3.8. Смазывание редуктора

В редукторах общего назначения для смазывания зубчатого зацепления применяется картерное смазывание (окунанием колеса в масло, залитое внутрь корпуса) при окружной скорости колеса V≤12м/с. Зубчатое колесо следует погружать в масло на высоту зуба (предельно допустимая глубина погружения h_M= m…0,25d₂, где m - модуль зацепления; d₂ - диаметр делительной окружности колеса).

Объем масляной ванны редуктора определяется из расчета 0,5…0,8 л масла на 1кВт передаваемой мощности. Сорт масла выбираем по табл. П45.

Подшипники смазываются пластичным смазочным материалом (консталин УТ-1, солидол УС-1) при окружной скорости колеса V≤2м/с (при V>2м/с подшипники смазывают разбрызгиванием масла из картера колесом). Смазочный материал набивается в подшипниковый узел при сборке на несколько лет.

3.9. Выбор муфты

В приводах общего назначения рекомендуется применять муфту упругую втулочно-пальцевую. Типоразмер муфты выбираем по табл. П46 по диаметру концов соединяемых валов и расчетному вращающему моменту

Т_рас=k·Т₁∙(Т₂)≤[Т],

где Т₁ (Т₂) - вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н·м; k - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации: при постоянной нагрузке k=1,15…1,2; при переменной нагрузке с колебаниями k=1,3…1,5; при нагрузке со значительными колебаниями k=1,7…2; [Т] - допускаемый вращающий момент муфты.

Допускается диаметр одной из полумуфт уменьшать до любого значения, установленного стандартом.

При выборе муфты принимается материал полумуфт - чугун СЧ20 или сталь30Л.

3.10. Расчет шпоночных соединений

Для шпоночных соединений быстроходного вала с полумуфтой или шкивом и тихоходного вала с зубчатым колесом или полумуфтой (см. рис. 2.1) принимаем призматические шпонки со скругленными концами. Размеры поперечных сечений шпонок и пазов для них выбираем по ГОСТу 23360-78 (табл. П47). Длины шпонок определяем по формуле

l=l_ст – (5…10мм),

согласуя со стандартным рядом. Здесь l_ст - длина ступицы детали, соединяемой с валом, мм.

Проверяем прочность шпонок на смятие по формуле

σ_см=,

где d - диаметр вала, мм; h и b - размеры поперечного сечения шпонки, мм; t₁ - глубина паза вала, мм; Т - вращающий момент на валу, Н·м; [σ]_см - допускаемое напряжение смятия, МПа. Для стальной ступицы [σ]_см=150…190 МПа; для чугунной ступицы [σ]_см=80…100 МПа (большие значения принимают при постоянной нагрузке, а меньшие значения - при переменной и ударной нагрузке). Материал шпонок – сталь 45, термическая обработка - нормализация.

3.11. Уточненный расчет валов на прочность

Цель уточненного расчета валов - определение коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях каждого вала и сравнение их с допускаемым значением [s]=1,3…3.

Для выбранного материала валов по табл. П3 определяем предел прочности σ_в. Предел выносливости при симметричном цикле изгиба, МПа:

для легированных сталей σ_-1=0,35σ_в+(70…120);

для углеродистых сталей σ_-1=0,43σ_в.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений кручения

τ_-1=0,58σ_-1

Расчетная схема быстроходного вала приведена на рис. 3.7. В сечении А-А концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s_τ=,

где амплитуда и среднее напряжение цикла, МПа,

τ_а=τ_т=;

момент сопротивления кручению сечения вала, мм,

W_{к нетто}=;

k_τ - эффективный коэффициент концентрации напряжений (табл. П50); ε_τ - масштабный фактор ( табл. П.53); ε_П - коэффициент влияния шероховатости поверхности (ε_П=0,98…0,9 при R_а=0,32…2,5мкм); ψ_τ - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла (ψ_τ= 0,1 для легированной стали; ψ_τ=0,05 для углеродистой стали).

Величина изгибающего момента от консольной нагрузки F_в(F_М1), Н·м,

М_А-А=F_в(F_М1)l/2,

где l - длина полумуфты или длина ступицы шкива открытой передачи.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба

s_σ=,

где σ_а= М_А-А/W_нетто - амплитуда цикла нормальных напряжений изгиба;

момент сопротивления изгибу

W _нетто=;

среднее напряжение цикла нормальных напряжений, МПа,

σ_m=,

при F_a1=0 или малой ее величине принимается σ_т=0; k_σ -эффективный коэффициент концентрации напряжений (табл. П50); ε_σ - масштабный фактор (табл. П53); ψ_σ - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла (ψ_σ=0,2 для легированной стали; ψ_σ=0,1 для углеродистой стали).

Общий коэффициент запаса прочности

s=.

При необходимости аналогичные расчеты проводятся для других сечений быстроходного вала.

Расчетная схема тихоходного вала приведена на рис. 3.8. В сечении А-А концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям, МПа,

s_τ=,

где амплитуда и среднее напряжение цикла, МПа,

τ_а=τ_т=;

W_{к нетто}=;

коэффициенты k_τ , ε_τ определяем по табл. П50, П51; коэффициенты ε_П ,ψ_τ определяем согласно рекомендациям, приведенным в расчете быстроходного вала.

Суммарный изгибающий момент в сечении А-А, Н·м,

М_А-А=,

где М_А-Ау=R_XC·l₂; М_А-Аx=R_YC·l₂+F_a2d₂/2.

Коэффициент запаса прочности по номинальным напряжениям изгиба

s_σ=,

где амплитуда цикла напряжений, МПа,

σ_а=М_А-А/W_нетто;

W_нетто=;

среднее напряжение цикла, МПа,

σ_т=4F_a2/πd_к2²;

коэффициенты k_σ , ε_σ определяем по табл. П50, П53; коэффициенты ε_П, ψ_σ определяем по рекомендациям, приведенным в расчете быстроходного вала.

Общий коэффициент запаса прочности

s=.

Аналогичные расчеты проводятся для других сечений тихоходного вала. В сечении К-К концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (табл. П52.) В сечении Л-Л концентрация напряжений обусловлена переходом от диаметра d_П2 к диаметру d_в2 (табл. П48).