Привод цепного конвейера

Шпонка для фиксации муфты  на выходном, тихоходном валу редуктора:

Шпонка 16×10×63 ГОСТ 23360-80.

 

Рисунок 8 – Геометрические параметры соединения призматической шпонкой

6.4. Конструирование  основных элементов

Червячные колеса силовых  передач всегда делают составными: венец из антифрикционного сплава, и центр из стального литья, в малонагруженных из чугуна. Венец соединяют с центром при помощи посадки с натягом. При этом обычно делают шесть цилиндрических шпонок.

Размеры конструктивных элементов  колес принимают:

Длина ступицы:              

толщина венца:               

толщина обода:               

ширина буртика насадного  венца:

 

высота бурта:                    

диаметр шпонки:              

высота шпонки:                

толщина диска:                 

диаметр ступицы:              

6.5. Смазка редуктора

Для уменьшения износа и  потерь на трение все трущиеся детали редуктора необходимо надежно смазывать. В данном проекте для смазки передач и подшипников предполагается использовать картерную систему смазки, при которой в масло погружаются венцы зубчатых колес. При их вращении внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает всю поверхность деталей редуктора.

Уровень масляной ванны должен быть таким, чтобы зубья конического  колеса полностью погружались в  масло. Объем масла не менее 0.7…1 литра на 1 кВт, подводимой мощности. Следовательно, в данный редуктор стоит  залить приблизительно 2 литра масла, до уровня контрольного отверстия. Масло заливается индустриальное, жидкое  И-70А ГОСТ 20799-75. (И - масло индустриальное; А - масло без присадок; 70 - класс кинематической вязкости).

 

Рисунок 10. Компоновка редуктора 

7. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТИХОХОДНОГО ВАЛА РЕДУКТОРА НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ ПО ЭКВИВАЛЕНТНОМУ МОМЕНТУ

Крутящий момент:

 

F_r= 1750 (H) – радиальная сила;

F_a= 486,4 (H) – осевая сила;

F_t= 4808 (H) – окружная сила;

Изгибающий момент:

 

При построении эпюр от реальной конструкции, переходим к расчетной  схеме, заменяя опоры соответствующими им реакциями.

Материал вала Сталь 45 ГОСТ 1050-88:

 

 

Для определения реакции  в опорах, составим уравнения равновесия.

Сумма моментов сил относительно первой опоры:

 

 

 

 

Сумма моментов сил относительно второй опоры:

 

 

 

 

Для проверки составим сумму  проекций сил на ось x и y.

Сумма проекций сил на ось  x:

 

Сумма проекций сил на ось  y:

 

Рисунок 9 – Расчетная схема вала редуктора

Расчет ведется по двум сечениям для выявления наиболее опасного:

Сечение I:

Изгибающий момент:

 

 

 

 

 

 

где    W – осевой момент сопротивления (сечения вала с учетом шпонки),

W_p – полярный момент сопротивления (сечения вала с учетом шпонки),

Из формул показанных выше следует:

 

 

 

 

 

 

 

где K_p=1.5 – коэффициент перегрузки машины.

Фактический коэффициент  запаса прочности:

 

Условие прочности выполнено, запас прочности обеспечен.

Сечение II:

Изгибающий момент:

 

 

 

 

где    W – осевой момент сопротивления (сечения вала без учета шпонки),

W_p – полярный момент сопротивления (сечения вала без учета шпонки),

Из формул показанных выше следует:

 

 

 

 

 

 

 

где K_p=1,5 – коэффициент перегрузки машины.

Фактический коэффициент  запаса прочности:

 

Условие прочности выполнено, запас прочности обеспечен. 

8. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТИХОХОДНОГО  ВАЛА РЕДУКТОРА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

Расчет ведется по двум сечениям для выявления наиболее опасного:

Определим запас прочности  из условия прочности:

 

где     – запас прочности по нормальным напряжениям,

- запас прочности  по касательным напряжениям.

Из данного условия  прочности, выразим запас прочности  n в чистом виде:

 

где [n]=2…3 – допустимый запас прочности, предшествующий разрушению.

 

 

где     – эффективные коэффициенты концентрации напряжений,

 – коэффициент упрочнения  материала,

 – масштабный фактор, зависящий от размера,

- коэффициенты  чувствительности материала к  асимметрии цикла нагружения,

 – амплитудные  значения,

 – значения  цикла.

Сечение I.

 – коэффициенты  берутся с учетом напряжения  шпоночного паза в сечении,

;

 – с учетом работы  вала в данном сечении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условие прочности выполнено, запас прочности обеспечен.

Сечение II.

 – коэффициенты  берутся с учетом напряжения  канавки для выхода шлифовального  круга в сечении,

;

 – с учетом работы  вала в данном сечении, на  изгиб и кручение,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условие прочности выполнено, запас прочности обеспечен. 

9. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ТИХОХОДНОГО ВАЛА РЕДУКТОРА

Расчет шпоночного соединения на прочность проводится по напряжениям  смятия:

Рисунок 10 – Расчетная схема шпоночного соединения

Условие прочности:

 

 – допускаемые  напряжения на смятие.

Шпонка для фиксации колеса на валу:

Шпонка 18×11×50 ГОСТ 23360-80:

Т = 1528 (Н∙м) – момент на валу;

l_p – рабочая длинна шпонки:

 

b=18 (мм) – ширина шпонки;

d=61 (мм) – диаметр посадочной части вала;

h=11 (мм) – высота шпонки;

t= 7 (мм) – глубина паза на валу.

 

 

Условие прочности выполнено, запас прочности обеспечен.

Шпонка для фиксации муфты на тихоходном валу:

Шпонка 16×10×60 ГОСТ 23360-80:

Данные для второй шпонки аналогичны, отличие лишь в длине  рабочей части:

 

 

 

Условие прочности выполнено, запас прочности обеспечен.

 

10. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ  ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ДЛЯ ТИХОХОДНОГО ВАЛА НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Для тихоходного вала редуктора  были выбраны – радиально-упорные, роликовые, конические, однорядные подшипники, средней серии 7211А ГОСТ 27365-87. Схема установки подшипников «враспор».

10.1. Определение  сил, нагружающих подшипники

Рисунок 11 – Схема установки и нагружения подшипников вала

Из расчета вала имеем  реакции в опорах 1 и 2:

 

Тогда радиальная нагрузка в этих опорах, действующая, на подшипники найдется:

 

 

Минимальная осевая сила, действующая  на подшипники:

 

где     R – радиальная нагрузка, действующая на подшипник,

e=0,35 – коэффициент минимальной осевой нагрузки.

 

 

Так как 

 

 

Сравнение соотношений с  коэффициентом минимальной осевой нагрузки:

 

Для первого подшипника:

 

Для второго подшипника:

 

Следовательно, X=0,4; Y=1,4,

где     V – коэффициент вращения кольца при вращении внутреннего кольца,

X, Y – коэффициенты динамической радиальной и осевой нагрузок

10.2. Расчет подшипников  на заданный ресурс

Расчет подшипников на заданный ресурс ведется по обоим  опорам:

 

где     – коэффициент долговечности при вероятности безотказной работы 90%,

 – коэффициент,  характеризующий влияние на долговечность  материала подшипника и условий его эксплуатации,

 – для подшипников  данной категории,

 – частота вращения тихоходного вала,

С=84,2 (кН) – базовая радиальная, динамическая грузоподъемность подшипника,

P – эквивалентная радиальная грузоподъемность подшипника:

 

где     R_i - радиальная нагрузка, в опорах действующая на подшипник,

V=1 – коэффициент вращения кольца при вращении внутреннего кольца,

X=0,4, Y=1,4 – коэффициенты динамической радиальной и осевой нагрузок,

 – коэффициент  безопасности при умеренных толчках  и вибрационных нагрузках,

 – температурный  коэффициент (выбирается в зависимости  от рабочей температуры, при t<100˚C).

 

 

Тогда:

 

 

Сравним полученный ресурс с заданным:

 

18526 17000

Полученный ресурс удовлетворяет  требованиям и превосходит его. Следовательно, в ходе эксплуатации редуктора равной 17000 часов, не требуется менять подшипники. Однако подшипник 1 выйдет из строя, по данным расчета, раньше.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Е.П. Устиновский; Ю.А. Шевцов; Ю.К. Яшков; А.Г. Уланов. Многовариантное проектирование зубчатых цилиндрических, конических и червячных передачь с применением ЭВМ. Учебное пособие к курсовому проектированию по деталям машин. Челибинск 1992г.
2. В.С.Березин; В.В.кулешов. Разработка кинематических схем приводов при курсовом проектировании по деталям машин. Учебное пособие. Челябинск 1994г.
3. В.А.Чурюкин; Ю.К.Яшков. Обозначение конструкторской документации. Учебное пособие. Челябинск 1996г.
4. П.П.Сохрин; Е.П.Устиновский; Ю.А.Шевцов. Техническая документация в курсовом проектировании по деталям машин и ПТМ. Учебное пособие. Челябинск 2001г.
5. Ю.А.Шевцов; А.С. Теребов. Разработка компоновки редуктора. Учебное пособие. Челябинск 2007г.
6. П.П.Сохрин; В.В.Кулешов. Проктирование валов. Учебное пособие. Челябинск 2000г.
7. П.П.Сохрин; Е.В.Вайчулис; Е.П.Устиновский и др. Разработка рабочих чертижей деталий передач. Учебное пособие. Челябинск 2000г.
8. Н.П. Сенигов; В.А.Пилатова; А.Л.Решетова; В.А.Краснов. Резьбы, крепежные резьбовые изделия, разъемные и неразъемные соединения деталей, зубчатые передачи. Учебное пособие. Челябинск 2007г.
9. В.С. Поляков; И.Д.Барабаш; О.А.Ряховский. Справочник по муфтам. Ленинград изд. «Машиностроение» 1979г.
10. О.А.Ряховский; С.С.Иванов. Справочник по муфтам. Ленинград «Политех» 1991г.
11. Д.Н.Решетов. Детали машин. Москва «Машиностроение» 1989г.
12. В.И.Анухин. Допуски и посадки 4-е издание. Учебное пособие. С-Петербург изд. «Питер» 2008г.
13. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т.1, 2, 3. – 8-е изд., перераб. и доп. / Под ред. И.Н. Жестковой – М.: Машиностроение, 2001.
14. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. Пособие для машиностроит. спец. учреждений среднего профессионального образования. – 3-е издание, перераб. и доп.  Москва изд. «Машиностроение» 2002г.
15. В.Н. Беляев, И.С. Богатырев, А.В. Буланже Детали машин: Атлас конструкций. Учебное пособие для машиностроительных вузов и др. Под ред. д-ра техн. наук проф. Д.Н. Решетова, 4-е изд., перераб. и доп. Москва изд. «Машиностроение» 1979г.
16. П.Ф.Дунаев; О.П. Леликов. Конструирование узлов и деталей машин. Учебное пособие для машиностроительных специальностей вузов 4-е изд., перераб. и доп. Москва  Высшая школа 1985г.