III. Предварительный расчет валов редуктора

Предварительный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Ведущий вал:

диаметр выходного конца при допускаемом напряжении [τ_к] = 25 МПа по формуле (8.16) гл. VIII

Так как вал редуктора соединен муфтой с валом электродвигателя (см. рис. 12.1), то необходимо согласовать диаметры ротора d_дв и вала d_в1. Иногда принимают d_в1 = d_дв. Некоторые муфты, например УВП (см. гл. XI), могут соединять валы разных диаметров в пределах одного номинального момента. У подобранного электродвигателя (см. табл. П2) диаметр вала может быть 42 или 48 мм. Примем d_дв = 42 мм. Выбираем МУВП по ГОСТ 21424 — 75 с расточками полумуфт под d_дв = 42 мм и d_в1 = 32 мм (рис. 12.3). Примем под подшипниками d_П1 =40 мм. Шестерню выполним за одно целое с валом (см. рис. 10.6). Иногда вал электродвигателя не соединяется непосредственно с ведущим валом редуктора, а между ними имеется ременная или цепная передача (рис. 12.4).

Рис. 12.3. Конструкция ведущего вала

Рис. 12.4. Схема привода:

1 – электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – редуктор

Ведомый вал (рис. 12.5). Учитывая влияние изгиба вала от натяжения цепи, принимаем [τ_к] = 20 МПа.

Диаметр выходного конца вала

Рис. 12.5. Конструкция ведомого вала

Принимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда [см. гл. VIII, пояснения к формуле (8.16)]: d_в2 = 55 мм. Диаметр вала под подшипниками принимаем d_П2 = 60 мм, под зубчатым колесом d_К2 = 65 мм.

Диаметры остальных участков валов назначают исходя из конструктивных соображений при компоновке редуктора.

IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса.

Шестерню выполняем за одно целое с валом (см. рис. 10.6,а); ее размеры определены выше: d₁ = 66,66 мм; d_al = 71,66 мм; b₁ = 85 мм.

Колесо кованое (см. гл. X, рис. 10.2,а и табл. 10.1): d₂ = 333,34 мм; d_al = 33834 мм; b₂ = 80 мм.

Диаметр ступицы d_СТ = 1,6d_k2 = 1,6·65 = 100 мм; длина ступицы l_ст = (1,2 ÷ 1,5)d_k2 = (1,2 ÷ 1,5)·65 = 78 ÷ 98 мм, принимаем l_ст = 80 мм.

Толщина обода δ₀ = (2,5 ÷ 4)m_n = (2,5 ÷ 4)·2,5 = 6,25 ÷ 10 мм, принимаем δ₀ = 10 мм.

Толщина диска С = 0,3 b₂ = 0,3 • 80 = 24 мм.

V Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)

Толщина стенок корпуса и крышки: δ = 0,025а + 1 = 0,025·200 + 1=6 мм, принимаем δ = 8 мм; δ₁ = 0,02а + 1 = 0,02 • 200 + 1=5 мм, принимаем δ₁ = 8 мм.

Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:

верхнего пояса корпуса и пояса крышки

b = 1,5δ = 1,5·8 = 12 мм; b₁ = 1,5δ₁ = 1,5·8 = 12 мм;

нижнего пояса корпуса

р = 2,35δ = 2,35·8 = 19 мм; принимаем р = 20 мм.

Диаметр болтов: фундаментных d₁ = (0,03 ÷ 0,036)а + 12 = (0,03 ÷ 0,36)200+12=18 ÷ 19,2 мм; принимаем болты с резьбой М20;

крепящих крышку к корпусу у подшипников d₂ = (0,7 ÷ 0,75)d₁ = (0,7 ÷ 0,75)20 =14 ÷ 15 мм; принимаем болты с резьбой М16;

соединяющих крышку с корпусом d₃ = (0,5 ÷ 0,6)d₁ = (0,5 ÷ 0,6)20 = 10 + 12 мм; принимаем болты с резьбой M12.

VI. Расчет цепной передачи

Выбираем приводную роликовую однорядную цепь (см. V гл. VII, табл. 7.15).

Вращающий момент на ведущей звездочке

T₃= T₂ = 625·10³ Н·мм.

Передаточное число было принято ранее

u_ц = 3,14.

Число зубьев: ведущей звездочки [см. с. 148]

z₃ = 31 – 2u_ц = 31 - 2·3,14 ≈ 25;

ведомой звездочки

z₄ = z₃u_ц = 25·3,14 = 78,3.

Принимаем

z₃=25 иz₄= 78.

Тогда фактическое

Отклонение

что допустимо.

Расчетный коэффициент нагрузки [см. гл. VII, формулу (7.38) и пояснения к ней]

где k_Д = 1 — динамический коэффициент при спокойной нагрузке (передача к ленточному конвейеру); k_а = 1 учитывает влияние межосевого расстояния [k_а = 1 при а_ц ≤ (30 ÷ 60)t]; k_н = 1 — учитывает влияние угла наклона линии центров (k_н = 1, если этот угол не превышает 60°; в данном примере γ = = 45°, см. рис. 12.1); k_р учитывает способ регулирования натяжения цепи; k_р = 1,25 при периодическом регулировании натяжения цепи; k_см = 1 при непрерывной смазке; k_п учитывает продолжительность работы в сутки, при односменной работе k_П = 1.

Для определения шага цепи по формуле (7.38) гл. VII надо знать допускаемое давление [р] в шарнирах цепи. В табл. 7.18 допускаемое давление [р] задано в зависимости от частоты вращения ведущей звездочки и шага t. Поэтому для расчета по формуле (7.38) величиной [р] следует задаваться ориентировочно. Ведущая звездочка имеет частоту вращения об/мин. Среднее значение допускаемого давления при n ≈ 200 об/мин [р] = 23 МПа.

Шаг однорядной цепи (m = 1)

Подбираем по табл. 7.15 цепь ПР-31,75-88,50 по ГОСТ 13568-75, имеющую t = 31,75 мм; разрушающую нагрузку Q ≈ 88,5 кН; массу q = =3,8 кг/м; А_оп = 262 мм².

Скорость цепи

Окружная сила

Давление в шарнире проверяем по формуле (7.39)

Уточняем по табл. 7.18 допускаемое давление [р] = 22 [1 + +0,01 (z₃ - 17)] = 22 [1 + 0,01 (25 - 17)] = 23,76 МПа. Условие р < [р] выполнено. В этой формуле 22 МПа — табличное значение допускаемого давления по табл. 7.18 при n = 200 об/мин и t = 31,75 мм.

Определяем число звеньев цепи по формуле (7.36)

где a_t = = 50 (см. с. 148);

Тогда

Округляем до четного числа L_t = 152.

Уточняем межосевое расстояние цепной передачи по формуле (7.37)

Для свободного провисания цепи предусматриваем возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4 %, т. е. на 1562·0,004 ≈ 6 мм.

Определяем диаметры делительных окружностей звездочек [см. формулу (7.34)]

Определяем диаметры наружных окружностей звездочек [см. формулу (7.35)]

где d₁ = 19,05 мм — диаметр ролика цепи (см. табл. 7.15);

Силы, действующие на цепь:

окружная F_tц = 4950 Н — определена выше;

от центробежных сил F_v = qv² = 3,8 • 2,56² ≈ 25 Н, где q = 3,8 кг/м по табл. 7.15;

от провисания F_f = 9,81k_fqa_ц = 9,81 • 1,5 · 3,8 · 1,562 = 88 Н, где k_f = =1,5 при угле наклона передачи 45° (см. с. 151).

Расчетная нагрузка на валы

F_B = F_tц + 2F_f = 4950 + 2 • 88 = 5126 Н.

Проверяем коэффициент запаса прочности цепи [по формуле (7.40)]

Это больше, чем нормативный коэффициент запаса [s] ≈ 9,4 (см. табл. 7.19); следовательно, условие s > [s] выполнено.

Размеры ведущей звездочки:

ступица звездочки d_CT = 1,6 • 55 = 88 мм; l_ст = (1,2 ÷ 1,6)55 = 66÷88 мм; принимаем l_ст = 85 мм;

толщина диска звездочки 0,93B_вн = 0,93 • 19,05 ≈ 18 мм, где B_BH — расстояние между пластинками внутреннего звена (см. табл. 7.15).

Аналогично определяют размеры ведомой звездочки.