3.2. Конструирование корпуса зубчатого цилиндрического редуктора

1. Форма корпуса максимально приближена к параллелепипеду, никаких выступающих частей (кроме концов валов), все приливы внутри корпуса;

2. плоскость разъёма – по оси валов, крышки подшипников врезные;

3. отказ от болтовых соединений – все соединения на винтах или шпильках (кроме фундаментных болтов);

4. отказ от рёбер жёсткости;

5. минимальная толщина стенок;

6. отказ от различных маслозащитных колец, сальников и канавок для стекания масла;

7. максимальная экономия металла, приливы – для каждого винта отдельно;

8. минимальные зазоры между деталями и корпусом;

9. не допускается превышение размеров крепёжных деталей.

3.2.1. Технологические требования

Наиболее распространённый материал для литых корпусов – чугун СЧ15-32. Толщины стенок δ, рекомендуемые из технологических соображений, в зависимости от приведённого габарита N отливки

N = (2L + B + H)/4,

где L, В и Н – соответственно длина, ширина и высота отливки;

N = 335 мм; толщина стенок δ = 6 мм.

3.2.2. Жёсткость стенок корпуса

Жёсткость корпуса характеризуется деформацией f под действием силы F.

Формула для технических расчётов деформации имеет вид:

f = k₀(Fl²(1 – μ²))/(Eδ³),

где k₀ – коэффициент, учитывающий конструктивные

особенности корпуса;

l – половина большего размера нагруженной грани корпуса;

Е – модуль упругости материала;

μ – коэффициент Пуассона.

Так как для больших размеров редукторов допускается большая деформация f, вводим относительную деформацию f/а, где а – наибольшее межосевое расстояние зубчатой передачи.

Для усреднённого редуктора f/а = К(а/δ)³, где К – постоянная для усреднённого редуктора.

Оптимальная толщина стенок, обеспечивающих достаточную жёсткость корпуса при любых конструктивных особенностях:

δ = (0,02…0,025)·160 = 3,2…4 мм;

принимаем значение толщины стенок редуктора δ = 8 мм.

Толщина стенки δ₁ под подшипник с наружным диаметром D:

δ₁ = (0,2…0,25)(D – d).

Для подшипника быстроходного вала:

δ₁ = (0,2…0,25)(62 – 25) = 7,4…9,25 = 9 мм.

Для подшипников промежуточного и тихоходного валов:

δ₁ = (0,2…0,25)(75 – 45) = 6…7,5 = 7 мм.

Толщина корпуса δ_Ф под фундаментными болтами и гайками шпилек δ_Ф = (0,9…1,1)d, где d – наружный диаметр резьбы болта или диаметр отверстия.

3.3. Определение размера крепёжных деталей и элементов корпуса под них

При соединении крышки корпуса с редуктором крепёжные элементы должны обеспечить равномерное распределение давления на поверхности стыка q = 2 H/мм².

Назначаем количество винтов z = 6.

Требуемое усилие затяжки одного винта:

F_зат = (qδ’l_пер)/z,

где δ’ – толщина стенки в стыке:

δ’ = (1,4…1,8)δ = (1,4…1,8)·8 = 11,2…14,4 = 12 мм;

l_пер – длина периметра стыка: l_пер = 828 мм;

F_зат = (2·12·828)/6 = 3312 Н.

Выбираем винт с шестигранным углублением.

Диаметр резьбы винта определяем проектным расчётом винта на прочность по расчётной силе F_р = 1,3F_зат = 1,3·3736 = 4305,6 Н.

Внутренний диаметр резьбы d₁:

где [σ] = 180 Н/мм² – допускаемое напряжение материала винта на растяжение;

принимаем d₁ = 8 мм.

Расчёт размеров фундаментных болтов:

где F_р = F_зат + χF_м;

F_зат = 15000 Н – усилие затяжки болта;

χ = 0,3 – коэффициент основной нагрузки;

F_м – усилие, возникающее от опрокидывающего момента

редуктора под действием вращающих моментов Т_Б на

быстроходном и Т_Т на тихоходном валах.

Для 4 фундаментных болтов F_м = (Т_Т – Т_Б)/2L, где L – длина корпуса редуктора: L = 450 мм;

F_м =(900– 78,06)/2·465·10^-3 = 883,8 Н;

F_р = 3312 + 0,3·883,8 = 3577,14 Н;

принимаем d₁ = 12 мм; К = 14 мм; R = 18 мм; D = 35 мм.

Толщина корпуса δ_Ф под фундаментными болтами:

δ_Ф = (0,9…1,1)·12 = 12 мм.