12. Уточненный расчет ведомого вала редуктора на сопротивление усталости

Определяем коэффициент запаса прочности в опасном сечении II-II, в котором действует большой изгибающий момент и существуют концентраторы напряжений –галтель, шпоночная канавка и посадка зубчатого колеса с натягом.

Изгибающие моменты в опасном сечении II-II

M _X = R_Cx( l_л – l₆) - F_t2 l_л = 214 0,188 - 2704 0,15 = 365 H м

M _y = R_Cy l_п - F_r2 (l_п – l₄) + F_a2 0,5 d₂ =

= 2704 0,158 - 2510 0,058 + 1288 0,5 0,45 = 571 H м

Рис. 14.1 Расчетная схема ведомого вала на сопротивление усталости

Результирующий изгибающий момент в опасном сечении

М _ІІ = = = 678 Нм

Крутящий момент в сечении II-II

Т₃ = 1551,44 Нм

Определяем напряжения в сечении II-II

Напряжения изгиба

Напряжения кручения

Коническое зубчатое колесо установлено на валу с натягом. Поэтому концентратор напряжений в сечении – посадка с натягом. Кσ/Кdσ=4,9; Kτ/Kdτ=2,95. Посадочную поверхность вала под колесо шлифуют (Ra=0,8мкм) КFσ=0,91; KFτ=0,95. Поверхность вала без упрочнения: K_V=1.

Для передачи вращающего момента на участке вала под зубчатым колесом предусмотрена шпонка, паз которой является концентратором напряжений: Кτ=2,05; Кdτ=0,68. Параметр шероховатости поверхности Ra=0,8мкм: КFτ=0,91. Поверхность вала без упрочнения: K_V=1.

Коэффициенты выбраны из [5, стр.15-16, табл. 0.2-0.5]

Коэффициенты концентрации напряжений вала в сечении II-II

К II = ( + )/ =(4,9+0,91-1)/1= 4,81 [5, стр.16, форм. 0.4]

К II = ( + )/ =(2,95+0,91-1)/1= 2,86 [5, стр.16, форм. 0.5]

Пределы выносливости вала в сечении II-II

_II = / К II = 380/4,81 = 79 Нмм² [5, стр.16, форм. 0.6]

_II = / К II = 220/2,86 = 76,9 Нмм²

Коэффициенты запаса прочности вала в сечении II-II по нормальным и касательным напряжениям

[5, стр.18, форм. 0.10]

[5, стр.18, форм. 0.11]

Расчетный коэффициент запаса прочности вала в сечении II-II [5, стр.18, форм. 0.12]

Сопротивление усталости вала в сечении II-II обеспечивается.

13. Описание СборкИ привода, выбор системы смазки редуктора

13.1 Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживают подшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100°С; в ведомый вал закладывают шпонку 22х14х56 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов (поз. 38); затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого на ведомый вал надевают стпорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом или стандартные резинометаллические манжеты, смазанные машинным маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами

Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают звездочку и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят специальной планкой.

Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

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

13.2 Сборка привода

В начале сборки раму привода устанавливают на фундаментные болты. Затем на раму устанавливают электродвигатель и редуктор. На валу двигателя закрепляют ведущий шкив клиноременной передачи а на входных и выходных концах валов редуктора устанавливают ведомый шкив клиноременной передачи и ведущую звездочку цепной передачи.

На шкивы клиноременной передачи одевают ремни, а затем регулировочными болтами обеспечивают натяжение ремней.

На звездочки цепной передачи надевают цепь и соединяют звенья.

В редуктор заливают 8,3 литра масла марки И-Г-А-68, смазывают подшипниковые узлы.

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

13.3 Выбор системы смазки редуктора.

Для уменьшения потерь мощности на трение, снижения интенсивности изнашивания трущихся поверхностей, их охлаждения и очистки от продуктов износа, а также для предохранения от заедания, задиров, коррозии должно быть обеспечено надежное смазывание трущихся поверхностей.

Для смазывания передачи применяем картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. Колеса при вращении увлекают масло, разбрызгивая его внутри корпуса. Масло попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Картерное смазывание применяют при окружной скорости зубчатых колес и червяков до 12,5 м/с. При более высоких скоростях масло сбрасывает с зубьев центробежная сила и зацепление работает при недостаточном смазывании. Кроме того, заметно возрастают потери мощности на перемешивание масла, повышается его температура. При окружных скоростях более 12,5 м/с применяют циркуляционное струйное смазывание, при котором зацепление смазывают струей масла, истекающего из трубчатого сопла под давлением, создаваемым насосом.

Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла и чем выше контактные давления в зацеплении, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес.

Допустимые уровни погружения колес цилиндрического редуктора в масляную ванну:

h_м ≈ (4m …0,25d_2Т), но не менее 10 мм. Здесь m – модуль зацепления. Наибольшая допустимая глубина погружения зависит от окружной скорости колеса. Чем медленнее вращение колеса, тем на большую глубину оно может быть погружено.

Окружная скорость червячного вал:

Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин.

По [1, стр.130, табл.8.1] при > 5 м/с принимаем кинематическую вязкость масла 40 мм /с. Отсюда по [1, стр.130, табл.8.1] выбираем марку масла И-40-А.

Глубина погружения червяка

h_м ≈ (4m … 0,25d_2б) = (4*2,0….0,25*168, 4) = 8…71 мм

Принимаем h_м = 32 мм.

Уровень масла определяем замером из сборочного чертежа.

Высота масляной ванны 100 мм.

Объем масляной ванны V= 500 100 170 = 8,33 л

Подшипники валов редуктора смазываются тем же маслом, что и зубчатое зацепление за счёт разбрызгивания масла