Расчет и конструирование механизма привода

Подпись Дата
в плоскости yz:
RDY = (Ft2d + Ft3(d+e))/(d+e+f) =(4111·36 + 9327·89)/135 = 7245 Н;
RCY = (Ft3f + Ft2(f+e))/(d+e+f) =(9327·46 + 4111·99)/135 = 6193 Н;
Проверка: RDY + RCY – Ft3 - Ft2 = 7245 + 6193 – 9327 - 4111 = 0.
Суммарные реакции:
RD = = = 7584 H;
RC = = = 6754 H;

Рис. 2

Осевые нагрузки присутствуют, поэтому берем радиально-упорные шариковые подшипники №46210 ГОСТ 831-75, со следующими параметрами.
Динамическая грузоподъемность:
С = 40,6 кН. КП-2068956-40-04-02 Лист 24 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



Статическая грузоподъемность:
С0 = 24,9 кН.
Диаметр отверстия внутреннего кольца:
d = 50 мм.
Диаметр наружной цилиндрической поверхности наружного кольца:
D = 90 мм.
Ширина подшипника:
B = 20 мм.
Осевые составляющие радиальных реакций:
S1 = e’· R1 = 0,68 · 7584 = 5157 H; α = 26° > 18°; e’ = e = 0,68.
S2 = e’· R2 = 0,68 · 6754 = 4593 H; α = 26° > 18°; e’ = e = 0,68.
Осевые нагрузки подшипников:
Рα1 = S1 = 5157 H
Рα2 = S2 + Fα2 = 4593 + 494 = 5087 H
Подшипник №1:
Рα1 / R1 = 5157 / 7584 = 0,67 < е
РЭ1 = v · R1 · kσ · kT = 1 · 7584 · 1,2 · 1 = 9101 H
Подшипник №2:
Рα2 / R2 = 5087 / 6754 = 0,75 > е
РЭ2 = (x · v · R2 + y · Рα2 ) · kσ · kT = (0,44 · 1 · 6754 + 1,65 · 5087) · 1,2 · 1 = 13638 H
Расчетная долговечность, млн. об.:
L = (C/ РЭ2)3 · = (40,6/ 13,638)3 · = 38 млн. об.
Ресурс (срок службы привода):
Lh = 4000 часов.
Расчетная долговечность, ч:
Lh’ = (L · 106)/(60 · n2) = (38 · 106)/(60 · 323,3) = 4259 ч > Lh = 4000 часов
Условие выполнено. Подшипники пригодны. КП-2068956-40-04-02 Лист 25 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



Тихоходный вал.
Дано:
Fм = 125 = 125 = 3323 Н
Ft4 = 9327 H
Fr4 = 3429 H.
Реакции от усилий в зацеплении:
RAx(a + b) – Ft4b = 0; RAx = Ft4b / (a + b) = 9327 · 89 / 135 = 6149 H
RBx = Ft4 - RAx = 9327 – 6149 = 3178 H
Mx = RBxb = 3178 · 0,089 = 283 H · м
RAy = Fr4b / (a + b) = 3429 · 89 / 135 = 2261 H
RBy = Fr4 - RAy = 3429 – 2261 = 1168 H
My = RByb = 1168 · 0,089 = 104 H · м
Реакции от усилия муфты:
FM(a + b + c) – RAFм(a + b) – FM d = 0;
RAFм = (FM(a + b + c) – FM d)/ (a + b) = (3323 · 186 – 3323 · 51 )/ 135 = 3323 H
RBFм = RAFм - FM – FM = 3323 – 3323 – 3323 = -3323 H
RA = = = 6552 H
RB = = = 3386 H
Для расчета подшипников:
RA' = RA + RAFм = 6552 + 3323 = 9875 H
RB' = RB + RBFм = 3386 + 3323 = 6709 H
Выбор типа подшипника.
Осевые нагрузки отсутствуют, поэтому берем радиальные шарикоподшипники №213, С = 66,3 кН, С0 = 41 кН, d×D×B = 65×120×23
QA = RA' Kδ KT = 9875 · 1,2 · 1 = 11850 H
Ресурс подшипника:
Lh = a23(C / QA)m (106 / 60n3) = 0,8 · (66,3 / 11,850)3 · (106 / 60 · 102,5) = 4918 ч
4918 ч > 4000 ч
Подшипник подходит.
КП-2068956-40-04-02 Лист 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рис. 3
КП-2068956-40-04-02 Лист 27 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



8. Уточненный расчет валов

Быстроходный вал.
Материал вала – сталь 40X, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,
σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].
Опасное сечение – опора Е.
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d13 = 60 · 103 / 0,1 · 353 = 14 МПа
τа = τк /2 = Т1 / 2 · 0,2d13 = 109 · 103 / 0,4 · 353 = 6,4 МПа
Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];
KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].
KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8
KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2
σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа
τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа
Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 14 = 6,8; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 6,4 = 14,2
S = Sσ Sτ / = 6,8 · 14,2 / = 6,1 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена.
Промежуточный вал.
Опасное сечение – место под колесо второй цилиндрической передачи.
Материал вала – сталь 40Х, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,
σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].
Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:
Му = RDX f = 2242 · 0,046 = 103 Н·м;
Мх = RDY f = 7245 · 0,046 = 333 Н·м;
Мсеч = = = 349 Н·м.
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 349 · 103 / 0,1 · 48,43 = 30,8 МПа
τа = τк /2 = Т2 / 2 · 0,2d3 = 472 · 103 / 0,4 · 48,43 = 10,4 МПа
КП-2068956-40-04-02 Лист 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];
KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].
KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8
KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2
σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа
τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа
Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 30,8 = 3,1; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 10,4 = 8,8
S = Sσ Sτ / = 3,1 · 8,8 / = 2,9 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена.
Тихоходный вал.
Опасное сечение – место под колесо цилиндрической передачи.
Материал вала – сталь 40Х, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,
σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = МAFм / 0,1d33 = 345 · 103 / 0,1 · 753 = 8,2 МПа
τа = τк /2 = Т3 / 2 · 0,2d33 = 1413 · 103 / 0,4 · 753 = 8,4 МПа
Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];
KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].
KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8
KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2
σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа
τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа
Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 8,2 = 11,5; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 8,4 = 10,8
S = Sσ Sτ / = 11,5 · 10,8 / = 7,9 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена.


КП-2068956-40-04-02 Лист 29 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


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;
Быстроходный вал Ø28 мм, шпонка 8 × 7 × 45, t1 = 4 мм.
σсм = 2 · 109 · 103 / 28 · (45 – 8)(7 – 4) = 70,1 МПа < [σ]см
Промежуточный вал Ø60 мм, шпонка 18 × 11 × 45, t1 = 7 мм.
σсм = 2 · 472 · 103 / 60 · (45 – 18)(11 – 7) = 96,5 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø75 мм, шпонка 20 × 12 × 63, t1 = 7,5 мм.
σсм = 2 · 1413 · 103 / 75 · (63 – 20)(12 – 7,5) = 105 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø60 мм, шпонка 18 × 11 × 70, t1 = 7 мм.
σсм = 2 · 1413 · 103 / 60 · (70 – 18)(11 – 7) = 109 МПа < [σ]см
Условия выполняются. Шпонки пригодны.

КП-2068956-40-04-02 Лист 30 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


10. Выбор и расчет количества масла

Смазка зубчатых зацеплений осуществляется окунанием одного из зубчатых колес в масло на полную высоту зуба.
Вязкость масла по [2]:
[σ]Н = 544 МПа
V1 = 3,9 м/с – V40° = 28 мм2/с
V2 = 1,6 м/с – V40° = 34 мм2/с
V40°ср = 31 мм2/с
По [2] принимаем масло индустриальное И-Г-А-32, у которого
V40°C = 29-35 мм2/с. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана. КП-2068956-40-04-02 Лист 31 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



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.
КП-2068956-40-04-02 Лист 32 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


Список использованной литературы

1. С.А. Чернавский и др. – Курсовое проектирование деталей машин,
Москва, «Машиностроение», 1988 г.
2. П.Ф. Дунаев, С.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин,
Москва, «Высшая школа», 1998 г.
3. М.Н. Иванов – Детали машин, Москва, «Высшая школа», 1998 г.
4. А.Е. Шейнблит – Курсовое проектирование деталей машин,
Калининград, «Янтарный сказ», 2002 г.
5. П.А. Степин Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1983,-303с.
6. С.А. Чернавский и др. Проектирование механических передач. – 5-е изд. Перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. – 560с.
7. А.В. Кузьмин и др. Курсовое проектирование деталей машин. Справочное пособие. – Минск: Высшая школа, 1986. –402с.



КП-2068956-40-04-02 Лист 33 Изм. Лист № докум. Подпись Дата