7. Расчетная схема валов редуктора

Схема нагружения быстроходного вала

Рис. 8.1

Горизонтальная плоскость. Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры А

m_A = 66F_t1–132B_X = 0

Отсюда находим реакцию опоры В в плоскости XOZ

B_X = 2246·66/132 =1123 H

Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры В

m_В = 66F_t1–132А_X = 0

Отсюда находим реакцию опоры В в плоскости XOZ

А_Х = 2246·66/132 =1123 H

Изгибающие моменты в плоскости XOZ

M_X1 =1123·66 = 74,1 Н·м

Вертикальная плоскость. Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры А

m_A = 66F_r +132B_Y – F_a1d₁/2 – 89F_в = 0

Отсюда находим реакцию опор В в плоскости YOZ

B_Y = (1098·89 + 358·52,99/2 – 677·66)/132 = 473 H

Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры В

m_В = 221F_в –132А_Y + 66F_r + F_a1d₁/2 = 0

Отсюда находим реакцию опор В в плоскости YOZ

А_Y = (221·1098 + 677·66 + 358·52,99/2)/132 = 2249 H

Изгибающие моменты в плоскости YOZ

M_Y =1098·89 = 97,7 Н·м

M_Y =1098·155 – 2249·66 =21,8 Н·м

M_Y = 473·66 = 31,2 Н·м

Суммарные реакции опор:

А = (А_Х² + А_Y²)^0,5 = (1123² +2249²)^0,5 =2514 H

B= (B_Х² + B_Y²)^0,5 = (1123² + 473²)^0,5 =1219 H

Схема нагружения тихоходного вала

Рис. 8.2

Горизонтальная плоскость. Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры С

m_С = 68F_t – 268F_м +136D_X = 0

Отсюда находим реакцию опоры D в плоскости XOZ

D_X = (268·2119 – 68·2246)/136 = 3053 H

Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры D

m_D = 68F_t + 132F_м –136C_X = 0

Отсюда находим реакцию опоры D в плоскости XOZ

С_X = (132·2119 + 68·2246)/136 = 3180 H

Изгибающие моменты в плоскости XOZ

M_X1 =3180·68 =216,2 Н·м

M_X2 =2119·132 =279,7 Н·м

Вертикальная плоскость. Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры С

m_С = 68F_r + F_ad₂/2 –136D_Y = 0

Отсюда находим реакцию опоры D в плоскости XOZ

D_Y = (68·677+358·267,01/2)/136= 690 H

Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры D

m_D = 68F_r – F_ad₂/2 +136C_Y = 0

Отсюда находим реакцию опоры C в плоскости XOZ

C_Y = (358·267,01/2 – 68∙677)/136 = 13 H

Изгибающие моменты в плоскости XOZ

M_Y1 = 13·68 = 0,9 Н·м

M_Y2 = 690·68 = 46,9 Н·м

Суммарные реакции опор:

C = (3180² +13²)^0,5 = 3180 H

D = (3053² + 690²)^0,5 = 3130 H

7. Проверочный расчет подшипников

9.1 Быстроходный вал

Эквивалентная нагрузка

P = (XVF_r + YF_a)K_бК_Т

где Х – коэффициент радиальной нагрузки;

V = 1 – вращается внутреннее кольцо;

F_r – радиальная нагрузка;

Y – коэффициент осевой нагрузки;

K_б =1,3– коэффициент безопасности;

К_Т = 1 – температурный коэффициент.

Отношение F_a/C_o = 358/17,810³ = 0,020  е = 0,21 [1c. 131]

Проверяем наиболее нагруженный подшипник А.

Отношение F_a/А =358/2514= 0,14 < e, следовательно Х=1,0; Y= 0

Р = (1,0·1·2514+0)1,3·1 = 3268 Н

Требуемая грузоподъемность подшипника

С_тр = Р(573ωL/10⁶)^1/m,

где m = 3,0 – для шариковых подшипников

С_тр = 3268(573·44,4·25000/10⁶)^1/3 = 28106 Н < C = 32,0 кН

Расчетная долговечность подшипника.

= 10⁶(32,010³ /3268)³/60420 = 37257 часов, > [L]=30000 час

9.2 Тихоходный вал

Отношение F_a/C_o = 358/25,010³ = 0,014  е = 0,19 [1c. 131]

Проверяем наиболее нагруженный подшипник C.

Отношение F_a/C =358/3180= 0,11 < e, следовательно Х=1,0; Y= 0

Эквивалентная нагрузка

Р = (1,0·1·3180+ 0)1,3·1 = 4134 Н

Требуемая грузоподъемность подшипника

С_тр = Р(573ωL/10⁶)^1/m,

где m = 3,0 – для шариковых подшипников

С_тр = 4134(573·8,80·25000·10⁶)^1/3 = 20728 Н < C = 43,6 кН

Расчетная долговечность подшипника.

= 10⁶(43,610³ /4134)³/6084=232765 часов, > [L]=30000 час

10. Конструктивная компоновка привода

10.1 Конструирование зубчатых колес

Конструктивные размеры колеса

Диаметр ступицы:

d_ст = 1,55d₃ = 1,55·65 =100 мм.

Длина ступицы:

l_ст = (1,0÷1,5)d = (1,0÷1,5)65 = 65÷98 мм

принимаем l_ст = 80 мм,

Толщина обода:

S = 2,2m+0,05b₂ = 2,22+0,05·50 =6,9 мм

принимаем S = 8 мм

Толщина диска:

С = 0,25b = 0,25·50 = 12 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.

Шестерня выполняется заодно с валом.

Фаска зубьев: n = 0,5m = 0,5∙2,0 = 1,0 мм,

принимаем n = 1,0 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 косозубого 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 в уплотнительную шайбу, а наружное фиксируется распорной втулкой между подшипником и врезной крышкой подшипника.