Курсовой проект вариант 5 (Косозубая цилиндрическая передача) / Detali_mashin_Kursovoe_proektirovanie_Dunaev_Lelikov_2004

Конструирование стакана и крышек подшипников. Примем для опор входного вала конструкцию стакана по рис. 7.1, б. Размеры конструктивных элементов стакана (мм):

Поскольку стакан перемещают при сборке для регулирования осевого положения конической шестерни, принимаем посадку стакана в корпус 0120 Hlljs6.

Крышки подшипников примем привертными: для входного

Смазывание и уплотнения. Окружная скорость конического колеса

V = nd„anl 60000 = 3,14 . 224,96 • 144,4 / 60000 = 1,7 м/с.

Контактные напряжения Оц ~ 584 Н/мм1 По табл. 8.1 и 8.2 принимаем масло И-Г-А-32. Система смазывания - картерная. Глубина погружения конического колеса в масляную ванну = 35 мм (должны быть полностью погружены зубья колеса).

Примем для входного вала редуктора манжетное уплотнение (см. табл. 19.16), а для выходного вала - комбинированное: уплотнение упругой стальной шайбой по типу рис. 8.20 в сочетании с ш^елевым уплотнением и формой канавки по рис. 8.21, а.

Конструкцию корпуса конического редуктора принимаем по типу рис. 11.15.

308

Толщина стенки корпуса

5 = 1,3 Vr = 1,3^293,4 = 5,38 мм.

В соответствии с условием (11.1) принимаем 5 = 6 мм. Толщина стенки крышки 5] = 6 мм. Размеры прилива для размещения комплекта вала конической шестерни: = + 5 = 160 + 5 = 165 мм, D% = 1,25Z) + 10 = 1,25 • 120 + 10 = 160 мм. Другие элементы корпуса (см. разд. 11.1): h] = 3 мм; b = 10 мм; bi = 10 мм;/= 3 мм; 1= 12 мм; Dq= 130 мм; А'=63 мм.

Диаметр винтов для соединения крышки с корпусом

d= 1,25 Vr = 1,25V293,4 = 8,3 мм.

Всоответствии с условием (11.2) принимаем Ml О, число винтов 2 = 8. Диаметр отверстия для винта в крышке б/о = И мм (см. табл.

11.1). Диаметр конического штифта = 8 мм.

Диаметр винта крепления корпуса к раме (плите) d^ = 1,25J = = 1,25 • 10 = 12,5 мм. Принимаем Ml 2, число винтов z = 4. Диаметр отверстия для винта с/о = 15 мм (см. табл. 11.1). Места крепления редуктора к раме (плите) оформляем по рис. 11.8. Толщина лапы - 20 мм; Ло = 50 мм; глубина ниши - 27 мм; ширина опорной поверхности - 45 мм.

На рис. 13.5 приведен в качестве примера чертеж конического редуктора.

13.3. Конструирование червячного редуктора

Расчет червячной передачи см. разд. 3.4.3. Эскизная компоновка редуктора приведена на рис. 3.15. По условию примера - производство среднесерийное. Примем первоначально центр червячного колеса литой из серого чугуна марки СЧЗО, венец наплавленный. Формы наплавленных венцов, представленные на рис. 4.13, равноценны. Выберем вариант по рис. 4.13, в.

По формулам разд. 4.1 и 4.6 получены следующие размеры конструктивных элементов червячного колеса (мм):

309

и*

Рис. 13.5

ы

Рис. 13.5 (продолжение)

Размеры конструктивных элементов червяка приведены на рис. 3.15. Уточнение этих размеров может произойти в процессе конструирования опор, крышек подшипников, уплотнений, корпуса.

Для передачи вращающего момента Т= 800 Н м с червячного колеса на вал применим соединение с натягом. Примем предварительно в качестве материала вала сталь марки 45 (GTI = 650 Н/мм^, Е\=2,\ • 10^ Н/мм^, |ii = 0,3; табл. 12.8), материала центра колеса чугун марки СЧЗО (ао,2 = 140 Н/мм^ Ег = 0,9 • Ю^Н/мм^ Цг = 0,25). Пользуясь методикой подбора посадок с натягом, изложенной в разд. 5.3 (пример подбора посадки см. разд. 13.1 настоящей главы), получаем при сборке запрессовкой:

По условию прочности чугунного центра посадку выбрать невозможно, так как максимально допустимый по прочности центра натяг [Л^тах меньше минимального необходимого натяга [TVJmm (108 мкм < 145,2 мкм).

Если осуществить соединение нагревом колеса, то изменяются следующие величины (остальные сохраняют свои значения):

В этом случае также невозможно подобрать посадку, так как [Л^шах « [N]rmn (108 МКМ « 106 МКМ).

Следовательно, серый чугун в качестве материала для центра колеса непригоден. Примем для центра сталь марки 45 (Gj2 = 540 Н/мм^, см. табл. 12.8). Если соединение колеса с валом будем осуществлять запрессовкой, то по сравнению с первым вариантом расчета изменятся следующие величины:

Посадка выбрана с помощью табл. 5.5 по условиям: М^^п > [Л^тт

( 81 м к м > 7 9 м к м ) и Л^тах < [Л]тах ( 1 2 3 МКМ < 199 м к м ) .

312

Если соединение осуществить нагревом.голеса, то изменятся

следующие параметры:

Для выбранной посадки A^^in > [N]rnin (52мкм > 46,2 мкм) и

М< [Л^тах (87 мкм < 199 мкм), см. табл. 5.5.

Окончательно выбираем для соединения червячного колеса с валом 071 //7//6, способ сборки - нагрев колеса до температуры 134

Расчет шпоночных соединений. Для передачи вращающего момента Т= 55,5 • 10^ Н мм со шкива на вал червяка применим шпоночное соединение. По табл. 19.11 для диаметра вала 30 мм: b = 8,0 мм, h = 1 мм, /] = 4 мм. Длина шпонки / = 32 мм, рабочая длина шпонки /р = / - 6 = 32 - 8 = 24 мм.

Расчетные напряжения смятия

IT 2-55,5-10^ = 51 H W , 30(7-4)24

что меньше [а]см = 90 Н/мм^ для чугунной ступицы шкива.

Для расчета шпоночного соединения на коническом конце вала червячного колеса найдем диаметр в среднем сечении участка длиной / = 84 мм:

=0,05/=56-0,05 • 84 = 51,8 мм.

Шпонка призматическая (см. табл. 12.5): 6 = 14 мм, Л = 9 мм, t\ = 5,5 мм. Длина шпонки / = 80 мм, рабочая длина /р= / - 6 = 80 - 14 = = 66 мм.

Расчетные напряжения смятия при передаче вращающего момента Г =80010^ Н мм:

что допустимо при установке стальной полумуфты ([а]см = 140 Н/мм^).

313

Определение реакций опор. Расчетные схемы для определения реакций опор валов червячного редуктора приведены на рис. 13.6 при вращении вала червяка (с правой нарезкой) по ходу часовой стрелки. Силы в зацеплении: Fa = Fai = 1529 Н, Fa\ = Fa= 7055 Н, Fr = 2606 Н. Сила, действующая на входной конец вала червяка, определена из расчета ременной передачи и составляет Fp = 968 Н. Силу, действующую на выходной конец вала червячного колеса, примем в соответствии с рекомендациями ГОСТ Р 50891-96

=125л/г = 1 2 5 л / Ш = 3 5 3 5 Н.

На рис. 13.6 /з и /б - это расстояния между точками приложения к подшипникам радиальных реакций соответственно на валу червяка и червячного колеса. Их находят по зависимостям, приведенным на с. 132 (см. также рис. 6.2).

J

г ^лг

Bi

'iS

Рис. 13.6

Для вала червяка примем предварительно подшипники роликовые конические 7208А. Схема установки подшипников - враспор. Из табл. 19.24 выписываем: 40 мм, Z) = 80 мм, Г= 20 мм, е = 0,37. Расстояние между заплечиками вала по компоновочной схеме /т = = 200 мм (рис. 3.15). Тогда расстояние между широкими торцами наружных колец подшипников /„ = /т + 2Г = 200 + 2 • 20 = 240 мм. Смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника

314

а = 0,5[Г-ь {d + D)el3] = 0,5 [20 + (40 ^ 80) 0,37 / 3]» 17,4 мм.

Искомое расстояние /з равно /з = /„ - 2а = 240 - 2 • 17,4 « 205 мм.

Для вала червячного колеса примем подшипники роликовые конические 7212А. Схема установки подшипников - враспор. Из табл. 19.24 выписываем: d= 60 мм, Z) = 110 мм, Г= 24 мм, е = 0,4. Расстояние между заплечиками вала по компоновочной схеме k = 80 мм; между широкими торцами наружных колец подшипников /„ = 80 + 2 х X 24 = 128 мм. Смеш:ение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника

а= 0,5[Г+ {d^D)en] = 0,5[24 + (60 + 110) 0,4 / 3] = 23,3 мм. Отсюда искомое расстояние 4 равно

/б = / п - 2 а = 128 - 2 . 23,3 « 82 мм.

Другие линейные размеры, необходимые для определения реакций, берем по компоновочной схеме (см. рис. 3.15) и результатам предыдущего расчета: А = 100 мм, /2 = 102 мм, d\ = 78,75 мм, U = = 120 мм, /5 = 41 мм, di = 226,8 мм.

Вал червяка. Из условия равенства нулю моментов сил в опорах ^ и по рис. 13.6 имеем:

- в плоскости XOZ

Rat = REV = Fn/2 = 1529 / 2 = 764,5 Н;

-в плоскости YOZ

ЕМа = 0; -F,h + Fr h + Fai d, / 2 -Лбв/з = 0;

= 0 - реакции найдены правильно.

Суммарные реакции опор для расчета подшипников:

315

Вал червячного колеса. Из условия равенства нулю моментов сил в опорах Д и £ по рис. 13.6 имеем:

- в плоскости XOZ

Лдг = Лег = Fal2 = 7055 /2 = 3527,5 Н;

-в плоскости YOZ

= (1529-226,8/2-2606-41)/82 = 811 Н.

Проверка: ZF= Л д а + - Лев = 8II + 2606 -3417 = 0 - реакции найдены правильно.

Суммарные реакции опор:

^д = -iKb + л ^ = V 8 1 3 5 2 7 , 5 ^ = 3620 Н.

+=V341743527,5^ =4911 Н.

Направление консольной нагрузки FK заранее не известно. Поэтому отдельно находят реакции опор от действия силы FR. Полную реакцию каждой опоры, соответствующую наиболее опасному случаю нагружения, находят арифметическим суммированием результирующих от сил в зацеплении (Лд и ЛЕ) И реакций от консольной нагрузки (Лдк и Лек соответственно).

Реакции от консольной силы FR:

2:Мд = 0; - F K / 4 + Л е к / 6 = 0 ;

316

Проверка: -Fk + Ядк - Rek = -3535 + 8708 - 5173 = О - реакции найдены правильно.

Полные реакции опор для расчета подшипников:

Ягд = Ял + Лдк = 3620 + 8708 = 12328 И; = ЛЕ + Лек = 4911 + 5173 = 10084 Н.

Подбор подшипников для вала червяка. Частота вращения входного вала с учетом фактического значения передаточного числа ременной передачи « = «э / Wpn = 1410 / 2,68 = 526,1 мин\ d= 40 мм; требуемый ресурс L\oah = 20 ООО ч. Схема установки подшипников - враспор. Радиальные реакции опор: Кк = 1581 И; Л^-Б = 2320 И. Вал нагружен осевой силой Fa\ = 7055 Н. Возможны кратковременные перегрузки до 150 % номинальной нагрузки. Условия эксплуатации подшипников - обычные. Ожидаемая температура работы /раб = 77 ...

... 98

Предварительно назначены подшипники роликовые конические легкой серии 7208А. Из табл. 19.24 для этого подшипника выписываем: Сг = 58300 Н; е = 0,37; 7= 1,6. Для определения осевых нагрузок на опоры приведем схему нагружения вала (рис. 13.6) к виду, представленному на рис. 6.4, а. Получим: Rr\ = Rr\ = 1581 Н; Кг = Rrb = 2320 Н; Fa = F^x =7055 И.

Определяем осевые составляющие:

7?,, = 0,83 е Лн = 0,83 • 0,37 • 1581 = 485,5 И;

Л,2 = 0,83 е /1г2 = 0,83 • 0,37 . 2320 = 712,5 И.

Так как < Rsi (485,5 < 712,5) и > (7?,2 - Rsx) [7055 > (712,5 - - 485,5)], то в соответствии с табл. 6.2 находим осевые силы, нагружающие подшипники:

Rax = Rsx = 485,5 И; Rai = Rax + Fa= 485,5 + 7055 = 7540,5 И. Отношение Rax / (VRrx) = 485,5 / (1 • 1581) = 0,307, что меньше

317