Проверочный расчет тихоходного вала на статическую прочность

Цель проверочного расчета состоит в проверке соблюдения следующего неравенства в опасном сечении вала

(13.1)

где - расчетная и допускаемая прочность ( =515МПа для валов общего назначения).

(13.2)

Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, поэтому амплитуда , МПа равны

, (13.3)

где – максимальный изгибающий момент, Н × мм, в опасном сечении вала (см. эпюру изгибающих моментов, рисунок 11,з);

– момент сопротивления сечения, мм³, который равен: для круглого сплошного сечения вала

, (13.4)

где – диаметр вала, мм, в опасном сечении вала, а размеры шпоночного паза приведены в таблице Б.12.

3,7 МПа;

Касательное напряжение равно

, (13.5)

где М_кр – крутящий момент в опасном сечении вала, Н × мм, (см. эпюру крутящих моментов, рисунок 11,в);

W_p - полярный момент сопротивления сечения, мм³, который равен: для круглого сплошного сечения вала

(13.6)

где – диаметр вала, мм, в опасном сечении вала, а размеры шпоночного паза приведены в таблице Б.12.

2,5 МПа.

Расчетное напряжение рассчитаем из выражения (13.2)

11,2 МПа. 515 МПа, условие прочности выполняется

Выбор смазки зацепления и подшипников

Смазывание зубчатых зацеплений и подшипников уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от коррозии. Снижение потерь на трение обеспечивает повышение КПД редуктора.

По способу подвода смазочного материала к зацеплению различают картерное и циркуляционное смазывание.

Картерное смазывание осуществляется окунанием зубчатых колес в масло, заливаемое внутрь корпуса. Это смазывание применяют при окружных скоростях в зацеплении зубчатых передач до v 12 м/с. При большей скорости масло сбрасывается центробежной силой.

Смазку зубчатого колеса осуществляем картерным способом.

Кинематическая вязкость масла u₄₀=50

Это вязкости соответствует масло И-Г-А ГОСТ 1013-76.

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

Так как для нашего случая величина окружной скорости в зацеплении зубчатых колес V меньше 2,5 м/с(V=1,87м/с), то подшипники смазываются консистентной смазкой.

Объем масла V определяем из расчета

V= (0,3…0,5)Р_дв.тр. (14.1)

V=(0,3…0,5) •12,4=(3,7…6,2) л

Выбираем V=4л.

При этом высота масляной ванны составит 70мм.

Выбор посадок

Т а б л и ц а 8 – Рекомендуемые посадки для соединений

Посадка по ГОСТ 25347-82	Примеры применения
H7 Р6	Цилиндрические прямозубые колеса на валы при передаче вращающего момента шпоночным соединением
H7 r6 пв	Полумуфты
H7 s6	Элементы открытых передач: звездочки, шкивы и т.д.
H7 h8	Крышки торцовых узлов на подшипниках качения в кор­пус
H9 h9	Посадка призматических шпонок на валу: соединение Нормальное
L0 k6	Подшипник качения нормальной точности (класс РО) на валу при циркуляционном нагружении внутреннего коль­ца (вращающийся вал)
l7 10	Подшипник качения нормальной точности (класс РО) в корпусе при местном нагружении наружного кольца (вра­щающийся вал) |

Выбор и расчет муфты

Муфта предназначена для передачи крутящего момента от электродвигателя к редуктору или от редуктора к механизму, компенсации осевых и радиальных нагрузок, гашения колебаний и вибраций от электродвигателя. В зависимости от типа передачи, конструкционных особенностей, выбирают тот или иной тип муфты, в нашем случае муфта предназначена для передачи крутящего момента от редуктора на рабочий механизм, и целесообразно применить компенсирующую муфту. Компенсирующие муфты передают вращающий момент зубьями. В компенсирующей муфте допускаемые радиальное и угловое смещение осей составляют не более 0,4 мм и 1^◦00ˈ.Материал полумуфт – чугун СЧ 21 или сталь 35;материал зубьев не ниже 45; втулок- специальная резина с сопротивлением разрыва не менее 8,0 Мпа, стойкая в минеральных маслах; число зубьев от 4 до 10. Критериями выбора муфты являются диаметры соединяемых валов и передаваемый момент - таблица 8

Выбор муфты производится по максимальному вращающему моменту и по большему диаметру из двух валов, которые она соединяет.

T_max=T_i•К_п (16.1)

где T_i=T₁=100•10^-3кНм

К_п- коэффициент пиковой нагрузки, согласно варианту К_п=1,8

T_max=100•10^-3•1,8=0,018кНм

Т а б л и ц а 9 - Параметры и размеры зубчатой муфты (ГОСТ 5006 –94)

T,кНм

n мин-1 max

d

D

D1

D2

L

l

C

B

m

z

b

l1

4,0

Рисунок 14 – Муфта зубчатая