Ведомый шкив.

Диаметр шкива d₁ = 180 мм

Диаметр шкива конструктивный d_e1 = d₁ – 2t = 180 – 2∙1,0 = 178 мм

Диаметр ступицы внутренний d = d₁ = 25 мм

Диаметр ступицы наружный d_ст = 1,6d = 1,6∙25 = 40,0 мм

принимаем d_ст = 40 мм

Длина ступицы l_ст = l₁ = 35 мм.

10.7 Выбор муфты

Для передачи вращающего момента с ведомого вала редуктора на вал рабочей машины выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 21425-93 с допускаемым передаваемым моментом [T] = 250 Н·м.

Расчетный вращающий момент передаваемый муфтой

Т_р = kТ₁ = 1,5·103,5 = 155 Н·м < [T]

Условие выполняется

10.8 Смазывание.

Смазка зубчатого зацепления осуществляется путем окунания зубчатой шестерни в масляную ванну. Объем масляной ванны

V = (0,50,8)N = (0,5 0,8)1,06  0,7 л

Рекомендуемое значение вязкости масла при v = 0,8 м/с и контактном напряжении σ_в=417 МПа   =28·10^-6 м²/с

По этой величине выбираем масло индустриальное И-Г-А-68

Смазка подшипниковых узлов. Так как надежное смазывание подшипников за счет разбрызгивания масла возможно только при окружной скорости больше 3 м/с, то выбираем пластичную смазку по подшипниковых узлов – смазочным материалом УТ-1.

11 Проверочные расчеты

11.1 Проверочный расчет шпонок Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами по гост 23360-78.

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности

где h – высота шпонки;

t₁ – глубина паза;

l – длина шпонки

b – ширина шпонки.

Быстроходный вал.

Шпонка на выходном конце вала: 8×7×32.

Материал шкива чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 50 МПа.

σ_см = 2·21,3·10³/25(7-4,0)(32-8) = 23,7 МПа

Тихоходный вал.

Шпонка под колесом 14×9×32. Материал ступицы – сталь, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 100 МПа.

σ_см = 2·103,5·10³/48(9-5,5)(32-14) = 68,5 МПа

Шпонка на выходном конце вала: 10×8×50.Материал полумуфты – чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 50 МПа.

σ_см = 2·103,5·10³/35(8-5,0)(50-10) = 49,3 МПа

Во всех случаях условие σ_см < [σ]_см выполняется, следовательно устойчивая работа шпоночных соединений обеспечена.

11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.

Сила приходящаяся на один винт

F_в = 0,5D_Y = 0,5∙384 = 192 H

Принимаем коэффициент затяжки К_з = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.

Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σ_в = 500 МПа, предел текучести σ_т = 300 МПа; допускаемое напряжение:

[σ] = 0,25σ_т = 0,25∙300 = 75 МПа.

Расчетная сила затяжки винтов

F_p = [K_з(1 – х) + х]F_в = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]192 = 259 H

Определяем площадь опасного сечения винта

А = πd_p²/4 = π(d₂ – 0,94p)²/4 = π(12 – 0,94∙1,75)²/4 = 84 мм²

Эквивалентное напряжение

σ_экв = 1,3F_p/A = 1,3∙259/84 = 4 МПа < [σ] = 75 МПа

11.3 Уточненный расчет валов

Быстроходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Материал вала сталь 45, улучшенная: _В = 780 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

• при изгибе _-1  0,43_В = 0,43780 = 335 МПа;

• при кручении _-1  0,58_-1 = 0,58335 = 195 МПа.

Суммарный изгибающий момент

М_и = М_х = 40,2 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π30³/32 = 2,65·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·2,65·10³ = 5,30·10³ мм³

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 40,2·10³/2,65·10³ =15,2 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₁/2W_p = 21,3·10³/5,30·10³ = 4,0 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 3,3; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,30 + 0,4 = 2,4

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/3,30·15,2 = 6,7

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,4·4,0 + 0,1·4,0) =19,5

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 6,7·19,5/(6,7² + 19,5²)^0,5 = 6,3 > [s] = 2,5

Тихоходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой D. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.

Суммарный изгибающий момент

М_и = 127,6 Н·м.

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π40³/32 = 6,28·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·6,28·10³ =12,6 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 127,6·10³/6,28·10³ = 20,3 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/2W_p =103,5·10³/2·12,6·10³ = 8,2 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 3,65; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,65 + 0,4 = 2,6

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/3,65·20,3 = 4,5

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,60·8,2 + 0,1·8,2) = 8,8

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 8,8·4,5/(4,5² + 8,8²)^0,5 = 3.9 > [s] = 2,5

12. Технический уровень редуктор

Условный объем редуктора

V = LBH = 235∙170∙300 = 12∙10⁶ мм³

L = 235 мм – длина редуктора;

В = 170 мм – ширина редуктора;

Н = 300 мм – высота редуктора.

Масса редуктора

m = φρV∙10^-9 = 0,45∙7300∙12∙10⁶∙10^-9 = 39 кг

где φ = 0,45 – коэффициент заполнения редуктора

ρ = 7300 кг/м³ – плотность чугуна.

Критерий технического уровня редуктора

γ = m/T₂ = 39/103,5 = 0,38

При γ > 0,2 технический уровень редуктора считается низким, а редуктор морально устаревшим.

Литература

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.

2. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.

3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.

4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.

5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.

6. Альбом деталей машин.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.

8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.