3. Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса.

Крутящий моменты в поперечном сечениях валов:

ведомого (вал червячного колеса)

Т_к2 = Т₂ = 460,33∙10³ Н∙мм;

ведущего (червяка)

Т_к1 = Т₁ = 39,14∙10³ Н∙мм;

Витки червяка выполнены за одно целое с валом (рис. 1)

Рис.1 Червяк

Витки червяка выполнены за одно целое с валом (рис.1).

Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кручение при [

Но для соединения его с валом электродвигателя примем d_в1 =0,8∙d_дв =30мм; диаметры подшипниковых шеек d_п1 = 35. Параметры нерезаной части: d_f1 = 85,68 мм; d₁ = 100,8 мм и d_а1 = 113,4 мм. Для выхода режущего инструмента при нарезании витков рекомендуется участки вала, прилегающий к нарезке, протачивать до диаметра меньше d_f1.

Длина нерезаной части b₁ = 106 мм.

Расстояние между опорами червяка примем l₁ ≈ d_aM2 = 220 мм;

расстояние от середины выходного конца до ближайшей опоры f₁=80мм.

Ведомый вал

Рис.2. Ведомый вал

Диаметр выходного конца

Принимаем

Диаметры подшипниковых шеек d_П2=50мм, диаметр вала в месте посадки червячного колеса d_к2 = 55мм.

Диаметр ступицы червячного колеса

Принимаем .

Длина ступицы червячного колеса

.

Принимаем

4. Конструктивные размеры корпуса

Толщина стенок корпуса и крышки:

принимаем

принимаем

Толщина фланцев (поясов) корпуса и крышки

Толщина нижнего пояса корпуса при наличии бобышек

;

принимаем

Диаметры болтов:

Фундаментных мм.

Принимаем болты с резьбой М18: диаметры болтов d₂ = 16 мм и d₃ = 14 мм.

5. Проверка долговечности подшипников

Рис.3. Силы в червячном зацеплении и опорные реакции

Силы в зацеплении:

окружная сила на червячном колесе, равная осевой силе на червяке,

окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе,

радиальные силы на колесе и червяке

При отсутствии специальных требований червяк должен иметь правое направление витков.

Направления сил представлены на рис.3; опоры, воспри­нимающие внешние осевые силы, обозначим цифрами «2» и «4».

Вал червяка

Расстояние между опорами l₁  d_аМ2 = 220 мм. Диаметр d₁ = 100,8 мм.

Реакции опор (правую опору, воспринимающую внешнюю осевую силу F_al, обозначим цифрой «2»):

в плоскости xz

в плоскости yz:

Проверка:

Суммарные реакции

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных подшипников

;

где для подшипников шариковых радиально-упорных с углом  =26^о коэффициент осевого нагружения е = 0,68 (табл.9.18 [1]).

Осевые нагрузки подшипников (табл. 9.21[1]). В нашем случае S₁ < S₂; P_al = F_а  S₂ – S₁; тогда P_al = S₁ = 305 H; P_a2 = S₁ + F_al = 305 + 4567 = 4872 H.

Рассмотрим левый («первый») подшипник.

Отношение осевую нагрузку не учитываем.

Эквивалентная нагрузка

где по табл.9.19 [1] для приводов винтовых конвейеров .

Коэффициент V = 1 и K_T = 1.

Долговечность определяем по более нагруженному под­шипнику.

Рассмотрим правый («второй») подшипник.

Отношение

поэтому эквивалентную нагрузку определяем с учетом осевой;

где X =0,41 и Y = 0,87 по табл. 9.18 [1].

Расчетная долговечность, млн. об., по формуле (9.1)

Расчетная долговечность, ч

где n = 2751,49 об/мин – частота вращения червяка.

Ведомый вал (см. рис. 3).

Расстояние между опорами l₂ = 130 мм; диаметр d₂ = 201,6 мм.

Реакции опор (левую опору, воспринимающую внешнюю осевую силу F_a2, обозначим цифрой «4» и при определении осевого нагружения будем считать ее «второй»; см. табл. 9.21 [1]).

В плоскости xz

В плоскости yz

Проверка:

Суммарные реакции

Осевые составляющие радиальных реакций конических подшипников

где для подшипников 7211 коэффициент влияния осевого нагружения е = 0,41.

Осевые нагрузки подшипников (см. табл. 9.21[1]) в нашем слу­чае S₃ < S₄; Р_a3 = F_a > S₄ – S₃; тогда Р_а3 = S₃ = 780,7 Н; Р_a4 = S₃ + F_a = 780,7 + 956 = 1736,7 Н.

Для правого (с индексом «3») подшипника отношение

поэтому при подсчете эквивалентной нагрузки осевые силы не учитываем.

Эквивалентная нагрузка

В качестве опор ведомого вала применены одинаковые под­шипники 7211. Долговечность определим для левого подшип­ника («четвертого»), для которого эквивалентная нагрузка зна­чительно больше.

Для левого (индекс «4») подшипника

мы должны учитывать осевые силы и определять эквивалентную нагрузку; примем V= 1; К_б = 1,3 и К_т= 1, для конических подшипников 7211 при

коэффициенты X = 0,4 и Y = 1,459 (см. табл. 9.18 и П7 [1]);

Расчетная долговечность, млн. об.

где С = 65

Расчетная долговечность, ч

где п = 107,5 об/мин – частота вращения вала червячного колеса.

Условные обозначения подшипников	d	D	B	T	C	е
	мм				кH
46312	60	130	31		100	65,3
7211	55	100	21	23	65	0,41

Вывод: столь большая расчетная долговечность объясняется тем. Что по условию монтажа диаметр шейки должен быть больше диаметра d_в2 = 45 мм. Поэтому был выбран подшипник 7211. Возможен вариант с подшипником 7210, но и для него долго­вечность будет порядка 1 млн. ч. Кроме того, следует учесть, что ведомый вал имеет малую частоту вращения п = 107,5 об/мин.