Прикладная механика Расчет вала 6-6.2.4 (2)
.docx6 Расчет вала.
6.1 Предварительный расчет тихоходного вала
Расчет выполняется на кручение по пониженным допускаемым напряжениям [k]. Ориентировочно определяем диаметр вала в опасном сечении в мм по формуле
d2===50.31 мм
Т – крутящий момент на валу, [Нм]
Полученный результат округляем до ближайшего значения из стандартного ряда
d2=50
Табл.9 Размеры участков тихоходного вала
№ участка |
Диаметр, мм |
Длина, мм |
1 |
d1=45 |
l1=(1,5..2) d1=45*1,5=67,5 |
2 |
d2=d1+5=45+5=50 |
l2= L2-В-n+ Lк+У=55-21- 7+18+5=50 |
3 |
d3 = d1+10=45+10=55 |
l3=(20..30)+В=20+21=41 |
4 |
d4= d3+5=55+5=60 |
l4= Lст-2=66-2=64 |
5 |
d5= d4+(3…4)С3=60+3*2=66 |
L5=12 |
6 |
d6=64 |
L6=12 |
7 |
D7=55 |
L7=В=21 |
где С3-фаска посадочного отверстия зубчатого колеса
Табл.10 Размеры фасок отверстия
d,мм |
30 |
30…50 |
50…80 |
80…120 |
120…150 |
150…250 |
250…500 |
С3,мм |
1.0 |
1.6 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
4.0 |
5.0 |
6.1.1 Расчет элементов корпуса редуктора
Толщина стенки корпуса редуктора определяется по формуле
=0.025+1=0.025*140+1=4,58 мм.
=8 мм.
Диаметр фундаментного болта равен dб1=0.036+12=0.036*140+12=17,04.
Выбираем М20 Полученное значение округляют до ближайшего большего диаметра болта из ряда в табл11.
Табл.11. Размеры элементов корпуса редуктора
Параметр |
Диаметр болта |
||||||
М8 |
М10 |
М12 |
М16 |
М20 |
М24 |
М30 |
|
aj |
13 |
15 |
18 |
21 |
25 |
28 |
35 |
bj |
24 |
28 |
33 |
40 |
48 |
55 |
68 |
d0 |
9 |
11 |
13 |
17 |
22 |
26 |
32 |
D0 |
17 |
20 |
25 |
30 |
38 |
45 |
56 |
Диаметры болтов крепления крышки корпуса к основанию (рис.2) равны: у подшипников dб2=(0.7…0.75) dб1=0.75*20=15
Выбираем М16
на фланцах dб3=(0.5…0.6) dб1=0.5*20=10.
Выбираем М8
Полученные значения округляют до ближайших диаметров болта из ряда в табл.2. В этой же табл. даны диаметры отверстий d0 и диаметры зенковок или бобышек D0 для соответствующих болтов.
Расстояние от внутренней стенки корпуса до края лапы L1=3++b1=3+8+48=59 и до оси фундаментного болта Р1=3++a1=3+8+25=36, где a1 и b1 определяются по табл.2 в зависимости от диаметра болта.
Ширина фланцев у подшипников L2=3++t+b2=3+8+4+40=55, где t=4 мм – высота бобышки. Расстояние от внутренней стенки корпуса до оси болта с диаметром d2 равно Р2=3++a2=3+8+21=32.
Ширина боковых фланцев L3=3++b3=3+8+28=39, расстояние от внутренней стенки корпуса до оси болта с диаметром dб3 равно Р3=3++a3=3+8+10=21.
Расстояние от оси болта с диаметром dб2 до оси вала равно Lb2=0,5D2+(1…1,25) dб2, где Dj – наружные диаметры подшипников тихоходного валов. Lb2=0,5*80+16 =56.
Для сравнительно малого межосевого расстояния D1+D2+5dб2 между подшипниками устанавливают один болт, размещая его посредине между расточками в корпусе для подшипников.
Расстояние y от головки болта до границы хвостовика вала зависит от межосевого расстояния и выбирается из диапазона y=10 мм.
Предварительный расчет быстроходного вала
d1===28.19 мм.
d1=28мм
Табл.12. Размеры участков быстроходного вала
№ участка |
Диаметр, мм |
1 |
d1=23 |
2 |
d2=28 |
3 |
d3=35 |
4 |
d4=43 |
5 |
Вал-шестерня |
6 |
d6=43 |
7 |
D7=35 |
-
Эскизная компоновка редуктора
-
Конструирование цилиндрических зубчатых колес
Основные размеры кованых и штампованных зубчатых колес, представленных на рис.2, определяются следующими зависимостями.
Диаметр ступицы: стальной DC=1.55•d=1,55*60=93
где d – диаметр посадочного отверстия зубчатого колеса.
Длина ступицы
LC=(1,1…1,5)• d4bw=1,1*60=66
где bw – ширина зубчатого венца колеса.
Толщина обода
A1=(5…6)•m=5*2=10
где m – модуль передачи.
Толщина диска e=0.3•bw=0,3*65=16,8
Диаметр центровой окружности
D0=0.5(da-2A1+dC)=0,5(222,69-2*10+93)=147,845
где da – диаметр окружности вершин зубьев колеса.
Диаметр отверстий d0
d0=0.25(da-2A1-dC)=0,25(222,69-2*10-93)=27,4225
Размер фаски посадочного отверстия определяют по табл.1
Рис.2 Основные размеры зубчатых колес
Табл.13 Размеры фасок отверстия
d,мм |
30 |
30…50 |
50…80 |
80…120 |
120…150 |
150…250 |
250…500 |
|
1.0 |
1.6 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
4.0 |
5.0 |
Размер фаски зубчатого венца определяют по формуле C1=0.5m и округляют до ближайшего значения по табл.13. Размер фаски C2 принимают равным 2…3 мм. Радиус R равен 4…10 мм.
6.2.2 Выбор подшипников
Выбраны подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75) 212 легкой серии, характеристики которых занесены в таблицу 14.
Таблица 14 – Характеристики подшипников шариковых радиальных однорядных 212, легкой серии
Легкая серия |
|||||||
Обозначение |
Размеры, мм |
Грузоподъемность, кН |
|||||
d |
D |
B |
r |
С |
С0 |
||
211 |
55 |
100 |
21 |
2,5 |
43,6 |
29 |
6.2.3. Выбор крышек подшипниковых узлов.
Будем использовать накладные крышки которые устанавливаются на корпус с помощью болтов.
Размеры выбранных крышек представим в виде таблиц.
Размеры глухих чугунных крышек: [1 табл. 6]
Таблица 15.
D1 |
d болта |
n кол-во болтов |
d0 |
d1 |
d2 |
d3 |
d4 |
е |
C |
е1 |
R |
е 2 |
80м |
8мм |
4 |
9мм |
78.5м |
68мм |
96мм |
116м |
8м |
1.5мм |
10мм |
0,6м |
2м |
100 |
10мм |
6 |
11мм |
98,5м |
85мм |
120мм |
145м |
10мм |
2мм |
12мм |
0,6м |
2м |
lвк - глубина ввинчивания болтов, мм
lвк=(1.35…1.5)dболта=(1.35…1.5)10=13.5…15 мм Принимаем Болт М10-25.36 ГОСТ 7798-70 [7]
Размеры сквозных чугунных крышек. [1 табл.8]
Таблица 16.
d вала |
Уплотнение |
Крышка |
||||||
d1 |
D1 |
b1 |
d0 |
d3 |
b0 |
S1 |
||
28мм |
28 мм |
47мм |
10мм |
29мм |
М8 |
10 мм |
2.5мм |
|
50мм |
50 |
72мм |
10мм |
51мм |
М8 |
10 мм |
3мм |
Для сквозных крышек подшипниковых узлов быстроходного и тихоходного валов для уплотнения выбираем манжеты армированные резиновые (резина группы 1):
Быстроходный вал: Манжета 1.1-30х52-1 ГОСТ 8752-79 [1]
тихоходный вал: Манжета 1.1-45х65-1 ГОСТ 8752-79 [1]
6.2.4 Крепежные изделия
Диаметр фундаментного болта [1 табл.10]:
М20
d=20мм
Н=13мм
S=30мм
D=33.3мм
L=45мм
L0=40мм
Диаметры болтов крепления у подшипниковых узлов [1 табл.10]:
М16
d=16мм
Н=10мм
S=24мм
D=26,6мм
L=128мм
L0=120мм
Диаметры болтов крепления на фланцах [1 табл.10]:
М10
d=10мм
Н=7мм
S=17мм
D=18,7 мм
L=37мм
L0=20мм
Гайки шестигранные [1 табл.11]:
М10 М16 М20
d=10мм d=16мм d=20мм
Н=8мм Н=13мм Н=16мм
S=17мм S=24мм S=30мм
D=18,7 мм D=26,6мм D=33.3мм
Шайбы пружинные[ 1 табл.11]:
10 16 20
b=h=2.5 b=h=4 b=h=5