4.4. Определение геометрических параметров ступеней ведомого вала (проектный расчёт ведомого вала)

Определяем диаметр участка вала под ведущую звёздочку цепной передачи:

40,5

где Т₂ - крутящий момент на ведомом валу (формула 1.9);

МПа – допускаемые напряжения на кручение.

Полученный диаметр d₁ округляем до ближайшего большего стандартного значения из ряда: 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75; 80; 85; 90; 95 (ряд R_a 40 ГОСТ 6636-69).

Принимаем d₁ = 42 мм.

Находим диаметр под уплотнение крышки с отверстием:

(4.7)

где t – высота заплечика, значения t в зависимости от диаметра ступени выбираются по таблице [8, стр. 126. таблица 6.1].

Принимаем высоту заплечика 1,7 мм.

45,4 мм.

Принимаем d₂ из стандартного ряда для резиновой армированной манжеты [5, табл. П.1, колонка d, стр. 71, 72] или [8, таблица 6.2, стр. 128-129]:

48 мм.

В качестве уплотнения выбираем резиновую армированную манжету: Манжета 1.1-48х65-1 ГОСТ 8752-79.

Определяем диаметр участка вала под подшипник:

49,0…53,0 мм. (4.8)

Принимаем: 50 мм из стандартного ряда для внутреннего кольца подшипника [5, табл. П.3, колонка d, стр. 74-76] или [8, таблица 6.3, стр. 130-132].

В качестве опор ведомого вала, с установленным на нём прямозубым колесом, применяем шариковые радиальные однорядные подшипники., Выбираем подшипники: Подшипник 310 ГОСТ 8338-75. Характеристики подшипника указаны в табл. 4.4.

Таблица 4.4. Характеристики подшипников ведомого вала

Обозначение	Внутренний диаметр d, мм	Наружный диаметр D, мм	Ширина B, мм	Координата фаски кольца подшипника r, мм	Динамическая грузоподъемность, Сr, кН
310	50	110	27	3,0	62

Проверим условие возможности замены подшипника без демонтажа шпонки:

, (4.9)

где t₂ – глубина шпоночного паза в ступице полумуфты, выбирается в зависимости от d₁ из [5, табл. 7,1, колонка t₂, стр. 25] или [8, таблица 6.9, стр. 142].

4,0 > 3,3.

Условие выполняется.

Определяем диаметр участка вала под зубчатое колесо:

где r – координата фаски кольца подшипника (табл. 4.4).

59,0 мм.

Полученный диаметр d₄ округляем до ближайшего большего стандартного значения из ряда: 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75; 80; 85; 90; 95 (ряд R_a 40 ГОСТ 6636-69).

Принимаем из стандартного ряда: 60 мм.

Определяем диаметр буртика по формуле:

По таблице [8, табл. 3.8, стр. 57] принимаем размер фаски посадочного диаметра зубчатого колеса: 2,0 мм.

66 мм.

Полученный диаметр d_б округляем до ближайшего большего стандартного значения из ряда R_a 40 ГОСТ 6636-69.

Принимаем: 67 мм.

Рис. 4.4. Ведомый вал

5. Конструирование зубчатого колеса цилиндрической передачи

5.1. Размеры зубчатого колеса, полученные в проектном расчёте:

384,0 мм - диаметр вершин зубьев;

90,0 мм - ширина колеса;

3,0 мм - нормальный модуль.

5.2. Определяем толщину обода:

8,0…12,0

Принимаем: 8 мм.

5.3. Определяем толщину диска:

22,5…27,0

Принимаем: 23 мм.

5.4. Внутренний диаметр ступицы зубчатого колеса соответствует диаметру участка ведомого вала под зубчатое колесо d₄, определенному в п. 4.4:

60 мм.

5.5. Определяем наружный диаметр ступицы:

90,0

Полученный диаметр округляем в большую сторону до целого числа.

Принимаем:  90 мм.

5.6. Определяем длину ступицы:

90

5.7. Определяем диаметр центров отверстий в диске колеса:

223,8

5.8. Определяем диаметры отверстий в диске колеса:

87,2

Принимаем: 87 мм.

5.9. Радиусы закруглений принимаем R = 6 мм и уклоны -   7^o.

5.10. Размеры фасок принимаем по таблице [8, стр. 57, таблица 3.8]:

- фаска 2,0 х 45⁰ - для внутреннего диаметра ступицы;

- фаска 2,5 х 45⁰ - для наружного диаметра ступицы.

5.11. Для внутреннего диаметра ступицы 60 мм из таблицы [8, стр. 21, таблица 2.7] выбираем ширину шпоночного паза 18,0 мм и глубину шпоночного паза в ступице 4,0 мм.

Рис. 5.1. Конструкция цилиндрического колеса

6. Конструирование ведущей звёздочки

6.1. Размеры ведущей звёздочки, полученные в проектном расчёте:

25,4 мм - ширина цепи [8, стр. 16, таблица 2.1];

22,2 мм - диаметр ролика цепи [8, стр. 16, таблица 2.1];

19 - число зубьев звездочки;

231,5 мм - делительный диаметр ведущей звездочки;

11,2 мм - радиус впадины зуба;

36,0 мм - высота цепи [8, стр. 16, таблица 2.1];

р = 38,10 мм - шаг цепи [8, стр. 16, таблица 2.1];

D_е1 = 250,0 мм диаметр окружности выступов ведущей звёздочки.

6.2. Для изготовления звездочки применяем сталь 45 по ГОСТ 1050-88.

Применяем конструкцию звёздочки со сплошным диском.

6.3. Размеры обода звездочки:

• ширина зуба:

23,5

• радиус закругления зуба (наибольший):

37,8

• расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закругления:

17,78

• принимаем радиус закругления (r₄ = 1,6 мм при шаге цепи р  35 мм, r₄ = 2,5 мм при шаге цепи р  35 мм):

2,5 мм;

• длина наибольшей хорды, для звёздочек без смещения центров дуг впадин:

208,2

6.4. Размеры диска звездочки:

• толщина:

28,5

• диаметр проточки:

181,5

6.5. Размеры ступицы звездочки:

- внутренний диаметр ступицы звездочки соответствует диаметру участка ведомого вала под ведущую звёздочку цепной передачи d₁, определенному в п. 4.4:

42 мм;

• наружный диаметр ступицы:

65,0

принимаем 65 мм;

• длина ступицы:

63,0

принимаем длину ступицы 63 мм;

• - размеры фасок принимаем по таблице [8, стр. 57, таблица 3.8]:

- фаска 1,6 х 45⁰ - для внутреннего диаметра ступицы;

- фаска 2,0 х 45⁰ - для наружного диаметра ступицы.

6.6. Для внутреннего диаметра ступицы 42,0 мм из таблицы [8, стр. 21, таблица 2.7] выбираем ширину шпоночного паза 12 мм и глубину шпоночного паза в ступице 3,3 мм.

Рис. 6.1. Конструкция звездочки

7. Конструирование корпусных деталей редуктора

7.1. Толщина стенки корпуса:

где а_w - межосевое расстояние цилиндрической передачи из п. 3.3.

6,6 мм.

Принимаем толщину стенки корпуса 8 мм.

7.2. Толщина стенки крышки:

5,5 мм.

Принимаем толщину стенки крышки 8 мм.

7.3. Толщина верхнего фланца корпуса:

12,0

7.4. Толщина нижнего фланца крышки:

12,0

7.5. Толщина нижнего фланца корпуса:

18,8

Принимаем толщину нижнего фланца корпуса 19,0 мм.

7.6. Толщина рёбер жёсткости:

Принимаем толщину рёбер жёсткости мм.

7.7. Диаметр фундаментных болтов:

18,7

Полученный диаметр округляем до стандартного по ГОСТ 7798-70 [5, стр. 76, таблица П4].

Принимаем диаметр фундаментных болтов 20 мм.

7.8. Ширина опорной поверхности:

60,0

7.9. Высота опорной поверхности:

4,0

7.10. Диаметр болтов, крепящих крышку к корпусу:

14,0

Полученный диаметр округляем до стандартного по ГОСТ 7798-70 [5, стр. 76, таблица П4].

Принимаем диаметры болтов, крепящих крышку к корпусу:

16 мм.

7.11. Расстояние от края расточки до оси болта, крепящего крышку к корпусу:

19,2

Размер е проверяем графически на отсутствие пересечений с отверстиями винтов торцевой крышки при выполнении эскизной компоновки редуктора.

7.12. Диаметр болтов, крепящих смотровую крышку:

6,0

Принимаем диаметры болтов, крепящих смотровую крышку:

6мм.

7.13. Диаметры бобышек:

где d_n – наружный диаметр подшипника ведущего или ведомого вала (п.п. 4.3, 4.4).

Диаметр бобышки для ведущего вала 100,0 мм.

Диаметр бобышки для ведомого вала 147,5 мм.

7.14. Диаметр штифтов:

10,0 мм.

Полученный диаметр округляем до стандартного по ГОСТ 3129-70 [5, стр. 79, таблица П9].

Принимаем диаметр штифтов 10 мм.

7.15. Длина штифтов:

29,0 мм.

Полученную длину округляем до стандартной по ГОСТ 3129-70 из ряда: 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70 [5, стр. 79, таблица П9].

Принимаем длину штифтов 30 мм.

Принимаем штифт: 10h10х30 ГОСТ 3129-70.

7.16. Ширину нижнего фланца корпуса принимаем в зависимости от диаметра фундаментных болтов d₁ по таблице [5, стр. 19, таблица 5.1]:

53 мм.

7.17. Ширину верхнего фланца корпуса принимаем в зависимости от диаметра болтов, крепящих крышку к корпусу d₂ по таблице [5, стр. 19, таблица 5.1]:

43 мм.

7.18. Расстояние от края нижнего фланца корпуса до оси фундаментного болта принимаем по таблице [5, стр. 19, таблица 5.1]:

23 мм.

7.19. Расстояние от края верхнего фланца корпуса до оси болта, крепящего крышку к корпусу, принимаем по таблице [5, стр. 19, таблица 5.1]:

19 мм.

8. Подбор и проверка шпонок

8.1. Подбор и проверка шпонок ведущего вала

8.1.1. Шпонка под муфту

По диаметру ведущего вала 24 мм (п. 4.3) и длине ступицы муфты 36 мм [5, табл. 11.2, колонка l_цил, cтр. 43] выбираем размеры шпонки и шпоночного паза [5, табл. 7.1, cтр. 25]:

- ширина шпонки 8 мм;

- высота шпонки 7 мм;

- глубина шпоночного паза на валу 4 мм;

- глубина шпоночного паза ступицы 3,3 мм;

- длина шпонки 32 мм (выбирается из стандартного ряда [5, примечание 1 под табл. 7.1, cтр. 25] меньше длины ступицы ).

Определяем рабочую длину шпонки:

24 мм. (8.1)

Проводим проверку шпонки по напряжениям смятия, МПа:

71,6 ≤ [_см], (8.2)

где – число шпонок в рассматриваемом месте;

T₁ = 61838 Н*мм – крутящий момент ведущего вала;

[_см] = 190 МПа - допускаемое напряжение смятия при стальной ступице и спокойной нагрузке.

Прочность шпонки обеспечена.