Спроектировать привод

Подпись Дата


Осевые составляющие радиальных реакций:
S1 = 0,83 · e · R1 = 0,83 · 0,39 · 3848 = 1246 H
S2 = 0,83 · e · R2 = 0,83 · 0,39 · 12165 = 3938 H
Осевые нагрузки подшипников:
Рα1 = S2= 3938 H
Рα2 = S2 + Fα2= 3938 + 2625 = 6563 H
Подшипник №1:
Рα1 / R1 = 3938 / 3848 = 1,02 > е = 0,39
РЭ1 = (x · v · R1 + y · Рα1) · kσ · kT = (0,4 · 1 · 3848 + 1,55 · 3938) · 1,2 · 1 = 9172 H,
Где v = 1 – при вращении внутреннего кольца;
kσ = 1,2 – коэффициент безопасности;
kT = 1 – температурный коэффициент;
х = 0,4 – коэффициент радиальной нагрузки;
у = 1,55 - коэффициент осевой нагрузки.
Подшипник №2:
Рα2 / R2 = 6563 / 12165 = 0,54 > е = 0,39
РЭ2 = (x · v · R2 + y · Рα2 ) · kσ · kT = (0,4 · 1 · 12165 + 1,55 · 6563) · 1,2 · 1 = 18046 H
Расчетная долговечность, млн. об.:
L = (C/ РЭ2)3 · = (130/ 18)3 · = 727 млн. об.
Расчетная долговечность, ч:
Lh = (L · 106)/(60 · n2) = (727 · 106)/(60 · 121,25) = 99931 ч > tΣ = 24528 ч
Условие выполнено. Подшипники пригодны.

8. Уточненный расчет валов

Возьмем для расчета вала наиболее нагруженный (тихоходный).
Материал вала: сталь 45, нормализованная: σв = 600 МПа.
Предел выносливости:
σ-1 = 0,43 · σв = 0,43 · 600 = 258 МПа,
τ-1 = 0,58 · σ-1 = 0,58 · 258 = 150 МПа Лист 19 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


Опасное сечение: посадка колеса на вал.
Табличное значение:
Кσ / Кd = 3,85; Кτ / Кd = 2,7.
Кσ, Кτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений;
Кd – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения;
КF = 1 – коэффициент влияния шероховатости;
КY = 1,6 – коэффициент влияния поверхностного упрочнения.
Определим коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:
KσD = (Кσ / Кd + КF – 1) · 1 / КY = (3,85 + 1 – 1) · 1 / 1,6 = 2,4
KτD = (Кτ / Кd + КF – 1) · 1 / КY = (2,7 + 1 – 1) · 1 / 1,6 = 1,69
Определим пределы выносливости в расчетном сечении вала:
σ-1D = σ-1 / KσD = 258 / 2,4 = 108 МПа
τ-1D = τ -1 / KτD = 150 / 1,69 = 89 МПа
Определим коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Sσ = σ-1D / σа; Sτ = τ -1D / τ а , где
σа = σu = М · 103 / Wнетто; τа = τк /2 = Мк / 2 Wρнетто - нормальные и касательные напряжения.
М = 419 Н · м –изгибающий момент (см. эпюру)
Wнетто = 0,1d3 = 0,1 · 853 = 61,4 · 103 мм3 – осевой момент сопротивления;
Wρнетто = 0,2d3 = 0,2 · 853 = 122,8 · 103 мм3 – полярный момент.
Мк = 1330 Н · м
Тогда:
σа = 419 · 103 / 61,4 · 103 = 6,8 МПа; τа = 1330/ 2 · 122,8 = 5,4 МПа
Sσ = 108 / 6,8 = 15,9; Sτ = 89 / 5,4 = 16,5
Определим общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:
S = Sσ Sτ / ≥ [S] , где Лист 20 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



[S] – допускаемые коэффициенты запаса прочности:
при высокой достоверности расчета [S] = 1,3…1,5;
при менее точной расчетной схеме [S] = 1,6…2,1.
S = 15,9 · 16,5 / = 11,5 ≥ [S]
Условие выполнено. Вал пригоден.

9. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений

Шпонки призматические по ГОСТ 23360-78.
Материал шпонок: сталь 45, нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности:
σсм = 2Т / d(l – b)(h – t1) ≤ [σ]см
Допускаемые напряжения смятия:
- стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа;
- чугунная ступица [σ]см = 55…95 МПа.
Быстроходный вал Ø48 мм, шпонка 14 × 9 × 40, t1 = 5,5 мм.
σсм = 2 · 210 · 103 / 48 · (40 – 14)(9 – 5,5) = 76,15 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø65 мм, шпонка 18 × 11 × 70, t1 = 7 мм.
σсм = 2 · 1330 · 103 / 65 · (70 – 18)(11 – 7) = 109 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø85 мм, шпонка 24 × 14 × 70, t1 = 9 мм.
σсм = 2 · 1330 · 103 / 85 · (70 – 24)(14 – 9) = 103 МПа < [σ]см
Условия выполняются. Шпонки пригодны.

10. Выбор и расчет количества масла

Смазывание зацепления редуктора при нижнем расположении червяка при высокой частоте вращения для уменьшения тепловыделения и потери мощности уровень масла понижаем так, чтобы вывести червяк из масляной ванны.
Лист 21 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


Рекомендуемая вязкость масла при
[σ]H = 205 МПа и v > 5 м/с будет равна 18 · 10-6 м2 / с.
Примем масло авиационное МК-22 ГОСТ 21743-76.
Слив масла осуществляется через сливное отверстие, предусмотренное при проектировании данного редуктора.
Смазывание подшипников осуществляется масляным туманом. Для предотвращения залива маслом подшипников применены внутренние уплотнения.
Тепловой расчет редуктора.
Для проектируемого редуктора площадь тепловой поверхности: А = 0,53 м2.
Δt = tш · tв = (Рr · (1 - r)) / (kt · A) ≤ [Δt],
где Рr = 21,3 кВт = 21300 Вт - требуемая для работы мощность на червяке.
Считаем, что обеспечивается достаточно хорошая циркуляция воздуха и принимаем коэффициент теплопередачи kt = 17 Вт/(м2 · С°).
Δt = (21300 · (1 – 0,8)) / (17 · 0,53) = 106,4° > [Δt],
Допускаемый перепад температур при нижнем червяке [Δt] = 60°
Для уменьшения Δt следует соответственно увеличить теплоотдающую поверхность пропорционально отношению:
Δt / [Δt] = 106,4 / 60,
сделав корпус ребристым.
11. Сборка редуктора

Детали перед сборкой промыть и очистить.
Сначала устанавливаем в корпус редуктора быстроходный вал. Подшипники закрываем крышками.
Далее собираем тихоходный вал: закладываем шпонки; закрепляем колесо; устанавливаем подшипники. Собранный вал укладываем в корпус редуктора.
Закрываем редуктор крышкой и стягиваем стяжными болтами. Устанавливаем крышки подшипников.
После этого редуктор заполняется маслом. Обкатываем 4 часа, потом промываем. Лист 22 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



Список использованной литературы

С.А. Чернавский и др. – Курсовое проектирование деталей машин,
Москва, «Машиностроение», 1988 г.

П.Ф. Дунаев, С.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин,
Москва, «Высшая школа», 1998 г.

М.Н. Иванов – Детали машин, Москва, «Высшая школа», 1998 г.

А.Е. Шейнблит – Курсовое проектирование деталей машин,
Калининград, «Янтарный сказ», 2002 г.
Лист 23 Изм. Лист № докум. Подпись Дата