Колесо:

Шестерня:

Радиальная сила:

Колесо: Ft2?tgб4311,15 •tg20

где - угол зацепления.

Шестерня:

4. Эскизное проектирование редуктора

4.1 Выбор материала валов

В качестве материала валов (как быстроходного, так и тихоходного) применяем марку стали 40Х со следующими характеристиками (1/табл.3.2): , , . Вид механической обработки - обточка. Валы без поверхностного упрочнения.

2. Выбор допускаемых напряжений на кручение.

Так как для быстроходных валов используют меньшие значения ,а для тихоходных - большие, то для дальнейшего расчета быстроходного вала принимаем , для тихоходного - .

Вал - шестерня:

1. Ступень вала под полумуфту:

Размер фаски

2. Ступень вала под уплотнение крышки с отверстием и подшипник:

- диаметр 2-й ступени;

3. Ступень под шестерню:

;

4. Ступень вала под подшипник:

- диаметр 4-й ступени;

Вал - Колесо:

1. Ступень вала под открытую передачу:

- диаметр 1-й ступени;

> 84 мм (с учетом муфты)

Размер фаски

2. Ступень вала под уплотнение крышки с отверстием и подшипник:

- диаметр 2-й ступени;

;

3. Ступень под колесо:

- диаметр 3-й ступени;

4. Ступень вала под подшипник:

- диаметр 4-й ступени;

;

Выбор муфты:

Определяем расчетный момент Тр, Нм:

Тр = КрТ1(T2)? Т, где

Кр - коэффициент режима нагрузки для ленточных конвейеров - 1,15

Т1(T2) - вращающий момент на тихоходном валу - 573.98 Нм;

Тр- номинальный момент

Тр= 1,15·573.9=660.077?665 Нм;

Т.к. для расчетного момента номинальный момент должен быть больше, то по таблице К25 выбираем муфту упругую с торообразной оболочкой с номинальным моментом Т = 800 Нм; имеющую габаритные размеры: L=280 мм, D = 320 мм. Муфта изготовлена из Ст.3(ГОСТ 380-88), материал упругой оболочки - резина с пределом прочности при разрыве не менее 10 . При предельно допустимых для муфты смещениях радиальная сила и изгибающий момент от нее невелики, поэтому при расчете валов и их опор этими нагрузками можно пренебречь.

Установка муфт на валах:

а) Сопряжение с валом. Муфта состоит из двух полумуфт, устанавливаемых на выходные концы валов на шпоночном соединении призматическими шпонками. Полумуфты устанавливаются на цилиндрические концы валов при нереверсивной работе с умеренными толчками с посадкой .

б) Осевая фиксация и осевое крепление на цилиндрический конец вала осуществляется установочным винтом.

5. Проверка подшипников по динамической грузоподъемности

б=20o

Окружная Ft1= Ft2 Ft2=2T2·Ft1= Ft2=4311 Н

Радиальная Fr1= Fr2 Fr2= Ft2tgбFr1= Fr2=

Осевая Fa1=Fa2Fa2=Ft2·tgв Fa1=Fa2=1177.34 H

Вид открытой передачи

Клиноременная Fоп=2000Н

Определение реакций опор, построение эпюр моментов.

1.Тихоходный вал

;;Fм=125=2995Нlоп=0,1395м.

1) Вертикальная плоскость:

а) определяем опорные реакции, Н;

Проверка:

б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях 1..4, Н•м :

2)Горизонтальная плоскость:

а) определяем опорные реакции , Н;

Проверка:?X=0;

б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных сечениях 1.4, Н•м:

3) Строим эпюру крутящих моментов ,Н•м:

Определим суммарные радиальные реакции:

Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:

2. Быстроходный вал

Дано:

1. Вертикальная плоскость

а) определяем опорные реакции,Н :

Проверка

б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях 1..4 , Н•м;

2. Горизонтальная плоскость:

а) определяем опорные реакции , Н :

б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных сечениях 1..3 , Н•м;

3. Строим эпюру крутящих моментов ,Н•м:

Определим суммарные радиальные реакции:

Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:

6. Проверка подшипников по динамической грузоподъемности

Определение эквивалентной динамической нагрузки.

Определение эквивалентной динамической нагрузки для подшипников быстроходного вала.

RЕ-эквивалентная динамическая нагрузка

Х-коэффициент радиальной нагрузки

Х=0,56

V - коэффициент вращения

V=1

Rr - радиальная нагрузка подшипника

Rr2=5663,6H;

Кб - коэффициент безопасности

Кб =1,1

КТ - температурный коэффициент

КТ =1

m - показатель степени

m =3

а1-коэффициент надежности

а1=1

а23-коэффициент, учитывающий влияние качества подшипника

а23=0,7

n-частота вращения внутреннего кольца подшипника соответствующего вала

nб=216,55 об/мин

Lh - требуемая долговечность

Lh =12000

Re=VRr2KбKT=111,1=6229,96Н

Определяем динамическую грузоподъемность:

? 52700,00

Условия выполняются. Подшипник шариковый радиальный однорядный Средняя серия 309 (ГОСТ 8338 - 75) пригоден для работы на быстроходном валу.

Определение эквивалентной динамической нагрузки для подшипника тихоходного вала.

Х-коэффициент радиальной нагрузки

Х=0,56

V - коэффициент вращения

V=1

Rr - радиальная нагрузка подшипника

Rr2=5101,68H

Кб - коэффициент безопасности

Кб =1,1

КТ - температурный коэффициент

КТ =1

m - показатель степени

m =3

а1-коэффициент надежности

а1=1

а23-коэффициент, учитывающий влияние качества подшипника

а23=0,7

n-частота вращения внутреннего кольца подшипника соответствующего вала n=45,83 об/мин

Lh - требуемая долговечность

Lh =12000

Re=VRr2KбKT=111,1=5611,85 Н

Определяем динамическую грузоподъемность:

? 52000,000

Условия выполняются. Подшипник шариковый радиальный однорядный Легкая серия 212 (ГОСТ 8338 - 75) пригоден для работы на тихоходном валу.

7. Проверочный расчет валов на статическую и усталостную прочность

Цель расчета - определить коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях вала и сравнить их с допускаемыми:

,

где [s] = 1,3…1,5 при высокой достоверности расчета; при менее точной расчетной схеме [s] = 1,6…2,1.

Опасные сечения вала.

Намечаются два опасных сечения на каждом из валов на 2-й ступени.

1. Определение напряжений в опасных сечениях вала,.

,

- суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, Н·м;

- осевой момент сопротивления сечения вала, мм3.

,

где - крутящий момент Н·м;

- полярный момент инерции сопротивления сечения вала, мм3.

Для 2-й ступени быстроходного вала:

;

;

;

;

Для 2-й ступени тихоходного вала:

;

;

;

;

2. Определение коэффициентов концентрации нормальных и касательных напряжений.

,

где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения; - коэффициент влияния шероховатости;- коэффициент влияния поверхностного упрочнения.

Для валов без поверхностного упрочнения:

2-я ступень быстроходного вала:

Для посадки подшипника с натягом:

; ;

; ;

2-я ступень тихоходного вала:

Для посадки подшипника с натягом:

;

3. Определение пределов выносливости в расчетном сечении вала.

;

,

где и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, .

2-я ступень быстроходного вала:

;

;

2-я ступень тихоходного вала:

;

;

4. Определение коэффициентов запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

; ;

2-я ступень быстроходного вала:

;

2-я ступень тихоходного вала:

; ;

5. Определение общего коэффициента запаса прочности в опасных сечениях.

2-я ступень быстроходного вала:

;

2-я ступень тихоходного вала:

;

8. Расчет шпоночных соединений

Условие прочности:

,

где - сила, приведенная к валу, Н;

- площадь смятия, ,

где - рабочая длина шпонки со скругленными торцами, ;

- стандартные размеры

- допускаемое напряжение на смятие, ;

При колебаниях нагрузки допускаемое напряжение на смятие уменьшаем на 20% -

1)шпонка быстроходного вала:

Ftв = 5790,2Н

.

2) шпонка тихоходного вала ступицы:

Ftв =4311,15 Н

.

3) шпонка тихоходного вала:

Ftв = 21258,52Н

.

9. Выбор смазки подшипников и передач

· Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием). Этот способ применяют для зубчатых передач при окружных скоростях от 0,3 до 12,5 м/с.

· Выбор сорта масла. Для зубчатых передач с [у]H меньше 600 берется масло типа «И-Г-А». И -- индустриальное; Г -- для гидравлических систем; Г -- для гидравлических систем.

· Определение количества масла. Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяют из расчета 0,4...0,8 л масла на 1 кВт передаваемой мощности.

· Контроль уровня масла. Уровень масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируют различными маслоуказателями.

· Слив масла. При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами износа деталей передач. С течением времени оно стареет, свойства его ухудшаются. Поэтому масло, налитое в корпус редуктора, периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусматривают сливное отверстие закрываемое пробкой с цилиндрической или конической резьбой.

· Смазывание жидкими материалами. При смазывании зубчатых и червячных колес окунанием подшипники качения обычно смазываются из картера в результате разбрызгивания масла колесами, образования масляного тумана и растекания масла по валам. Надежное смазывание разбрызгиванием возможно при окружных скоростях v>2 м/с. Для свободного проникновения масла полость подшипника должна быть открыта внутрь корпуса.

Список литературы

1.Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие. Изд-е 2-е, перераб. И дополн. - Калининград: Янтар.сказ, 2002. - 454 с.

Размещено на Allbest.ru