6. Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора.

Материал быстроходного вала – сталь 45,

термообработка – улучшение: σ_в = 780 МПа;

Допускаемое напряжение на кручение [τ]_к = 10÷25 МПа

Диаметр быстроходного вала

где Т – передаваемый момент;

d₁ = (16∙30,5·10³/π10)^1/3 = 19 мм

Ведущий вал редуктора соединяется с помощью стандартной муфты с валом электродвигателя диаметром d_дв= 24 мм,

d₁ = (0,81,2)d_дв = (0,81,2)24 = 1929 мм

принимаем диаметр выходного конца d₁ = 28 мм;

длина выходного конца:

l₁ = (1,04,5)d₁ = (1,04,5)28 = 2842 мм,

принимаем l₁ = 40 мм.

Диаметр вала под уплотнением:

d₂ = d₁+2t = 28+22,2 = 32,4 мм,

где t = 2,2 мм – высота буртика;

принимаем d₂ = 35 мм:

длина вала под уплотнением:

l₂  4,5d₂ =4,535 = 52 мм.

Диаметр вала под подшипник:

d₄ = d₂ = 35 мм.

Вал выполнен заодно с червяком.

Диаметр выходного конца тихоходного вала:

d₁ = (323,1·10³/π10)^1/3 = 38 мм

принимаем диаметр выходного конца d₁ = 40 мм;

Диаметр вала под уплотнением:

d₂ = d₁+2t = 40+22,8 = 45,6 мм,

где t = 2,8 мм – высота буртика;

принимаем d₂ = 45 мм .

Длина вала под уплотнением:

l₂  1,25d₂ =1,2545 = 56 мм.

Диаметр вала под подшипник:

d₄ = d₂ = 45 мм.

Диаметр вала под колесом:

d₃ = d₂ + 3,2r = 45+3,23,0 = 54,6 мм,

принимаем d₃ = 55 мм.

Выбор подшипников.

Предварительно назначаем для быстроходного вала радиально-упорные роликоподшипники средней серии №27307, а для тихоходного вала роликоподшипники легкой серии №7209

Таблица 7.1.

Размеры и характеристика выбранного подшипника

№	d, мм	D, мм	B, мм	C, кН	C0, кН	е	Y
27307	35	80	23	39,4	29,5	0,786	0,763
7210	50	85	20	50,0	33,0	0,41	1,45

Эскизная компоновка устанавливает положение колес редукторной пары, элемента открытой передачи и муфты относительно опор (подшипников); определяет расстояния l_б и l_т между точками приложения реакций подшипников быстроходного и тихоходного валов, а также точки приложения силы давления элемента открытой передачи и муфты на расстоянии l_оп и l_м от реакции смежного подшипника.

Выбираем способ смазывания: червячное зацепление смазывается за счет разбрызгивания масла двумя брызговиками, установленными на червячном валу. Подшипники червячного вала смазываются за счет масла из картера доходящего до центра ролика, а к подшипникам тихоходного вала

масло попадает с торца червячного колеса с помощью специальных скребков.

Проводим две горизонтальных осевых линии на расстоянии а_w = 125 мм; затем проводим две вертикальных линии для главного вида редуктора и вида с боку.

Вычерчиваем червяк и червячное колесо.

Вычерчиваем внутреннюю стенку корпуса:

- принимаем зазор между торцом ступицы и внутренней стенкой кор­пуса 10 мм;

- принимаем зазор между окружностью вершин зубьев колеса и внутренней стенкой корпуса 12 мм;

При установке радиально-упорных подшипников необходимо учитывать, что радиальные реакции считают приложенными к валу в точках пересечения нормалей, проведенных к серединам контактных площадок.

Для конических роликоподшипников поправка а:

а₁ = В/2 + (d+D)e/6 = 23/2+(35+80)∙0,786/6 = 27 мм.

а₂ = В/2 + (d+D)e/6 = 20/2+(45+85)∙0,41/6 = 19 мм.

В результате этих построений получаем следующие размеры:

быстроходный вал: l_м =108 мм; l_б = 100 мм.

тихоходный вал: l_т = 68 мм; l_оп = 81 мм.

Расчетная схема валов редуктора

Схема нагружения быстроходного вала

Силы действующие на червячный вал

F_a1 = 1138 H; F_r1 = 414 H; F_t1 = 460 H.

F_м = 339 Н

Рис. 8.1 – Расчетная схема быстроходного вала

Горизонтальная плоскость:

m_A = 100F_t1 + 200B_x – 308F_м = 0;

В_х = (339308 – 100∙460)/200 = 292 Н;

Σm_B = 100F_t1 +108F_м – 200A_x = 0

А_х = (100∙460+339∙108)/200 = 413 Н;

Проверка ΣХ = 0; A_x – F_t1 – B_x + F_м = 413 – 460 – 292 + 339 = 0

Изгибающие моменты

М_х1 = 413100 = 41,3 Нм;

М_х2 = 339108 = 36,6 Нм.

Вертикальная плоскость:

m_A = 100F_r1 – 200B_y – F_a1d₁/2 = 0

В_y = (414100– 113850,0/2)/200 = 65 Н

Σm_B = 100F_r + F_a1d₁/2 – 200A_Y = 0

А_Y = (100∙414 +1138∙50,0/2)/200 = 349 Н;

Проверка ΣY = 0; A_Y – F_r + B_Y = 349 – 414 + 65 = 0

Изгибающие моменты

М_y1 = 349100 = 34,9 Нм

М_y2 = 65100 = 6,5 Нм

Суммарные реакции опор:

А = (А_x² +A_y²)^0,5 = (413²+ 349²)^0,5 = 541 H,

B = (292²+ 65²)^0,5 = 299 H.

Расчетная схема нагружения тихоходного вала

Силы действующие на тихоходный вал:

F_t2 = 1138 H; F_r2 = 414 H; F_a2 = 460 H.

F_t3 = 3066 Н; F_r3 =1082 H; F_a3 = 216 H

Рис. 8.2 – Расчетная схема тихоходного вала.

Горизонтальная плоскость:

m_С = 81F_t3 – 136D_x – 68F_t2 = 0;

D_х = (81∙3066 – 68∙1138)/136 = 1257 Н;

Σm_D = 217F_t3 – 136С_x + 68F_t = 0

С_x = (217∙3066 + 68∙1138)/136 = 5461 H

Проверка ΣХ = 0; F_t3 – С_х + F_t + D_x = 3963 – 7292 + 2171 + 1158 = 0

Изгибающие моменты:

М_х1 = 306681 = 248,3 Нм;

М_х2 = 125768 = 85,5 Нм.

Вертикальная плоскость:

m_C = 81F_r3 – F_a3d₃/2 + 68F_r2 – D_y136 – F_a2d₂/2 = 0

D_y= (81∙1082 – 216∙68,6/2+68∙414 – 460200/2)/136 = 459 Н

m_D = 217F_r3 – F_a3d₃/2 – 68F_r2 – C_y136 – F_a2d₂/2 = 0

C_Y = (217∙1082 – 216∙68,6/2 – 68∙414 – 460∙200/2)/136 = 1127 H

Проверка ΣY = 0; F_r3 – С_y – F_r2 + D_x = 1082 – 1127 – 414 + 459 = 0

Изгибающие моменты:

М_y1 = 108281 = 87,6 Нм

М_y2 = 1082∙149 – 216∙68,6/2 – 1127∙68 = 77,2 Нм

М_y3 = 459∙68 = 31,2 Нм

М_y4 = 459∙217 – 149·414 – 1127∙81 + 460∙200/2 = -7,4 Нм

Суммарные реакции опор:

C = (C_x² +C_y²)^0,5 = (5461²+ 1127²)^0,5 = 5576 H,

D = (1257²+ 459²)^0,5 = 1338 H,

9 Проверочный расчет подшипников