Силовая схема нагружения валов

Задача расчета

Определить диаметр вала в опасном сечении.

Данные для расчета приведены в таблице

Параметр	Шестерня	Колесо
Ft, H
Fr, H
Fa, H
T, Hм
ω, c	58.7	14.7

Условия расчета

Пользуясь 3-ей или 4-ой теорией прочности определить диаметры валов в опасном сечении, учитывая совместное действие изгиба и кручения.

Расчет ведомого вала

На ведомый вал, помимо усилий в зубчатой передачи, действует консольная сила от муфты Fм, но ввиду того, что масса муфты мала, этим усилием при расчете реакций и параметров вала можно пренебречь.

8.5.1 Составляем уравнения равновесия и определяем опорные реакции в плоскости yz (вертикальная плоскость).

∑Мс=0 Rdy 2l1-Ft l1=0,

откуда Rdy=( Ft l1)/ 2l1= Ft /2.

Rdy=4800/2=2400 H Rcy=Rdy=2400 H

Проверка. ∑Fy=0 Rcy+Rdy-Ft=0

2400+2400-4800=0

8.5.2 Составляем уравнения равновесия и определяем опорные реакции в плоскости хz (горизонтальная плоскость).

∑Мсх=0; -Rdх 2l1-Frl1+d/2=0,

Откуда Rdх=(- Fr l1+ Fа d/2)/ 2l1= (-1801*65+1233*256/2)/2*65=314 Н

∑МDy=0; -RСх 2l1+Frl1+ Fа d/2=0,

Откуда RСх=( Fr l1+ Fа d/2)/ 2l1= (1801*65+1233 *256/2)/2*65=2115 Н

Проверка: ∑Fx=0 RСх- RDх- Fr

2115-314-1801=0

8.5.3Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов в плоскости YZ(вертикальная плоскость)

Сеченеие 1-1:

0<z2<l1=65мм;

М1= Rcyz1 при z1=0 M1=0

при z1=65 мм M1=2400*0.065=156 Нм

8.5.4Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов в плоскости ХZ(горизонтальная плоскость.

Сеченеие 1-1:

0<z1<l1=65мм;

М1= Rcхz1 при z1=0 M1=0

при z1=65 мм M1=2115*0.065=137.4 Нм

Сеченеие 11-11:

0<z2<l1=65мм;

М2= RDхz2 при z2=0 M2=0

при z2=65 мм M=314*0.065=-20.41Нм

По данным расчета строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также эпюру крутящего момента.

8.5.5 Использую 3-теорию прочности, определяем приведенный момент в опасном сечении по формуле

М=Мy2+ Мx2 +T22=629 Нм

Dk=46мм

Эпюры изгибающих моментов и крутящего момента на ведомом валу

ПРОВЕРКА ПОДШИПНИКОВ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Задача расчета

- определить эквивалентную динамическую нагрузку

-проверить подшипники на динамическую грузоподъемность

- определить расчетную долговечность подшипника

Данные для расчета

Частота вращения колец подшипника n2=560.8 мин, n3=140 мин

Силы полюсе зацепления: Ft=4800Н: Fr=1801 Н: Fa=1233Н.

Расчет подшипников ведомого вала

Определяем суммарные реакции на опорах

Rc= √(Rcx)2+(Rcy)2=√2400+2115=3200 Н

Rd= √(Rdx)2+(Rdy)2=√2400+314=2420 Н

Наиболее нагруженная опора С.

Определяем отношение Fa/Ca=1233/31000=0.039

Rэ=(0.56*1.0*3200+1.85*1300)*1.2=5036Н

Определяем долговечность подшипника

L=10000000/60*95 *(40300/5036)3=11400ч

Условие L10h>Lh выполняется, а, следовательно, предварительно выбранные подшипники пригодны.

СМАЗКА ЗУБЧАТОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ.

Смазка зубчатых колес.

Для редукторов общего назначения при окружных скоростях υ=0,3-12,5 м/c для смазки зубчатых колес применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным способом. В нашем случае υ=1,56 м/с

Рекомендуемый сорт смазочного масла И-Г-А-68. количество масла ориентировочно подсчитывается по формуле:

V=(0,48-0,8) Рвых =(0,48-0,8)*3,5=(1,68-2,8)л.

где V- объем масла в литрах.

Смазывание подшипников.

Так как окружная скорость зубчатых колес υ=1,5м/с, применяем смазывание подшипников пластичными материалами типа солидол жировой (ГОСТ 1033-79). Такой способ смазки применяется при окружных скоростях υ<2м/с. Смазочный материал набивают в подшипник вручную при снятой крышке подшипникового узла.

Уплотнительные устройства применяют для предотвращения вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также защиты от попадания пыли, грязи и влаги.

Для наружного уплотнения применяем манжетные уплотнения, основные размеры которых приведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1 – Размеры манжетных уплотнений.

d	D	h1	h2

ВЫБОР МУФТЫ

Основной характеристикой для выбора муфты является номинальный вращающий момент Т, Н м, установленный стандартом. Муфты выбирают по большему диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту.

Полумуфты изготавливают из чугуна марки СЧ 20(ГОСТ 1412-85) или стали 30Л (ГОСТ 977-88); материал пальцев - сталь 45(ГОСТ 1050-88); материал упругих втулок – резина с пределом прочности при разрыве не менее 8 Н/мм²

В проектируемом приводе имеется одна муфта имеющая параметры приведенные в таблице 11.1

Таблица 11.1-Параметры муфты упругой втулочно-пальцевой

Момент, Т, Н м	d,мм	D,мм	L,мм	L,мм

Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 500-40-I.1-45-II.2-УЗ ГОСТ 21424-75

СБОРКА РЕДУКТОРА

На сборку поступают детали, соответствующие рабочим чертежам и спецификации.

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку редуктора производят в соответствии со сборочным чертежом, который дает представление о последовательности и порядке сборки, а также устанавливает контроль габаритных, установочных и присоединительных размеров. Сборку начинают с узлов валов:

на ведущий вал насаживают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до температуры 80-100 С;

в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо; затем надевают распорные втулки и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы устанавливают подшипниками в подшипниковые гнезда картера редуктора, затем покрывают фланцы картера и крышки пастой «Герметик», закладывают крышки подшипников в пазы, устанавливают монтажные конические штифты, устанавливают крышку редуктора на картер и затягивают болты, крепящие крышку к картеру.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают манжетные уплотнения. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки).

Далее на выходной конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку. Затем ввертывают сливную пробку и жезловый маслоуказатель в отверстия с прокладками. Заливают в корпус необходимое количество масла и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой; закрепляют крышку винтами.

Собранный редуктор обкатывают в течение нескольких часов и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРИВОДА

Основные правила ухода за приводом при его эксплуатации обычно регламентированы «Инструкцией по обслуживанию и эксплуатации».

Для нормальной работы привода в течение всего срока службы необходимо строго соблюдать требования инструкции, своевременно производить предписанные регламентные работы, немедленно устранять обнаруженные неисправности, не допуская работы привода с неисправностями, пусть даже на превый взгляд незначительными.

Особенно следует обращать внимание на смазку редуктора и муфты, своевременно контролировать уровень и наличие смазки, восполнять ее расход, а через обусловленный инструкцией период времени заменять полностью.

При обнаружении утечки масла следует выявит причины и устранить их, убедившись в отсутствии подтекания масла после ремонта.

Все крепежные резьбовые соединения требуют периодического подтягивания, особенно в начальный период эксплуатации привода. Подтягивание гаек и винтов рекомендуется производить тарировочным ключом.

Привод следует содержать в чистоте, оберегать от захламления посторонними предметами.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Безопасность работы с приводом обеспечивается, с одной стороны, различными техническими решениями, устройствами, повышающими безопасность обслуживания и максимально исключающими возможность травм, с другой стороны, выполнением, обслуживающим персоналом правил техники безопасности.

К техническим устройствам, повышающим безопасность обслуживания, прежде всего, следует отнести ограждение движущихся и вращающихся частей привода.

Электроаппаратура управления и проводка должны соответствовать «Правилам эксплуатации электроустановок»: все части привода, которые могут оказаться под напряжением, надежно заземляются; в цепях управления электродвигателем предусматривается защита от перегрузки токов короткого замыкания, а также нулевая защита.

Участок расположения привода оборудуется электрическим освещением и звуковой сигнализацией.

Помимо этого необходимо строгое выполнение обслуживающим персоналом правил и норм техники безопасности, сведенных в инструкцию по технике безопасности, утвержденную руководителем предприятия и главным инженером.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного кинематического расчета привода получены основные кинематические параметры, которые использовались в дальнейших расчетах при проектировании передач.

Проведен расчет зубчатой передачи. По этому расчету выбран материал для изготовления зубчатых колес. Проектный расчет проводился по допустимым контактным напряжениям с целью определения геометрических параметров зубчатого зацепления. Определены размеры основных элементов зубчатых колес. Проверочные расчеты зубчатой передачи проведены по контактным напряжениям и напряжениям изгиба.

Рассчитаны валы на прочность. Выбран тип подшипников. Определены опорные реакции и построены эпюры изгибающих и крутящих моментов. Произведен проверочный расчет подшипников на долговечность. Подобраны шпонки призматические на валы из стандартного ряда СТСЭВ 189-45.

Шпоночные соединения проверены на прочность по условию смятия. Выбрана смазка зубчатого зацепления и подшипников.

Спроектирован механический привод, состоящий:

Электродвигатель асинхронный, трехфазного тока, типа4АМ100L4У3, исполнение закрытое обдуваемое, мощность – 9,5 кВт, частота вращения вала – 1460 мин ,диаметр выходного конца вала 50мм.

Редуктор одноступенчатый цилиндрический горизонтальный, косозубый, межосевое расстояние 165 мм, передаточное число U=4, подшипники – радиальные однорядные.

Редуктор имеет следующие габариты:

Высота – мм;

Длина – мм;

Ширина – мм.

Система смазки картерная; масло индустриальное И-Г-А-68.

Библиографический список

1. Галибей,Н.И. Проектирование передач с помощью ЭВМ: электронный справочник/Н.И. Галибей, А.Н. Кучеренко.-Красноярск:Изд-во СибГТУ,2002.-36с.

2. Курмаз, Л.В.Детали машин. Проектирование: справочное учебно-методическое пособие/ Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда.- М.:Высш.шк.,2005.-309с.,ил.

3. Шейнблит, А.Е. Курсовое проектирование деталей машин / А.Е. Шейнблит. – Калининград: Янтар.сказ.,1999.-454 с.