2. Проверочный расчёт муфты

Для соединения выходного вала редуктора с исполнительным механизмом применена зубчатая муфта МЗ ГОСТ 5006-83. Зубчатые муфты компенсируют радиальные и угловые погрешности соединения валов, а также их комбинацию.

Муфта выбрана согласно номинальному моменту по ГОСТ 5006-83. Параметры муфты: Т_ном=710 Н*м, n=6300 об/мин, d=40 мм, D=170 мм, D₁=110 сс, D₂=55 мм, B=34 мм, l=55 мм, c=2,5 мм, m=2,5 мм, z=30, b=12 мм.

Износ зубьев является основным видом отказа муфт. Для уменьшения изнашивания зубчатые сопряжения выполняют с повышенной твёрдостью рабочих поверхностей и внутрь муфты заливают смазочные масла. Ввиду неопределённости распределения нагрузки по профилю зубьев и между зубьями выполняется условный расчёт по среднему давлению (на смятие) на рабочей площади зуба:

2 ∙ К ∙ 𝑇

𝜎_см = _{𝑑 ∙ A ∙ z} ≤ [𝜎_см]

где K=1-1,55 – коэффициент перегрузки, T – вращающий момент на выходном валу, А – рабочая площадь зуба определяется по формуле

A = 𝑏 ∙ ℎ = 𝑏 ∙ 1,8 ∙ 𝑚,

h – рабочая высота зуба, b – длина зуба, z – число зубьев зубчатой втулки, d

=z·m – делительный диаметр венца зубчатой втулки, [σ_см] =12…15 МПа.

2 ∙ 1,5 ∙ 266 ∙ (1000) ∙700

^{𝜎см =} 30 ∙ 2,5 ∙ 12 ∙ 1,8 ∙ 2,5 ∙ 30 ^{= 6,6 МПа ≤ [𝜎см] = 12 МПа} Условие прочности зубьев муфты на смятие соблюдается.

В случае реверсивной нагрузки необходимо исключить сдвиг полумуфт по поверхности стыка при изменении направления нагрузки. Применяют установку болтов с зазорами. Согласно условию отсутствия сдвига полумуфт, значение силы затяжки из расчёта на один болт определяется по формуле:

[𝐾

2 ∙ 𝑇_{им + 𝐹 )}

𝐹₀ ≥

_сц] (

_𝐷0 м

𝑓 ∙ 𝑛

где [Kсц] – коэффициент запаса по сцеплению, [Kсц] = 2,5...4 при переменной нагрузке; f–коэффициент трения, для стальных поверхностей f=0,15...0,20, ^D0^0,5(D+D1^{) – диаметр расположения болтов; n=6 – число болтов.}

𝐹₀

3,5 ∙ ( ^{2 ∙ 260} + 2,02)

_≥ 0,5 ∙ ⁽170 + 110⁾ _{= 16,7 кН}

0,2 ∙ 6

Условие прочности болта записывается в виде:

1,3 ∙ 𝐹₀ 5,2 ∙ 𝐹₀ σ_Т

^𝜎экв ⁼

=

^𝐴 𝜋 ∙ 𝑑₁

^{2 ≤ [}𝑆^]

^{где d}1^{–внутренний диаметр резьбы, d}1^{= 8,38 мм для болтов М10; [s]–} коэффициент запаса прочности при затяжке, контролируемой по моменту – [s]= 1,5...2,5.

Из условия прочности болта имеем:

σ_Т ≥

5,2 ∙ 𝐹₀ ∙ ^[𝑆^]

=

𝜋 ∙ 𝑑₁²

5,2 ∙ 16700 ∙ 1,5

_{𝜋 ∙ 8,382} = 591 МПа

Следовательно предел текучести материала болтов под муфту должен превышать 591 МПа. Назначаются болты М10 с классом прочности 8.8, для которых σ_в=800 МПа, σ_т=640 МПа.

2. Смазывание передач редуктора

Для смазывания передач широко используют картерную систему смазывания. Смазочные масла заливают в корпус редуктора так, чтобы при работе венцы всех колёс были погружены в масло. При вращении колёс масло разбрызгивается и попадает в подшипниковые узлы. Картерную смазку применяют при окружной скорости зубчатых колёс и червяков от 0,3 до 12,5 м/с.

Требуемая вязкость масла назначается в зависимости от контактного давления и окружной скорости колёс: чем выше контактные напряжение и чем меньше скорость, тем выше вязкость масла. Контактные напряжения составляют: для быстроходной ступени редуктора – σ_Н=644 509 МПа, для тихоходной ступени – σ_Н=684 586 МПа. Окружные скорости составляют: для быстроходной ступени редуктора – V= 4,93 м/с, для тихоходной ступени – V=1,61 м/с.

В соответствии с рекомендациями исходя из значений контактных напряжений и окружных скоростей ступеней передач редуктора выбирается сорт смазочного масла И-Г-А-68.

Определим требуемый объём масла из расчёта 0,8 л на 1 кВт передаваемой мощности:

𝑉_мтр = 0,8 ∙ 𝑃_𝐼 = 0,8 ∙ 2,11 = 1,688 л.

В то же время ориентировочно определим минимальный объём масла из чертежа:

𝑉_{м𝑚𝑖𝑛} = 𝑙 ∙ 𝑏 ∙ ℎ = 3,86 ∙ 1,82 ∙ 0,6 = 4,245 л,

где l – длина внутренней полости корпуса редуктора; b – ширина внутренней полости корпуса редуктора; h – минимальный уровень масла.

Так как минимальный объем масла больше требуемого, для смазывания окончательно выбираем индустриальное масло для гидравлических систем без присадок И-Г-А-68 в объеме 4,3 л.