8. Уточненный расчет валов

8.1. Быстроходный вал.

Рассмотрим сечение под опорой А Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом. Эта часть вала работает только на кручение

Материал вала сталь 45 улучшенная: σ_в = 780 МПа

Пределы выносливости:

- при изгибе σ_-1 = 0,43σ_в = 0,43·780 = 335 МПа

- при кручении _-1 = 0,58σ_-1 = 0,58·335 = 195 МПа

Изгибающий момент М_и = 113,3 Н·м.

Коэффициенты:

k_σ/ε_σ = 4,3 [1c.166]

k_τ/ε_τ = 0,6 k_σ/ε_σ + 0,4 = 0,6∙4,3+0,4 = 3,0; _ = 0,1.

Осевой момент сопротивления:

W = πd³/32 = π55³/32 = 16,3∙10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2∙16,3∙10³ =32,6∙10³ мм³.

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W_нетто =113,3·10³/16,3·10³ = 7,0 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

τ_v = τ_m = τ_max/2 = T₁/W_p =128,4∙10³/32,6∙10³ = 4,0 МПа

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/(4,3·7,0) =11,1

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 142/(3,0·4,0 + 0,1·4,0) =11,5

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 =11,1·11,5/(11,5² +11,1²)^0,5 = 7,9 > [s] = 2,5

Рассмотрим сечение проходящее через выходной конец вала.

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

Эта часть вала работает только на кручение

Момент сопротивления кручению:

W_{к нетто} = πd³/16 – bt₁(d-t₁)²/2d =

= π45³/16 – 14·5,5(45-5,5)²/2·45 = 16,6·10³ мм³.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₁/2W_{к нетто} =128,4·10³/2·16,6·10³ = 3,9 МПа

Коэффициенты:

k_ = 1,5; _ =0,72; _ = 0,1 [1c166]

Общий коэффициент запаса прочности, равный коэффициенту запаса прочности по касательным напряжениям

s = s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 142/(1,5·3,9/0,72 + 0,1·3,9) =16,7

8.2. Тихоходный вал.

Рассмотрим сечение под колесом

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки

Материал вала сталь 45 нормализованная: σ_в = 570 МПа

Пределы выносливости:

- при изгибе σ_-1 = 0,43σ_в = 0,43·570 = 245 МПа

- при кручении _-1 = 0,58σ_-1 = 0,58·245 = 142 МПа

Суммарный изгибающий момент:

М_и = (М_х² + М_y²)^0,5 = (132,6² + 98,3²)^0,5 = 165,1 Н·м.

Момент сопротивления изгибу:

W_нетто = πd³/32 – bt₁(d-t₁)²/2d =

= π70³/32 – 20·7,5(70-7,5)²/2·70 = 29,5·10³ мм³.

Момент сопротивления кручению:

W_{к нетто} = πd³/16 – bt₁(d-t₁)²/2d =

= π70³/16 – 20·7,5(70-7,5)²/2·70 = 63,2·10³ мм³.

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W_нетто =165,1·10³/29,5·10³ = 5,6 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/W_{к нетто} =493,7·10³/63,2·10³ = 7,8 МПа

Коэффициенты:

k_σ=1,6; _σ =0,74; k_ = 1,5; _ =0,63; _ = 0,1 [2c166]

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 245/(1,6·5,6/0,74) =20,2

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 142/(1,5·7,8/0,63 + 0,1·7,8) = 7,3

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 =20,2·7,3/(7,3² +20,2²)^0,5 = 7,1 > [s] = 2,5

Рассмотрим сечение проходящее через выходной конец вала.

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

Эта часть вала работает только на кручение

Момент сопротивления кручению:

W_{к нетто} = πd³/16 – bt₁(d-t₁)²/2d =

= π55³/16 – 16·6,0(55-6,0)²/2·55 = 30,6·10³ мм³.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/2W_{к нетто} =487,9·10³/2·30,6·10³ = 8,0 МПа

Коэффициенты:

k_ = 1,5; _ =0,68; _ = 0,1 [1c166]

Общий коэффициент запаса прочности, равный коэффициенту запаса прочности по касательным напряжениям

s = s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 142/(1,5·8,0/0,68 + 0,1·8,0) = 7,7 > [s] = 2,5

9 РАСЧЕТ И ПРОВЕРКА МУФТ

Для передачи вращающего момента с вала электродвигателя на ведущий вал редуктора выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую МУВП по ГОСТ 21424-75 с допускаемым передаваемым моментом [T] = 710 Н·м и с внутренним диаметром полумуфт 45 и 48 мм.

Расчетный вращающий момент передаваемый муфтой

Т_р = kТ₁ = 1,5·128,4 = 193 Н·м < [T]

Условие выполняется

10. ВЫБОР ПОСАДОК

Посадки назначаем согласно рекомендациям [1c.263]

Посадка зубчатых колес на вал Н7/р6;

Посадка полумуфт на вал Н7/h6;

Посадка внутренних колец подшипника на валы k6;

Посадка наружных колец подшипника в корпус Н7

11. СМАЗКА РЕДУКТОРА

11.1 Смазка зубчатого зацепления

Смазка зубчатого зацепления осуществляется путем окунания зубчатых колес в масляную ванну. Объем масляной ванны

V = (0,50,8)N = (0,5 0,8)13,1  8 л

Рекомендуемое значение вязкости масла при окружной скорости

v = 4,0 м/с   =28·10^-6 м²/с.

По этой величине выбираем масло индустриальное И-30А [1c.253].

11.2. Смазка подшипниковых узлов

Смазка подшипниковых узлов пластичная.

Смазочный материал – солидол синтетический ГОСТ 4366-76, температура эксплуатации которого от -20 до +65 ºС [1c.203].

12 СБОРКА РЕДУКТОРА

Пред сборкой внутреннюю полость редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редук­тора, начиная с узлов валов.

На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники предва­рительно нагретые в масле до 80 – 100 ºС. Собранный вал вставляют через подшипниковое гнездо в корпус редуктора и надевают прижимные крышки подшипников

В тихоходный вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колеса до упора в буртик вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают предварительно нагретые подшипники.

Собранный вал укладывают в основание корпуса редуктора, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку и устанавливают крышку корпуса: центровка которой осуществляется с помощью двух конических штифтов; затягивают винты крепящие крышку к корпусу.

Ввертывают пробку маслоспускного отверстия, устанавливают маслоуказатель заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.