Привод электрической лебедки

      Ввиду небольшой мощности червячной передачи толщины стенок крышки корпуса и  его основания выбираются по рекомендации [5], с.217:

       мм.     (6.1)

       мм.

      Примем  толщину стенок d=10 мм.

      Диаметры  болтов выбираем согласно рекомендации [5], с. 219:

• фундаментных (применяем шпильки): М12;
• стяжных на фланец: М10;
• крышек подшипников: М6.

      Высота  фундаментных фланцев 20 мм, соединительный фланец (с двух сторон корпуса) высотой 15 мм. Остальные размеры элементов крышки и основания корпуса определяем графически, исходя из компоновки и минимальных зазоров между подвижными деталями. 

      Крышки  используем с отверстием для манжетного уплотнения и стандартными размерами по ГОСТ 18512-73 и глухие по ГОСТ 18511-73.

      На  выходные концы валов ставим армированные манжеты, ГОСТ8752-79. Для точного регулирования осевого положения червячного колеса применяем регулировочную шайбу (табл.К39, [5], с.425).

 

7. Расчет муфты

 

      

      Рис.7.1 Упругая муфта с торообразной оболочкой 

      По  номинальному моменту выбираем упругую  муфту с торообразной оболочкой (ГОСТ 20884-82).

      T=200 Н×м; ω£260 с^-1; d=d₁=40 мм; l_цил=84 мм; l_кон=60 мм; L_цил=250 мм; D=200 мм.

      При предельных допустимых для муфты смещениях радиальная сила и изгибающий момент от нее невелики, поэтому можно пренебречь этими нагрузками. ([5], с.238). Принимаем F_м=0.

 

8. Проверочный расчет подшипников

1. Подшипниковая пара вала-червяка

 

      Проверим, не будет ли радиальная F_r и осевая F_a нагрузки превышать статическую грузоподъемность, указанную в каталоге, т.е. F_r£C_0r или F_a£C_0a .

      Для эквивалентной статической нагрузки достаточно, чтобы выполнялось неравенство:

      P_0r£C_0r ,      (8.1)

      Определяем  эквивалентную статическую радиальную нагрузку:

      P_0r=X₀×F_r+Y₀×F_a,      (8.2)

где X₀ – коэффициент радиальной статической нагрузки; 
Y₀ - коэффициент осевой статической нагрузки.

      X₀=0,5 согласно табл.7.3, [4], с.106;

      Y₀=0,22×ctga=0,22×ctg14°=0,88.

      P_0r=0,5×769,4+0,88×1840,6=2004,4 Н»2 кН.

      P_0r<C_0r выполнено для подшипника 7305.

      Найдем эквивалентную динамическую нагрузку:

      P_r=(V×X×F_r+Y×F_a)×k_s×k_T,     (8.3)

где V=1 – коэффициент вращения кольца; 
X=0,4 – для конических роликовых подшипников; 
Y=1,66 – для подшипников 7305; 
k_s=1 – для спокойного режима работы; 
k_T=1 – температурный коэффициент.

      P_r=(1×0,4×769,4+1,66×1840,6)×1×1=3363,2 Н.

      Продолжительность действия нагрузки найдем по формуле:

             (8.4)

       мин^-1.

 

      

      Определим скорректированный по уровню надежности ресурс безотказной работы подшипника:

            (8.5)

где a₁=1 – коэффициент долговечности; 
a₂₃=0,5 – коэффициент влияния свойств металла и условий эксплуатации.

       ч.

      L_10h>L_h – условие работоспособности выполнено, подшипник 7305 пригоден.

2. Подшипниковая пара вала червячного колеса

 

      Т.к. тип подшипников один и тот  же, для червячного колеса расчет ведется  по тем же формулам, что и для  вала-червяка.

      По  формуле (7.2) получаем:

      P_0r=0,5×769,4+0,80×306,8=630,1 Н»0,63 кН.

      P_0r<C_0r – условие выполняется для подшипника 7209.

      Эквивалентная динамическая нагрузка:

      P_r=(1×0,4×769,4+1,45×306,8)×1×1=752,6 Н.

      Продолжительность нагружения и ресурс надежности:

       мин^-1.

       ч.

      L_10h>L_h – условие работоспособности выполнено, подшипник 7209 пригоден.

 

9. Проверочный расчет шпоночных  соединений

 

      Проверке  подлежат две шпонки тихоходного  вала – под колесом и полумуфтой и одна шпонка на быстроходном валу – под шкивом ременной передачи.

      Проверка  на смятие ведется из условия прочности:

            (9.1)

где F_t – соответствующая окружная сила на колесе; 
A_см – площадь смятия; 
[s]_см – допускаемое напряжение на смятие.

      F_t находим через крутящий момент и диаметр:

            (9.2)

      Площадь сминаемой поверхности определяется рабочей длиной нескругленной части l_р:

      A_см=(0,94×h-t₁)×l_р,     (9.3)

где t₁ – глубина паза вала; 
l_р=l-b.

      Значение  [s]_см=110 Н/мм² – для шкива и полумуфты;

      [s]_см=55 Н/мм² – для ступицы червячного колеса.

      Подставив значения, получаем:

      1) Шпонка под шкив:

       Н.

      A_см=(0,94×5-3)×7=11,9 мм².

       Н/мм².

      s_см<[s]_см – условие выполнено, шпонка выбрана верно.

      2) Шпонка под колесо:

       Н.

      A_см=(0,94×10-6)×34=115,6 мм².

       Н/мм².

      s_см<[s]_см – условие выполнено, шпонка выбрана верно.

      3) Шпонка под полумуфту:

       Н.

      A_см=(0,94×8-5)×38=95,8 мм².

       Н/мм².

      s_см<[s]_см – условие выполнено, шпонка выбрана верно.

 

10. Проверочный расчет валов

 

      Расчет  ведем по коэффициенту запаса прочности:

      s³[s].      (10.1)

      Допускаемый коэффициент примем [s]=1,5.

1. Вал-червяк

 

      Определим опасные сечения вала-червяка.

      1-е  – посадочный диаметр ведомого  шкива ременной передачи со  шпоночным пазом;

      2-е  – переход между впадинами  витков червяка и 3-ей ступенью вала.

      Определяем  нормальные напряжения (изгибные) по формуле:

            (10.2)

где M – суммарный изгибающий момент в сечении; 
W_нетто – осевой момент сопротивления сечения вала.

      M₁=48,4 Н×м – для ступени с витками.

      M₂=5,75 Н×м – для ступени под шкив.

      Т.к. диаметр впадин витков червяка намного  больше диаметра 3-ей ступени вала, принимаем  для расчета осевого момента  сопротивления формулу для обычного круглого сечения:

      W_нетто1=0,1×d³.     (10.3)

      W_нетто1=0,1×40³=6400 мм³.

      Для ступени под шкив формула имеет  вид:

           (10.4)

       мм³.

       Н/мм².

       Н/мм².

 

      

      Определяем  амплитудные касательные напряжения в тех же сечениях из расчетной формулы как половину напряжений кручения:

       ,     (10.5)

где M_к - крутящий момент; 
W_rнетто – полярный момент инерции сопротивления сечения вала.

      M_к=T_ч=9,23 Н×м.

      W_rнетто1=0,2×d³.     (10.6)

      W_rнетто1=0,2×40³=12800 мм³.

           (10.7)

       мм³.

       Н/мм².

       Н/мм².

      Определим коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений:

            (10.8)

            (10.9)

где K_s и K_t - эффективные коэффициенты концентрации напряжений; 
K_d – коэффициент влияния абсолютных размеров сечения 
K_F – коэффициент влияния шероховатости; 
K_у – коэффициент влияния поверхностного упрочнения.

      По  табл.11.2-11.5, [5], с.257-259 имеем:

      K_s1=2,45; K_t1=2,25.