомендуемая марка масла: И-Г-А-64 ГОСТ 20799-88
(m=61 …75 мм2/с).
Смазка подшипников осуществляется разбрызгиванием.
Выходные концы валов закрыты манжетными уплотнениями I-го типа по ГОСТ 8752-79 (Vвалов< 20 м/с), условия работы нормальные.
Для герметизации плоскость разъема крышки и корпуса редуктора перед окончательной сборкой должна быть покрыта тонким слоем герметика УТ-34 ГОСТ 24285-80.
2.7 Усилия в передачах
Усилия действующие в передачах показаны на рисунке 2.4.
Если смотреть с входного конца быстроходного вала, то вал II имеет правое вращение, вал III – левое.
Формулы для определения сил в передачах редуктора:
;
;
где
Консольная сила на входном конце вала II от упругой муфты FM = 4400Н. Результаты расчета сил представлены в таблице 2.7.
Таблица 2.7 – Усилия в передачах
|
Параметр |
Ступень редуктора |
Примечание | |
|
Быстроходная ступень |
Тихоходная ступень |
| |
|
Вращение Z1 |
правое |
левое |
Со стороны двигателя |
|
Z2 |
левое |
правое | |
|
Наклон зубьев Z1 |
левый |
левый |
|
|
Z2 |
правый |
правый | |
|
Момент Т1, Нм |
56,11 |
350,52 |
|
|
Диаметры d, мм |
48,36 |
61,82 |
|
|
Углы, град. b |
21,49 |
15,75 |
|
|
at |
21,69 |
21,04 | |
|
Силы, Н Ft |
|
|
|
|
Fa |
|
| |
|
Fr |
|
| |
2.8 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение
Предварительно для опор промежуточного и тихоходного валов были приняты конические роликоподшипники повышенной грузоподъемности легкой узкой серии по ГОСТ 27365-87. Для быстроходного вала в качестве опор принимаем шарикоподшипники радиальные типа 207 по ГОСТ 8338-75.
Таблица 2.8 – Параметры опор валов
|
Параметры |
Валы |
Примечания | ||
|
Входной |
Промежуточный |
Выходной | ||
|
Диаметр шипа вала dП, мм |
35 |
40 |
80 |
с. 18 |
|
Подшипник |
207 |
7208 |
7216 |
|
|
Габаритные размеры DxВ, мм |
72х17 |
80х18 |
140х28,5 |
|
|
Параметр e |
- |
0,37 |
0,43 |
|
|
Установка |
«враспор» |
«враспор» |
«враспор» |
|
|
Расстояние
|
- |
16,4 |
30,01 |
|
,
ммНа рисунке 2.5 приведены расчетные схемы валов, усилия F в передачах и консольные нагрузки, реакции R в опорах, эпюры изгибающих моментов Mx в горизонтальной и My в вертикальной плоскостях и крутящих моментов Т.
Примечание – При расчете валов условно принято плоскость Х располагать по направлению окружных сил Ft в зацеплениях, плоскость Y - перпендикулярно X, т.е. Y – в плоскости расположения валов редуктора.
Обозначено: I – опора, воспринимающая только радиальную силу Fr; II – опора, воспринимающая Fr и осевую силу Fa. Длины участков вала li приняты с чертежа редуктора.
Консольная сила от упругой муфты FM на выходном конце тихоходного вала прикладывается в плоскости Х так, чтобы увеличивались прогибы вала от окружной силы Ft.
Результаты расчета валов представлены в таблице 2.9.
Таблица 2.9 – Формуляр для расчета валов
|
Параметры |
Формула, источник |
Результаты расчетов по валам |
Приме-чание | ||||||
|
наименование |
обоз-начение |
Быстроходный |
Промежуточный |
Тихоходный | |||||
|
Длина, мм |
l1 |
С чертежа редуктора |
60 |
30 |
28 |
Рис. 2.5 | |||
|
|
l2 |
35 |
30 |
28 | |||||
|
|
l3 |
35 |
60 |
84 | |||||
|
Реакции опор, Н |
|
Условия равновесия балок на 2-х опорах |
|
|
|
| |||
|
- в плоскости Х |
RIX |
967,5 |
-4847,1 |
-1898,6 |
| ||||
|
|
RIIX |
1251,0 |
-8813,4 |
-13841,4 |
| ||||
|
- в плоскости Y |
RIY |
-1326,8 |
2060,6 |
5586,9 |
| ||||
|
|
RIIY |
-184,2 |
3224,4 |
-1224,8 |
| ||||
|
- суммарные радиальные |
RI |
|
1642,1 |
5266,9 |
5900,7 |
| |||
|
RII |
|
1264,5 |
9384,7 |
14212,0 |
| ||||
|
Изгибающие моменты в расчетных сечениях, Нм |
|
|
|
|
|
| |||
|
- в плоскости Х |
MX1 |
|
-8,2 |
8,2 |
193,9 |
-193,9 |
132,9 |
-132,9 |
|
|
|
MX2 |
|
-56,3 |
56,3 |
572,9 |
-572,9 |
-528,0 |
528,0 |
|
|
- в плоскости Y |
MY1 |
|
-47,0 |
47,0 |
-82,4 |
-59,9 |
-391,1 |
-85,7 |
|
|
|
MY2 |
|
-13,8 |
-8,3 |
-110,7 |
-331,8 |
0,0 |
0,0 |
|
|
- суммарные |
M1 |
|
47,7 |
47,7 |
210,7 |
| |||
|
|
M2 |
|
58,0 |
56,9 |
583,5 |
| |||
|
Вращающий момент , Нм |
Т |
|
56,1 |
350,5 |
1638,8 |
| |||
|
Эквивалентный момент, Нм |
МЕ1 |
|
68,1 |
365,1 |
1478,1 |
| |||
|
|
МЕ2 |
|
75,6 |
728,3 |
1337,7 |
| |||
|
Диаметр вала в расчетном сечении, мм |
d |
|
42,1 |
40,0 |
80,0 |
| |||
|
Эквивалентное напряжение, МПа: |
sE1 |
|
10,3 |
116,0 |
29,4 |
| |||
|
- при перегрузках |
sEmax |
|
23,7 |
266,7 |
67,7 |
KП=1,6 | |||
|
Материал вала |
|
Сталь |
45 |
45 |
45 |
| |||
|
- предел текучести, МПа |
sT |
[7, с.165] |
650 |
650 |
650 |
| |||
|
Допускаемое напряжение, МПа |
[s] |
|
|
325 |
325 |
ST =2 | |||
|
Условие
статической прочности выполняется:
| |||||||||
Примечание:
В формуле напряжения sEmax коэффициент перегрузки КП=Tmax/T=2,3 – по характеристике двигателя; sE взято найбольшее.
Минимальный коэффициент запаса прочности по пределу текучести ST = 1,3…2
2.9 Подбор подшипников качения
2.9.1. Нагрузка на опорах валов Fr и Fa приведена в таблице 2.10.
Fs = e΄Fr,
где e΄ - параметр осевого нагружения:
а) e΄ = 0,83 e – для роликовых конических ПК;
б) e΄ = e – для радиально-упорных шариковых ПК
Таблица 2.10 – Силы Fr и Fa на подшипниках
|
Параметр |
Вал | |||
|
быстроходный |
промежуточный |
тихоходный | ||
|
1. Внешняя нагрузка на опорах | ||||
|
|
1642,1 |
5266,9 |
5900,7 | |
|
|
1264,5 |
9384,7 |
14212,0 | |
|
FA, Н |
898,2 |
2264,4 |
3162,6 | |
|
2. Параметры подшипника | ||||
|
Подшипник |
205 |
7208 |
7216 | |
|
Параметр е |
- |
0,37 |
0,43 | |
|
Силы, Н |
|
|
| |
|
S1 |
- |
1682 |
867 | |
|
S2 |
- |
2902 |
5182 | |
|
3. Расчетная осевая нагрузка Fa, Н | ||||
|
Расчетная схема |
|
|
| |
|
Условие равновесия |
|
|
| |
|
Условие сборки |
| |||
|
Допустим
|
0 |
1682 |
867 | |
|
тогда Fa2 |
| |||
|
898,2 |
|
Принимаем
| ||
|
Условие сборки (регулирования) выполняются: силы Fa1 и Fa2 найдены верно. | ||||
,
Н
,Н
;
,
2.9.2. Проверка долговечности подшипников быстроходного и тихоходного валов выполнена в таблице 2.11.
Таблица 2.11 – Формуляр для проверки долговечности подшипников качения
|
Параметры |
Формулы, источник |
Результаты расчета по валам |
Приме-чания | |||
|
Наименование |
Обозна-чение |
Быстроходный вал |
Промежуточный вал |
Тихоходный вал |
| |
|
Типоразмер подшипника |
|
|
207 |
7208 |
7216 |
ГОСТ 27365-87 [7, с.422] |
|
Динамическая радиальная грузоподъемность, Н |
Сr |
|
25500 |
46500 |
140000 |
|
|
Расчетная нагрузка, Н |
Fr1 |
таблица 2.10 |
1324,2 |
5479,8 |
2430,5 |
|
|
|
Fа1 |
- |
1682 |
867 |
| |
|
|
Fr2 |
1264,5 |
9384,7 |
14212,0 |
| |
|
|
Fа2 |
898,2 |
3946 |
5182 |
| |
|
Диаметр вала, мм |
d |
|
35 |
40 |
80 |
|
|
Частота вращения, мин-1 |
n |
|
236 |
36 |
7,5 |
|
|
Коэффициент вращения кольца |
V |
|
1 |
1 |
1 |
|
|
Отношение |
|
|
|
|
|
|
|
- опора I |
|
|
- |
0,33 < е |
0,36 <e |
|
|
- опора II |
|
|
0,58 > e |
0,404 > e |
0,36< e |
|
|
Коэффициенты нагрузки |
X; Y |
|
0,56; 1.99 |
0. 4;1.4 |
0,4; 1,4 |
|
|
Эквивалентная радиальная динамическая нагрузка, Н |
Pr1 |
|
2891 |
3179,77 |
1037,42 |
|
|
Pr2 |
|
4148 |
7854,12 |
11142,99 |
| |
|
Коэффициент приведения переменной нагрузки |
m |
|
0,8 |
0,8 |
0,8 |
|
|
Расчетная эквивалентная нагрузка, Н |
Prv |
|
3320 |
5969,13 |
8468,67 |
|
|
Расчетная долговечность, ч |
p |
|
3 |
10/3 |
10/3 |
|
|
|
a1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
a23 |
|
0,7 |
0,6 |
0,6 |
S=0,9 |
|
|
Lh |
|
22400 |
260000 |
900000 |
|
|
Необходимая долговечность, ч |
[L] |
|
4599 |
4599 |
4599 |
|
2.10. Расчет шпоночных соединений
Принимаем шпонки призматические по ГОСТ 23360-78 [7, с.433].
Напряжения смятия [8, с.128]:
(2.39)
где lp = l – b – расчетная длина шпонки;
lст – длина ступицы насаживаемой детали;
k = h – t1 – расчетная высота шпонки;
-
допускаемое напряжение смятия: для
шпонок из стали 45 sT
= 650 МПа,
[S]=2
– коэффициент запаса прочности [8,
с.131];
Размеры шпонок и расчет sсм даны в таблице 2.12.
Таблица 2.12 – Расчет шпонок
|
Параметр |
| ||||
|
наименование |
обозн. |
шкив |
Колесо цилиндрическое |
Колесо цилиндрическое |
муфта |
|
Диаметр вала, мм |
d |
28 |
48 |
90 |
70 |
|
Момент, Нм |
Т |
55 |
346 |
1638 |
1638 |
|
Длина ступицы Шпонка ГОСТ23360 |
lст |
50 |
45 |
90 |
110 |
|
- размеры, мм |
|
8х7х36 |
14х9х36 |
25х14х70 |
20х12х90 |
|
|
t1 |
4 |
5,5 |
9 |
7,5 |
|
|
к |
3,3 |
3,8 |
5,4 |
4,9 |
|
Напряжения, МПа |
sсм |
60 |
140,5 |
89 |
122,5 |
Рисунок 2,6 – Размеры шпонок
