10.7 Выбор муфты

Для передачи вращающего момента с вала электродвигателя на ведущий вал редуктора выбираем муфту упругую со звездочкой по ГОСТ 14084-76 с допускаемым передаваемым моментом [T] =125 Н·м.

Расчетный вращающий момент передаваемый муфтой

Т_р = kТ₁ = 1,5·30,5 = 46 Н·м < [T]

k = 1,5 – коэффициент режима нагрузки /1c.251/.

Условие выполняется

10.8 Смазывание.

Смазка червячного зацепления /1c.255/.

Смазка червячного зацепления осуществляется за счет разбрызгивания масла брызговиками установленными на червячном валу. Объем масляной ванны

V = (0,50,8)N = (0,5 0,8)4,74  3,0 л

Рекомендуемое значение вязкости масла при v = 3,97 м/с и контактном напряжении σ_Н=193 МПа   =25·10^-6 м²/с

По этой величине выбираем масло индустриальное И-Т-Д-100

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: 8×7×30.

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

σ_см = 2·30,5·10³/28(7-4,0)(30-8) = 32,9 МПа

Тихоходный вал.

Шпонка под колесом 18×11×80. Материал ступицы – чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 50 МПа.

σ_см = 2·323,1·10³/60(11-7,0)(80-18) = 43,4 МПа

Шпонка на выходном конце вала: 14×9×80. Материал ступицы – сталь 45, допускаемое напряжение смятия [σ]_см = 100 МПа.

σ_см = 2·323,1·10³/45(9-5,5)(80-14) = 62,2 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 /1c.266/

Сила приходящаяся на один винт

F_в = 0,5С_Y = 0,5∙2442 =1221 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]1221 =1648 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∙1648/84= 25,5 МПа < [σ] = 75 МПа

11.3 Уточненный расчет валов /2/. Быстроходный вал

Быстроходный вал

Рассмотрим сечение, проходящее под опорой В. 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 = 59,6 Н·м

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π35³/32 = 4,21·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·4,21·10³ = 8,42·10³ мм³

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W =59,6·10³/4,21·10³ =14,2 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₁/2W_p = 30,5·10³/2∙8,42·10³ = 1,8 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 3,5; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·3,5 + 0,4 = 2,5

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 335/3,5·14,2 = 6,7

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 195/(2,5·1,8 + 0,1·1,8) = 41,7

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 = 6,7·41,7/(6,7² + 41,7²)^0,5 = 6,6 > [s] = 1,5

Тихоходный вал

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

Материал вала сталь 40Х, улучшенная: _В = 930 МПа [2c34]

Пределы выносливости:

• при изгибе _-1  0,43_В = 0,43930 = 400 МПа;

• при кручении _-1  0,58_-1 = 0,58400 = 232 МПа.

Суммарный изгибающий момент

М_и = (643,2² + 228,4²)^1/2 = 682,5 Н·м.

Осевой момент сопротивления

W = πd³/32 = π50³/32 = 12,3·10³ мм³

Полярный момент сопротивления

W_p = 2W = 2·12,3·10³ =24,6 мм

Амплитуда нормальных напряжений

σ_v = M_и/W = 682,5·10³/12,3·10³ = 55,5 МПа

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

_v = _m = T₂/2W_p = 323,1·10³/2∙24,6·10³ = 6,6 МПа

Коэффициенты:

k_σ/_σ = 4,5; k_/_ = 0,6 k_σ/_σ + 0,4 = 0,6·4,5 + 0,4 = 3,1

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = σ_-1/(k_σσ_v/_σ) = 400/4,5·55,5 = 1,60

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_ = _-1/(k__v/_ + _ _m) = 232/(3,10·6,6 + 0,1·6,6) = 11,0

Общий коэффициент запаса прочности

s = s_σs_/(s_σ² + s_²)^0,5 =11,0·1,60/(1,60² +11,0²)^0,5 = 1,58 > [s] = 1,5

11.4 Тепловой расчет редуктора

Температура масла в корпусе редуктора:

= 95 С,

где t_в = 18 С – температура окружающего воздуха;

K_t = 17 Вт/м²К – коэффициент теплопередачи;

А = 0,46 м² – площадь поверхности охлаждения

t_м = 18 + 4,62210³(1 – 0,88)/170,46 = 89 С.

Условие t_м < [t_м] выполняется.

12. Технический уровень редуктор

Масса редуктора

m = φρd₁0,785d₂²∙10^-9 = 9,5∙7300∙50∙0,785∙200²∙10^-9 =109 кг

где φ = 9,5 – коэффициент заполнения редуктора /1c.278/.

ρ = 7300 кг/м³ – плотность чугуна.

Критерий технического уровня редуктора

γ = m/T₂ =109/323 = 0,34

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

Заключение.

На стадии разработки конструкции редуктора был выбран асинхронный электродвигатель 4АМ100L4 синхронной частотой вращения 1500 об/мин (фактическая – 1445 об/мин). Это решение было, принято анализируя значения передаточных чисел.

В проекте широко использованы стандартные изделия. На всех стадиях проектирования редуктора соблюдается принцип унификации ( типы и размеры подшипников качения , модули зубчатых колес , крепежные детали , посадочные размеры и материалы).

При проектировании уделено внимание осуществлению удобной сборки, максимально исключены ручные операции , разработаны удобная компоновка узлов с легкодоступными местами крепления.

Так же, в курсовом проекте решена задача системы смазки подшипников как в самом редукторе, так и на валу рабочей машины. Учтены экономические аспекты при выборе материала, термообработке , формы и способов изготовления детали а также ремонтопригодности.

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.