5. Эскизная компоновка редуктора
Кинематическая схема редуктора :
Необходимый зазор а между внутренними поверхностями корпуса и вращающимися зубчатыми колесами:
а=
+4
где
-
ориентировочное межосевое расстояние
быстроходной ступени;
-
ориентировочное межосевое расстояние
тихоходно ступени;
-
диаметр окружностей вершин зубьев.
а=
+4=12
мм;
Определяем зазор между колесами:
с=(0,3…0,5)* а = (0,3…0,5)*12= 3,6…6 мм
с=5 мм
b0=4*a= 4*12=48 мм
l1=(1…1,2)*a= (1…1,2)*12= 12…14,4
l1=14
6. Расчет и конструирование валов
6.1. Проектный расчет быстроходного вала.
Определим наименьший диаметр на валу:
d=
Где Т-крутящий момент на быстроходном валу;
]- допускаемое напряжение (15…30 Мпа );
d=
=30мм
Определим диаметр вала под подшипник. По табл. 4.1 t=2,5мм. :
dп= dy= d+2*t;
dп= dy= 30+2*2,5=35мм.
Определим диаметр буртика:
dбп=dp=dп+2*t=35+2*2,5=40мм.
6.2. Проектный расчет промежуточного вала.
Определим наименьший диаметр на валу:
d=
Где Т-крутящий на промежуточном валу;
]- допускаемое напряжение (15…30 Мпа );
d=
=50мм
Определим диаметр вала под подшипник. По табл. 4.1 t=2,8мм. :
dп=d+2*t;
dп=50+2*2,8=55мм.
Определим диаметр буртика:
dP=dбп=dп+2*t=55+2*2,8=60мм.
6.3. Проектный расчет тихоходного вала.
Определим наименьший диаметр на валу:
d=
Где Т-крутящий на тихоходном валу;
]- допускаемое напряжение (15…30 Мпа );
d=
=73,75мм
по
стандартным значениям принимаю:
Высоту борбика t ,координату фаски подшипника r и размер фаски f принимают в зависитмости от диаметра d = 75 мм : t = 3,3 мм ; r = 3,5мм ;f = 2мм
Внутренний
диаметр подшипника:
принимаю
Диаметр
буртика (заплечики) для упора в него
подшипника:
,
принимаю
.
Диаметр
буртика колес:
,
Проверочный расчёт тихоходного (наиболее нагруженного) вала на усталостную прочность и выносливость
Д
A
B
C
ействующие силы:
– окружная,
– радиальная. Крутящий момент -
Определяем опорные реакции
В горизонтальной плоскости :
Проверка: 10000-9317-9275+8592=0
В Вертикальной
плоскости
Проверка 2164-3376+1212=0
Моменты в сечениях
I: MГ= 10000.115,75=1157500 н.мм
MВ=0
II: MГ= 8592.141=1211472 н.мм
MВ=1212.141=170892 н.мм
Расчёт производим
в форме проверки коэффициента запаса
прочности 
,
значение которого можно принять
.
При этом должно выполняться условие,
что
,
где
– расчётный коэффициент запаса прочности,
и
– коэффициенты запаса по нормальным и
касательным напряжениям, которые
определим ниже.
Найдём результирующий изгибающий момент, как
.
Определим
механические характеристики материала
вала (Сталь 45):
– временное сопротивление (предел
прочности при растяжении);
и
– пределы выносливости гладких образцов
при симметричном цикле изгиба и кручении;
– коэффициент чувствительности материала
к асимметрии цикла напряжений.
Определим отношение следующих величин:
,
,
где
и
– эффективные коэффициенты концентрации
напряжений,
– коэффициент влияния абсолютных
размеров поперечного сечения. Найдём
значение коэффициента влияния
шероховатости
и коэффициент влияния поверхностного
упрочнения
.
Вычислим значения
коэффициентов концентрации напряжений
и
для данного сечения вала:
,
.
Определим пределы
выносливости вала в рассматриваемом
сечении:
,
.
Рассчитаем осевой
и полярный моменты сопротивления сечения
вала:
,
где
– расчётный диаметр вала.
Вычислим изгибное
и касательное напряжение в опасном
сечении по формулам:
,
.
Определим коэффициент
запаса прочности по нормальным
напряжениям:
.
Для нахождения
коэффициента запаса прочности по
касательным напряжениям
определим следующие величины. Коэффициент
влияния асимметрии цикла напряжений
для данного сечения
.
Среднее напряжение цикла
.
Вычислим коэффициент
запаса
.
Найдём расчётное
значение коэффициента запаса прочности
и сравним его с допускаемым:
– условие выполняется
7. Расчет шпоночных соединений
В проектируемом редукторе для соединения валов с деталями, передающими вращающий момент, применяются шпоночные соединения. Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности:
Т – крутящий момент на валу, Н/мм2
h – высота шпонки, мм
t1 – глубина паза вала, мм
l – длина шпонки, мм
b – ширина шпонки, мм
d – диаметр вала, мм
Быстроходный вал
Шпонка на выходном
конце вала:
Материал шкива – чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]см = 80 Н/мм2
Напряжения смятия:
условие выполняется.
Промежуточный вал
Шпонка на выходном
конце вала:
Материал шкива – чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]см = 80 Н/мм2
Напряжения смятия:
условие выполняется.
Тихоходный вал
1) Шпонка под
колесом:
Материал полумуфты – сталь Ст3 (ГОСТ 380-71), допускаемое напряжение смятия [σ]см = 120 Н/мм2
условие выполняется.
2) Шпонка на выходном
конце вала:
Материал полумуфты – сталь Ст3 (ГОСТ 380-71), допускаемое напряжение смятия [σ]см = 120 Н/мм2
Напряжения смятия:
условие выполняется.
Во всех случаях условие σсм < [σ]см выполняется, следовательно устойчивая работа шпоночных соединений обеспечена.