Кинематический и энергетический расчеты приводной станции

 

4.2.5 Числа зубьев шестерни и колеса

 

устанавливаем тогда

4.2.6 Уточненное значение угла наклона линии зубьев.

 

=15,359

что находится в допускаемом диапазоне (стр. 235 [8])

4.2.7 Геометрические размеры зубчатого колеса (см. рис.4.2 ПЗ)

- межосевое расстояние (делительное)

 

- делительные диаметры  шестерни и колеса

 

 

 

- внешние диаметры

 

 

- внутренние диаметры

 

 

- толщина зуба на делительном  диаметре

 

 

4.2.8 Скорость в зацеплении

 

4.2.9 Усилия в зацеплении (при раздвоении потока Т₁)

- окружное

 

проверка 

разница объясняется округлением  значений

 

Рисунок 4.4 Схема нагружения зубчатого зацепления быстроходной ступени.

 

- осевые

 

4.2.10 Проверочные расчеты (коэффицикнты определены и выбраны по методике и литературе как в п. 4.8 П.З.)

;

 

   при

 

 

;

 

=

 

 

 

 

 

 

 

Вывод: также как и тихоходной ступени размеры быстроходной зубчатой передачи обеспечивают прочность зацепления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Ориентировочный расчет валов. Разработка их конструкций.

5.1 Входной вал

5.1.1 Входной конец ведущего  вала определен по контактным  напряжениям (см. п. 1.9 ПЗ)

 

Принимаем . Остальные диаметры (пользуясь рекомендациями [6] стр. 271-273) назначаем конструктивно, размеры подшипников здесь и далее приняты предварительно из таблицы 14.3 [5] на шарикоподшипники радиальные однорядные средней серии.

Рис. 5.1.1 Вал ведущий (вал  входной)

1 – вал ведущий (входной); 2 – крышка подшипника проходная  (прорезная); 3 – манжетное уплотнение  вала (ГОСТ 8752-70) ; 4 – подшипники (2 шт.); 5 – кольцо мазеудерживающее (2шт.); 6 – шестерня (2 шт.); 7 – шпонка (3 шт.); 8 – крышка подшипника глухая; 9 – уплотнение (прокладка), картон технический для шариковых радиальных подшипников.

 

5.1.2 Выполняем оценку способа  изготовления шестерни.

При X шестерня изготавливается отдельно от вала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.1.2 Оценка способа установки шестерён быстроходной ступени на вал

В нашем случае

 что меньше  7,5 мм

и следовательно шестерня изготавливается совместно с  валом.

 

Рисунок 5.1.3 Предварительная разработка конструкции ведущего (входного) вала

 

5.2 Промежуточный вал

5.2.1 Диаметр вала под  шестерней

 

где - момент кручения на промежуточном валу под шестерней тихоходной ступени.

Принимаем  d=32 мм

5.2.2 Оцениваем способ изготовления  шестерни тихоходной ступени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.2.1 К оценке способ изготовления шестерни тихоходной ступени.

 

что больше

,

следовательно шестерню изготавливаем  отдельно от вала

5.2.3 Предварительная конструкция  промежуточного вала.

Рис. 5.2.2 Вал промежуточный

1 – крышка глухая; 2 –  прокладка уплотнительная; 3 – подшипник; 4 – кольцо мазеудерживающее; 5 – колесо зубчатое; 6 – шпонки; 7 – шестерня; 8 – втулка распорная; 9 – кольцо.

5.3 Выходной (тихоходный) вал

5.3.1 Выходной (под муфтой  соединительной) конец вала

 

принимаем , а остальные диаметры назначаем по аналогии с входным валом.

Рис. 5.3.1 Выходной вал

1 – шпонки; 2 – крышка проходная; 3 – манжетное уплотнение вала; 4 – кольцо мазеудерживающее; 5 – втулка распорная; 6 – колесо зубчатое; 7 – подшипник; 8 – крышка глухая; 9 – уплотнение (прокладка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Назначение размеров основания корпуса, крышки редуктора и соотношений между их стенками и зубчатыми зацеплениями.

6.1 Толщина стенки основания  и крышки (рисунок 6.1)

 

 

устанавливаем   и

6.2 Толщина верхнего пояса  основания и нижнего пояса  (фланца) крышки корпуса.

 

устанавливаем 10 мм)

6.3 Толщина нижнего пояска  основания корпуса (под фундамент)

 устанавливаем  20 мм

6.4 Толщина ребер основания  и крышки

 

 

устанавливаем и .

6.5 Диаметр болтов 

     - фундаментных

 

устанавливаем М18 , а отверстие 

     - у подшипников

,

принимаем М14.

    -  соединяющих  основание с крышкой по периметру

 

устанавливаем М10

    - крепящих смотровую  крышку

 

устанавливаем М6

6.6 Ширина пояса

- верхнего основания и  крышек у подшипников

 

устанавливаем 44 мм

- также по периметру  болтов 

 

устанавливаем 34 мм

- нижнего пояска основания  (под фундамент)

 

устанавливаем 48 мм

6.7 Минимальный зазор между  вращающимися деталями и стенками  корпуса.

- вершинами зубьев колес

 

устанавливаем 10 мм

- торцами шестерен (см.рисунок 6.2)

 

устанавливаем 10 мм

- торцами колес (см. рис.6.2)

 

 

устанавливаем 12 мм

6.8 Так как окружная  скорость быстроходной ступени  м/с ,

что < м/с, то подшипники рекомендуется смазывать пластичным смазочным материалом. В этом случае подшипник отодвигается в глубь отверстия на расстояние е==8 мм.

6.9 Основные (предварительные)  размеры крышки подшипника со  стороны ведомого шкива ременной  передачи (см. рисунок 7.1). Принят подшипник предварительно – шарикоподшипник радиальный однорядный №306 с Дп =72 мм. Т. к. Дп <100 мм, то для крепления крышки применяем 6 винтов М8 

Д3 = Дп +(4…4,4)(принимаем Д3 =106 мм)

Д2 = Дп +2      

6.10 С учетом высоты  головки винтов М8, равной 5 мм размер (см. рис.7.2) будет составлять

 

здесь по рисунок 6.1

6.11 Зазор между головкой  шкива и головкой болта устанавливаем для исключения касания шкивом головок болтов крышки подшипника.

6.12 Компоновочный чертеж  исходя из заданной схемы показан  на рисунок 6.2, который позволяет (в нашем случае) расчетным путем получить расстояния от точек приложения нагружающих усилий валов ( эти усилия возникают в зацеплениях и от ременной передачи) до опор.

Компоновочный чертеж можно  вычерчивать на миллиметровой бумаге в масштабе, тогда эти расстояния получают путем замеров.

 

Рисунок 6.1 Назначение основных размеров основания корпуса и крышки.

 

 

 

 

Рисунок 6.2 Компоновочная схема редуктора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Схема нагружения валов редуктора и расстояния между точками приложения нагружающих сил.

7.1 Схема нагружения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.1 Схема нагружения.

7.2 Данные об усилиях  в зубчатых зацеплениях и консольной  нагрузке ремней на ведущем  (входном) валу сведены в таблицу  7.1

Таблица 7.1

Вал	Расчетные данные				окружное усилие		Распорное по ступеням		Осевое	Нагрузка от ремней
					быстроходный	тихоходный	быстроходный	тихоходный
	Т, Нм	d, мм			T⁄d, Н	2T⁄d, Н			, Н	, Н
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Ведущий (входной)	33,1	56	15,359		586,5		223,0		162,3	774
Промежуточный	127,3				586,5	3500,0	223,0	1274,0	162,3
Ведомый (выходной)	424,4	252				3500,0		1274,0

 

7.3 Расстояния между опорами  и срединами зубчатых зацеплений (см. рисунк 6.2)

7.3.1 Размер, этот размер справа и слева из-за одинаковых по размеру подшипников для ведущего будет один и тот же.

 

Устанавливаем

7.3.2 Размер 

 

здесь , см. п. 6.10

7.3.3 Размеры

, устанавливаем 

, устанавливаем 

7.3.4 Размеры

 

7.3.5 Размеры

 

Устанавливаем

 

8. Расчет валов.

8.1 Ведущий вал.

Данные к расчету

 

Рис. 8.1.1 Расчетная схема ведущего вала.

Так как разъем редуктора (крышки от основания) в горизонтальной плоскости, то будем считать, что  окружные усилия в зацеплениях действуют  в вертикальной плоскости, а распорные, осевые и ременной передачи в горизонтальной плоскости.

8.1.1 Реакция опор от  действия , , и

 

 

 

Так как силы , по величине равны, но направлены в противоположные стороны, то они силового воздействия на опоры ( следовательно и на подшипники) не оказывают.

∑

 

следовательно направление  реакции  меняем на противоположное (см. рисунок 8.1.1)

Проверка:

 

Вывод: Значения реакций  в горизонтальной плоскости найдены  правильно.

8.1.2 Реакции в опорах  от действия сил 

 

 

Так как нагружение симметричное, то

8.1.3 Построение эпюр  и .

- горизонтальная плоскость

   под опорой ''A''

   под шестерней  ''слева''

 

здесь сосредоточенный  от

аналогично в этой плоскости  и справа

 

со ''скачком'' от , получаем

Такие же рассуждения построения эпюр в вертикальной плоскости. Относительно следует отметить, что до шестерни ''слева'' , затем раздваивается, по передается каждой из шестерен.

8.1.4 Эквивалентный момент  под шестерней со стороны шкива  (как более нагруженное сечение  вала)

,

где – изгибающий момент (суммарный)

 

тогда

 

 

8.1.5 Диаметр вала в этом  сечении

 

 

 

где – допускаемое напряжение для симметричного нагружения, принимается 40…60 МПа. Конкретно, так как вал-шестерня, то для материала  сталь 40Х МПа (предел выносливости материала вала при изгибе), масштабный фактор ( из табл. 12.2 [5]), коэффициент безопасности [s]=2 (для нереверсивных редукторов); эффективный коэффициент концентрации напряжений по табл. 12.3 [5] и коэффициент учитывающий упрочнение поверхности по табл. 12.9 [5] β=0,95

тогда

 

,

 

т.е. полученное значение соответствует  пределу 40…60 МПа, но получено более  конкретно

 

 

 

Вывод: работоспособность  вала в наиболее нагруженном сечении  обеспечивается, так как диаметр  вала в этом сечении соответсвует шестерни.().

Исходя из эпюр опасным  сечением может выступать место  установки подшипника (опора ''A''). Здесь  момент изгиба , что меньше по значению (под шестерней), и диаметр вала немного меньше 24,3 мм, что также не превышает размера 30 мм под подшипником (см. рисунок 5.1.3).

 

 

 

 

 

 

8.2 Промежуточный вал.

Данные к расчету 

    (под шестерней) ,

Рисунок.8.2.1 Расчетная схема промежуточного вала.

 

8.2.1 Реакции в опорах.

− горизонтальная плоскость (действие не учитываем, так как они создают моменты изгиба по величине равные но противоположного направления)

 

 

 

так как результат получился  со знаком минус то направление действия реакции  меняется на противоположное (см.рисунок 9.2).

 

 

;  Так как эта запись одинакова как и для , то реакция в опоре ''A'' будет равна численно и так же следует направить в противоположную сторону.

Проверка:

− вертикальная плоскость.

 

 

 

 

По аналогичному рассуждению  как и предыдущем случае ( опора ''A'' и ''B''  в горизонтальной плоскости)

Проверка:

8.2.2 Построение эпюр  и .

В горизонтальной плоскости ''слева''(''справа'' аналогично) под колесом быстроходной ступени

 

кроме этого под колесом  на вал воздействует сосредоточенный  момент

 

тогда под шестерней 

(

В вертикальной плоскости (''слева'')

,

под шестерней на валу

 

 

Эпюра крутящего момента  составляется из суммирования моментов принимаемых колесами быстроходной ступени на шестерне тихоходной ступени, т.е. под шестерней

8.2.3 Проверка вала по  в сечении под шестерней, т.к. в этом сечении исходя из эпюр максимальные  и .

- суммарный изгибающий  момент

 

- эквивалентный момент

 

- с учетом того, что  вал из стали 45 и это сечение ослаблено шпоночным пазом, пользуясь данными таблицы источника [5], как и п.п. 8.1.5

 

тогда

 

 

 

 

 

 

Вывод: выбранный материал для вала и предварительно назначенный диаметр вала в это сечении ( не обеспечивают его работоспособность

мм.

Поэтому конструкцию вала уточняем (см. рисунок 8.2.2.)

 

 

 

Рисунок 8.2.2. Уточненные диаметры промежуточного вала.

 

 

 

8.3 Выходной (тихоходный) вал.

 

Рисунок 8.3.1 Расчетная схема тихоходного (выходного вала)

8.3.1 Реакции в опорах.

- горизонтальная плоскость,  так как

, то 

- вертикальная плоскость, (рассуждения аналогичны горизонтальной  плоскости)

 

8.3.2 Построение эпюр  и

- горизонтальная плоскость  в сечении вала под колесом