10. Проверка прочности шпоночного соединения

10.1. Рассчитаем шпоночное соединение под червячное колесо. Шпонку выбираем призматическую. Размеры шпонки выбираем из табл. 9.1.2 [2] в зависимости от диаметра вала:

- сечение: b  h = 24 14 мм;

- фаска: 0,4 мм;

- глубина паза вала: t₁ = 9,0 мм;

- глубина паза ступицы: t₂ = 3,3 мм;

- длина: l = 100 мм.

Шпонка 24×14×100. Материал шпонки – сталь 45 нормализованная. Напряжения смятия и условия прочности определяем по формуле:

При стальной ступице [δ] = 100…150 МПа.

Передаваемый момент Т = 1943,95 Нм.

где l – рабочая длина шпонки.

δ_см < [δ] , следовательно, условие выполняется.

10.2. Рассчитаем шпоночные соединения под ремень.

Шпонку выбираем призматическую. Размеры шпонки выбираем из табл. 9.1.2 [2] в зависимости от диаметра вала:

- сечение: b  h = 14х9 мм;

- фаска: 0,4 мм;

- глубина паза вала: t₁ = 6,0 мм;

- глубина паза ступицы: t₂ = 4,3 мм;

- длина: l = 50 мм.

Шпонка 14х9х50. Материал шпонки – сталь 45 нормализованная. Напряжения смятия и условия прочности определяем по формуле:

При стальной ступице [δ] = 100…150 МПа.

Передаваемый момент Т =239,5 Нм.

где l – рабочая длина шпонки.

δ_см < [δ] , следовательно, допустимо центр червячного колеса изготовить из серого чугуна СЧ20.

11. Тепловой расчет передачи

При работе редуктора потери мощности, вызванные трением в зацеплении и в подшипниках, перемешиванием и разбрызгиванием масла, приводят к нагреву деталей редуктора и масла. При нагреве вязкость масла резко падает, что приводит к нарушению режима смазывания. Нормальная работа редуктора будет обеспечена, если температура масла не превышает допускаемой.

При установившемся режиме работы редуктора все выделяющееся тепло отдается через его стенки окружающему воздуху, этому соответствует определенный перепад температур ∆t между маслом и окружающим воздухом.

Условие работы редуктора без перегрева:

где t_м – температура масла, С°;

t_В – температура окружающего воздуха, принимаем t_В = 20 С°;

К_t – коэффициент теплопередачи, принимаем равным

К_t = 17 (Вт/м²·С°);

А – площадь теплоотдающей поверхности корпуса редуктора, м²;

[∆t] = 80 ÷ 100 C° - допускаемый перепад температур между маслом и окружающим воздухом;

η – КПД редуктора;

Р – мощность на валу червяка, Вт.

КПД редуктора определяем по формуле:

где λ = arctg z₁/q – угол подъема винтовой линии червяка;

р = 1,7 – угол трения, выбираем в зависимости от скорости скольжения V_ск, по табл. 33 [1].

Определим площадь поверхности редуктора с учетом ребер:

А = (0,134 · 0,358 + 2 · 0,134 · 0,475 + 0,358 · 2 · 0,475) = 0,515 м²

Определяем разницу температур:

Условие теплопередачи выполняется.

12. Выбор смазки редуктора и уплотнительных устройств.