- •Проектирование вертикального одноступенчатого цилиндрического редуктора
- •Содержание
- •Введение
- •2. Кинематический расчет привода (редуктора)
- •3. Расчет зубчатых колес (зубчатой передачи) редуктора
- •4. Предварительный(ориентировочный) расчет валов редуктора
- •3.1 Построение эпюр изгибных и крутящих моментов
- •4.Уточненный расчет валов
- •6.Проверочный расчет подшипников
- •7. Проверочный расчет ведущего вала по образцу
- •8. Расчет шпонок
- •7. Выбор сорта масла
- •8. Сборка редуктора
- •Заключение
- •Список используемых источников
4. Предварительный(ориентировочный) расчет валов редуктора
Предварительный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Основными критериями работоспособности и расчета валов являются прочность и жесткость. Определение необходимых размеров валов определяется в два этапа: проектировочный расчет и проверочный расчет.
Проектировочный расчет:
Проектировочный расчет выполняют только на кручение. При этом определяют минимальный диаметр из всех участков ступенчатого вала.
Условие прочности на кручение:
Τmax=Tz/Wp=Tz/0.2d^3≤[T], откуда :
Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении МПа
d1= 0.065м , d2=0.083м
Полученное значение округляем до ближайшего из ряда Ra 40.
d1= 67мм , d2=85мм
3.1 Построение эпюр изгибных и крутящих моментов
4.Уточненный расчет валов
Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности для опасных сечений и сравнении их с требуемым (допускаемым) значением.
Ведущий вал:
Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т. е. сталь – 40Х, термическая обработка – улучшение. По табличным значениям при диаметре заготовки до 120 (мм) среднее значение=930 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
МПа.
Коэффициент запаса прочности
,
где амплитуда и среднее напряжение от нулевого цикла
.
При d=17 мм; b=6 мм; t1=3,5 мм:
м3;
Принимаем =1.9, и
ГОСТ 16162-788 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия радиальной консольной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина этой нагрузки для одноступенчатых редукторов на быстроходном валу должна быть 2,5 при.
Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфты равной длине полумуфты l=40 мм, получим изгибающий момент от консольной нагрузки Н*мм.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
Результирующий коэффициент запаса прочности
получается близким к коэффициенту запаса . Это незначительное расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов, рассчитанные по крутящему моменту и согласованные с расточками стандартных полумуфт, оказываются прочными и что учет консольной нагрузки не вносит существенных изменений. Такой большой коэффициент запаса прочности (4,97 и 4,84) объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя.
6.Проверочный расчет подшипников
Расчет подшипников заключается в определении долговечности Ln, которая характеризует вероятный ресурс работы подшипника в зависимости от скорости , нагрузки, температуры и других факторов . Под расчетной долговечностью понимают врем(ч), в течении которого гарантируется 90%-ная надежность работы подшипников при определенных условиях эксплуатации. Если частота вращения пошипника n>10 об/мин, то расчет ведут по динамической грузоподъемности С. Условие роботоспособности подшипника качения имеет вид:
Ln≤(10^6/60n)*(C/Pэ)^m Cp=(60*10^-6*nLh)^1/m*Pэ≤C
где Ср-расчетная динамическая грузоподъемность подшипника, Н; С-динамическая грузоподъемность подшипника(справочная); Рэ-расчетная эквивалентная нагрузка, Н; m-степенной показатель (для шариковых подшипников m=3, для роликовых –m=10/3). Значение Рэ для радиально-упорных шариковых и роликовых подшипников определяют по следующей формуле:
Рэ=(XVFr+Yfa)KbKt
Здесь Х – коэффициент радиальной нагрузки; V-коэффициент, учитывающий вращение колец: при вращении наружного кольца V=1.2; Fr- радиальная нагрузка, Н; Кв=1.1-1.5; Кт- температурный коэффициент, который зависит от теплового режима работы подшипника:
Рабочая температура подшипника,С |
До 100 |
125 |
150 |
175 |
200 |
Кт |
1.0 |
1.05 |
1.1 |
1.15 |
1.25 |
Силы , действующие в зацеплении:
Окружная Р1=2T1/d1=9223H
P2=9490H
Радиальная Рr1=P1*tga/cosb=3418H
Рr2=P2*tga/cosb=3517H
Осевая Ра1=P1tgb=1775H
Ра2=P2tgb=1827H
Реакции опор для ведущего вала в плоскости xy :
Rx1=Rx2=P1/2=4612H
а в плоскости yz
Ry1=1/2l1(Pr1l1+Pa1*d1/2)= 2507H
Ry2=1/2l1(Pr1l1-Pa1*d1/2)= 911H
Проверка Ry1+Ry2-Prl=2507+911-3418=0
Суммарные реакции:
Fr1=R1=√Rx1^2+Ry1^2= 5249H
Fr2=R2=√Rx2^2+Ry2^2= 4832H
Fa1=Pa1=1775H
Подбираем подшипники для вала с шестерней. Выберем подшипник со следующими характеристиками:
Обозначение |
d |
D |
B |
r |
C, kH |
Co, kH |
314 |
70 |
150 |
35 |
3.5 |
80.1 |
63.3 |
Вращается наружное кольцо, поэтому V=1.2
Отношение Fa1/Co=1775/63300=0.028. Этой величине соответсвует e=0.34.
Отношение Fa1/Fr1=1775/5439=0.32<e . Т.к это отношение меньше, чем e, то X=1; Y=0.
Теперь можно вычеслить эквивалентную нагрузку:
Pэl=(1*1.2*5493+0*1775)*1.1*1=6928
Тогда расчетная долговечность , млн.об:
L=(C/Pэl)^3=((80.1*10^3)/6928)^3=1545млн.об.
Тогда расчетная долговечность, ч:
Ln=(10^6/60n1)*L=34338 ч
Подбираем подшипники для вала с колесом. Выберем подшипник со следующими характеристиками:
Обозначение |
d |
D |
B |
r |
C, kH |
Co, kH |
317 |
85 |
180 |
41 |
4 |
102 |
89.2 |
Реакции опор для ведомого вала в плоскости xy:
Rx3=Rx4=P2/2=4745H
в плоскости yz:
Ry3=1/2l2(Pr2l2+Pa2*(d2/2))=3340H
Ry4=1/2l2(Pr2l2-Pa2*(d2/2))=177H
Проверка Ry3+Ry4-Pr2=3340+177-3517=0
Сумарные реакции:
Fr3=R3=√Rx3^2+Ry3^2=5803H
Fr4=R4=√Rx4^2+Ry4^2=4748H
Fa2=Pa2=1827H
Вращается наружное кольцо, поэтому V=1.2.
Отношение Fa2/Co=1827/89200=0.02. Этой величине соответсвтует 0.3
Отношение Fa2/Fr3=1827/6273=0.29<e Т.к. это отношение меньше сем e, то X=1; Y=0.
Теперь можно вычеслить эквивалентную нагрузку :
Pэ2=(1*1.2*5803+0*1827)*1.1*1=7660
Тогда расчетная долговечность , млн .об :
L=(C/Pэ2)^3=((102*10^3)/7660)^3=2361млн.об.
Тогда расчетная долговечность , ч:
Lh=(10^6/60n1)*L=112440ч