9 Допускаемые напряжения при перегрузках
Предельные допускаемые напряжения определяем по формуле:
[σH]max = 2,8 σT; [σF]max = 0,8 σT,
где σT – предел текучести материалов:
для шестерен – σT1 = σT3 = 440 МПа; для колес – σT2 = σT4 = 290 МПа.
Предельно допускаемые напряжения для колес:
812
МПа; 
232
МПа.
Пиковый крутящий момент
Tпик = KTmax,
где К = 2,5 – коэффициент внешней динамической нагрузки; Тmax – максимальный момент.
Тогда
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора
Тпик = 2,5 · 97,243 = 243,11 Н · м;
для открытой цилиндрической прямозубой передачи
Тпик = 2,5 · 256,08 = 640,20 Н · м.
Максимальные контактные
и изгибные
напряжения при перегрузке Тпик
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора
512,38
МПа <
812
МПа;
62,15
<
232
МПа;
для открытой цилиндрической прямозубой передачи
587,12
МПа <
812
МПа;
110,87
МПа <
232
МПа.
10 Определение сил в зацеплении
В закрытой цилиндрической косозубой передаче редуктора силы раскладывают на три составляющие:
окружную 741,51 Н;
радиальную:
274,79
Н,
где
– угол зацепления.
осевую
142,04
Н.
В открытой цилиндрической прямозубой передаче силы раскладывают на две составляющие:
окружную 1563,4 Н;
радиальную:
569,02
Н.
11 Проектный расчет валов редуктора
Проектный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Ведущий вал:
Диаметр расчетного сечения вала (выходного конца под муфту) определяем по формуле:
,
где а) Т – вращающий момент, действующий в расчетном сечении вала, Н · мм, для ведущего быстроходного вала редуктора
Т = Т2 = 14,32 Н · м = 14,32 · 103 Н · мм;
б) [τ]к – допускаемое напряжение на кручение, МПа, для ведущего быстроходного вала одноступенчатого редуктора [τ]к = 15 МПа;
16,8
мм.
Так как вал редуктора соединен муфтой с валом электродвигателя, согласовываем диаметры выходных концов двигателя dДВ и вала dВ1.
У подобранного электродвигателя dДВ = 24 мм. Выбираем по ГОСТ 21424-75 муфту упругую втулочно-пальцевую МУВП с расточками полумуфт под dДВ = 24 мм и dВ1 = 22 мм (см. рис. 3).
Определяем ориентировочно геометрические размеры каждой ступени вала.
Длина вала под полумуфту
l1 = (1,0…1,5)d1 = (1,0…1,5) · 22 = 22…33 мм.
Принимаем по ГОСТ 21424-75 под муфту l1 = 36 мм.
Диаметр вала под подшипник
dп1 = d1 + 2t = 22 + 2 · 2 = 26 мм.
По стандартному ряду принимаем диаметр под подшипник dП1 = 30 мм, которое соответствует диаметру внутреннего кольца подшипника.
Между ступенями выходного конца вала и вала под подшипниками сделаем еще одну ступень под уплотнение крышки с отверстием – резиновую армированную манжету (ГОСТ 8752-79), диаметр которого и будет равен расчетному значению диаметра под подшипник dм1 = 26 мм.
При выборе типа подшипника определим отношение
0,517,
где V – коэффициент, учитывающий вращение колец подшипника, при вращении внутреннего кольца V =1.
Так как отношение
>
0,35, выбираем шариковые радиально-упорные
подшипники средней серии 36306, габариты
которого выбираем по диаметру вала под
подшипником dп1
= 30 мм. (см. таблицу 3 раздела 14).
Рисунок 3. Конструирование ведущего вала
Ведомый вал:
Вращающий момент для ведомого тихоходного вала редуктора, действующий в расчетном сечении вала, Т = Т3 = 69,46 Н · м = 69,46 · 103 Н · мм.
Допускаемое напряжение на кручение, учитывая влияние изгиба вала со стороны открытой передачи, для ведомого тихоходного вала принимаем [τ]к2 = 20 МПа.
Диаметр расчетного сечения вала (выходного конца под шестерню открытой цилиндрической передачи) определяем по формуле:
Тогда, подставив в формулу значения, получаем
25,90
мм.
Принимаем значение dВ2 из ближайшего большего стандартного значения dВ2 = 26 мм.
Определяем ориентировочно геометрические размеры каждой ступени вала.
Длина вала под шестерню открытой цилиндрической передачи
l2 = (1,0…1,5)d2 = (1,0…1,5) · 26 = 26…39 мм.
Принимаем равной ширине венца шестерни l2 = b3 = 39 мм.
Диаметр вала под подшипник
dп2 = d2 + 2t = 26 + 2 · 2,2 = 30,4 мм.
Диаметр вала под подшипниками принимаем dп2 = 35 мм, под зубчатым колесом dк2 = 40 мм.
Между ступенями вала под шестерню и вала под подшипниками – еще одна ступень под резиновую армированную манжету (ГОСТ 8752-79) – dм2 = 32 мм.
Рисунок 4. Конструирование ведомого вала.
Для ведомого тихоходного вала выбираем шариковые радиально-упорные подшипники средней серии 36307, габариты которого выбираем по диаметру вала под подшипником dп1 = 35 мм. (см. таблицу 3 раздела 14).