3.4 Предварительное определение диаметров валов

На начальной стадии проектирования расположение плоскостей действия нагрузок неизвестно, поскольку неизвестны осевые размеры зубчатых колес, подшипников, зависящие от диаметра вала. Известен только крутящий момент. Он максимален на выходном валу, минимален на входном и определяется по формуле (5.2), на промежуточных валах его можно определить по формуле (5.3).

Расчет диаметра вала производится из условия прочности только на кручение по пониженному допускаемому напряжению с тем, чтобы компенсировать влияние изгибных напряжений, переменность режима нагружения и концентрацию напряжений.

Диаметры выходных концов вала определяют по уравнению:

, (23)

где Т – крутящий момент Н×м;

[] – допускаемое напряжение материала вала на кручение в МПа.

Для выходных концов валов, изготовленных из сталей Ст5, Ст6, 45, []=20…25МПа, причем для быстроходных валов значения [] понижают. Диаметры входного и выходного концов валов необходимо согласовывать с посадочными диаметрами электродвигателей, стандартных муфт. При соединении стандартной муфтой вала двигателя с концом быстроходного вала редуктора рекомендуется принимать диаметр последнего не менее 0,8 диаметра вала двигателя.

Диаметр вала 1:

мм.

Диаметр вала 2:

мм.

Диаметр вала 3:

мм.

С понижением скорости допускаемое напряжение увеличиваем. Результат кинематического и геометрического расчетов редуктора представляют в уточненной кинематической схеме привода. Для рассматриваемого примера она приведена в приложении А.

4 Расчет времени разгона и останова

4.1 Выбор подшипников

Типоразмеры подшипников качения ограничены стандартами. Тип подшипника выбирается с учетом величины и направления нагрузки, действующей на вал (радиальная, осевая, радиальная и осевая). Так, для прямозубых цилиндрических, цилиндрических фрикционных передач можно использовать радиальные шарикоподшипники; для косозубых цилиндрических, червячных, конических, винтовых передач – радиально-упорные подшипники.

Внутренний диаметр d подшипника подбирают по диаметру вала, рассчитанному или принятому.

Для вала I можно принять радиально-упорные подшипники с внутренним диаметром 10 мм, схема крепления на рисунке 6 а, шариковые (приложение Д) или роликовые (приложение Ж). Принимаем радиально-упорный подшипник типа 6200 с размерами d₁=10 мм; D=30 мм; B=T=9 мм.

Для валов II и III можно принять радиальные подшипники типа 302 и типа 305. Радиальный подшипник 302 имеет размеры d₂=15; D₂=42; B₂=13. Радиальный подшипник типа 305 имеет размеры d₃=25; D₃=62; В₃=17.

Учитывая размеры стандартизированных покупных узлов редуктора, т.е. выбранных типов подшипников, окончательные размеры диаметров валов принимаем следующие: диаметр первого вала – d₁=10 мм, второго – d₂=15мм; третьего – d₃=25 мм

4.2 Компоновочная схема редуктора

На время разгона и останова привода ленточного транспортера влияют параметры выбранного электродвигателя и инерционные характеристики подвижных звеньев привода. Для звеньев, совершающих вращательное движение, – это моменты инерции звеньев, которые зависят от размера и масс звеньев. Так как в задании моменты инерции вращающихся составляющих привода (двигателя, муфты, ленточного транспортера) заданы через величину момента инерции редуктора для уточнения размеров вращающихся звеньев редуктора проведем его компоновку.

Компоновка редуктора выполняется для:

- размещения внутри редуктора зубчатых колес всех ступеней, так чтобы получить минимальные внутренние размеры редуктора;

- проверки, не накладываются ли валы (зубчатые колеса) одной ступени редуктора на валы (зубчатые колеса) другой ступени;

- определения длины и диаметров валов (зубчатых колес), их масс;

- определения моментов инерции валов всех ступеней редуктора и момента инерции редуктора, приведенного к входному валу.

Исходными данными для компоновки являются межосевые расстояния, размеры зубчатых колес, подшипников, диаметров валов.

Размеры, необходимые для выполнения компоновки:

- длину ступицы, устанавливаемой на вал детали, принимают L_ст = (1,6 … 1,8)d_вал

мм

мм

- расстояние от внутренней стенки редуктора до боковой поверхности вращающейся детали принимают С = 8 … 10 мм

С=9 мм

- радиальный зазор между зубчатым колесом одной ступени и валом другой ступени принимают С₁ = 8 … 10 мм;

С₁=9 мм

- принимают расстояние в осевом направлении между вращающимися частями, смонтированными: на одном валу – С₂ = 0 … 5 мм, на разных валах – С₃ = 6 … 8 мм;

С₂=3 мм

С₃=7 мм

- расстояние от боковых поверхностей элементов, вращающихся вместе с валом, до неподвижных наружных частей редуктора принимают: С₄ = 6 … 8 мм;

С₄=7 мм

- радиальный зазор от поверхности вершин зубьев до внутренней поверхности стенки редуктора принимают: С₅ = 8 … 10 мм;

С₅=9 мм

- ширину h₁ крышки подшипника шириной B принимают: h₁ = (0,8 … 1,2) B;

h₁=10 мм

- высота h головки болта зависит от диаметра D наружного кольца подшипника, ее принимают: при D от 62 мм до 95 мм – h = 8 мм.