Расчет цилиндрической передачи редуктора

3. Расчетная схема тихоходного вала

     На  рисунке 8.6 представлен эскиз тихоходного вала.

 

 

Рисунок 8.6 – Эскиз тихоходного вала

 

     

4. Циклограмма нагружения тихоходного вала

     Проверку  на выносливость проводим для тихоходного  вала, так как он является наиболее нагруженным. Основными нагрузками являются силы от передач. Расчетная схема вала на рисунке 8.6. При расчете принимаем, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу в центре своей ширины.

     Ниже  представлены эпюры нагружения вала (рисунки 8.7 – 8.17).

 

 

     Рисунок 8.7 - График радиальных сил в вертикальной плоскости

 

 

     Рисунок 8.8 - График радиальных сил в горизонтальной плоскости

 

 

     Рисунок 8.9 - График изгибающих моментов в вертикальной плоскости

 

 

     Рисунок 8.10 - График изгибающих моментов в горизонтальной плоскости

 

     Рисунок 8.11 - График крутящих моментов

 

 

     Рисунок 8.12- График прогиба вала в вертикальной плоскости

 

 

     Рисунок 8.13 - График прогиба вала в горизонтальной плоскости

 

 

     Рисунок 8.14 - График относительных углов закручивания сечения вала

 

 

     Рисунок 8.15 - График касательных напряжений при кручении

 

 

     Рисунок 8.16 - График эквивалентных напряжений (IV т. точности)

 

     Рисунок 8.17 - График коэффициента запаса прочности вала

 

     Вывод: минимальное значение коэффициента запаса прочности равно

~ 4,9, что больше допустимого 1,8. Вал удовлетворяет условиям прочности.

 

     

5. Расчет  подшипников на грузоподъемность и долговечность в Shaft2D.

     Расчет  подшипников на грузоподъемность и  долговечность производился в среде  COMPAS v10. Результаты расчетов приведены на рисунке 9.1.

     

     Рисунок 9.1 - Расчет подшипников на грузоподъемность и долговечность

6. Расчет подшипников на тепловыделение

     

 

     Рисунок 9.2 - Расчет подшипников на тепловыделение

 

     Вывод: успешность пройденной проверки и высокий ресурс работы, говорит о правильном выборе подшипников. Ресурс подшипника в 3,2 раз больше требуемого.

 
 
 

 

     

7. Расчет  шпонок на смятие (тихоходный вал)

     

     Рисунок 10.1 - Расчет подшипников на тепловыделение

 

     Призматические  шпонки, применяемые в проектируемом  редукторе, проверяем на смятие.  Условия прочности

 
 

     где - рабочая длина призматической шпонки.

      - допускаемое напряжение  на смятие ().

 

     На  тихоходном валу две шпонки:

 

      - Шпонка 16x10x40 ГОСТ 23360-78 (для колеса)

 

     - Шпонка 12x8x50 ГОСТ 23360-78 (на конце вала)

6. Проектирование  привода

1. Обоснование выбора муфты

     При соединении вала двигателя и входного вала редуктора могут возникнуть погрешности. Связанны они с погрешностью обработки отверстий крепления  к раме и погрешности установки  двигателя и редуктора. Для компенсаций  этих погрешностей необходимо использовать компенсирующую муфту. Такой муфтой является муфта с резиновой звездочкой, кроме того при пуске двигателя  эта муфта снизит ударные нагрузки в редукторе за счет крутильной податливости, обеспечиваемой упругим элементом. Такая муфта состоит из 2х полумуфт и резинового элемента.

     Общий чертеж муфты с резиновой звездочкой приведен на рисунок 11.1

     

 

     Рисунок 11.1 – Муфта с резиновой звездочкой

 

     Для конструирования рамы воспользуемся  прокатом, а именно швеллер. Номер  швеллера выбирается исходя из максимальной длины привода. В данном случае –  расстояние от защитного кожуха электродвигателя до конца тихоходного вала равно 710.

     Вычислим  необходимую высоту швеллера по формуле:

 

     .

     Округляя  в большую сторону, номер профиля  швеллера 8. Для упрощения конструирования  берем прямой швеллер.

     Платики для установки на них редуктора возьмем с припуском на обработку, чтобы после обработки высота их составляла 7 мм.

     Отверстия для крепления электродвигателя выбираются с зазором в 1 мм под  болт крепления электродвигателя, диаметр  которого 12.

     Отверстия для крепления редуктора к  фундаменту с зазором в 1 мм, исходя из того что взят диаметр 16 для болтов крепления рамы к фундаменту. Минимальное  число болтов крепления 6. Для крепления  данного привода использовалось 8 болтов. Для крепления рамы возьмем болты с коническим концом.

2. Расчет  болтов крепления  редуктора к раме привода

     Исходные  данные:

       – вращающий момент на  входном валу редуктора,

       – вращающий  момент на выходном валу редуктора,

      - количество болтов, крепящих  корпус редуктора к раме,

      - коэффициент внешней нагрузки,

      - коэффициент безопасности,

       - толщина упругого элемента,

      - делительный диаметр звездочки,

      .

 

     Размеры опорной поверхности основания  редуктора (см. рисунок 11.2):

      ,

      ,

      ,

      ,

      ,

      .

 

     На рисунок 11.2 приведены нагрузки, действующие на болты крепления.

 

 

     Рисунок 11.2 – Нагрузки, действующие на болты крепления

 

     На  входном валу стоит муфта с  упругим элементом - звездочкой. Нагрузка, действующую на входной вал от муфты определяется

по формуле:

 

 

     Окружная  сила, действующая на валу определяется по формуле:

 

 

 

 

     где - толщина упругого торообразного элемента, м;

      - момент на входном валу, .

     На  выходном валу стоит звездочка. Нагрузка от звездочки рассчитывается по формуле:

 

 

 

     Внешняя нагрузка, действующая на наиболее нагруженный болт, рассчитывается по формуле:

 

 

 

     Принимаем (коэффициент внешней нагрузки) и υ=3.

     Усилие  затяжки болта определяем по формуле:

 

 

.

 

     Площадь опорной поверхности редуктора (стыка) находим по формуле:

 

 

 

     Момент  инерции площади опорной поверхности  стыка относительно оси y рассчитываем по формуле:

 

 

     Момент  инерции площади опорной поверхности  стыка  относительно оси х рассчитываем по формуле:

 

.

 

     Проверяем условия не раскрытия стыка по формуле:

 

 

 

 

     Расчетное усилие, действующее на болт определяем по формуле:

 

 

 

     Примем  =245 МПа.

     Допускаемое напряжение при расчете на статическую  прочность определяем по формуле:

 

 

 

     Внутренний  диаметр резьбы болта определяем по формуле:

 

 

 

     Рассчитываем  диаметр болта с учетом шага и  принимаем из стандартного ряда значений, мм:

 

 

 м.

 

     Вывод: принимаем болт крепления до диаметра 12, т.к. болт крепления крышки редуктора = 10, следовательно болт крепления к раме 1- мы взять не можем. Рекомендуемый диаметр болта крепления 1.2*10=12мм.

1. Смазывание  передачи и подшипников

     Для уменьшения потерь, мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для  предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты поверхности деталей должны иметь надежную смазку.

     Для смазывания передачи применяем картерную  систему. В корпус редуктора заливается масло так, чтобы венцы колес  были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает  поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

     Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, и чем выше контактные давления в  зацеплении, тем большей вязкостью  должно обладать масло. Поэтому требуемую  вязкость масла определяем в зависимости  от контактного напряжения и окружной скорости колес.