3 Ориентировочный расчет и конструирование валов

Для предварительного определения диаметра вала выполняют ориентировочный расчет его на кручение по допускаемому напряжению без учета влияния изгиба.

Тк- крутящий момент на валу (Н•м);

=20-25 МПа –для концевых участков вала;

=10-15 МПа – для промежуточных валов в опасном сечении в месте посадки колеса или шестерни;

Остальные диаметры принимаем конструктивно с учетом формул:

-диаметр под подшипник =d+2t+1, где t- высота буртика (выбирается из таблицы);

- диаметр среднего участка _п, где f_п - координата фаски подшипника(выбирается из таблицы);

- диаметр буртика для упора зубчатого колеса = _к, где f_к берется из таблицы

3.1 Быстроходный вал

Быстроходный вал редуктора имеет участок для установки полумуфты, участки для установки подшиников и участок ,на котором нарезают зубья шестерни цилиндрической зубчатой передачи.

Диаметр концевого участка вала d₁=(0,8…1,0)*d_эл,

где d_эл - диаметр вала электродвигателя равен 38 мм

Принимаем d₁=(0,8…1,0)*d_эл=32 мм,

Диаметр вала под подшипники d_п=d+2t+1 = 32+2*3,5+1=40 мм.

Диаметр среднего участка = 40+3*2,5=48 мм

Эскиз ведущего вала представлен на рисунке 3.1.

3.2 Промежуточный вал

На промежуточном валу расположено зубчатое колесо быстроходной передачи и нарезанные зубья двух шестерен тихоходной передачи.

, мм,

где Т_1(Т)=344,10 (Н•м),

=10 МПа

мм

Принимаем диаметр под колесо d_к = d_а1(т)=60 мм.

Диаметр среднего участка =60+3*2=66 мм

Диаметр вала под подшипники = 60-3*3,5=49,5=50 мм.

Диаметр среднего участка = 50+3*3=59 мм

Эскиз промежуточного вала представлен на рисунке 3.2.

3.3 Тихоходный вал

Тихоходный вал имеет участки для установки подшипников, участки для колес тихоходной передачи.

(мм),

где Т_2(т)=1677,63(Н•м), =25 МПа

=69,5=70 мм

Диаметр вала под подшипники d_п=d+2t₂+1 = 70+2*5,1+1=81,2=85 мм.

Диаметр среднего участка = 85+3*4=97 мм.

Диаметр буртика колеса =97+3*3=106 мм.

Диаметр колеса = 97 мм.

Эскиз ведомого вала представлен на рисунке 3.3.

4 Расчет элементов и конструирование валов

4.1 Колесо быстроходной ступени

По данным распечатки (таблица 2.4) известны диаметры окружностей вершин, впадин и делительных окружностей, а так же ширина венца колеса.

Для цилиндрического зубчатого колеса: d=246 мм; d_a=249,81мм; d_f=239,68 мм; b=44 мм; T_k=344,10 Н*м.

Выбираем форму зубчатого колеса со ступицей и рассчитываем остальные параметры:

а) Диаметр ступицы цилиндрического колеса

, мм

где - посадочный диаметр колеса.

=1,6*60=96 (мм).

б) Длина ступицы цилиндрического колеса

l_шп+(5-10), мм

=39+6=45 мм

в) Толщина торцов зубчатого венца цилиндрического колеса

S=2,5*m+2

S=2.5*2,25+2=7,625 мм

Размер принимаем согласно ГОСТ 6636-69

S=8 мм

г) Толщина диска цилиндрического колеса

C=(0.2…0.3)b₂

C=0.2*44=8,8 = 9 мм

Эскиз колеса быстроходной передачи приведен на рисунке 4.1.

4.2 Колесо тихоходной ступени

По данным распечатки (таблица 2.4) известны диаметры окружностей вершин, впадин и делительных окружностей, а так же ширина венца колеса.

Для цилиндрического зубчатого колеса: d=267 мм; d_a=274,34 мм; d_f=258,59 мм; b=32 мм; T_k=1677,63 Н*м.

Выбираем форму зубчатого колеса со ступицей и рассчитываем остальные параметры:

а) Диаметр ступицы цилиндрического колеса

, мм

где - посадочный диаметр колеса.

=1,6*97=155,2=156 мм

б) Длина ступицы цилиндрического колеса

l_шп+(5-10), мм

=72+5=77 мм

в) Толщина торцов зубчатого венца цилиндрического колеса

S=2,5*m+2

S=2.5*3,5+2=10,75 мм

Размер принимаем согласно ГОСТ 6636-69

S=12 мм

г) Толщина диска цилиндрического колеса

C=(0.2…0.3)b₂

C=0.3*32=9,6 = 10 мм

Эскиз колеса быстроходной передачи приведен на рис. 4.2.

5 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ

Подшипники выбираются по посадочному диаметру вала. Для всех валов выбираются шарикоподшипники радиально-упорные однорядные легкой серии. Они предназначены для осевых и радиальных нагрузок.

5.1 БЫСТРОХОДНЫЙ ВАЛ

Ширина подшипника B=23 мм. Посадочный диаметр d=40 мм, берем подшипник №308 ГОСТ 8338-75

5.2 ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ВАЛ

Ширина подшипника B=27 мм. Посадочный диаметр d=50 мм, берем подшипник №310 ГОСТ 8338-75

5.3 ТИХОХОДНЫЙ ВАЛ

Ширина подшипника B=41 мм. Посадочный диаметр d=85 мм, берем подшипник №317 ГОСТ 8338-75

6 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОРПУСА И ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ

Корпусные детали имеют, как правило, сложную форму, поэтому изготавливают их чаще всего литьем. Наиболее распространенным материалом для литых корпусов является чугун.

Корпусная деталь состоит из стенок, бобышек, фланцев, ребер и других элементов, соединенных в единое целое. Корпуса редукторов должны иметь строго геометрическую форму. Верх крышки следует делать горизонтальным, что упрощает ее обработку. Элементы для строповки целесообразно выполнять в виде ушей. Крышку с корпусом следует соединять болтами.

При конструировании корпусной детали стенки следует выполнять одинаковой толщины. Толщину стенки, отвечающую требованиям технологии литья и необходимой жесткости корпуса редуктора, находят по формуле:

, где

Т- крутящий момент на тихоходном валу, [Н*м];

Т=1677,63 (Н∙м) (см. табл. 3.5.).

По ГОСТ 6636-69, принимаем S=10(мм)

Принимаем толщину дна корпуса и толщину ребер жесткости равными толщине стенки. Плоскости стенок, встречающиеся под прямыми углами, сопрягаются радиусами

R=1.5∙ ; r=0.5∙ ,

где R- наружный радиус;

S- внутренний радиус.

R=1,5∙10=15 (мм); S =0,5∙10=5 (мм).

Чтобы вращающиеся детали редуктора не задевали за внутреннюю поверхность корпуса, между ними предусматривается зазор:

a= +(3…5) мм,

где L- наибольшее расстояние между внешними поверхностями деталей передач.

a= +(3…5)=13(мм).

Чтобы не происходило перемешивание осевшей на дно грязи с маслом, расстояние от поверхности колес до дна корпуса принимают:

; =52 (мм).

Для соединения корпуса и крышки по всему контуру плоскости разъема редуктора выполнены фланцы. Для соединения крышки с корпусом используют болты класса прочности не менее 6,6 с наружной шестигранной уменьшенной головкой. Диаметры болтов находим по формуле:

D=1,25 10 (мм),

где Т- вращающий момент на тихоходном валу.

D=1.25∙ =14,85 (мм).

По ГОСТ 7808 принимаем d=16 (мм). Расстояние между болтами принимают равным десяти диаметрам болта. Ширину фланца Вф выбираем из условия свободного размещения головок болта и возможного поворота ее гаечным ключом на угол больше 60 градусов:

Bф= +С1+С2,

где С1- расстояние от стенки корпуса до оси болта; С1=1,5∙d;

С2- расстояние от оси болта до торца фланца, С2=1,2∙d.

Вф=10+24+19,2=53,2=54 (мм).

Опорную поверхность корпуса выполняют в виде четырех платиков, расположенных в местах установки болтов. Диаметр болтов крепления корпуса к раме принимаем: d =1,25d, где d - диаметр болта, соединяющего крышку с корпусом. d =1,25*16=20 (мм). Принимаем d = 20 (мм)

Толщина рамы фундаментного болта =1,5∙d ; =1,5∙20=30 (мм).

Для слива масла в корпусе предусматривается сливное отверстие, закрываемое резьбовой пробкой.

Для заливки масла в редуктор, контроля правильности зацепления и для внешнего осмотра деталей сделан люк.

Для подшипниковых узлов выбрали крышки:

- для быстроходного вала «крышка 12-130 ГОСТ 18511-73»;

«крышка 12-90×40 ГОСТ 18512-73»;

- для промежуточного вала «крышка 12-155 ГОСТ 18511-73»;

-для тихоходного вала «крышка 12-240 ГОСТ 18511-73»;

«крышка 12-180×85 ГОСТ 18512-73».

Для герметизации подшипниковых узлов выбираем манжеты по ГОСТ 8752-79.

Быстроходный вал: манжета 1.1.-40×60-2 ГОСТ 8752-79;

Тихоходный вал: манжета 1.1.-85×110-2 ГОСТ 8752-79.