Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3Detali_Mashin_Belan_Kharchenko

.pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
29.06.2020
Размер:
3.83 Mб
Скачать

Коэффициент, учитывающий распределения нагрузки между зубьями , в зависимости от окружной скорости и степени точности передачи, определяем по табл. 2.7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.7

 

 

Значение

 

и

для косозубых и шевронных передач

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Степень

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окружная скорость V, м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

до1

 

 

 

5

 

 

 

 

10

 

 

15

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

0,72

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1,02

 

 

 

1,03

 

1,04

 

 

1,05

7

 

 

 

0,81

 

 

 

1,02

 

 

 

1,05

 

 

 

1,07

 

1,10

 

 

1,12

8

 

 

 

0,91

 

 

 

1,06

 

 

 

1,09

 

 

 

1,13

 

-

 

 

-

9

 

 

 

1,0

 

 

 

1,1

 

 

 

 

1,16

 

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

Примечание: для прямозубых колес

= 1, = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем

= 1,1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения на-

грузки по длине контактных линий

, определяем по табл. 2.8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем

= 1,08; при

 

=

1

=

55

 

= 0,95.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

57,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку

определяем по табл. 2.9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем

= 1,0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем расчетное контактное напряжение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∙ ∙ + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 376 ∙

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 376 ∙

 

1,1 ∙ 1,08 ∙ 1,0 ∙ 9831,4 ∙ 4,5 + 1

 

(2.29)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

262,1 ∙ 50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 823,5 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.к. < 0,85 … 1,05

 

 

 

=

0,85 … 1,05

 

∙ 789,3 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

670,9 … 828,8 МПа, то условие прочности по контактным напряжениям выполнено. При несоблюдении этого условия изменяют 2 или 2 (и, следовательно ).

Выбираем коэффициенты, необходимые для проверки колес по изгибающим напряжениям.

20

 

 

 

Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубь-

ями (табл. 2.7):

= 1,0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку

(табл. 2.9):

 

= 1,1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения коэффициента KHB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Твердость поверхности зубьев

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

HB≤350

 

 

HB>350

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

II

 

III

I

 

II

 

III

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

1,15

 

1,04

 

1,0

1,33

 

1,08

 

1,02

 

0,6

 

 

 

 

1,24

 

1,06

 

1,02

1,50

 

1,14

 

1,04

 

0,8

 

 

 

 

1,30

 

1,08

 

1,03

-

 

1,21

 

1,06

 

1,0

 

 

 

 

 

-

 

1,11

 

1,04

-

 

1,29

 

1,09

 

1,2

 

 

 

 

 

-

 

1,15

 

1,05

-

 

1,36

 

1,12

 

1,4

 

 

 

 

 

-

 

1,18

 

1,07

-

 

-

 

1,16

 

1,6

 

 

 

 

 

-

 

1,22

 

1,09

-

 

-

 

1,21

 

1,8

 

 

 

 

 

-

 

1,25

 

1,11

-

 

-

 

-

 

2,0

 

 

 

 

 

-

 

1,30

 

1,14

-

 

-

 

-

Данные приведенные в столбце I, относятся к передачам с консольным расположением зубчатого колеса, II- к передачам с несимметричным расположением колес по отношению к опорам, III-к передачам с симметричным расположением.

Таблица 2.9

Значения коэффициентов KHV и KFV

 

 

 

 

 

 

KHV

 

 

Твердость

 

Окружная скорость, V, м/с

Передача

поверхности

KFV

до 5

 

10

 

15

 

20

 

зубьев, HB

 

 

 

Степень точности

 

 

 

 

 

8

 

7

 

Прямозубая

≤350

1,4

1,05

 

-

 

-

 

-

 

>350

1,2

1,1

 

-

 

-

 

-

Косозубая и

≤350

1,2

1,0

 

1,01

 

1,02

 

1,05

шевронная

>350

1,1

1,0

 

1,05

 

1,07

 

1,10

21

Определяем коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий:

 

1,5 ∙

1,5 ∙ 0,95

 

= 1 +

 

= 1 +

 

= 1,18,

 

 

 

 

8

 

 

 

здесь S = 8 - индекс схемы (тот же, что и в формуле 2.14). Определяем коэффициент, учитывающий наклон зуба:

 

0

10,1420

 

= 1 −

 

= 1 −

 

= 0,9276.

 

 

 

140

 

140

 

 

 

 

Определяем приведѐнное число зубьев колеса:

 

=

2

=

86

=

86

= 90,2.

 

 

 

2

 

3

310,1420

0,954

 

 

 

 

(2.30)

(2.31)

(2.32)

По

табл.

2.10,

в

зависимости

 

 

от

 

= 90,2,

принимаем ко-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

эффициент

 

= 3,605 учитывающий форму зуба и концентрацию на-

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пряжений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для шестерни:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

1

=

 

19

 

=

 

 

19

 

= 19,9.

 

 

 

(2.33)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

3

 

310,1420

0,954

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.10

 

 

 

Значения коэффициента

 

 

для внешнего зацепления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

без смещения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

17

 

 

20

 

22

 

 

24

 

 

26

 

28

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,3

 

 

4,08

 

3,98

3,92

 

 

3,88

 

3,84

 

3,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

35

 

 

40

 

45

 

 

50

 

 

65

 

80

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,75

 

 

3,7

 

3,66

3,65

 

 

3,62

 

3,61

 

3,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По табл. 2.10 принимаем

= 4,1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем расчѐтное изгибающее напряжение в зубьях колеса:

22

 

 

 

 

∙ ∙

 

 

=

 

 

 

 

2

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1 ∙ 1,18 ∙ 1,1 ∙ 0,93 ∙ 3,605 ∙ 9831,4

(2.34)

 

 

 

 

 

 

 

50 ∙ 3

 

 

 

 

 

=

285,2 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетное изгибающее напряжение в зубьях шестерни:

 

 

 

 

 

4,08

 

 

 

=

1

= 285,2 ∙

 

= 322,8 МПа.

(2.35)

 

3,605

1

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Т.к. соблюдаются требования:

2 < 1,1 ∙ 2 = 1,1 ∙ 310 = 341 МПа;

1 =< 1,1 ∙ 1 = 341 МПа, то условие прочности по изгибающим напряжениям выполнено.

3 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ И ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ

В результате предварительного расчѐта определяют наименьший диаметр вала (см. Рис. 4.1 и Рис. 4.2), который является диаметром выходного конца вала. За расчѐтный диаметр вала принимают ближайшее большее значение из стандартного ряда чисел (см. табл. 2.5). Из этой же таблицы выбирают все другие расчѐтные размеры, если на эти параметры отсутствует соответствующие стандарты.

3.1Определение диаметров валов

Основными материалами для валов и осей служат углеродистые и легированные стали. Для осей и валов, диаметры которых определяются, в основном, жѐсткостью, применяют углеродистые конструкционные стали Ст4, Ст5 без термообработки. В ответственных и тяжело нагруженных конструкциях, когда основным критерием является прочность, используют термически обрабатываемые среднеуглеродистые и легированные стали 40, 45, 40Х, 40ХН и др.

Предварительный расчѐт валов производится только на кручение.

Для компенсации изгибающих напряжений и других неучтѐнных факторов, принимают значительно пониженные значения допускаемых напряжений кручения, например [τ] = (15...30) МПа. Меньшие значения

23

допускаемых напряжений кручения принимают для быстроходных валов, большие значения - для тихоходных валов.

Определяем диаметр ведущего вала:

 

3

 

 

∙ 103

 

3

285,17 ∙ 103

 

 

1

1

 

=

 

 

= 41,94 мм.

 

0,2 ∙

 

0,2 ∙ 20

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем по таблице 2.5 стандартное значение диаметра вала:

 

= 45 мм.

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем диаметр ведомого вала:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

∙ 103

 

3

1288,4 ∙ 103

 

 

2

2

 

=

 

 

= 59,88 мм.

 

0,2 ∙

 

0,2 ∙ 30

 

 

 

 

 

 

Принимаем по таблице 2.5 стандартное значение диаметра вала:

2 = 60 мм.

3.2Выбор подшипников

Подшипники являются опорами валов и вращающихся осей. Они воспринимают нагрузки, приложенные к валу или к оси.

Поскольку промышленностью выпускаются подшипники с посадочными диаметрами кратными 5 мм, то полученное значение посадочного диаметра под подшипник dп„ принимают кратным 5 мм (ближайшее значение).

Посадочные диаметры под подшипники ведущего и ведомого ва-

лов:

П1 1 + 5 = 45 + 5 = 50 мм.П2 = 2 + 5 = 60 + 5 = 65 мм.

Посадочный диаметр под зубчатое колесо:

П2 + 5 = 65 + 5 = 70 мм.

По посадочным диаметрам П1и П2 выбираем радиальные шариковые подшипники (рис. 3.1) из табл. 3.1.

.

.

.

.

24

Рис. 3.1. Подшипники качения однорядные а – шариковый радиальный; б – шариковый радиально-упорный;

в – роликовый радиально-упорный.

Таблица 3.1

Подшипники шариковые радиальные однорядные Средняя серия ГОСТ 8338-75

Условное

 

Размеры, мм

 

Грузоподъемность, кН

 

 

 

 

Динамическая,

Статическая,

обозначение

d

D

B

r

С

С0

 

 

 

 

 

300

10

35

11

1

8,06

3,75

301

12

37

12

1,5

9,75

4,65

302

15

42

13

1,5

11,4

5,4

303

17

47

14

1,5

13,5

6,65

304

20

52

15

2,0

15,9

7,8

305

25

62

17

2,0

22,5

11,4

306

30

72

19

2,0

28,1

14,6

307

35

80

21

2,5

33,2

18,0

308

40

90

23

2,5

41,0

22,4

309

45

100

25

2,5

52,7

30,0

310

50

110

27

3,0

65,8

36,0

311

55

120

29

3,0

71,5

41,5

312

60

130

31

3,5

81,9

48,0

313

65

140

33

3,5

92,3

56,0

 

 

 

 

25

 

 

Продолжение табл. 3.1

314

70

150

35

3,5

104,0

63,0

315

75

160

37

3,5

112,0

72,5

316

80

170

39

3,5

124,0

80,0

316К5

80

170

39

3,5

130,0

89,0

317

85

180

41

4,0

133,0

90,0

318

90

190

43

4,0

143,0

99,0

319

95

200

45

4,0

153,0

110,0

319К5

95

200

45

4,0

161,0

120,0

320

100

215

47

4,0

174,0

132,0

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2

 

Основные параметры выбранных подшипников

 

 

 

 

 

 

 

 

Условное

Размеры, мм

Грузоподъемность, кН

Вал

обозначение

d

D

B

Динамическая,

Статическая,

 

подшипника

С

С0

 

 

 

 

Ведущий

310

50

110

27

65,8

36,0

(1)

 

 

 

 

 

 

Ведомый

313

65

140

33

92,3

56,0

(2)

 

 

 

 

 

 

4КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ ВАЛА - ШЕСТЕРНИ, ВЕДОМОГО ВАЛА И ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА

Как правило, шестерню и ведущий вал выполняют как одно целое (см. Рис. 4.1), т.е. в виде вала-шестерни.

Рис. 4.1. Конструкция ведущего вала

26

Ранее даны рекомендации по определению: диаметров вершин шестерни da1 (см. Рис. 4.1) и колеса da2 (см. Рис. 4.2); ширины шестерни b1 и ширины колеса b2; диаметров выходных концов ведущего dH1 и ведомого dH2 валов; посадочных диаметров под подшипники на ведущем dп1 и ведомом dп2 валах; посадочного диаметра под колесо dK2, на ведомом валу.

Рис. 4.2. Конструкция ведомого вала и зубчатого колеса

Подобраны подшипники (таблица 3.2) для ведущего и ведомого валов, а следовательно известны ширины этих подшипников B1 и В2, (у радиально-упорных подшипников монтажная высота Т).

Высоту tцил (tкон) заплечика при цилиндрической форме конца вала (Рис. 4.3), координату г фаски подшипника и размер f (мм) фаски колеса на промежуточном валу принимают по таблице 4.1 в зависимости от диаметра выходного конца вала dв (мм). Цилиндрическая поверхность выходного конца вала является посадочной поверхностью под полумуфту (шкив или звѐздочку).

Для ведущего вала (для dв1 = 45 мм): t = 2,8 мм, г = 2,8 мм, f = 1,6 мм.

27

Определяем диаметр буртика под подшипник:

Б1

= П1

+ 2 ∙ = 50 + 2 ∙ 2,8 = 55,6 мм.

.

 

 

 

Принимаем Б1 = 55 мм.

Рис. 4.3. Концы валов цилиндрические

Таблица 4.1

Рекомендуемые размеры заплечиков и размеры фасок, мм

d

17-22

24-30

32-38

40-44

45-50

Длина, l

50

60

80

110

110

исп.1

 

 

 

 

 

Длина, l

36

42

58

82

82

исп.2

 

 

 

 

 

tцил

3,0

3,5

3,5

3,5

4,0

tкон

1,5

1,8

2,0

2,3

2,3

r

1,5

2,0

2,5

2,5

3,0

f

1,0

1,0

1,2

1,2

1,6

D

52-58

60-65

67-75

80-85

90-95

Длина, l

110

140

140

170

170

исп.1

 

 

 

 

 

Длина, l

82

105

105

130

130

исп.2

 

 

 

 

 

tцил

4,5

4,6

5,1

5,6

5,6

tкон

2,5

2,7

2,7

2,7

2,9

r

3,0

3,5

3,5

4,0

4,0

f

2,0

2,0

2,5

2,5

3,0

28

Для ведомого вала (для 2 = 60 мм): t = 3мм, r = 3мм, f = 2мм.

Определяем посадочный диаметр под колесо:

 

=

П2

+ 2 ∙ = 65 + 2 ∙ 3 = 71 мм.

(4.2)

2

 

 

 

Принимаем dK2 = 70 мм.

Определяем диаметр буртика под подшипник:

Б2 = К2 + 3 ∙ = 70 + 3 ∙ 2 = 76 мм.

(4.3)

Принимаем Б2 = 75 мм.

Чтобы поверхности вращающихся деталей редуктора не задевали за внутренние поверхности стенок его корпуса, между ними оставляют зазор «а», мм (Рис. 6.1), который определяют по формуле:

3

 

 

 

+ 3,

(4.4)

 

 

 

где LP - расстояние между внешними поверхностями деталей передач определяем по формуле:

 

 

 

 

 

1

+

63,9

 

268,1

 

 

 

=

 

+

 

2

= 160 +

 

+

 

= 326 мм.

(4.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда: = 3 + 3 = 9,88 мм. Принимаем = 10 мм; и 1 = a = 10.

Расстояние между торцами подшипников валашестерни:

= в1 + 2 ∙ 1 = 55 + 2 ∙ 10 = 75 мм.

(4.6)

Длина ступени валашестерни под уплотнение крышки с отверстием и подшипник:

1 = B2 + 2 + = 33 + 22 + 8 = 63 мм,

(4.7)

где B2- ширина подшипника ведомого вала (табл. 3.2); h2 - высота крышки с уплотнением подшипника ведомого вала; l - длина участка вала, выступающая за внешнюю плоскость крышки подшипника (Рис. 6.1);

29

Соседние файлы в предмете Техническая механика