5 Эскизная компоновка редуктора

Таблица 11

Материал вала: Сталь 45 ГОСТ1050-88 Механические характеристики: = 780 Мпа; = 540 Мпа; = 335 Мпа.	Размеры ступеней, мм
Быстроходный вал	30	35	42		35	125		108	66		10	125
	45	53	90		20
Тихоходный вал	40	45	53		45	129		110	130
	82	58	90		22
Подшипники	Типо- размер			, мм			Грузоподъемность, кН
Быстроходный вал	207						25,5			13,7
Тихоходный вал	209						33,2			18,6

6 Нагрузки валов редуктора

6.1 Силовая схема нагружения валов редуктора

Направление линии зуба колеса – правое, шестерни – левое.

Вращение быстроходного вала по часовой стрелке.

Рисунок 1

6.2 Определение консольных сил и сил в зацеплении закрытой передачи

Таблица 12 – Силы в зацеплении закрытой цилиндрической косозубой передачи

[5, раздел 6.1, таблица 6.1]

Силы в зацеплении	Значение силы, Н
	на шестерне	на колесе
Окружная
Радиальная
Осевая

Таблица 13 – Консольные силы [6]

Вал	Вид открытой передачи	Характер силы по направлению	Значение силы, Н
Быстроходный	Клиноременная	Радиальные
Тихоходный	Муфта	Радиальные

6.3 Расчетные схемы быстроходного и тихоходного валов. Схемы

нагружения подшипников

Рисунок 2 – Быстроходный вал

Рисунок 3 – Тихоходный вал

6.3.1 Определяем суммарные радиальные опорные реакции

Н;

Н;

Н;

Н.

6.3.2 Определяем суммарные изгибающие моменты в опасных сечениях

;

;

;

.

Таблица 14

Вал	Суммарная радиальная реакция, Н	Радиальная нагрузка подшипника, Н	Суммарный изгибающий момент,	Крутящий момент,
Б	= 2227,5 = 1090,0	= 1090,0 = 2227,5	= 58,86 = 61,38	55,26
Т	= 4506,6 = 5338,2	= 4506,6 = 5338,2	= 250,50 = 378,82	212,25

7 Проверочный расчет подшипников качения

7.1 Проверяем пригодность подшипников 207 быстроходного вала редуктора, работающего с умеренными толчками.

Исходные данные: 2227,5 Н; 1090 Н; об/мин; ч [разделы 1, 2, 6].

Характеристика подшипника: [5, раздел 9, таблицы 9.1, 9.4, 9.5; К27].

7.2 Определяем отношение ,

определяем интерполированием значения 0,21; 2,123 [5, раздел 9, таблица 9.2].

Определяем отношение .

7.3 Определяем эквивалентную динамическую нагрузку , Н, по формуле

Н.

7.4 Определяем динамическую грузоподъемность , Н, подшипника по формуле

.

7.5 Определяем долговечность , ч, подшипника по формуле

Подшипник пригоден .

7.6 Проверяем пригодность подшипников 209 тихоходного вала редуктора, работающего с умеренными толчками.

Исходные данные: 4506,6 Н; 5338,2 Н; об/мин; ч [разделы 1, 2, 6].

Характеристика подшипника: [5, раздел 9, таблицы 9.1, 9.4, 9.5; К27].

7.7 Определяем отношение ,

определяем интерполированием значения 0,195; 2,25 [5, раздел 9, таблица 9.2].

Определяем отношение .

7.8 Определяем эквивалентную динамическую нагрузку , Н, по формуле

Н.

7.9 Определяем динамическую грузоподъемность , Н, подшипника по формуле

.

7.10 Определяем долговечность , ч, подшипника по формуле

Подшипник пригоден .

Таблица 15 – Основные размеры и эксплуатационные характеристики

подшипников

Вал	Подшипник	Размеры, мм			Грузоподъемность, кН
		d	D	B
Б	207	35	72	17	25,5	13.7
Т	209	45	85	19	33,2	18,6

8 Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений

8.1 Проверке подлежат две шпонки тихоходного вала – под зубчатым колесом и под полумуфтой, и одна шпонка на быстроходном валу – под шкив ременной передачи.

8.2 Принимаем шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонки, пазов и длины шпонок назначаем из условия технологичности по ГОСТ 23360-78:

быстроходный вал = 30, = 45 мм - размеры шпонки мм;

тихоходный вал = 40, = 82 мм - размеры шпонки мм;

= 53, = 70 мм - размеры шпонки мм.

8.3 Принимаем материал шпонок - сталь 45 ГОСТ 1050-88 нормализованная,

допускаемое напряжение на смятие = 120 МПа при стальной ступице.

8.4 Определяем площадь смятия , , для каждой шпонки по формуле

где - высота шпонки [5, К42], мм;

- глубина паза вала [5, К42], мм;

- рабочая длина шпонки, мм;

l – длина шпонки [5, К42], мм;

- ширина шпонки [5, К42], мм.

8.5 Проверяем прочность шпонки на смятие по формуле

,

где - напряжение смятия, МПа;

Т – вращающий момент на валу, ;

d – диаметр ступени вала, мм.

Таблица 16 Размеры в миллиметрах

Диаметр вала	b	h		l		,	Т,	МПа	МПа
30	8	7	4	40	32	82,56	55,26	44,62	120
40	12	8	5	80	68	171,36	212,25	61,93
53	12	8	5	63	51	128,52	212,25	62,32

Как видно из расчетов, во всех случаях прочность шпоночных соединений обеспечена.

9 Проверочный расчет валов редуктора

9.1 Проанализировав эпюры [рисунки 2,3], наметим опасные сечения:

быстроходный вал – m.А (два концентратора напряжений – посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью r) и т. , (концентратор напряжения – шлицы); тихоходный вал – m.D (два концентратора напряжений посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью r) и m. (два концентратора напряжений – посадка колеса с натягом и шпоночный паз).

9.2 Определяем нормальные напряжения , МПа, в опасных сечениях вала по формуле

где - расчетные напряжения изгиба, МПа;

- суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, [раздел 6];

- осевой момент сопротивления сечения вала, .

9.3 Определяем касательные напряжений , МПа, в опасных сечениях вала по формуле

где - расчетные напряжения кручения, МПа;

- крутящий момент, [раздел 6];

- полярный момент сопротивления сечения вала, .

9.4 Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетных сечений вала по формулам

;

где - эффективные коэффициенты концентрации напряжений [5, раздел 11.3, таблица 11.2];

- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения [5, раздел 11.3, таблица 11.3];

- коэффициент влияния шероховатости [5, раздел 11.3, таблица 11.4].

9.5 При действии в расчетном сечении двух источников концентрации напряжений учитывают только наиболее опасный из них (с наибольшим отношением или ) - посадка с натягом.

9.6 Определяем пределы выносливости в расчетных сечениях вала , , МПа, по формулам

,

где и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, МПа, [раздел 3].

9.7 Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям по формулам

9.8 Определяем общий коэффициент запаса прочности в расчетных сечениях по формуле

где - допускаемый коэффициент запаса прочности в опасном сечении вала.

Сечение вала	Диаметр, мм		Ми,	Мк,			МПа	МПа
Быстроходный вал			61,38	55,26			14,3	3,2
			58,86	55,26			4,9	1,6
Тихоходный вал			378,82	212,25			41,6	5,8
			250,50	212,25			18,4	3,7

Таблица 17

Сечение вала														S
						МПа
	3,5	2,5	1,0	3,5	2,5	335	195	96	78	14,3	3,2	6,7	24,4	6,5	1,6 … 2,1
			1,0	2,3	2,1	335	195	146	93	4,9	1,6	29,8	58,1	26,5
	4,0	2,8	1,0	4,0	2,8	335	195	84	70	41,6	5,8	2,0	12,1	1,9
	4,3	2,9	1,0	4,3	2,9	335	195	78	67	18,4	3,7	4,2	18,1	1,7

Таблица 18