Теоретическое обоснование. Проектный (предварительный) расчет валов редуктора

Проектный (предварительный) расчет валов редуктора

Проектирование вала начинают с определения диаметра выходного конца его из расчета на кручение по пониженному допускаемому напряжению без учета влияния изгиба

,

где T – крутящий момент,

- допускаемое напряжение на кручение; для валов из сталей 40, 45, принимают пониженное значение . Полученный результат округляют до ближайшего большего значения из стандартного ряда: 10; 10,5; 11; 11,5; 12, 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 33; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130 и далее через 10 мм.

Для облегчения монтажа подшипников, зубчатых колес и других деталей применяют ступенчатую конструкцию вала. Для удобства соединения вала редуктора с валом электродвигателя стандартной муфтой соблюдают условие, чтобы диаметры соединяемых валов имели размеры, отличающие не более чем на 20%. Остальные диаметры вала назначают при разработке конструкции с учетом технологии изготовления и сборки узла вала.

Для валов редуктора диаметр в месте установки уплотнения

Диаметр в месте посадки подшипника

или ,

окончательное значение принимается по внутреннему диаметру подшипника, так как он имеет стандартный размер (П., т.1).

Диаметр вала в месте посадки зубчатого колеса

Расстояние от середины подшипника да середины посадочного участка выходного конца вала определяется по таблице (П., т. 2) в зависимости от вращающегося момента.

Размеры вала по длине определяются конструктивно, исходя из размеров насаживаемых на вал деталей.

Зубчатые колеса состоят из обода, несущего зубья; ступицы, насаживаемой на вал, и диска, соединяющего обод со ступицей. Шестерни конструируют в двух исполнениях: отдельно от вала (насаженная шестерня) и за одно целое с валом (вал-шестерня).

Вал-шестерню выполняют в тех случаях, когда расстояние от впадины зуба до шпоночного паза оказывается меньше установленной, т.е.

Рекомендации по определению размеров отдельных элементов колес:

диаметр ступицы стальных колес

длина ступицы , (при массовом пр-ве)

толщина обода цилиндрических колес (не менее 8 мм)

толщина диска кованных колес

то же, штампованных колес

то же, литых колес

диаметр центровой окружности

или

диаметр отверстий принимаем

или

Возможно конструктивно, в шестернях малых размеров отверстия не делают.

фаска

Корпус и крышки относятся к группе корпусных деталей. Их назначение – обеспечивать правильное взаимное расположение деталей, передающих вращающий момент, и воспринимать все силы, действующие в редукторе.

Корпус должен быть достаточно жестким, чтобы предотвратить перекос осей валов. Для повышения жесткости служат ребра. По конструктивному оформлению корпуса бывают разъемные и неразъемные. Плоскость разъема проходит через оси валов. В вертикальных редукторах разъемы бывают по двум и даже по трем плоскостям. Иногда применяют неразъемные корпуса со съемными крышками. Материал корпуса обычно чугун СЧ 10

Для контроля зацепления, а также для заливки масла в крышке корпуса предусматривают люк, в который ввинчивается отдушина для отвода из редуктора во время работы избыточного воздуха.

В разъемных конструкциях корпусов для точного фиксирования основания корпуса с крышкой, а также во избежание относительного смещения крышки и корпуса в процессе сборки предусматривают штифты.

Для предотвращения протекания плоскости разъема смазывают спиртовым лаком или жидким стеклом.

Для захватывания редуктора при подъеме делают под фланцем основания приливы в виде крюков. Для снятия крышки делают крюки или петли на ней.

Для удаления загрязненного масла и для промывки редуктора в нижней части корпуса делают отверстие под пробку с цилиндрической или конической резьбой. Дно корпуса делают наклонным (1…2⁰) в сторону сливного отверстия.

Подшипники закрывают крышками глухими или сквозными, через которые проходят концы валов. По конструкции различают крышки врезные и на винтах; материалом служит обычно чугунное литье СЧ 10 или СЧ 15.

При проектировании корпусов редукторов в некоторых случаях стремятся к устранению

выступающих элементов с наружных поверхностей. Бобышки подшипниковых гнезд убирают внутрь корпуса; крепежные болты размещают в нишах, располагая их вдоль длинных сторон. Крышки подшипниковых гнезд врезные.

Основные элементы корпуса и крышки:

толщина стенки корпуса и крышки редуктора, одноступенчатый цилиндрический

(во всех случаях )

Задание

ЗАДАЧА

Согласно данным, полученным при решении задачи (РГР.№11, №12, и ПР.№13) определить размеры валов, наметить конструкцию зубчатой пары.

Примечание: расчетно-графическая работа по разделу "Детали машин" включает выполнение взаимосвязанных задач, т.е. условия каждой последующей задачи вытекает из решения предыдущих.

Пример выполнения

Задача.

Определить размеры валов, наметить конструкцию зубчатой пары (смотри РГР.№11, №12, и ПР.№13).

Решение

Проектный (предварительный) расчет вала производится на кручение по пониженным касательным напряжениям. В этом случае определяем диаметр выходного конца вала.

Уравнение статической мощности имеет вид:

где – вращающий момент ведущего и ведомого валов

– полярный момент сопротивления для круглого сечения

– допускаемое касательное напряжение, (см. ТО)

25 МПa

Из правой части уравнения

определяем диаметр выходного конца вала

Ведущий вал

- выходной конец

принимаем (см. ТО)

- диаметр валапод подшипник

согласно ГОСТ (П., т. 1) принимаем

Шестерню выполняем за одно целое с валом, т.к. диаметр впадины шестерни незначительно превышает диаметр вала под подщипник.

Ведомый вал

- выходной конец

мм

принимаем (см. ТО)

- диаметр вала под подшипники

принимаем

- диаметр вала под колесо принимаем

согласно ГОСТ

Колесо садится на вал с помощью шпонки

Размеры колеса:

- диаметр ступицы

мм

- длина ступицы

- толщина обода колеса

- толщина диска

- фаска

- диаметр центровой окружности и диаметр отверстий принимаем конструктивно.

Толщина стенки корпуса и крышки редуктора:

принимаем (см. ТО)

принимаем (см. ТО)

Контрольные вопросы.

1. Какая разница между валом и осью?

2. Критерии работоспособности валов. Какими параметрами они оцениваются?

3. Из каких этапов состоит расчет валов? В чем смысл каждого этапа?

4. С какого диаметра обычно начинается геометрический расчет вала и почему?

5. Что называется цапфой, шипом и пятой?

6. Какова цель проектного расчета, как он производится?

7. Почему в прямозубых и косозубых передачах шестерню делают больше ширины, чем колесо?

ПРИЛОЖЕНИЕ