10.Второй этап компоновки редуктора

Второй этап компоновки имеет целью конструктивно оформить зубчатые колеса, валы, корпус, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых деталей.

Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивным размерам, найденным ранее.

На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические по ГОСТ 23360-78. Вычерчиваем шпонки, принимая их длины на 5-10 мм меньше длин ступиц

11.Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 [2, с. 169].

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие.

Условие прочности:

, [2, с. 170].

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [_см]=120 МПа.

Ведущий вал.

Проверяем шпонку на быстроходном валу – под полумуфтой: d = 24 мм; сечение шпонки b х h = 8 x 7 мм; t₁ = 4 мм; длина шпонки ℓ = 32 мм; момент на ведущем валу Т₁ = 54,64 Н мм.

Условие прочности выполнено.

Проверяем шпонку на быстроходном валу – под шестерней: d = 30 мм; сечение шпонки b х h = 8 x 7 мм; t₁ = 4 мм; длина шпонки ℓ = 32 мм; момент на ведущем валу Т₁ = 54,64 Н мм.

Условие прочности выполнено.

Ведомый вал.

Проверяем шпонку под колесом тихоходного вала: d = 50 мм; сечение шпонки b x h =14 x 9 мм; t₁ = 5,5 мм; длина шпонки ℓ = 50 мм; момент на ведомом валу Т₂ = 218,52 10³ Н мм.

Условие прочности выполнено.

Проверяем шпонку под коническим зубчатым колесом: d=40 мм; сечение шпонки bxh=12 x 8мм; t₁ = 5мм; длина шпонки ℓ = 45 мм; момент на ведомом валу Т₂ = 218,52 10³ Н мм.

.

Условие прочности выполнено.

12.Уточненный расчет валов

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при s[s].

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал.

Материал вала сталь 45, термическая обработка – нормализация. По табл.3.3 [2, с. 34] _в = 570 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

[2, с. 162]

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

[2, с. 164]

Сечение А-А. Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности:

[2, с. 164],

где амплитуда и среднее значение отнулевого цикла:

При d = 24мм, b = 8 мм, h = 7мм, t₁ = 4 мм

Принимаем по табл. [2, c. 165, 166] k_ = 1,5; _ = 0,8; _ = 0,1.

Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l = 36 мм, получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки

Амплитуда нормальных напряжений изгиба [2. с. 314]:

_m = 0 – среднее напряжение.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [2, c. 165, 166] при k_ = 1,6; _ =0,9:

Результирующий коэффициент запаса прочности:

получился близким к коэффициенту запаса s_ = 6,45. Это незначительное расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов, рассчитанные по крутящему моменту и согласованные с расточками стандартных полумуфт, оказываются прочными и что учет консольной нагрузки не вносит существенных изменений.

Такой большой коэффициент запаса прочности объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя.

По той же причине проверять прочность в сечении Б-Б и В-В нет необходимости.

Ведомый вал.

Материал вала сталь 45, термическая обработка – нормализация. По табл.3.3 [2, с. 34] _в = 570 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Сечение А-А.

Диаметр вала в этом сечении 50мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки [2, c. 165]:

k_ = 1,5 и k_ = 1,6 ;

масштабные факторы:

_ = 0,82, _ = 0,7;

коэффициенты _ = 0,15, _ = 0,1 [2, c. 164, 166].

Крутящий момент Т₂ = 218,52 10³ Н мм.

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:

Изгибающий момент в вертикальной плоскости:

Суммарный изгибающий момент в сечении А-А:

При d = 50мм, b = 14 мм, h = 9мм, t₁ = 5,5 мм.

Момент сопротивления кручению:

Момент сопротивления изгибу:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности в сечении А-А:

Сечение В-В.

Диаметр вала в этом сечении 45мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием посадкой подшипника:

k_/_ = 3 и k_ /_ =2,2 ;[2, c. 166]

коэффициенты _ = 0,15, _ = 0,1.

Крутящий момент Т₂ = 218,52 10³ Н мм.

Изгибающий момент (положим х₁=45мм):

Осевой момент сопротивления:

Полярный момент сопротивления:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности в сечении В-В:

Сечение Б-Б.

Диаметр вала в этом сечении 40мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки:

k_ = 1,5 и k_ = 1,6 ;

масштабные факторы:

_ = 0,85, _ = 0,7;

коэффициенты _ = 0,15, _ = 0,1.

Крутящий момент Т₂ = 218,52 10³ Н мм.

Изгибающий момент (положим х₁=45мм):

При d = 40мм, 12 = 14 мм, h = 8мм, t₁ = 5 мм.

Момент сопротивления кручению:

Момент сопротивления изгибу:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности в сечении Б-Б: