2 Анализ условий работы детали «водило»

Анализируемое изделие, а именно эксцентриковое водило, входит в состав планетарного редуктора.

Данный тип планетарных редукторов применяется для технических систем, где требуется обеспечить высокую передаваемую мощность при минимальных габаритах и массе, надёжность и долговечность.

Эксцентриковое водило – это входной вал в редуктор. Вращение данного водила преобразуется в плоскопараллельное движение сателлитов, находящихся во взаимодействии с пальцами (см. рисунок 1), при этом сателлиты обкатываясь своими эпициклоидальныими зубьями по зубьям корпуса вращательное движение выходному фланцу.

1– корпус; 2– сателлит; 3,4 – фланец; 5 – водило; 6 – крышка; 7 – палец; 8 – втулка; 9 – кольцо; 10 – манжета; 11, 12 – кольцо; 13 – болт; 14 – винт; 15 – манжета; 16 – маслёнка; 17,18,19 – подшипники; 20 – ролики

Рисунок 1 – Схема планетарного редуктора

Из описания работы планетарного редуктора следует, что эксцентриковое водило представляет собой входной вал, функция которого – передача движения (крутящего момента) на сателлиты.

Управление редуктором осуществляется за счёт изменение частоты вращения водила.

Передаточные отношения данного редуктора находятся в широких пределах от 29 до 191. В данном редукторе передаточное отношение равно числу зубьев сателлита, поэтому изменение передаточного отношения будет достигаться установкой другого сателлита с большим числом зубьев.

Условия работы детали Р265У 00.06 «водило» приведены ниже:

• Нагрузка постоянная и переменная по величине и направлению.

• Максимальные входные обороты – 3000 об/мин.

• Допускаемый крутящий момент при пуске и торможении – 4000 Нм.

• Вращение вала в любую сторону.

• Климатическое исполнение У.

Данная деталь – водило, изготавливается из качественной легированной стали 40Х. Сталь 40Х применяется для изготовления осей, валов, валов-шестерён, плунжеров, штоков, коленчатых и кулачковых валов, колец, оправок, втулок и других улучшаемых деталей повышенной прочности.

Химический состав стали 40Х в соответствии с [3, с. 254] приведён в таблице 1.

Таблица 1 — Химический состав стали 40Х

Элемент		Массовая доля, %
Легирующие элементы	Углерод (C)	0,36…0,44
	Кремний (Si)	0,17…0,37
	Марганец (Mn)	0,5…0,8
	Хром (Cr)	0,8…1,1
	Никель (Ni)	не более 0,3
	Медь (Cu)	не более 0,3
Примеси	Азот (N)	не более 0,008
	Сера (S)	не более 0,035
	Фосфор (P)	не более 0,035
Остальное — железо (Fe)

Влияние химических элементов на свойства материала:

— (0,36…0,44)% углерода (C): плохая свариваемость, высокая твёрдость и прочность;

— (0,17…0,37)% кремния (Si) увеличивают предел текучести, временное сопротивление, предел упругости, при этом снижается свариваемость и ударная вязкость;

— (0,5…0,8)% марганца (Mn) увеличивают предел текучести и временное сопротивление стали, незначительно снижая ее пластические свойства; на свариваемость влияют незначительно;

— (0,8…1,1)% хрома (Cr) увеличивают прочность и жаростойкость, также увеличивают сопротивление материала к агрессивным средам;

— прочие легирующие элементы и примеси в связи с малым их количеством влияют на свойства материала незначительно.

Сталь 40Х имеет хорошие физико-механические свойства, представленные в таблице 2, обычно применяется для изготовления деталей повышенной прочности типа валов и осей. Данная сталь может поставляться в виде фасонного и сортового проката, поковок, кованых заготовок и труб, а также она имеет низкую стоимость по сравнению с другими легированными сталями типа 12ХН3А.

Таблица 2 – Физико-механические свойства стали 40Х при температуре отпуска 500 и температуре испытания 20

Параметр		Значение
Предел текучести, [МПа]		910
Предел прочности, [МПа]		1150
Характеристики пластичности стали	, [%]	11
	, [%]	49
Вязкость, КСU [Дж/м2]		69
Твёрдость, НВ		326
Модуль упругости, Е [ГПа]		214
Плотность,		7,85
Теплоёмкость,		466