4. Проверочные расчёты вала на выносливость

Проверяем два опасных сечения.

Сечение в т.2 находится концентратор напряжения в виде шпоночного паза. Диаметр вала d = 50 мм, размеры шпонки b = 16 мм и t = 5 мм, М₂ = 343,1 Нм, М_кр = 480,7 Нм. Материал вала Сталь 40Х, следовательно σ_-1 = 360МПа, τ_-1 = 210 МПа, ψ_σ = 0,1, ψ_τ = 0,05. Коэффициенты равны: К_σ = 2,15; К_τ = 2,05; К_F = 1.15; K_d = 0.7; K_V = 1.

К_σD = (2.15/0,7 + 1,15 – 1)/1 = 3.2

К_τD = (2,05/0,7 + 1,15 – 1)/1 = 3,1

Моменты сопротивления сечения

Амплитуда и среднее нормальное напряжение цикла

Амплитуда и среднее касательное напряжение цикла

Запас прочности по нормальным напряжениям

Запас прочности по касательным напряжениям

Суммарный запас усталостной прочности

Сечение в т.3 находится концентратор напряжения в виде посадки с натягом с диаметром вала d = 45 мм, М₃ = 391,7 Нм, М_кр = 480,3 Нм. Коэффициенты К_σ/К_d = 4,3; К_τ/К_d = 3,1; К_F = 1; К_V = 1,4.

К_σD = (4,3 + 1 – 1)/1,4 = 3.1

К_τD = (3,1 + 1 – 1)/1,4 = 2,2

Моменты сопротивления сечения

Амплитуда и среднее нормальное напряжение цикла

Амплитуда и среднее касательное напряжение цикла

Запас прочности по нормальным напряжениям

Запас прочности по касательным напряжениям

Суммарный запас усталостной прочности

3. Конструктивные размеры зубчатых колёс

   1. Косозубое колесо

Колёса выполняются литыми из Стали 40ХН. Делительный диаметр, диаметры выступов и впадин, ширина колеса определены в разделе 2,4.

d = 166.9 мм

d_a = 168,9 мм

d_f = 164,7 мм

b = 20 мм

Диаметр ступицы d_ст = 1,6 * d_в = 1,6 * 34 = 48 мм

Толщина обода δ₀ = 8 мм

Диаметр центровой окружности

D_окр = 0,5[(d_a - 2δ₀ – 2m) + d_ст] = 0.5*[(168.9 – 16 – 2) + 48] = 100

Диаметр отверстия

d_отв = (D₀ – d_ст)/4 = (151 – 48) / 4 = 26 мм

D₀ = d_a - 2δ₀ – 2m = 168.9 – 16 – 2 = 151 мм

Толщина диска с = 0,2 * b = 0,2 * 20 = 4 мм

Толщина рёбер S = 0.8 * C = 0.8 * 4 = 3.5 мм

Фаска n = 0.5 * m = 0.5 * 1 = 0.5 мм

2. Прямозубое колесо

Колёса выполняются литыми из Стали 40ХН. Делительный диаметр, диаметры выступов и впадин, ширина колеса определены в разделе 2,5.

d = 255 мм

d_a = 260 мм

d_f = 248,75 мм

b = 64 мм

Диаметр ступицы d_ст = 1,6 * d_в = 1,6 * 53 = 80 мм

Толщина обода δ₀ = 8 мм

Диаметр центровой окружности

D_окр = 0,5[(d_a - 2δ₀ – 2m) + d_ст] = 0.5*[(260 – 16 – 5) + 80] = 160

Диаметр отверстия

d_отв = (D₀ – d_ст)/4 = (239 – 80) / 4 = 40 мм

D₀ = d_a - 2δ₀ – 2m = 260 – 16 – 5 = 239 мм

Толщина диска с = 0,2 * b = 0,2 * 64 = 13 мм

Толщина рёбер S = 0.8 * C = 0.8 * 13 = 10 мм

Фаска n = 0.5 * m = 0.5 * 2,5 = 1,25 мм

3. Конструирование корпуса и его элементов

Корпус и крышку выполняют отдельно литыми из чугуна марки СЧ15. Толщину стенки рассчитывают по крутящему моменту на тихоходном валу

Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:

верхний пояс корпуса и пояс крышки

нижний пояс корпуса

Диаметры болтов:

фундаментных

,

принимаем болты с резьбой М16;

крепящих крышку к корпусу у подшипников

,

принимаем болты с резьбой М12;

соединяющих крышку с корпусом

,

принимаем болты с резьбой М10.

штифтов

принимаем штифты диаметром 8 мм и длинной 24 мм, материал Сталь 15

толщина рёбер крышки и корпуса

В крышке корпуса предусматривается смотровой люк, который закрывается крышкой с размерами:

Рис.8

А = 150 мм; В = 100 мм; А₁ = 190 мм; В₁ = 140 мм; С = 175 мм; К = 120 мм; винты М8х22 (4 шт).

В нижней части корпуса редуктора предусмотрено сливное отверстие для слива масла, оно закрыто пробкой, размеры пробки:

Рис.9

b = 12 мм; m = 8 мм; а = 3 мм; L = 23 мм; D = 26 мм; S = 17 мм; r = 19,6 мм; d М16х1,5.

Установка подшипников.

На быстроходном валу правая опора фиксируется в стакане, а также уступом на валу и крышкой. Размеры стенки стакана 4 мм. Левая опора быстроходного вала, как менее нагруженная выполняется плавающей и фиксируется только на валу уступом и стопорным кольцом. Такой вал является практически шевронным и это необходимо для самовыравнивания шестерён относительно зубчатых колёс промежуточного вала.

На тихоходном и промежуточном валу опоры фиксируются уступом на валу и крышкой подшипника.

Крышки подшипников.

Выполнены врезными глухими и с отверстием, имеющим жировые канавки для быстроходного и тихоходного валов. Изготовлены и чугуна марки СЧ15.

Рис.10

Для быстроходного вала размеры:

D = 62мм; D₀ = 67 мм; D₃ = 52 мм; h = 14 мм; h₁ = 5 мм; l = 8 мм; B = 10 мм; а = 2 мм; а₁ = 1 мм.

Для промежуточного вала размеры:

D = 62мм; D₀ = 67 мм; D₃ = 52 мм; h = 14 мм; h₁ = 5 мм; l = 8 мм.

Для тихоходного вала размеры:

D = 85 мм; D₀ = 92 мм; D₃ = 72 мм; h = 16 мм; h₁ = 7 мм; l = 10 мм; B = 10 мм; а = 2 мм; а₁ = 1 мм.