Расчет редуктора

Эпюры — рисунок 2.

Реакции опор:

в плоскости xz:

RЕX = (- Fr1l + Fa1d½)/h = (-579· 25 + 230· 45)/45 = -92 Н;

RFX = (Fr1 (l+h) — Fa1d½)/h =(579· 70 — 230· 45)/45 = 671 Н;

Проверка:

REX + RFX — Fr1 = -92 + 671 — 579 = 0.

в плоскости yz:

REY = -Ft1l/h = -1711· 25/45 = -951 Н;

RFY = Ft1 (l+h)/h = 1711· 70/45 = 2662 Н;

Проверка:

REY + RFY — Ft1 = -951 + 2662 — 1711 = 0.

Суммарные реакции:

RE = = = 955 H;

RF = = = 2745 H;

Mx = Fr1l = 579 · 0,025 = 14 H · м

My = Ft1l = 1711 · 0,025 = 43 H · м Лист 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Рисунок 2

Лист 27 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Реакции от усилия на муфте:

Fоп g — RFFоп h = 0;

RFFоп = Fоп g / h = 720 · 0,12 / 0,045 = 1920 H

REFоп = RFFоп + Fоп = 1920 + 720 = 2640 H

МЕFоп = RFFоп h = 1920 · 0,045 = 86 H · м Для расчета подшипников:

RE' = RE + REFоп = 955 + 2640 = 3595 H

RF' = RF + RFFоп = 2745 + 1920= 4665 H

Расчет ведем по ГОСТ 18 855–82.

Эквивалентная нагрузка:

Рэ = (XVPr1 + YPa1) KбKT,

в которой радиальная нагрузка Pr1 = 4665 H; осевая нагрузка Pa1 = Fa1 = 230 H;

V = 1 — вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности: Kб = 1,3;

КТ = 1 [1].

Отношение Fa1 / Со = 230 / 32 500 = 0,007; этой величине соответствует е = 0,68.

Отношение Рa1 / Pr1 = 230 / 4665 = 0,049 < е; Х = 1; Y = 0.

Рэ = (1· 4665 + 0· 230) · 1,3 = 6065 H < С = 48 400 Н Расчетная долговечность, млн. об:

L = (C/Pэ)3 = (48 400/6065)

3 = 508 млн. об.

Расчетная долговечность, ч:

Lh = L· 106/60n = 508· 106/60·998,3 = 10 481 ч > 9198 ч.

Подшипник выбран верно.

Промежуточный вал.

Исходные данные для расчета:

Ft1 = 4164 H,

Fr1 = 1525 H,

Fa1 = 468 H,

Ft2 = 1711 H,

Fr2 = 230 H,

Fa2 = 579 H, Лист 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Рисунок 3

d1 = 76,5 мм,

d2 = 226 мм,

Лист 29 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

d = 40 мм,

e = 60 мм,

f = 50 мм.

Эпюры — рисунок 3.

Определим реакции опор:

RDY = (-Fr2 · d — Fr1 · (d + e) + Fa2d2/2+ Fa1d½) / (d + e + f) =

= (-230 · 40 — 1525 · 100 + 579 · 113 + 468 · 38,25) / 150 = -522 Н

RCY = (-Fr2 · (e + f) — Fr1 · f — Fa2d2/2- Fa1d½) / (d + e + f) =

= (-230· 110 — 1525 · 50 — 579 · 113 — 468 · 38,25) / 150 = -1233 Н Проверка:

ΣY = 0: -Fr1 — RDY — Fr2 — RCY = 0

— 1525 + 522 — 230 + 1233 = 0

RDX = (Ft2 · d + Ft1· (d + e)) / (d + e + f) =

= (1711 · 40 + 4164 · 100) / 150 = 3232 Н

RCX = (Ft1 · f + Ft2 · (e + f)) / (d + e + f) =

= (4164 · 50 + 1711 · 110) / 150 = 2643 Н Проверка:

ΣХ = 0: Ft1 — RCX + Ft2 — RDX = 0

4164 — 2643 + 1711 — 3232 = 0

Суммарные реакции:

R1 = = = 2916 H

R2 = = = 3274 H

Расчет ведем по ГОСТ 18 855–82.

Эквивалентная нагрузка:

Рэ = (XVPr1 + YPa1) KбKT,

в которой радиальная нагрузка Pr1 = 3274 H; осевая нагрузка Pa1=Fa1+Fa2=1047H;

V = 1 — вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности: Kб = 1,3;

КТ = 1 [1].

Отношение Fa / Со = 1047 / 25 500 = 0,041; этой величине соответствует е = 0,41.

Отношение Рa1 / Pr1 = 1047 / 3274 = 0,32 < е; Х = 1; Y = 0. Лист 30 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Рисунок 4

Лист 31 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Рэ = (1· 3274 + 0· 1047) · 1,3 = 4256 H < С = 38 000 Н Расчетная долговечность, млн. об:

L = (C/Pэ)3 = (38 000/4256)

3 = 712 млн. об.

Расчетная долговечность, ч:

Lh = L· 106/60n = 712· 106/60·399,3 = 29 718 ч > 9198 ч.

Подшипник выбран верно.

Тихоходный вал.

Дано:

Ft2 = 4164 H

Fr2 = 1525 H

Fα2 = 468 H

Fоп = 4865 Н Определим реакции опор (рис. 4):

Ry1 = -(Fr2 · l2 + Fα2 · (d2 / 2)) / l =

= -(1525· 60 + 468 · 121,75) / 170 = -873 Н

Ry2 = (-Fr2 · l1 + Fα2 · (d2 / 2)) / l =

= (-1525· 110 + 468 · 121,75) / 170 = -652 Н

Ry1 + Ry2 + Fr2 = -873−652+1525 = 0

Rx1 = (Ft2 · l2 — Fоп · l3) / l =

= (4164· 60 — 4865 · 82) / 170 = -877 Н

Rx2 = -(-Ft2 · l1 — Fоп · (l1 + l2 + l3) / l =

= -(-4164 · 110 — 4865 · 252) / 170 = 9906 Н Проверка:

ΣХ = 0: Ft2 — Rx1 + Fм — Rx2 = 0

4164 + 877 + 4865 — 9906 = 0

Суммарные реакции:

R1 = = = 1237 H

R2 = = = 9927 H

Лист 32 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Расчет ведем по ГОСТ 18 855–82.

Эквивалентная нагрузка:

Рэ = (XVPr1 + YPa1) KбKT,

в которой радиальная нагрузка Pr1 = 9927 H; осевая нагрузка Pa1 = Fa2 = 468 H;

V = 1 — вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности: Kб = 1,3;

КТ = 1 [1].

Отношение Fa / Со = 468 / 44 000 = 0,011; этой величине соответствует е = 0,36.

Отношение Рa1 / Pr1 = 468 / 9927 = 0,05 < е; Х = 1; Y = 0.

Рэ = (1· 9927 + 0· 468) · 1,3 = 12 905 H < С = 71 800 Н Расчетная долговечность, млн. об:

L = (C/Pэ)3 = (71 800/12905)

3 = 172 млн. об.

Расчетная долговечность, ч:

Lh = L· 106/60n = 172· 106/60·126,8 = 22 607 ч > 9198 ч.

Подшипник выбран верно.

Лист 33 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

11. Уточненный расчет валов

Быстроходный вал.

Материал вала — сталь 45, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,

σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].

Опасное сечение — опора Е.

Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.

σа = σu = Мсеч / 0,1d13 = 86 · 103 / 0,1 · 353 = 20 МПа

τа = τк /2 = Т1 / 2 · 0,2d13 = 69 · 103 / 0,4 · 353 = 4,0 МПа Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];

KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].

KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ - 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 — 1) · 1 = 3,8

KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ - 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 — 1) · 1 = 2,2

σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа

τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа

Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 20 = 4,7; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 4,0 = 22,8

S = Sσ Sτ / = 4,7 · 22,8 / = 4,6 > [S] = 2,5

Прочность вала обеспечена.

Промежуточный вал.

Опасное сечение — место под колесо цилиндрической передачи.

Материал вала — сталь 45, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,

σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].

Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:

Му = RDX · f = 3232 · 0,05 = 162 Н· м;

Мх = RDY· f = 522 · 0,05 = 26 Н· м;

Мсеч = = = 164 Н· м.

Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.

σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 164 · 103 / 0,1 · 403 = 25,6 МПа

τа = τк /2 = Т2 / 2 · 0,2d3 = 166 · 103 / 0,4 · 403 = 6,5 МПа

Лист 34 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];

KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].

KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ - 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 — 1) · 1 = 3,8

KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ - 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 — 1) · 1 = 2,2

σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа

τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа

Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 25,6 = 3,7; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 6,5 = 14

S = Sσ Sτ / = 3,7 · 14 / = 3,6 > [S] = 2,5

Прочность вала обеспечена.

Тихоходный вал.

Опасное сечение — опора 2.

Материал вала — сталь 45, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,

σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].

Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:

Му = Fоп · 0,082 = 4865 · 0,082 = 399 Н· м;

Мх = 0;

Мсеч = 399 Н· м.

Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.

σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 399 · 103 / 0,1 · 503 = 31,9 МПа

τа = τк /2 = Т3 / 2 · 0,2d3 = 507 · 103 / 0,4 · 503 = 10,1 МПа Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];

KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].

KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ - 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 — 1) · 1 = 3,8

KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ - 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 — 1) · 1 = 2,2

σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа

τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа

Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 31,9 = 3; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 10,1 = 9

S = Sσ Sτ / = 3 · 9 / = 2,8 > [S] = 2,5

Прочность вала обеспечена. Лист 35 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

12. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений

Шпонки призматические по ГОСТ 23 360–78.

Материал шпонок: сталь 45, нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности:

σсм = 2 Т / d (l — b)(h — t1) ≤ [σ]см Допускаемые напряжения смятия:

— стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа;

Быстроходный вал Ø25 мм, шпонка 7×7×28, t1 = 4 мм.

σсм = 2 · 69 · 103 / 25 · (28 — 7)(7 — 4) = 87 МПа < [σ]см Промежуточный вал Ø40 мм, шпонка 12×8×45, t1 = 5 мм.

σсм = 2 · 166 · 103 / 40 · (45 — 12)(8 — 5) = 83 МПа < [σ]см Тихоходный вал Ø45 мм, шпонка 14×9×63, t1 = 5,5 мм.

σсм = 2 · 507 · 103 / 45 · (63 — 14)(9 — 5,5) = 109 МПа < [σ]см Тихоходный вал Ø60 мм, шпонка 18×11×63, t1 = 7 мм.

σсм = 2 · 507 · 103 / 60 · (63 — 18)(11 — 7) = 94 МПа < [σ]см Условия выполняются. Шпонки пригодны.

Лист 36 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

13. Выбор и расчет количества масла

Смазка зубчатых зацеплений осуществляется окунанием одного из зубчатых колес в масло на полную высоту зуба.

Вязкость масла по [2]:

[σ]Н = 493 МПа

V = 4 м/с — V40° = 28 мм2/с По [2] принимаем масло индустриальное И-Г-А-32, у которого

V40°C = 29−35 мм2/с. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана.

Лист 37 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

14. Сборка редуктора

Детали перед сборкой промыть и очистить.

Сначала собираем валы редуктора. Ставим колеса, устанавливаем подшипники, закладываем шпонки.

Далее устанавливаем валы в корпус редуктора.

Закрываем редуктор крышкой и стягиваем стяжными болтами. Устанавливаем крышки подшипников.

После этого редуктор заполняется маслом. Обкатываем 4 часа, потом промываем.

Лист 38 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Список использованной литературы

Иванов, М.Н. — Детали машин: учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений — М.: Высш. шк., 1991. — 383 с.

Анурьев, В. И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 т. Т. 1 — М.: Машиностроение, 2001. — 920 с.

Анурьев, В. И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 т. Т. 2 — М.: Машиностроение, 2001. — 912 с.

Анурьев, В. И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 т. Т. 3 — М.: Машиностроение, 2001. — 864 с.

Кузьмин, А. В. Расчеты деталей машин: справочное пособие — Минск.: Высш. шк., 1986. — 400 с.

Чернавский, С. А. Проектирование механических передач: учеб.

справ. пособие — М.: Машиностроение, 1984. — 560 с.

Лист 39 Изм. Лист № докум. Подпись Дата