Расчет и проектирование одноступенчатого цилиндрического редуктора

P = K_б K_Т (XVR_B + YF_a), при

> e

где K_б – коэффициент безопасности;

 

 K_Т - температурный коэффициент, K_Т=1 при температуре   подшипникового узла T <105 ;

 V – коэффициент вращения, V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно вектора нагрузки.

 e – параметр осевого нагружения,

 

P = K_б K_Т (XV R_B + YF_a) = 5.16 кН.

 

2.  Эквивалентная долговечность подшипника

L_E=

=87832 ч,

где μ = 0.125 – коэффициент эквивалентности для легкого режима нагружения.

Поскольку L_E > 12500 ч, то выбранный подшипник удовлетворяет заданным условиям работы.

 

Быстроходный вал:

 

Исходные данные

Размеры подшипника:   d =40 мм,  D =90 мм,  B =23 мм.

Динамическая грузоподъёмность               C =33.2 кН.

Статическая грузоподъёмность                  C₀ =19.0 кН.

Радиальная нагрузка на подшипник          F_r = 1.56 кН.

Осевая нагрузка на подшипник                 F_a =0 кН.

Частота вращения кольца подшипника    n =500 мин^-1.

 

Расчет

 

2. Эквивалентная динамическая нагрузка

P = K_б K_Т (XVR_B + YF_a), при

> e

где  K_б= 1.3 – коэффициент безопасности;

 

 K_Т - температурный коэффициент, K_Т=1 при температуре   подшипникового узла T <105 ;

 V – коэффициент вращения, V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно вектора нагрузки.

e – параметр осевого нагружения,

 

P = K_б K_Т (XV R_B + YF_a) = 2.38 кН.

2.  Эквивалентная долговечность подшипника

L_E=

=361218 ч,

где μ = 0.125 – коэффициент эквивалентности для легкого режима нагружения.

Поскольку L_E < 12500 ч, то выбранный подшипник удовлетворяет заданным условиям работы.

 

6. Расчет шпонок

 

 

Расчет выполняется как проверочный  на смятие по формуле

= [ ],

где T – крутящий момент на участке вала со шпоночным пазом, Н×м;    h – высота шпонки; t₁ – глубина паза на валу; l_р – рабочая длина шпонки, для шпонок со скругленными торцами  l_р =l – b, здесь l – длина шпонки; b – ширина шпонки, [ ] - допускаемое напряжение смятия. Для стальных ступиц при нереверсивном приводе [ ]=150 МПа. Результаты расчета шпонок представлены в виде таблицы.

 

Быстроходного вала

d=25 мм диаметр участка

 

Размеры шпонки, мм				T, Н×м	, МПа
b	h	l
8	7	36		82	78.1

 

 

Тихоходного вала

 

d=50 мм диаметр участка вала,

 

Размеры шпонки, мм				T, Н×м	, МПа
b	h	l
14	9	50		197	62.5

 

 

d=35 мм диаметр участка вала

 

Размеры шпонки, мм				T, Н×м	, МПа
b	h	l
10	8	50		197	93.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Расчет элементов корпуса редуктора

 

Толщина стенки корпуса редуктора 

δ = 1.12

= 6 мм,

 

 

Диаметр фундаментного болта 

d_б1 =

=17 мм.

Диаметры болтов крепления  крышки корпуса к основанию равны:

у подшипников d_б2 = 0.8 d_б1 =12 мм,

на фланцах d_б3 = (0.5…0.6) d_б1 =10 мм.

Расстояние от внутренней стенки корпуса до края лапы

L₁= 3 +

+ b₁ =49 мм.

Расстояние от внутренней стенки корпуса до оси фундаментного  болта 

P₁ = 3 +

+ a₁ =30 мм.

Ширина фланцев у  подшипников 

L₂ = 3 +

+ b₂+t =46 мм,

где b₂ =33 мм, определяется по табл. 5 в зависимости от диаметра болта d_б2,

t =4 мм, высота бобышки.

 

Расстояние от внутренней стенки корпуса до оси болта с  диаметром d_б2

P₂ = 3 +

+ a₂ =3+6+18=27 мм.

Ширина боковых фланцев 

L₃ = 3 +

+ b₃ =37 мм.

Расстояние от внутренней стенки корпуса до оси болта с диаметром d_б3

P₃ = 3 +

+ a₃ =24 мм.

Толщина лапы

h = 2.5

= 15 мм.

Толщина верхнего фланца

h₁= 1.6

= 10 мм.

Минимальное расстояние от окружности вершин зубчатого колеса до стенки корпуса редуктора 

f = 1.2

= 1.2•6 = 7.2 мм.

Толщина ребер жесткости

C =

= 6 мм

 

 

 

 

 

 

 

8.Смазка

8.1. Смазка зубчатых колёс, выбор сорта масла, контроль уровня и слив масла, отдушины

 

Смазывание зубчатых зацеплений применяют в целях  защиты от коррозии, снижения коэффициента трения, уменьшения износа, отвода тепла  и продуктов износа от трущихся поверхностей, снижение шума и вибраций.

По способу подвода смазывающего материала к зацеплению применяют картерное смазывание. Это смазывание применяют при окружных скоростях в зацеплении зубчатых передач до 12.5 м/с. Оно осуществляется окунанием зубчатых колёс в масло, заливаемого внутрь корпуса.

В редукторах, как правило, диаметры колёс не одинаковы, поэтому  нормальное погружение в масло зубьев меньшего диаметра приводит к более  глубокому погружению зубьев колёс  большего диаметра. В целях ограничения  потери мощности на размешивание смазочного материала не рекомендуется погружать тихоходное зубчатое колесо на глубину не более h_min=2m, но не менее 10 мм.

 

Выбор сорта масла

 

Жидкое масло является основным смазочным материалом. Оно  имеет низкий коэффициент внутреннего  трения, легко поступает к месту  смазки, оказывает охлаждающее действие. К достоинствам жидкой смазки относят возможность смены масла без разборки смазываемого механизма.

Недостатком жидкой смазки является лёгкое вытекание её из корпуса, поэтому необходимо применять надёжные уплотнения и часто добавлять смазку.

 

ГОСТ 17479.4-87 регламентирует марки индустриальных масел. Назначение сорта масла зависит от контактного  давления в зубьях и от окружной скорости колеса. С увеличением контактного  давления, масло должно обладать большей  вязкостью, с увеличением окружной скорости вязкость должна быть меньше.

Так как контактные напряжения меньше 600 Мпа, а окружная скорость более 2 м/c, но менее 5 м/с, то применяется сорт смазочных масел: И-Г-А-32 (И-индустриальное, Л-для легко нагружаемых узлов, А- по эксплуатационным свойствам является маслом без присадок, класс кинематической вязкости - 32).

Объем масла:

0,25л/1кВт,  Р=18.87 кВт,  V=18.87×0,25=4,72л

 

 

 

Контроль уровня масла

Контроль уровня масла, находящегося в корпусе редуктора, производят с помощью маслоуказателя.

 

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 предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой.

Отдушины

При длительной работе в  связи с нагревом масла и воздуха  повышается давление внутри корпуса. Это  приводит к просачиванию масла через  уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого, внутреннюю полость корпуса сообщают с внешней средой путём установки отдушины в его верхних точках.

8.2 Смазка подшипников

Существует два варианта смазки подшипников в зависимости  от окружной скорости: если V≤ 1 м/с – смазывают густыми смазками, если V≥ 1м/с – смазывают жидкими смазками (масляным туманом). Так как у меня V=1.88 м/с, то проводим густую смазку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

На основании исходных данных был выполнен расчет и спроектирован  одноступенчатый горизонтальный цилиндрический редуктор с прямозубой зубчатой передачей.

Технические характеристики редуктора

 

Требуемая мощность	4.49 кВт
Крутящий момент на тихоходном валу	81,3 Н•м
Частота вращения ведомого вала	500 об/мин
Двигатель асинхронный	4А132S6

 

 

Был выполнен рабочий чертеж быстроходного, тихоходного вала и зубчатого колеса. Выполнен сборочный чертеж общего вида горизонтального редуктора и сборочный чертеж разреза по плоскости разъема горизонтального редуктора. Были выбраны подшипники  валов:  шарикоподшипник радиальный однорядный средней серии № 307 – для быстроходного вала и шарикоподшипник радиальный однорядный легкой серии № 209 – для тихоходного вала. Для смазывания зубчатой передачи предусматривается применение масла И-Л-А-32.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

 

1. Баранов Г.Л. «Расчет зубчатых цилиндрических передач», учебно-методическое  пособие / Г.Л. Баранов. Екатеринбург, 2007.  

 

2. Баранов Г.Л. «Проектирование одноступенчатого цилиндрического редуктора», методическое пособие для студентов машиностроительных специальностей / Г.Л. Баранов. Екатеринбург, 2011.