7.7. Определение эквивалентной динамической нагрузки р

Pa = (XVFra + YFaa)K_ · К_т

Pb = (XVFrb + YFab) K_ · К_т

где: X ─ коэффициент радиальной нагрузки

Y ─ коэффициент осевой нагрузки определяется по таблице, сравнивая со вспомогательным коэффициентом «е».

Таблица 7.3. Коэффициенты X и Y для радиальных и радиально-упорных однорядных шариковых подшипников.

Тип шариковых подшипников		Относительная нагрузка Fa/C0					e
			X	Y	X	Y
Радиальные однорядные		0.014 0.056 0.011 0.28 0.56	1	0	0.56 0.56 0.56 0.56 0.56	2.3 1.71 1.45 1.15 1.0	0.19 0.26 0.30 0.38 0.44
Радиально упорные		0.014 0.056 0.011 0.28 0.56	1	0	0.46 0.46 0.46 0.46 0.46	1.81 1.46 1.22 1.04 1.0	0.30 0.37 0.45 0.52 0.54
		- - -	1	0	0.43 0.41 0.39	1.0 0.87 0.76	0.57 0.68 0.8

C₀ – статическая грузоподъемность, Н.

Fa – осевая составляющая каждой опоры, Н.

Fr – суммарная составляющая каждой опоры, Н.

─ если X, Y ─ выбрать по таблице.

─ если X =1, Y = 0

V ─ коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца V = 1, при вращении наружного кольца V = 1,2

Faa; Fra ─ осевая и радиальная нагрузки на подшипнике.

K_ ─ коэффициент безопасности, учитывающий динамическую нагрузку; при спокойной нагрузке К_ = 1, при нагрузке с умеренными толчками К_ = 1,3…1,8

К_т ─ температурный коэффициент, при t° < 100° К_т = 1.

Рассчитав Ра и Рв, выбирают наиболее нагруженный подшипник и дальнейший расчет проводят по нему, в случае, если подшипники на 2^х опорах одинаковы.

7.8. Определение долговечности работы подшипника.

Под долговечностью подшипника L, понимают такой срок службы в течение которого подшипники, проработавшие при данных условиях нагружения без объявления признаков усталости материала, составляют 90% общего числа.

, где

L_h ─ долговечность, час.

L ─ долговечность, количество оборотов

n ─ угловая скорость, мин ^–1

С ─ динамическая грузоподъемность, Н

Р ─ наибольшая и двух опор вала эквивалентная нагрузка.

y – степенной коэффициент; для шариковых подшипников качения y=3; для роликовых подшипников качения y=3,3.

7.9. Выводы.

Долговечность подшипника не должна привышать 10tn, т. е. 350000 час.

3600 <L_h< 360000

В случае, если L_h< 36000 час, то необходимо увеличить грузоподъёмность подшипника, т. е. увеличить серию или выбрать подшипник следующим диаметром.

В случае, если L_h> 360000 час, то необходимо уменьшить грузоподъёмность или уменьшить диаметр вала под подшипник согласно условия в п. 6.2.2.7 по отношению и диаметру подшипника.

8. Эскизный проект редуктора.

Эскизный проект является наиболее ответственной частью курсовой работы, где принимаются основные конструктивные решения. При выполнении эскизного проекта студент пользуется примерами конструкций редукторов, представленных в атласах конструкций.

На этапе выполнения эскизного проекта проводится проработка конструкции зубчатых колес, валов, элементов корпуса редуктора, подшипниковых узлов. Соотношения конструктивных элементов зубчатых колес, крышек подшипниковых узлов, корпусов редукторов.

Конструирование зубчатых, червячных колес, червяков.

По результатам расчета в эскизном проекте вычерчиваются контуры зубчатых, червячных колес и червяков. Следующим шагом является конструктивная отработка их формы.

8.1.Цилиндрические зубчатые колеса внешнего зацепления.

Форма зубчатого колеса может быть плоской (рис. 8.1а) или с выступающей ступицей (рис. 8.1б).

Торцы ступицы определяют положение колеса на валу. Торцы зубчатого венца используют для установки заготовки при нарезании зубьев.

Рисунок 8.1. Конструкции цилиндрических колёс.

При небольших диаметрах колес их изготовляют из прутка, а при больших – заготовки получают свободной ковкой с последующей токарной обработкой. Чтобы уменьшить объем точной механической обработки, на дисках колес выполняют выточки глубиной 1,2 мм (рис. 8.1 а,б). При диаметре d_a<80 мм эти выточки, как правило, не делают.

Длину посадочного отверстия колеса l_ст принимают равной

,

где d – диаметр посадочного отверстия.

Диаметр ступицы d_ст и ширину торцов зубчатого венца принимают:

,

где m – модуль зацепления.

На торцах зубчатого венца выполняют фаски. Размеры фасок принимают f(0,6…0,7)m с округлением до стандартного значения. На прямозубых зубчатых колесах фаску выполняют под углом _ф=45⁰, на косозубых колесах при твердости рабочих поверхностей <HB350 под углом _ф=45⁰, а при >HB350 - _ф=15⁰.

Острые кромки на торцах ступицы, углах обода притупляют фасками, размеры которых принимают по таблице 8.1.

Таблица 8.1. Размеры фасок f, мм

d мм	Свыше 20 до 30	Свыше 30 до 40	Свыше 40 до 50	Свыше 50 до 80	Свыше 80 до 120	Свыше 120 до 150	Свыше 150 до 250
f мм	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0

8.2. Цилиндрические зубчатые колеса внутреннего зацепления.

Основные конструктивные элементы d_ст, l_ст, S, f (рис. а) в колесах внутреннего зацепления применяют по соотношениям для колес внешнего зацепления, которые приведены в п. 8.1. Но этот вариант можно применять в том случае, когда расстояние от наружной поверхности ступицы до внутренней поверхности зубчатого венца больше наружного диаметра D_е долбяка, которым изготавливают зубья. Контур долбяка показан на рисунке тонкими линиями.

В таблице 8.2 приведены диаметры D_e долбяка, ширина а канавки для выхода долбяка и размещения стружки, образующейся при долблении зубьев для прямозубых колес.

Таблица 8.2. Размеры ширины канавки.

M	1.5	1.75	2.0	2.25	2.5	2.75
De	54	56	56	54	55	55
a	5				6

Рисунок.8.2. Конструктивные размеры колёс с внутренним зацеплением.

8.3. Конические зубчатые колеса.

Конструктивные формы конических зубчатых колес с внешним диаметром вершин зубьев d_ae120 мм показаны на рис. 8.3. При угле делительного конуса 30 колеса выполняют по рис. 8.3, а, а при угле 45 - рис. 8.3, б. Если угол делительного конуса находится между 30 и 45, то допускаются обе формы конических колес. Размер ступицы определяют по формуле:

На рис.8.4 показана форма конического зубчатого колеса при внешнем диаметре зубьев d_ae>120 мм.

При относительно небольших диаметрах колеса изготавливают из прутка, при больших диаметрах заготовки получают свободной ковкой с последующей токарной обработкой.

Рисунок 8.3.Конструктивные размеры конических колёс

Рисунок 8.4.Конструктивные размеры конических колёс.

При любой форме колес внешние углы зубьев притупляют фаской f, обрабатывая колеса по внешнему диаметру d_ae параллельно оси посадочного отверстия. Торец зубчатого венца используют для установки заготовки при нарезании зубьев. Для уменьшения объема точной механической обработки выполняют выточки глубиной 1…2 мм.

8.4. Червячные колеса.

Основные геометрические размеры червячного колеса определяют из расчета. Чаще всего червяные колеса изготавливают составными. Центр колеса – из серого чугуна или из стали, зубчатый венец – из бронзы. Соединение венца с центром должно обеспечить передачу большого по величине вращающего момента и сравнительно небольшой осевой силы. Конструкция червячного колеса и способ соединения венца с центром зависят от масштаба выпуска. При единичном и мелкосерийном производстве, когда число изготовляемых червячных колес не превышает пятидесяти, зубчатые венцы соединяют с центром посадкой с натягом. Конструктивно это соединение оформляют так, как показано на рисунке 8.5.. При постоянном направлении вращения червячного колеса на наружной поверхности центра предусматривают буртик. Такая форма центра является традиционной. Однако наличие буртика усложняет изготовление и центра и венца, а никаких преимуществ при изготовлении или сборке нет. Поэтому в современных конструкциях соединение венца с центром следует выполнять без буртика (рисунок 8.5., б).

Рисунок 8.5. Конструктивные размеры червячных колёс.

Червячные колеса вращаются с небольшой скоростью. Поэтому нерабочие поверхности обода, диска, ступицы колеса оставляют необработанными и делают конусными с большими радиусами закруглений.

Острые кромки на торцах венца притупляют фасками f≈ 0,5m, где m – модуль зацепления, с округлением до стандартного значения.

Размеры других основных конструктивных элементов принимают по соотношениям, приведенным на рисунке 8.5.

8.5. Конструктивные особенности червяков.

Червяки выполняют стальными и чаще всего за одно целое с валом. Геометрические размеры червяка, в том числе длина нарезанной части b₁ и ориентировочное расстояние l между опорами, известны из расчета и эскизного чертежа редуктора. Поэтому при конструировании вала – червяка эти данные являются исходными.

Рисунок 8.6. Конструктивные размеры червяков.

На рисунке 8.6 приведены возможные варианты конструкции червяков. Одним из основных требований является конструктивное обеспечение высокой жесткости червяка. С этой целью расстояние между опорами стараются сделать как можно меньше. Диаметр вала – червяка в ненарезной части назначают таким, чтобы обеспечить по возможности способный выход инструмента. При обработки витков и необходимую величину упорного заплечика для подшипника.

При относиельно малом диаметре червяк приходиться выполнять по рисунку 8.6, б. В этом случаи высоту упорного заплечика в местах установки подшипников согласуют с наружным диаметром червяка. При необходимости буртики выполняют так, как показаны на рисунке 8.6, б.