7 Первый этап эскизной компоновки

7.1 Примерно посередине листа параллельно его длинной стороны провести горизонтальную осевую линию. Провести вторую осевую линию параллельно первой на расстоянии а_w вниз при нижнем расположении червяка.

7.2 Провести две вертикальные линии, одну для главного вида, вторую для вида сбоку.

7.3 Вычертить упрощенно червяк и червячное колесо по геометрическим размерам.

7.4 Очертить внутреннюю стенку корпуса:

а) принять зазор между стенкой корпуса и зубьями червячного колеса А~=15мм;

б) принять зазор между стенкой корпуса и ступицей колеса А~=15мм;

7.5 Выбрать подшипники (табл.12 [3, с.22]), схему их установки, смазку передачи и подшипников.

Рекомендация: смазка передачи – картерная, подшипников разбрызгиванием. Схема установки подшипников вала червяка и подшипников вала червячного колеса «враспор».

Таблица 7.1 Параметры ступеней валов и подшипников

Вал	Подшипники
	Тип	D x d x T мм	B1, мм	Сr, кН	Сr0, кН	α, град.	е	Y	Y0
Ведущий	7312	130 х 60 х 33,5	31	128	96,5	12	0,3	1,97	1,08
Ведомый	7215	130 х 75 х 27,25	26	107	84	15	0,39	1,55	0,85

7.6 Для определения места приложения нагрузок при использовании радиально-упорных роликоподшипников воспользуемся формулой, учитывающей, что радиальные реакции считают приложенными к валу в точках пересечения нормалей, проведенных к середине контактных площадок:

[3, с.18]

мм.

мм.

7.7 По диаметрам валов D_п1 и D_п2 выписать габариты выбранных подшипников (d, D, B). Нанести контуры подшипников на компоновку. На червяке середины подшипников установить на уровне внутренней стенки корпуса, симметрично относительно среднего сечения червяка. На валу червячного колеса отступив от внутренней стенки корпуса наружу на размер у=2…3мм.

7.8 Глубину гнезда подшипника ориентировочно принять l_г = 1,5Т = 1,5*27,25 = 41 мм. (где Т – ширина подшипника).

7.9 Выбрать конструкцию подшипниковых крышек (табл.10 [3, с.16]) и провести контуры их в подшипниковых гнездах. Толщину фланца Δ крышки подшипника принимают примерно равной диаметру d₀

отверстия. Высоту головки болта принять равной 0,7d₀. Толщину прокладок принять 1,5…2мм.

7.10 Замером определить размеры l₁ и l₂ между реакциями опор и точками приложения нагрузок: l₁ = 220мм, l₂ = 56мм.

8 Проверка подшипников на долговечность

8.1 Ведущий вал

Выписываем исходные данные для расчетов: Ft₁ = 2164 Нм, Fr₂ = 1780,7 Нм, Fa₁= 4892,5 Нм, d₁= 100 мм.

8.1.1 Вертикальная плоскость

Σm2 = 0; -Ry12l1 + Fr1l1 –Fa1d1/2 = 0 (8.1)

Ry1 =(Fr1l1 – Fa1d1/2) /2l1 = (1780*220 - 4892,5*50)/2*220 = 334 H(8.2)

Σm2 = 0; -Ry22l1 - Fr1l1 –Fa1d1/2 = 0 (8.3)

Ry2 =(Fr1l1 – Fa1d1/2) /2l1 = (1780*220 + 4892,5*50)/2*220 = 1446 H(8.4)

Проверка:

Горизонтальная плоскость

R_x1 = R_x2 = F_t1/2 = 2154/2 = 1077 H (8.5)

8.1.2 (8.6)

(8.7)

8.1.3 Горизонтальная плоскость

М_y¹ = 0; М_y² = 0; М_y³ = R_x1 l₁ = 1077*0,22 = 237 Нм (8.8)

Вертикальная плоскость

М_x¹ = 0; М_x² = 0; М_x³ = R_y2l₁ = 1446* 0,22 = 318 Нм справа (8.9)

М_x³ = R_y1l₁ = 334* 0,22 = 73,5 Нм слева (8.10)

8.1.4 M³ = (8.11)

8.1.5 M_z = F_t1 d₁ /2 = 2164*100/2 = 108,2 Нм (8.12)

8.1.6 Осевые составляющие для роликоподшипников

S₂ = 0,83e F_rΣ2 = 0,83*0,3*1086 = 270,4 H (8.13)

S₁ = 0,83e F_rΣ1 = 0,83*0,3*1128 = 281 H (8.14)

1. S₂ < S₁ F_a1 > S₂ – S₁ F_aΣ1 =S₁ = 281Н F_aΣ2 =S₁ + F_a1= 281+4892=5173Н

2. F_aΣ2 =S₂ = 281Н_R

8.1.7 Расчетная долговечность подшипника, млн.об.

^10/3, млн.об. (8.15)

где а₁ – расстояние между точкой приложения реакции и торцом подшипника

а₁ = 1

а₂ = 1

с - статическая грузоподъемность подшипника,

с = 128 кН

p_r – эквивалентная нагрузка

p_r = (XVF_RΣ + YF_AΣ)K_бK_T, (8.16)

здесь X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки

V – коэффициент вращения кольца

V = 1 – вращается внутреннее кольцо

K_б – коэффициент безопасности

K_б = 1,3 – работа с умеренными толчками

K_T – температурный коэффициент

K_T = 1 – температура нагрева не превышает 105⁰

Опора 1

Отношение F_AΣ1 / YF_RΣ1 = 270,4 / 1086 = 0,25 < e = 0,3 (8.17)

X=1 Y=0

p_r1 = XVF_RΣ1 K_бK_T= 1*1*1086*1,3*1 = 1412 Н (8.18)

Опора 2

Отношение F_AΣ2 /YF_RΣ2 = 4622 / 1128 = 4,1 > e = 0,3 (8.18)

X=0,4 Y=1,97

p_r2 = (XVF_RΣ2 + YF_AΣ2)K_бK_T = (0,4*1*1128 + 1,97*5162,9)*1,3*1 = 13,8 кН (8.19)

p_r2 > p_r1 , следовательно расчет ведем по опоре 2

^10/3 = 1*1= 1676,6 млн.об. (8.20)

8.1.8 Расчетная долговечность, ч.

L_n = 10⁶L / 60n₁ = 10⁶*1676,6 / 60*975 = 28,7*10³, ч. (8.21)

8.2 Ведомый вал

Выписываем исходные данные для расчетов: Ft₂ = 4892,5 Н, Ft₃ = 15358 H, Fr₂ = 1780,7 Н, Fr₃ = 4990 H, Fa₂= 2164 Н, d_e1= 400 мм.

8.2.1 Горизонтальная плоскость

Σm₄ = 0; -R_x32l₂ + F_t2l₂ +F_t3l₃ = 0 (8.22)

R_x3 = F_t2l₂ + F_t3l₃ / 2l₂ = 4895,5*56 + 15358*106 / 2*56 = 16981 H

Σm₃ = 0; Ft₃(2l₂ + l₃) – R_x42l₂ – F_t2l₂ = 0 (8.23)

R_x4 = F_t3 (2l₂ + l₃) - F_t2l₂ / 2l₂ = 15358 (2*56 + 106) / 2*56 = 27447 H

Вертикальная плоскость

Σm₄ = 0; R_y32l₂ – F_r2l₂ – F_a2(d₂/2) + F_r3l₃ = 0 (8.24)

R_y3 = F_r2l₂ – F_a2(d₂/2) – F_r3l₃ / 2l₂ = 1780,7 – 2164*200 – 4990*106 / 2*56 = 7697 H

Σm₃ = 0; F_r3(2l₂ + l₃) – R_y42l₂ + F_r2l₂ + F_a2(d₂/2) = 0 (8.25)

R_y4 = F_t3 (2l₂ + l₃) + F_r2l₂ + F_a2(d₂/2) / 2l₂ = 4990(2*56 + 106) + 1780,7*56 + 2164*200 / 2*56 = 14467 H

Проверка:

ΣY = 0 R_y3 – F_r2 + R_y4 – F_r3 = 0

-7697-1780+14467-4990 = 0

8.2.2 R₃ = F_rΣ3 = == 18644 H(8.26)

R₄ = F_rΣ4 = == 31026 H(8.27)

8.2.3 Крутящий момент

Горизонтальная плоскость

M_y³ = 0 M_y⁶ = 0 M_y⁵ = R_x3l₂ = 16981*0,056 = 951 Нм M_y⁴ = F_t3l₃ = 15358*0,106 = 1628 Нм

Вертикальная плоскость

M_x³ = 0 M_x⁶ = 0 M_xI⁵ = R_y3l₂ = 7697*56 = 431 Нм M_xII⁵ = R_y3l₂ – F_a2(d₂/2) = 7697*56 – 2164(400/2) = 1,8 Нм M_x⁴ = F_r3l₃ = 4990*0,106 = 529 Нм

8.2.4 М⁵ = == 1044 Нм(8.28)

М⁴ = == 1889 Нм(8.29)

8.2.5 M = F_t2 (d₂/2) = 4892(0,4/2) = 978,5 Нм (8.30)

8.2.6 Осевые составляющие для шарикоподшипников

S₃ = 0,83eF_rΣ3 = 0,83*0,39*18644 = 6035 H (8.31)

S₄ = 0,83eF_rΣ4 = 0,83*0,39*31026 = 10043 H (8.32)

S₄ > S₃ F_a2 < S₄ – S₂

F_aΣ4 = S₄ = 10043 H

F_aΣ3 = S₄ – F_a2 = 10043 – 2164 = 7879 H (8.33)

8.2.7 Расчетная долговечность подшипников, млн.об.

Опора 3

Отношение F_aΣ3 / YF_rΣ3 = 7879 / 1*1864,9 = 0,42 > e = 0,39 (8.34)

X=0,4 Y=1,55

P_r3 = (XVF_rΣ3 + Y F_aΣ3)K_бК_т =

= (10,4*1*18644 + 1,55*7879)*1,3 = 25571 Н (8.35)

Опора 4

Отношение F_aΣ4 / YF_rΣ4 = 10043 / 1*31026 = 0,32 < e = 0,39 (8.36)

X=1 Y=0

P_r4 = (XVF_rΣ4 + Y F_aΣ4)K_бК_т = 1*1*31026*1,3*1 = 40334 Н (8.37)

P_r4 > P_r3 следовательно расчет ведем по 4-й опоре.

L = 1*1*(107 / 40,3)^10/3 = 25,9 (8.38)

8.2.8 Расчетная долговечность, ч

L_n = 10⁶L / 60n₂ = 10⁶*25,9 / 60*97,5 = 4,43*10³ ч., (8.39)

что недостаточно, поэтому назначаем подшипники средней серии 7315, для которых d=75мм, D=160мм, В=37мм, T=40мм, α=12⁰, с=180 кН, с₀=148 кН, e=0,33, Y=1,83, Y=1,01

Осевые составляющие

S₃ = 0,83*0,33*18644 = 5,1 кН

S₄ = 0,83*0,33*31026 = 8,5 кН

S₄ >S₃ F_a2 < S₃ - S₃

F_aΣ3 = S₄ – F_a2 = 8,5 – 2,164 = 6,33 кН (8.40)

F_aΣ4 = S₄ = 8,5 кН

Опора 3

Отношение F_aΣ3 /F_rΣ3= 6,33 / 18,644 = 0,34 >e= 0,33(8.41)

X=0,4Y=1,83

P_r3=(XVF_rΣ3+YF_aΣ3)К_бК_т=(0,4*1*18644+1,83*6,33) =7,5 кН(8.42)

Отношение F_aΣ4 /F_rΣ4= 8,5 / 31,026 = 0,27 <e= 0,33(8.43)

X=1Y=0

P_r3=XVF_rΣ4К_бК_т= 1*1*31,026*1,3*1 = 40,3 кН(8.44)

P_r3 > P_r3 , следовательно

L=a₁a₂(c/p_r4)^10/3 = 1*1(180/40,3)^10/3= 146,7 млн.об. (8.45)

L_n= (10⁶* 146,7) / (60*97,5) = 25,1*10³ч. (8.46)

Долговечность подшипников удовлетворяет условию долговечности редуктора.