вибираємо, в якості двигуна приводу, асинхронний електричний двигун серії

Похибка результатів розрахунку знаходиться в допустимих межах. При

визначенні напрямку обертання валів, приймаємо що напрям підйому витка черв’яка – правий, а обертання вихідного вала приводу – за годинниковою стрілкою. Результати обчислень зводимо в таблицю 1.1.

345

3.2 Вибір матеріалів зубчастого вінця колеса і черв’яка. Визначення допустимих напружень

Орієнтоване значення швидкості ковзання (розділ 5):

υs = 4 10−3 ω1 3 Т2 = 4 10−3 101,26 3 928,8 = 3,95 м/с.

де ω2 − кутова швидкість черв'яка, с-1; T2 - крутний момент на валу черв'яч-

ного колеса, Н м.

Згідно розділу 5, для середніх швидкостей ковзання υS=2…5м/с, приймаємо в якості матеріалу вінця черв'ячного колеса неолов’яну бронзу марки БрА10ЖЗМц15, в якості матеріалу черв'яка - сталь марки 40Х, термообробка – об'ємне гартування, HRCэ 45...50. Для одиничного виробництва спосіб одержання заготовки вінця колеса – відливання в земляні форми. Механічні характеристики відливки (таблиця 5.1, розділ 5)

σв = 450 МПа; σТ = 300 МПа.

Допустиме контактне напруження для бази випробувань NHO=107 визначається за формулою

σ HPO = 300 − 25υS = 300 − 25 3,95 = 201,2 МПа.

Термін роботи h передачі в роках

h = К 365Кр 24Кд =12 365 0,8 24 0,7 = 58867 год.

Число циклів зміни контактних напружень в зубцях колеса за час роботи передачі

NΣ = 60n3h = 60 42,3 58867 =14,9 107.

Еквівалентне число циклів зміни контактних напружень для змінного режиму навантаження, згідно розділу 3, визначають за формулою

σ HP= σНРО KHL = 201,2 0,88 =177,0 МПа.

Допустиме напруження згину для бази випробовувань NHO=106 при нереверсивному навантажені

σ FPО= 0,08σв + 0,25σT = 0,08 450 + 0,25 300 =111 МПа.

Еквівалентне число циклів зміни напружень згину зубців за термін роботи передачі при змінному навантаженні

Коефіцієнт довговічності при розрахунку на згин визначається за формулою

σFP= σFPO KFL =111 0,78 = 86,6 МПа.

3.3Розрахунок закритої черв’ячної передачі

Згідно таблиці 2.7, (розділ 2), при передаточному числі передачі u = 22,86 , число заходів черв'яка - z1 = 2. Число зубців колеса

z2 = z1 u = 2 22,86 = 45,7.

Округлюючи одержане значення до найближчого більшого числа, при-

За таблицею 5.2, з врахуванням умови q ≥ qmin , приймаємо q =10.

Коефіцієнт КНβ, що враховує розподіл навантаження по ширині вінця черв'ячного колеса, визначаємо за формулою

ртні значення модуля m = 6,3 і 8. Вибираємо найближче більше значення

Визначення конструктивних розмірів колеса і черв’яка. Параметри

вихідного контуру черв'яка мають такі значення: α = 20o ; c* = 0,2 ; ha* =1; h*f =1,2 ; коефіцієнт розрахункової товщини витка s* = 0,5π .

Згідно з параметрами стандартного вихідного контуру розміри черв'яка (рис.5.1) визначаються за формулами:

висота головки витка

ha = ha* m =1 8 = 8 мм;

висота ніжки витка

ширина зубчастого вінця колеса, при z1 = 2

348

b2 ≤ 0,75 da1 ≤ 0,75 96 ≤ 71 мм.

Визначаємо кут підйому витка черв'яка

γ = arctg zq1 = arctg 102 =11,3099 .

Перевірка міцності передачі на контактну втому і втому при згині.

Сили в зачепленні:

колова сила на черв’ячному колесі і осьова на черв’яку

табл.5.6 (розділ 5) - сьома. Коефіцієнт динамічного навантаження для 7-мої ступені точності і υS = 4,13 м/с згідно з табл.5.5, Kv = 1,1. Так як попередньо

вибрані значення z1 i θ не змінились, то КHβ=1,076.

Питома колова сила при розрахунку активних поверхонь зубців на контактну втому

Для черв'ячної передачі з архімедовим циліндричним черв'яком

αn = arctg(tgα соsγ )= arctg (tg20o cos11,3099o )= 19,64160.

Величина коефіцієнта ZН, який враховує форму спряжених поверхонь, визначаєvj за формулою

ліній у зачеплені, Zε = 0,75 .

Уточнюємо значення допустимих контактних напружень

σHP = (300 − 25υS ) КHL = (300 − 25 4,13) 0,88 =173,1МПа.

349

Умова міцності на контактну втому виконується

σН =132 6, МПа<σHP

Коефіцієнт Yβ , який враховує нахил зубців черв'ячного колеса, визна-

3.4 Проектний розрахунок валів редуктора

Ведучий вал. Розрахункове значення діаметра d1 (рис.7.8, а) вхідного кінця черв’яка визначаємо з умови міцності на кручення за заниженими значеннями допустимих напружень

d2 м = d1 + 2t = 32 + 2 2,5 = 37 мм.

Округлюємо одержане значення до найближчого стандартного значення внутрішнього діаметра манжети (табл.8.7) - d2 м = 38 мм. Найближче ста-

ндартне значення діаметру під підшипник d2 вибирається за умовою

350

d2 ≥ d2 м , d2 = 40 мм.

Розрахункове значення діаметра упорного бурта підшипника d3 = d2 + 3,2r = 40 + 3,2 2,5 = 48 мм.

Ведений вал. Розрахункове значення діаметра d1 вихідного кінця вала колеса (рис.7.9, б)

Округлюємо до найближчого більшого стандартного значення (див.

розд.7.2), d1 = 63 мм.

Розрахункове значення діаметра вала під манжету і підшипник

d2 = d1 + 2t = 63 + 2 3,3 = 69,6 мм.

Результат округлюємо до найближчого стандартного значення внутрішнього діаметра манжети (табл.8.7), d2 м = 70 мм.

Розрахункове значення діаметра вала під колесом d3 = d2 + 3,2r = 70 + 3,2 3,5 = 81,2 мм.

Результат округлюємо до стандартного значення d3 = 80 мм.

3.5 Ескізна компоновка редуктора

Викреслюємо на міліметровому папері в масштабі 1:1 фронтальну і профільну проекції черв’ячної передачі, так як це показано на рис.10.55,а. Величина зазору між маточиною колеса і внутрішньою поверхнею стінки корпуса рівна

приймаємо е1=11мм.

Величина зазору між колесом і внутрішньою поверхнею стінок корпуса і кришки

b =1,2δ =1,2 11 =13,2 ,

приймаємо b=13мм. Віддаль від осі черв’яка до внутрішньої поверхні днища корпуса

де d2 – діаметр вала черв’яка під підшипником. Приймаємо Н1=90мм. Окреслюємо внутрішню поверхню редуктора е1=11мм, b=13мм,

Н1=90мм, так як показано на рис.10.55,б.

Згідно з рекомендаціями розділу 8, вибираємо, в якості опор черв’яка, радіально – упорні конічні роликові підшипники легкої серії №7208. В якості опор вала черв’ячного колеса вибираємо радіально – упорні конічні роликові підшипники легкої серії №7214. Параметри підшипників приведені в табл.1.2.

Таблиця 1.2

351

Так як діаметр вершин витків черв’яка da1 більший за зовнішній діа-

метр підшипника, da1=96>D=80, то для установки черв’яка підшипники встановлюємо в стаканах, зовнішній діаметр яких

DCT = da1 + (2...4)= 96 + (2...4)= 98...100 мм,

приймаємо DCT=100мм.

Конструкція стаканів приведена на рис.1.3

Рисунок 1.3 Конструкція стаканів підшипникових вузлів

Розміри стаканів: δ3=10мм; δ4=1,2δ3=12мм; h = (1,4…1,5)r = (1,4…1,5)2 = 2,8…3 мм, приймаємо h=3мм. Згідно табл.10.13, при DCT=100 мм, діаметри болтів, які кріплять стакан до бобишки – d4=10мм. Діаметри кола отворів і фланця стакана

D1 = DCT + 2d4 =100 + 2 10 =120мм.

DФ = DCT + 4,5d4 =100 + 4,5 10 =145мм.

На рис.1.4 приведена конструкція кришок підшипникових вузлів.

Рисунок 1.4 Конструкції кришок підшипникових вузлів

352

Розміри кришок:δ5=6мм; δ6=1,2δ5 8мм; b1=5мм; с= (1,2…1,5)b1 = 6…7,5мм. Приймаємо с=7мм.

Місце розміщення підшипників черв’яка визначають таким чином. З центра колеса радіусом r1 = 0,5daM 2 + b = 0,5 396 +13 = 211ммпроводимо

дугу. На віддалі l = 0,5DCT + 0,15DCT = 50 +15 = 65ммвід осі черв’яка проводимо пряму, паралельну осі, до перетину з дугою радіуса r1. Провівши через точки перетину прямі, перпендикулярні до осі черв’яка, одержимо торці бобишок підшипникових вузлів, рис.1.5. Радіальна товщина бобишки біля її торця

s = 0,15DCT + 5 = 0,15 100 + 5 = 20мм.

Колова швидкість черв’яка V1 знаходиться в інтервалі 3…5м/с. В цьому випадку зазор між торцями підшипника і бобишки корпуса рівний нулю, тобто торці підшипника і бобишки знаходяться на одній лінії, рис.1.5. Віддаль між торцями бобишок рівна

LT .Б = 2 r12 − (aW −l)2 = 2 2112 − (224 − 65)2 277мм.

Довжина бобишки

lБ = (DaM 2 + 2b + 2δ + 4)− LТ.Б = (396 + 2 13 + 2 11 + 4)− 277 = 85,5мм.

Приймаємо lБ=862мм. 2

Схема установки підшипників черв’яка: ліва опора – плаваюча, радіальний кульковий підшипник легкої серії №208, табл.1.2, права – фіксує переміщення вала в обох напрямах, підшипник здвоєний. При такій схемі теплова деформація черв’яка буде компенсуватись осьовим переміщенням плаваючої опори.

Так як lБ= 86 > 2В +с+b1=40+5+7=52мм, то між кришкою підшипникового правого фіксованого вузла і підшипниками встановлюємо розпірну втулку, рис.1.5.

На рис.1.6 приведена ескізна компоновка установки вала черв’ячного колеса.

Рисунок 1.6 Ескізна компоновка установки вала черв’ячного колеса.

353