Одбор и проверка прочности шпонок.

одбор подшипников.

7.1 Ведущий и промежуточный валы.

В качестве опор ведущего и промежуточного вала для восприятия осевых сил, возникающих в косозубой передаче принимаем шариковые радиально-упорные однорядные подшипники лёгкой серии.

Подбор осуществляем по посадочному диаметру валов

Рис. 6 Эскиз подшипника

Таблица 6. Обозначение и размеры

	Обозначение ГОСТ 831-75	Размеры, мм	Грузоподъёмность, кН
d	D	B	r	r1		Cr динамич., кН	Co статич., кН
Ведущий					1.1	0.55		30,8	17,8
Промежут.

7.2 Ведомый вал

В качестве опор ведомого вала принимаем шариковые радиальные однорядные подшипники лёгкой серии.

Рис. 7 Эскиз подшипника

Таблица 7. Обозначение и размеры

	Обозначение ГОСТ 8338-75	Размеры, мм	Грузоподъёмность, кН
d	D	B	r	Cr динамич., кН	Co статич., кН
Ведомый					1.1	43.2

8. Конструктивные размеры.

8.1 Конструирование зубчатых колёс

8.1.1 Конструктивные размеры колеса тихоходной ступени

Рис. 8 Эскиз колеса

Таблица 8. Данные для расчета

Диаметр вала под колесом, мм
Ширина колеса, мм		60.8
Модуль нормальный, мм	m	2.5
Диаметр впадин зубьев, мм		254,7
Диаметр вершин зубьев, мм		264.6

а) Диаметр ступицы

б) Длина ступицы

в) Фаска на торцах зубчатого венца

f=0,5m=1,5 мм,принимаем f=1,25мм

г) Фаска в отверстии колеса под вал

f₁=3 мм

д) Фаска на ступице

f₂=2.5 мм

е) Толщина обода

s = 2,5m + 2 = 9.5мм

ж) Толщина диска

с = (0,35…0,4)·b₂ =24.32мм

з) Диаметр обода

D₀ = – 2s= 276-2·10=235.7мм

и) Радиусы скруглений переходных поверхностей колеса

8.1.2 Конструктивные размеры колеса быстроходной ступени7

Рис. 9 Эскиз колеса

Таблица 9. Данные для расчёта

Диаметр вала под колесом, мм
Ширина колеса, мм		39.94
Модуль нормальный, мм
Диаметр окружности впадин, мм		197.1
Диаметр окружности вершин, мм		206.1

а) Диаметр ступицы

б) Длина ступицы

в) Фаска на торцах зубчатого венца

f=0,5m=0,5·2=1 мм

г) Фаска в отверстии колеса под вал

f₁=1.2мм

д) Фаска на ступице

f₂=2,5 мм

е) Толщина обода

s = 2,5m +2=7мм

ж) Толщина диска

с = (0,35…0,4)·b₂ = 18мм

з) Диаметр обода

D₀ = – 2s=183.11мм

и) Радиусы скруглений переходных поверхностей колеса

8.2 Конструирование шестерен

Возможны два варианта конструктивных исполнения шестерён зубчатых передач:

- вместе с валом (вал - шестерня)

- отдельно от него (насадная шестерня)

Качество (жесткость, точность и т.д.) вала - шестерни оказывается выше, а стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни, поэтому все шестерни редукторов выполняют заодно с валом. Насадные шестерни применяют, например, в тех случаях, когда по условиям работы шестерня должна быть подвижной по оси вала

8.2.1. Вал - шестерня быстроходной ступени.

Из предыдущих расчётов:

делительный диаметр = 44.2мм

диаметр вершин = 71,9мм

диаметр впадин = 39.2мм

= 2мм

=

Рис. 10 Эскиз вал-шестерни

8.2.2. Вал - шестерня тихоходной ступени.

Из предыдущих расчётов:

начальный диаметр = 2.5 мм

диаметр вершин b_1T = 66 мм

диаметр впадин f = 0,5m_n = 1,25 мм

Если , то обеспечен свободный выход фрезы при нарезании зуба.

Рис. 11 Эскиз вала-шестерни

8.3. Конструирование крышек подшипниковых.

Выбор уплотнений.

Материал для подшипниковых крышек - серый чугун СЧ 15 ГОСТ 1412-85.

Для выходных концов ведущего вала ( соединяемого с валом эл. двигателя) и ведомого вала (соединяемого с приводным валом конвейера) применяем привертные проходные крышки с отверстием для выхода вала.

Для противоположных концов этих валов несоосных редукторов и для промежуточного вала применяем привертные глухие крышки.

8.3.2. Привертные глухие крышки.

Рис.12 Эскиз глухой крышки

Таблица 10. Данные для расчёта

Валы	Обозначение	D наружный диаметр подшипника
Ведущий
Промежуточный
Ведомый

Таблица 11. Размеры крышек, мм

Валы					d	z штук	с	l	b
Ведущий			7.2					7,5
Промежут.			7.2					7,5
Ведомый			7.2					7,5

Примечание: d - диаметр винтов, крепящих крышку к корпусу редуктора;

z - количество винтов.

l – центрирующий поясок

b – размеры канавки для выхода шлифовального круга

;

; ; ;

=9;

8.3.3. Привертные проходные крышки.

Рис. 14 Эскиз привертной проходной крышки

Табл. 12 Данные для расчёта.

Валы	Диаметр вала под подшипник	Размер манжеты
1. Ведущий
3. Ведомый

;

Табл. 13 Размеры крышек, мм.

Валы

d

z штук

с

l

b

Ведущий

7.2

7,5

Ведомый

7.2

7,5

8.3.4. Выбор уплотнений.

При смазке жидким маслом из общей ванны и при окружной скорости валов до 10 м/с применяют манжетные уплотнения.

Резиновые армированные манжеты устанавливают открытой стороной внутрь корпуса.

Рис.14 Эскиз манжеты

Табл.14 Размеры манжет, мм.

Валы				Условное обозначение ГОСТ 8752-79
1. Ведущий				Манжета
3. Ведомый				Манжета

8.4. Конструктивные размеры корпуса и деталей редуктора.

8.4.1. Данные для расчёта.

Межосевое расстояние

Вращающий момент на ведомом (тихоходном) валу Н·м

8.4.2. Размеры элементов корпуса редуктора.

Табл.15 Размеры элементов корпуса редуктора.

Наименование	Обозна-чение	Формула	Расчёт	Принятое значение
Толщина стенки основания корпуса
Толщина крышки корпуса
Фундаментные болты:
диаметр			М16	М16
диаметр отв.
количество	n
Диаметр стяжных болтов вогнутых подшипн-ов				М10
Диаметр фланцевых болтов				М10
Диаметр отв. под стяжной и фланцев.болт
Фланцы разъёма корпуса:		Рис. 15
-ширина	К	К=	К= 2,7·10 = 27
-толщина			12,5
Фундаментные лапы:
-ширина	В		B = 2,7 · 18 = 48,6
-толщина	S		= 2,4·7 = 16,8
-толщина			= 48,6+10,5 = 59,5
Наименование	Обозна-чение	Формула	Расчёт	Принятое значение
Зазоры:
-между вершинами зубьев колеса и стенкой корпуса	a	a = 10…15 мм
-между колесом и дном корпуса	b
-между колёсами	c
Расстояние:		Рис. 17
-между фланцев. болтами			10·10 = 100
-между cтяжными болтами			110
Рёбра жесткости
-высота				35°
-уклон		(0,5…1) град.		1°
-толщина у основания
Проушина:
- толщина
- диаметр отв.
Диаметр контрольных штифтов			7…8

Рис.15 Эскиз фланца крепления крышки и корпуса.

а = в = 0,5 · К = 0,5·27 = 13,5 мм

Dц = 18 мм

tц = 1 мм

r =

Рис. 16 Эскиз лапы корпуса.

a = 0,5 · B =

r = z = 0,25 = 1,75 мм

Dц = 28 мм

tц = 1,5 мм

Рис. 17 Размещение стяжных и фланцевых болтов.

Здесь:

Dф - диаметр фланца крышки подшипника

Dпр - диаметр прилива для подшипникового гнезда

; ;

Рис.18 Рёбра жесткости. Рис. 19 Проушина

R=

9. Смазывание зацепления и подшипников. Смазочные устройства.

9.1 Смазывание зацепления.

При окружной скорости зубчатого колеса V=3.8975(V от 0,2 до 12,5 м/с) применяют картерную систему смазки. В корпус редуктора заливают масло так, чтобы венцы колёс были в него погружены. Во время вращения масло разбрызгивается. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей. Для смазки применяем индустриальное масло, марки И-Л-А-32 ГОСТ 20799-88.

Предельно допустимый уровень погружения колёс цилиндрического редуктора в масляную ванну

где начальный диаметр колеса минимальной ступени;

.

9.2 Смазывание подшипников.

а) При картерной смазке колёс подшипники качения смазываются брызгами масла из общей ванны. В косозубых передачах масло выжимается зубьями в одну сторону. Для предотвращения обильного количества масла в подшипниках и попадания в них продуктов износа зубчатых передач подшипники защищают маслоотражательными кольцами.

Рис.21 Эскиз маслоотражательного кольца

S = 0,3 мм

h = 2,5 мм

D = 80 мм

d = 35 мм

9.3 Смазочные устройства.

9.3.1 Сливное отверстие и пробка.

Для слива масла в процессе периодической замены масла в корпусе выполняют сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической или конической резьбой.

Дно корпуса делают с уклоном < в сторону сливного отверстия и с индивидуальным углублением.

Рис. 23. Конструктивные размеры сливного отверстия

d		D	l	b	L
M16х1,5	21.9

9.3.2. Маслоуказатель.

Для наблюдения за уровнем масла в корпусе устанавливают:

- маслоуказатели жезловые (щупы), на стержень которого наносят

риски с указанием max и min допустимого уровня масла.

- маслоуказатели круглые и удлиненные из прозрачного материала

Рис.24. Эскиз маслоуказателя.

9.3.3 Пробка-отдушина.

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

Рис.25. Эскиз пробки-отдушины.

9.3.4. Крышка люка.

Для заливки масла в редуктор и контроля правильности зацепления в крышке редуктора делают люки. Размеры должны быть максимально возможными. Люки делают прямоугольной или круглой формы и закрывают крышками из стального листа, литыми из чугуна. Для того, чтобы внутрь корпуса из вне не попадала пыль, под крышку ставят уплотняющие прокладки. В крышках люков удобно

располагать пробки-отдушины.

Рис. 26 Конструктивные и присоединительные размеры люка и крышки.

L – конструктивно

одбор и проверка прочности шпонок.

10.1. Расчётная схема.

10.2. Данные для расчёта (сведены в таблицу 16)

Таблица 16.

Параметр	Валы
Ведущий 1	Промежут. 2	Ведомый 3
Т,

10.3. Условия подбора и расчёта.

Размеры сечения шпонки принимаем по ГОСТ23360-78 в зависимости

от диаметра вала.

Длину шпонки принимаем на 5...10 мм меньше длины ступицы насаживаемой детали и принимаем ближайшее стандартное значение. Сечение шпонки проверяем по напряжениям смятия на боковых гранях по формуле:

где Т - передаваемый шпоночным соединением момент, ;

d - диаметр вала, мм;

h - высота шпонки, мм;

- глубина паза на валу, мм;

- рабочая длина шпонки, мм

- допускаемое напряжение смятия (при стальной ступице и спокойной нагрузке ).

10.4. Вал ведущий.

10.4.1.Шпонка под полумуфту.

При = 28 мм b x h = 8 х 7мм

lшп = lст - (5...10)мм = 53 мм принимаем lшп = 36 мм

Принимаем ближайшее меньшее значение из стандартного ряда длин шпонок.

= 37-8= 29 мм

10.5. Вал промежуточный.

10.5.1. Шпонка под быстроходным колесом.

При мм b x h = 10 х 8 мм

lшп = lст - (5...10)мм = 40-5=35мм принимаем lшп = 32 мм

= 35 – 10 = 25мм

10.6. Вал ведомый.

10.6.1. Шпонка под тихоходным колесом.

При b x h = 16 х 10мм

lшп = lст - (5...10)мм = 61-5= 56 мм принимаем lшп = 45 мм

= 46-16= 30 мм

10.6.2 Шпонка под полумуфту.

При b x h = 12 х 8 мм

lшп = lст - (5...10)мм = 82-5= 77 мм принимаем lшп = 70 мм

= 70-12= 58 мм

Табл.17 Результаты подбора шпонок.

Валы	d, мм	Условное обозначение шпонки
Ведущий		Шпонка 8х7х36 ГОСТ23360-78
Промежуточный		Шпонка 10х8х32 ГОСТ23360-78
Ведомый		Шпонка 16х10х45 ГОСТ23360-78
	Шпонка 12х8х70 ГОСТ23360-78

11. Расчёт валов на прочность

11.1. Условия расчёта.

Основными нагрузками на валы являются силы от передач. Силы на валы передаются через насаженные на них детали: зубчатые колёса, звёздочки, шкивы, муфты.

При расчётах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу на середине своей ширины.

Под действием постоянных по величине и направлению сил во вращающихся валах возникают напряжения, изменяющиеся по симметричному циклу.

11.2. Вал ведущий.

11.2.1. Данные для расчёта.

- Крутящий момент

- Силы: окружная

радиальная

осевая

- Давление на вал от муфты:

если

- Изгибающий момент от осевой силы

где - делительный диаметр шестерни, мм

11.2.2. Расчётная схема.

A B

a=65мм b=47мм с=123мм

Пл.XOZ

Пл.XOY

11.2.3. Реакции опор в плоскости XOZ.

11.2.4. Реакции опор в плоскости XOY.

;

11.2.5. Суммарные радиальные реакции.

11.3. Вал промежуточный.

11.3.1. Данные для расчёта.

- Крутящий момент

- Силы от быстроходного косозубого колеса:

окружная

радиальная

осевая

- Изгибающий момент от осевой силы:

- Силы от тихоходной прямозубой шестерни:

Окружная

радиальная

где - угол зацепления

Материал вала - Сталь 40Х; ТО - улучшение

11.3.2. Расчётная схема.

A B

a=50мм b=133мм с=57мм

Пл.XOZ

Пл.XOY

11.3.3. Реакции опор в плоскости XOZ.

11.3.4. Реакции опор в плоскости XOY.

11.3.5. Cуммарные радиальные реакции:

11.3.6. Определение коэффициента запаса прочности в опасном сечении вала под быстроходным колесом.

Расчётный коэффициент прочности

где [s] - допускаемый коэффициент запаса прочности;

и - коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Здесь и - амплитуды напряжений цикла;

и - средние напряжения цикла.

В расчётах валов принимают:

- симметричный цикл изменения напряжений;

- отнулевой цикл изменения напряжений.

Напряжения в опасном сечении определяют по формулам:

МПа

где

- осевой момент сопротивления

- полярный момент сопротивления

Пределы выносливости вала в опасном сечении:

где и - пределы выносливости материала вала при ассиметричном цикле кручения и изгиба.

;

и - коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения

где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений

;

- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения

- коэффициент влияния шероховатости

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения

- коэффициент влияния асимметрии цикла в рассматриваемом сечении

- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.

Вычисляем: , и s.

11.4. Вал ведомый.

11.4.1. Данные для расчёта.

- Крутящий момент

- Силы: окружная

радиальная

- Давление на вал от муфты:

- Материал вала: Сталь 40Х ГОСТ 1050-88

11.4.2. Расчётная схема.

A B

a=94мм b=62мм с=55,5мм

Пл.XOZ

Пл.XOY

11.4.3. Реакции опор в плоскости XOZ.