8 Расчетная схема валов редуктора

Схема нагружения быстроходного вала

Рис. 8.1 – Расчетная схема быстроходного вала

Горизонтальная плоскость:

m_A = 80F_t1 – 160B_x + 70F_оп.г = 0;

В_х = (33080+5670)/160 = 190 Н;

А_х = F_t1 – F_оп.г – В_х = 330 – 56 – 190 = 84 Н;

М_х1 = 19080 = 15,2 Нм;

М_х2 = 5670 = 3,9 Нм.

Вертикальная плоскость:

m_A = 80F_r1 – 160B_y – F_a1d₁/2 + 70F_оп.в = 0

В_y = (48080+97·70 – 131640/2)/160 = 118 Н

А_y = F_r1 – F_оп.в – В_y = 480 – 97 – 118 = 265 Н;

М_y1 = 11880 = 9,4 Нм

М_y2 = 9770 = 6,8 Нм

М_y3 = 97150 + 265·80 = 35,8 Нм

Суммарные реакции опор:

А = (А_x² +A_y²)^0,5 = (84²+ 265²)^0,5 = 278 H,

B = (190²+ 118²)^0,5 = 224 H.

Расчетная схема нагружения тихоходного вала

Рис. 8.2 – Расчетная схема тихоходного вала.

Горизонтальная плоскость:

m_A = F_м70 – 100D_x +50F_t2 = 0;

D_х = (256570 + 131650)/100 = 2454 Н;

C_х = F_м +D_x – F_t2 = 2565+2454 – 1316 = 3703 Н;

Изгибающие моменты:

М_х1 = 256570 = 179,5 Нм;

М_х2 = 245450 = 122,7 Нм.

Вертикальная плоскость:

m_A = 50F_r2 – D_y100 + F_a2d₂/2 = 0

D_y= (48050+ 330160/2)/100 = 504 Н

C_y= D_y – F_r2 = 504 – 480 = 24 Н

Изгибающие моменты:

М_y1 = 2450 = 1,2 Нм

М_y2 = 50450 = 25,2 Нм

Суммарные реакции опор:

C = (C_x² +C_y²)^0,5 = (3703²+ 24²)^0,5 = 3704 H,

D = (2454²+ 504²)^0,5 = 2505 H,

9 Проверочный расчет подшипников

9.1 Быстроходный вал Эквивалентная нагрузка

P = (XVF_r + YF_a)K_бК_Т

где Х – коэффициент радиальной нагрузки;

Y – коэффициент осевой нагрузки;

V = 1 – вращается внутреннее кольцо;

F_r – радиальная нагрузка;

F_a – осевая нагрузка;

K_б = 1,5 – коэффициент безопасности;

К_Т = 1 – температурный коэффициент.

Осевые составляющие реакций опор:

S_A = 0,83eA = 0,830,30278 = 69 H,

S_B = 0,83eB = 0,830,30224 = 56 H.

Результирующие осевые нагрузки:

F_aA = S_А = 69 H,

F_aВ = S_А+F_a = 69+1316 = 1385 H,

Проверяем наиболее нагруженный подшипник В.

Отношение F_a/F_r = 1318/224 =6,2 > e, следовательно Х=0,4; Y=2,03.

Р = (0,41,0224+2,031385)1,11,0 = 3191 Н.

Требуемая грузоподъемность подшипника

С_тр = Р(573L/10⁶)^0,3 =

= 3191(57333,535000/10⁶)^0,3 = 22,5 кH < C= 26,0 кН

Условие С_тр < C выполняется.

Расчетная долговечность подшипников

= 10⁶(26,010³ /3191)^3,333/60320 = 56652 часов,

больше ресурса работы привода, равного 35000 часов.

9.2 Тихоходный вал

Эквивалентная нагрузка

Осевые составляющие реакций опор:

S_C = 0,83eC = 0,830,3703704 = 1137 H,

S_D = 0,83eD = 0,830,3702505 = 769 H.

Результирующие осевые нагрузки:

F_aC = S_C = 1137 H,

F_aD = S_C + F_a = 1137+ 330 = 1467 H.

Проверяем подшипник С.

Отношение F_a/F_r= 1137/3704 = 0,31 < e, следовательно Х=1,0; Y= 0.

Р = (1,01,03704+ 0)1,11,0 = 4074 Н.

Проверяем подшипник D.

Отношение F_a/F_r= 1467/2505 = 0,58 > e, следовательно Х=0,4; Y=1,62.

Р = (1,00,42505+1,621467)1,11,0 = 3716 Н.

Требуемая грузоподъемность подшипника:

С_тр = Р(573L/10⁶)^0,3 =

= 4074(5731,6835000/10⁶)^0,3 = 11,7 кH < C = 38,5 кН

Условие С_тр < C выполняется.

Расчетная долговечность подшипников

= 10⁶(38,510³ /4074)^3,333/6016 =185725 часов,

больше ресурса работы привода, равного 35000 часов.

10 Конструктивная компоновка привода

10.1 Конструирование червячного колеса

Конструктивные размеры колеса

Диаметр ступицы:

d_ст = 1,6d₃ = 1,6·45 = 72 мм.

Длина ступицы:

l_ст = (1÷1,5)d₃ = (1÷1,5)45 = 45÷68 мм,

принимаем l_ст = 60 мм

Толщина обода:

S = 0,05d₂ = 0,05·160 = 8 мм

Толщина диска:

С = 0,25b = 0,25·36 = 9 мм

10.2 Конструирование валов

Основные размеры ступеней валов (длины и диаметры) рассчитаны в пункте 7.

Переходные участки между ступенями выполняются в виде канавки шириной b = 3 мм или галтели радиусом r = 1 мм.

Червяк выполняется заодно с валом.

Размеры червяка: d_а1 = 48 мм, b₁ = 48 мм.

10.3 Выбор соединений

В проектируемом редукторе для соединения валов с деталями, передающими вращающий момент, применяются шпоночные соединения.

Используем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78. Длина шпонки принимается на 5…10 мм меньше длины ступицы насаживаемой детали. Посадка для червячного колеса Н7/r6.

10.4 Конструирование подшипниковых узлов

В проектируемом редукторе используется консистентная смазка подшипниковых узлов. Для изолирования подшипникового узла от внутренней полости редуктора применяются стальные уплотнительные шайбы толщиной 0,3…0,5 мм, а изоляция выходных участков валов от окружающей среды достигается с помощью манжетных уплотнений по ГОСТ 8752-79. Внутренне кольцо подшипника упирается во втулку или буртик вала, а наружное фиксируется распорной втулкой между подшипником и врезной крышкой подшипника.