4 Эскизное проектирование передач Общие положения

Эскизное проектирование передач включает: определение размеров валов; выбор подшипников и схемы их установки; эскизное конструирование валов и компоновку передач редуктора; расчеты валов на прочность.

На рисунке 4 показана расчетная схема червячно-цилиндрического редуктора для эскизного проектирования.

Рис.4 Расчетная схема редуктора для эскизного проектирования

Основные конструктивные схемы валов и обозначений геометрических размеров показаны на рис. 3.1, 3.2, 10.6, 10.7, 10.8 [3], 4.2 [2], с.136. Валы следует конструировать по возможности гладкими, с минимальным числом уступов, что приводит к существенному сокращению расхода металла на изготовление.

Для осевого фиксирования валов наиболее простой является схема установки подшипников «враспор».

Входной и выходной валы редукторов имеют консольные цилиндрические или конические участки для установки полумуфт.

Минимальные диаметры валов рассчитываются из условия только на кручение, как это было показано в сопротивлении материалов, по пониженным допускаемым касательным напряжениям [τ] по формуле:

d = ,

где при [τ] = 10…25 Н/мм² коэффициент с = 6…8, вращающий момент Т в Н·м.

4.1 Проектировочный расчет входного вала и выбор подшипников

4.1.1 Расчетная схема. Исходные данные

Расчетная схема входного вала приведена на рисунке 5.

Рис. 5 Расчетная схема входного вала

Входной вал В1 имеет цилиндрический консольный участок длиной ℓ_МБ и диаметром d, промежуточный участок длиной ℓ_КБ для установки подшипников и уплотнений диаметром d_п, участки диаметром буртика d_БП для упора во внутренние кольца подшипников, средний участок, представляющий червяк диаметром вершин витков червяка d_а1 и длиной нарезанной части в₁. Участок ℓ_МБ имеет наименьший диаметр, рассчитываемый из условия работы только на кручение, и служит для установки муфты Х1, соединяющей с валом электродвигателя.

Исходные данные: Т₁ = 14,6 Н·м; а₁ = 152 мм; d_а1 = 80 мм; d_f = 44,8 мм; в₁ = 132 мм; d_ам2 = 272 мм; а₂ = 210 мм; d_а4 = 305 мм; d_э = 38 мм.

4.1.2 Геометрические размеры вала и выбор подшипников

Определение наименьшего диаметра вала из условия его работы только на кручение

d = = 15,5мм.

Этот диаметр согласуется с диаметром вала электродвигателя по условию

d = (0,7…1,0) d_э = 0,7…1,0) 38 = 26,6…38 мм.

Принимаем стандартное значение диаметр вала d = 28 мм (таблица 1 [11].

Диаметр вала (цапфы) под подшипники

d_п = d + 2t_цил = 28 + 2·3,5 = 35 мм,

где t_цил = 3,5 мм из таблицы 34 [11]. Так как диаметр цапфы должен быть кратным пяти, то принимаем стандартное значение d_п = 35 мм.

Диаметр буртика для подшипников

d_БП = d_П + 3_r = 35 + 3·2 = 41 мм,

где r = 2 мм из таблицы 34 [11].

Длина участков: ℓ_МБ = 1,5d = 1,5· 28 = 42 мм; ℓ_КБ = 2,0 d_П = 2,0· 35= 70 мм.

Зазор между вращающимися колесами и внутренними поверхностями стенок корпуса а = + 3 мм,

где L – расстояние между внешними поверхностями деталей передач.

Из рисунка 4 L = а₂ +0,5 d_ам2 + 0,5 d_а4 = 210 + 0,5·272+0,5∙305 = 498 мм.

В этом случае, а = + 3 ≈ 11 мм. Принимаем а = 11 мм.

Так как в зацеплении червячной передачи действуют окружная, радиальная и осевая силы, то в качестве опор вала выбираем по d_П = 35 мм подшипники роликовые конические однорядные (ГОСТ 333-79) легкой серии № 7207. Из таблицы 39 [11] выписываем: d = 35 мм; D = 72 мм; Т = 18,25 мм; В = 17 мм; С=15мм; С_r = 38,5 кН; С₀ = 26 кН; е = 0,37; Υ =1,62; Υ₀ = 0,89.

Длина вала между опорами определяется в результате эскизной компоновки передач и корпуса редуктора.

Ориентировочно из рисунка 5

ℓ_П ≈ 2

Полная длина входного вала

ℓ₁ = ℓ_МБ +ℓ_КБ + ℓ_П + Т = 42 + 70 + 232 + 18,25 = 362 + 2 + 364 мм.

По результатам расчета изображается эскиз вала с указанием размеров.