1.8 Эскизное проектирование редуктора

Исходные данные для проектирования:

• Т_= Т_вх = 126,4 Нм; Т₂ = Т_пр = 417,5 Нм; Т₃ = Т_вых = 1102,3 Нм;

• Диаметр вала электродвигателя d_дв = 48мм;

• Межосевое расстояние быстроходной ступени a₁= 140мм;

• Делительные диаметры шестерни и колеса быстроходной ступени d₁ = 63,45мм и колеса d₂ = 216,6мм;

• Диаметры впадин зубьев шестерни d_f1 = 58,4 мм и колеса d_f2 = 211,6мм;

• Диаметры вершин зубьев шестерни d_a1 = 67,4 мм и колеса d_a2 = 220,6мм;

• Модуль m_n = 2 мм;

• Ширина шестерни b₁ = 47 мм и колеса b₂ = 42 мм;

• Межосевое расстояние тихоходной ступени a₂= 220 мм;

• Делительные диаметры шестерни и колеса тихоходной ступени: d₃ = 120мм, d₄ = 320 мм;

• Диаметры впадин зубьев шестерни d_f3 = 110 мм и колеса d_f4 = 310 мм;

• Диаметры вершин зубьев шестерни d_a3 = 128 мм и колеса d_a4 = 328 мм;

• Модуль m = 4 мм;

• Ширина шестерни b₃ = 95 мм и колеса b₄ = 90 мм;

• Окружная скорость передачи V = 1,8 м/с;

• Передаточное число быстроходной U_цил1 = 3,42 и тихоходной U_цил2 = 2,67 ступеней.

Проектировочный расчет быстроходного вала

Предварительное значение диаметра входного конца быстроходного вала

d_В1=(формула 15.1 [2]),

где [_к] = 20…25 МПа  пониженное допускаемое напряжение на кручение.

d_В1=

Так как в задании предусмотрено согласование входного вала редуктора с валом электродвигателя с помощью муфты, то необходимо выбрать d_В1 в соответствии с размерами полумуфты.

Известно, что вращающий момент на быстроходном валу редуктора T₁ = 126,4 Нм, диаметр вала электродвигателя d_дв = 48мм.

В качестве соединительной муфты выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую ГОСТ 21424-75 (таблица 10.1 Приложения).

Поскольку эта муфта допускает сочетание полумуфт разных типов и исполнений, то выбираем цилиндрическую форму входного конца быстроходного вала редуктора.

Определяем расчетный момент T_р = к T₁ ,где к – коэффициент режима работы (для приводов конвейеров принимают к = 1,1…1,4).

Т_р = 1,25  126,4 = 158 Нм.

Окончательно выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 710-45-I.1-48-I.1 ГОСТ 21424-75. При этом значение расчетного момента Т_р=158 Нм значительно меньше величины номинального вращающего момента 710 Нм, который может передавать муфта. Это обеспечит ее работу с запасом прочности. Чтобы чрезмерно не увеличивать размеры и вес быстроходного вала редуктора, примем диаметр его входного конца минимально возможным, т.е. увеличим его предварительное значение с d_В1=30,3 мм до d_В1=45мм. По таблице 10.1 Приложения принимаем длину входного участка быстроходного вала (для исполнения 1) l_В1=110мм.

Диаметр вала в месте посадки подшипника d_П1 = d_В1+2t_цил , где t_цил = 4 мм (таблица 8.3 Приложения).

d_П1=45+24=53 мм. Значение d_П1 округляет до числа, кратного 5: d_П1=55мм.

Диаметр буртика подшипника

d_БП1= d_П1 + 3r = 55 + 3  3 = 64мм (величина r=3мм взята из таблицы 8.3 Приложения); принимаем d_БП1= 65мм.

Длина посадочного участка вала под подшипник со стороны входного конца:

ℓ_П1 1,4  d_П1 = 1,4  55 = 77мм. По таблице 1.1 Приложения округляем ℓ_П1 до 80мм.

Проектировочный расчет промежуточного вала

Предварительное значение диаметра вала под колесо

d_К2= , гдеТ₂ = 417,5 Нм; [_K]= 10…15 МПа.

d_К2= мм;d_К2= 55мм (Таблица 1.1 Приложения).

Примем диаметр промежуточного вала в месте посадки подшипника

d_П2 = d_К2 = 55мм. Предварительное значение диаметра буртика подшипника промежуточного вала d_БП2 = d_П2 + 3r = 55 + 3  3 = 64мм; d_БП2 = 65мм.

Проектировочный расчет тихоходного вала

Предварительное значение диаметра выходного конца тихоходного вала:

d_В3 = , гдеТ₃= 1102,3 Нм; _к = 20…25 МПа;

d_В3 = мм;d_В3=60мм; ℓ_В3=105мм (таблица 8.1 Приложения);

d_П3 = d_В3 +2  t_цил = 60 + 2  3,5 = 67мм; d_П3 = 70мм.

d_БП3 = d_П3 + 3  r = 70 + 3  3 = 79мм; d_БП3 = 80мм. d_К3 = d_П3 = 70мм.

l_П3 = 1,2  d_БП3 = 1,2  70 = 84мм. Округляем l_П3 до 85мм.

Выбор конструктивной формы колес и расчет элементов корпуса

редуктора

Форма зубчатых колес зависит от типа производства и схемы редуктора. В единичном или мелкосерийном производстве при изготовлении цилиндрических колес длину ступицы ℓ_ст посадочного отверстия колеса желательно принимать равной или больше шириныb₂зубчатого венца(ℓ_ст  b₂). Принятую длину ступицы согласуют с диаметром посадочного отверстияd_К2 (d_К3):

ℓ_ст = (0,8…1,5) d_К2,обычно ℓ_ст = (1,0…1,2) d_К2.

При ℓ_ст>b₂ выступающую часть ступицы располагают по направлению действия осевой силы в зацеплении. Диаметр ступицы для стали:d_ст=(1,5…1,55)d_К .

Рассчитаем размеры ступицы:

для промежуточного вала: ℓ_ст2 = (0,8…1,5) 55=44…82,5мм>b₂ =42 мм. Примемℓ_ст2 = 56мм;d_ст2=(1,5…1,55)55 = 82,5…85,3 мм. Примемd_ст2=85 мм;

для выходного вала: ℓ_ст3 = (0,8…1,5) 70=56…105мм.Примемℓ_ст3 = b₄ = 90мм;d_ст2=(1,5…1,55)70 = 105…108,5 мм. Примемd_ст2=105 мм;

По рекомендациям из 1толщина стенки корпуса:

 = 1,12 = 1,12мм; = 7мм ( 6мм).

Внутренний зазор корпуса х = (1,1…1,2) = 7,7…8,4мм. Примемх=8мм.

Расстояние между дном корпуса и поверхностью колеса b₀  4х; b₀ = 32мм.

Рисунок 3 – Эскизный проект редуктора

Предварительно выбираем шариковые радиальные подшипники легкой серии (таблица 9.3 Приложения)

Обозначение подшипника		Размеры, мм			Грузоподъем-ность, кН
		d	D	B	Cг	C0г
Быстроходного вала	211	55	100	21	43,6	25
Промежуточного вала	211	55	100	21	43,6	25
Тихоходного вала	214	70	125	24	61,8	37,5

Проверка конструктивных ограничений

Определим условие размещения подшипников валов тихоходной ступени

а₂  (D₂ + D₃) /2 +Δ_ПТ, гдеΔ_ПТ =2 = 2мм

а₂ = 220 > (100 + 125) / 2 + 20,8 = 133,3мм - условие выполняется.

Условие размещения колеса быстроходной ступени:

а₁  (D₁ + D₂) /2 +Δ_ПБ, гдеΔ_ПБ =2 = 2мм.

2 + 140 > (100 + 100) / 14,9 = 114,9мм - условие выполняется.

Смазка подшипников

При окружной скорости вращения V = 1,8м/с> 1м/с подшипники качения смазывают брызгами масла, залитого в редуктор для смазки передач.

Эскизный проект приведен на рисунке 3.