курсовой проект Детали машин / пособие 11

Схема навантаження валів циліндричного одноступінчатого редуктора

Рис. 5.4. Приклад схеми навантаження валів циліндричного одноступінчастого

редуктора

91

Схема навантаження валів конічного одноступінчатого редуктора

Рис. 5.5. Приклад схеми навантаження валів конічного одноступінчастого редуктора

92

Напрямок обертання двигуна вибрати відповідно до напрямку обертання приводного вала робочої машини. Якщо привод реверсивний, то напрямок обертання двигуна можна вибрати довільно. У приводах з конічними редукторами при правому зубці шестерні напрямок обертання двигуна варто прийняти по ходу годинникової стрілки, якщо дивитися з боку вершини ділильного конуса шестерні (рис. 5.2); виникаюча при цьому осьова сила на шестерні Fa1 буде спрямована до підстави ділильного конуса, що виключить

заклинювання зубців у процесі зачеплення.

6. Визначити напрямок сил у зачепленні редукторної пари відповідно до обраного напрямку гвинтової лінії і обертання валів: на шестерні (черв'яку) — Ft1 , Fr1 , Fa1 і на колесі Ft 2 , Fr 2 , Fa2 (рис. 5.1...5.3). Сили Ft1 і Ft 2 спрямовані так, щоб моменти цих сил урівноважували обертаючі моменти Т1 і Т2 що прикладені до

валів редуктора з боку двигуна і робочої машини: Ft1 спрямована протилежно обертанню шестірні, Ft 2 — по напрямку обертання колеса.

7. Визначити напрямок консольних сил на вихідних кінцях валів (рис. 5.4...5.6). а) Напрямок сил у відкритих зубчастих передачах визначити так само, як у редукторних парах (п. 6).

б) Консольна сила від пасової (ланцюговий) передачі Fвп перпендикулярна осі

вала і відповідно до положення передачі в кінематичній схемі привода може бути спрямована вертикально, горизонтально або під кутом до обрію. Якщо проектним завданням передбачене похиле положення передачі (під кутом θ ), то силу Fвп потрібно розкласти на вертикальну Fy і горизонтальну Fx складові

(рис. 5.4) і визначити їхні значення (рис. 7.1).

в) Консольна сила від муфти Fм перпендикулярна осі вала, але її напрямок відносно окружної сили Ft може бути різним (залежить від випадкових

неточностей монтажу муфти). Тому рекомендується прийняти гірший випадок навантаження — направити силу Fм протилежно силі Ft що збільшить напруги і

деформацію вала.

8. Визначити напрямок радіальних реакцій у підшипниках.

Радіальні реакції в підшипниках швидкохідного і тихохідного валів направити протилежно напрямку окружних (Ft1 , Ft 2 )і радіальних(Fr1 , Fr 2 )сил у зачепленні

редукторної передачі. Точка прикладення реакції — середина підшипника. При цьому вважати, що реакції від дії консольних навантажень геометрично складені з реакціями від сил у зачепленні. Реакції позначити буквою R з індексом, що вказує даний підшипник і відповідний напрямок координатної осі ( RAx , RCy і т.п.).

9.Визначити напрямок сумарних реакцій у підшипниках геометричним додаванням радіальних реакцій у вертикальній і горизонтальній площинах методом паралелограма. Індекс позначення сумарної реакції вказує даний підшипник ( RA , RB і т.п.).

10.Скласти табличну відповідь. Конструкція таблиці залежить від виду передач, що входять у привод, і її варто виконати аналогічно прикладам (рис. 5.4...5.6).

Характерні помилки: 1. Неправильні обчислення.

94

2. Нерозмірність одиниць обертаючого моменту T і ділильного діаметра d при визначенні окружної сили Ft .

3.Неправильно визначені напрямки сил Ft , Fr , Fa у зачепленні редукторної пари і консольних навантажень Fвп , Fм .

4.Неправильно визначені напрямки реакцій у підшипниках.

5.Не дотримані вимоги ЕСКД при виконанні силової схеми.

6.Недбало виконані схеми.

95

6. ПРОЕКТНИЙ РОЗРАХУНОК ВАЛІВ. ЕСКІЗНЕ КОМПОНУВАННЯ РЕДУКТОРА

Мета: 1. Вибрати матеріал валів.

2.Вибрати допустимі напруги на крутіння.

3.Виконати проектний розрахунок валів на чисте крутіння.

4.Вибрати попередньо тип підшипника.

5.Розробити ескізне компонування редуктора (загальний вид).*

Основними критеріями працездатності проектованих редукторних валів є міцність і витривалість. Вони випробовують складну деформацію - спільну дію крутіння, вигину і розтягання (стиску). Але, оскільки напруги у валах від розтягання невеликі в порівнянні з напругами від крутіння і вигину, то їх звичайно не враховують.

Розрахунок редукторних валів проводиться у два етапи:

1-й — проектний (наближений) розрахунок валів на чисте крутіння; 2-й — перевірочний (уточнений) розрахунок валів на міцність по напругах вигину і крутіння (11, п. 4).

6.1.Вибір матеріалу валів

Упроектованих редукторах рекомендується застосовувати термічно оброблені середньовуглецеві і леговані сталі 45, 40Х.

Механічні характеристики сталей для виготовлення валів визначають по табл. 2.2.

6.2.Вибір напруг на крутіння

Проектний розрахунок валів виконується по напругах крутіння (як при чистому крутінні), тобто при цьому не враховують напруги вигину, концентрації напруг і змінність напруг у часі (цикли напруг). Тому для компенсації наближеності цього методу розрахунку допускаються напруги крутіння, що

Отримане значення діаметра округлити в більшу сторону до значення, яке кратне 5.

96

6.3. Попередній вибір підшипників кочення

Вибір найбільш раціонального типу підшипника для даних умов роботи редуктора досить складний і залежить від цілого ряду факторів: переданої потужності редуктора, типу передачі, співвідношення сил у зачепленні, частоти обертання внутрішнього кільця підшипника, необхідного терміну служби, прийнятної вартості, схеми установки.

Попередній вибір підшипників для кожного з валів редуктора проводиться в наступному порядку:

1. Відповідно до табл. 6.1 визначити тип, серію і схему установки підшипників.

Таблиця 6.1.

Попередній вибір підшипників

97

2.Вибрати типорозмір підшипників по величині діаметра dвал внутрішнього кільця ( додаток 2).

3.Виписати основні параметри підшипників: геометричні розміри — d, D, B(T,c)

динамічну Cr і статичну Cro вантажопідйомності; D — діаметр зовнішнього

кільця підшипника; В — ширина шарикопідшипників; Т і с — осьові розміри роликопідшипників.

6.4. Ескізне компонування редуктора

Ескізне компонування встановлює положення коліс редукторної пари, елемента відкритої передачі і муфти щодо опор (підшипників); визначають відстань lA ,lO між точками прикладення реакцій підшипників швидкохідного й

тихохідного валів, а також точки прикладення сили тиску елемента відкритої передачі і муфти на відстані lвп і lм від реакції суміжного підшипника.

Ескізне компонування виконується відповідно до вимог ЕСКД на міліметровому папері формату А2, А1 олівцем у контурних лініях масштабом 1:1 і повинна містити: ескізне зображення редуктора у двох проекціях, таблицю розмірів, основний напис - форма 1 (рис. 6.2...6.4; А1...А18;).

Ескізне компонування редуктора рекомендується виконати в такій послідовності:

1.Намітити розташування проекцій компонування відповідно до кінематичної схеми привода і найбільшими розмірами коліс.

2.Провести осі проекцій і осьові лінії валів. У циліндричному і черв'ячному редукторах осі валів провести на міжосьовій відстані один від одного, при цьому в циліндричному редукторі осі паралельні, а в черв'ячному — схрещуються під кутом 90°. У конічному редукторі осі валів перетинаються під кутом 90°.

3.Викреслити редукторну пару відповідно до геометричних параметрів, що отримані в результаті проектного розрахунку:

а) для циліндричного колеса і шестерні — d1 ,d2 ,da1 ,da2 ,b1 ,b2 ;

б) для конічного колеса і шестерні — Re ,de1 ,de2 ,δ1 ,δ2 ; hae = mte , h f 2 = 1,2mte , b,b3 ; в) для черв'ячного колеса і нарізної частини черв'яка dw2 ,daм2 ,b2 ,dw1 ,da1 ,d f 1 ,b1 ,2δ варто передбачити симетричність корпуса щодо осі швидкохідного вала c1 = c2 .

Дійсний контур корпуса редуктора залежить від його кінематичної схеми, розмірів деталей передач способу транспортування, змащення і т.п., визначається при розробці, приклади виконання ескізного компонування наведено на рис 6.1-6.5 . а вихідні дані наведені нижче.

РОЗМІРИ, НЕОБХІДНІ ДЛЯ ВИКОНАННЯ КОМПОНУВАННЯ

1. Lcm=Dcm=(1,6/1,8) dвал - довжина і діаметр маточини.

2. Товщина стінки редуктора (по вимогах для лиття).- для редукторів циліндричних:

одноступінчатих - δ = (0,025аwцил+1)мм.

98

двохступінчатих - δ = (0,025аwцил+3)мм

— для конічних редукторів:

одноступінчатих - δ=(0,05Re +1)мм конічноциліндричних - δ=(0,025аw цил +3)мм для редукторів черв’ячних:

одноступінчатих — δ=(0,04аw черв+2)мм

3. Відстань від внутрішньої поверхні стінки редуктора:

до бічної поверхні частини яка обертається – с = (1,0…1,2)δ мм до бічної поверхні підшипника кочення - с1 = (3… 5) мм

4. Відстань в осьовому напрямку між частинами що обертаються, змонтованими на:

на одному валу – с2=(0…5) мм на різних валах - с3=(0,5…1,0)δ мм

5.Радіальний зазор між зубчастим колесом одного ступеня і валом іншого ступеня (min) - с4=(1,2…1,5)δ мм

6.Радіальний зазор від поверхні вершин зубців:

до внутрішньої поверхні стінки редуктора - с5=1,2 δ мм до внутрішньої нижньої поверхні стінки корпуса величину визначає також обсяг масляної ванни с6=(5 ÷ 10)m мм

Відстань від бокових поверхонь елементів, що обертаються разом з валом, до нерухомих зовнішніх частин редуктора - с7=(5,8) мм

Ширина фланців S, з’єднаних болтом діаметром d6ojlm = 1,5d, K = f(d6ojlm) (табл. 5.1.1)

S = k+δ+6 мм

Товщина фланця бічної кришки (табл. 11.1.1) - h1 = f(D) мм Висота головки болта – h = 0,8 h1 мм

Товщина фланцю втулки - h2 = h1мм Товщина втулки (табл. 11.11.1) - h3 = f(D)мм

Довжина циліндричної частини кришки (вибирається конструктивно) — h4min=5 мм

Відстань між боковими поверхнями підшипників, які монтуються парами - h5 min=(0,5) мм

Інші незазначені параметра корпуса редуктора обираються зі довідкової літератури

99