Вертикальный редуктор

осевая  сила на шестерне F_a1 = 0,364F_tsind₁ = 0.364×8363×0,451 = 1374 H;

радиальная  сила на шестерне F_r1 = 0,364F_tcosd₁ = 0,364×8363×0,892 = 2716 H;

осевая  сила на колесе F_a2 = – F_r1;

радиальная  сила на колесе F_r2 = – F_a1; 

5.4 Проверочный расчет 

      Проверим  напряжения изгиба зубьев шестерни и  колеса: 

s_F2 = Y_F2Y_bF_tK_FaK_FbK_Fv/(J_Fbm_te) ≤ [s_F2];

s_F1 = s_F2Y_F1/Y_F2 ≤ [s_F1],

где K_Fa – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

     K_Fv – коэффициент динамической нагрузки;

Y_F – коэффициенты формы зуба шестерни и колеса, которые определяются в зависимости от эквивалентных чисел зубьев шестерни z_v1 и колеса z_v2;

     Y_b – коэффициент наклона зуба. 

z_v1 = z₁/сosd₁ = 43/cos26,8° = 48;

z_v2 = z₂/сosd₂ = 85/cos63,2° = 188. 

s_F2 = 3,6×1×8363×1×1×1,07/(0,85×56×4,10) = 164,9 < 256 Н/мм²;

s_F1 = 164,9×3,61/3,6 = 165,4 < 294,1 Н/мм², 

условие выполнено.

 

6 Конструирование корпуса редуктора 

      Определим толщину стенки корпуса 

d = 1,2 Т^1/4 = 1,2∙(678)^1/4 = 6,12 ³ 6 мм, 

где Т – вращающий момент на тихоходном валу.

      Принимаем d = 7 мм. 

      Зазор между внутренними стенками корпуса  и деталями 

а = (L)^1/3 + 3 = 470^1/3 + 3 = 11 мм. 

Расстояние  между дном корпуса и поверхностью колеса b₀ » 4a= 44 мм. 

     Диаметры  приливов для подшипниковых гнезд: 

вал 1: для закладной крышки D'_П = 1,25D + 10 = 1,25∙80 + 10 = 110 мм,

вал 2: для привертной крышки D_П = D_ф + 6 = 124 + 6 = 130 мм,

вал 3: для закладной крышки D'_П = 1,25D + 10 = 1,25∙110 + 10 = 148 мм, 

где D – диаметр отверстия под подшипник, мм;

     D_ф – диаметр фланца крышки подшипника, мм. 

      Диаметры  винтов привертных крышек подшипника: d₂ = 8 мм, число винтов: z₂ = 4.

      Диаметр винтов крепления крышки к корпусу находим по формуле 

d = 1,25(Т)^1/3 = 1,25∙(678)^1/3 = 10,98 ≥ 10 мм, 

где Т – момент на тихоходном валу редуктора. Принимаем d = 12 мм.

      Размеры конструктивных элементов крепления  крышки редуктора к корпусу (для болтов):

ширина  фланца крышки корпуса K = 2,35d = 28,2 мм,

расстояние  от торца фланца до центра болта  С = 1,1d = 13,2 мм.

диаметр канавки под шайбочку D » 2d = 24 мм.

высота  прилива в корпусе h = 2,5d = 30 мм.

      Для винтов: K₁ = 2,1d = 25,2 мм, С₁ = 1,05d = 12,6 мм.

      Высоту  прилива в крышке под стягивающий болт (винт) определяем графически, исходя из условия размещения головки болта (винта) на плоской опорной поверхности вне кольцевого прилива под подшипник большего диаметра. Диаметр штифта d_шт = 0,75d = 10 мм.

      Диаметр винта крепления редуктора к раме d_ф = 1,25d = 16 мм, количество винтов z = 4. Высота ниши h₀= 2,5(d_ф + d) = 58 мм, длина опорной поверхности в месте крепления редуктора к раме l = 2,4d_ф + d = 45 мм, высота прилива под винт h = 1,5d_ф = 24 мм, расстояние от боковой поверхности корпуса до центра винта с = 1,1d_ф = 18 мм.

      Размеры проушины в виде ребра с отверстием: толщина ребра s = 2,5d = 18 мм, диаметр отверстия d = 3d = 21 мм, радиус проушины R = d. Размеры проушины, выполненной в виде сквозного отверстия в крышке: сечение (b ´ b) отверстия b = 3d = 21 мм, радиус дуги из вершины крышки для определения границы отверстия а = 1,7d = 12 мм. 

 

7 Расчет шпоночных соединений на смятие 

7.1 Быстроходный вал 

     Шпонка  под полумуфту призматическая со скругленными краями по ГОСТ 23360-78: сечение 10´8, длина 40 мм, диаметр вала d = 35 мм.

     Определяем  напряжение смятия 

, 

где T – передаваемый момент, Н∙м;

       d – диаметр вала, мм;

       l_p – рабочая длина шпонки, мм;

       h – высота шпонки, мм;

       t₁ – глубина паза, мм. 

s_см = 2∙10³∙58/(35∙30∙(8 – 5)) = 37 МПа. 

Полученное значение не превышает допустимого [s]_см = 100 МПа. 

7.2 Промежуточный вал 

     Шпонка  под зубчатое колесо призматическая со скругленными краями по ГОСТ 23360-78: сечение 16´10, длина 63 мм, диаметр вала d = 50 мм.

     Определяем  напряжение смятия 

= 2∙10³∙220/(50∙47∙(10 – 6)) = 47 МПа. 

Полученное значение не превышает допустимого [s]_см = 100 МПа. 

7.3 Тихоходный вал 

     Шпонка  под зубчатое колесо призматическая со скругленными краями по ГОСТ 23360-78: сечение 18´11, длина 80 мм, диаметр вала d = 60 мм.

     Определяем  напряжение смятия 

= 2∙10³∙678/(60∙62∙(11 – 7)) = 91 МПа. 

Полученное значение не превышает допустимого [s]_см = 100 МПа. 

     Шпонка  под шестерню призматическая со скругленными краями по ГОСТ 23360-78: сечение 16´10, длина 90 мм, диаметр вала d = 53 мм.

     Определяем  напряжение смятия 

= 2∙10³∙678/(53∙74∙(10 – 6)) = 86 МПа. 

Полученное значение не превышает допустимого [s]_см = 100 МПа. 

 

8 Проверочный  расчет валов 

8.1 Быстроходный  вал 

 

      Силы, действующие на вал: 

F_tС = 1532 Н; F_rС = 564 Н; F_aС = 230 Н; F_м = 50Т^1/2 = 50∙58^1/2 = 381 Н – консольная сила муфты. 

      Неизвестные реакции в подшипниках найдем, решая уравнения моментов относительно опор: 

SМ_В(x) = 0;

SМ_В(x) = F_tC∙l_BC + R_Dy∙(l_BC + l_CD) = 0;

R_Dy = – F_tC∙l_BC/(l_BC + l_CD) = – 1532∙0,076/(0,076 + 0,076) = -766 Н.

SМ_В(y) = 0;

SМ_В(y) = F_м∙l_AB + F_aC∙d_C/2 – F_rC∙l_BC + R_Dx∙(l_BC + l_CD) = 0;

R_Dx = (– F_м∙l_AB – F_aC∙d_C/2 + F_rC∙l_BC)/(l_BC + l_CD) = (– 381∙0,081 – 230∙0,073/2 + 564∙0,076)/(0,076 + 0,076) = 24 Н.

SМ_D (x) = 0;

SМ_D (x) = – R_Вy∙(l_BC + l_CD) – F_tС∙l_CD = 0;

R_Вy = – F_tС∙l_CD/(l_BC + l_CD) = (– 1532∙0,076/(0,076 + 0,076) = -766 Н.

SМ_D (y) = 0;

SМ_D (y) = F_м∙( l_АВ + l_BC + l_CD) – R_Вx∙(l_BC + l_CD) + F_aC∙d_C/2 + F_rC∙l_CD = 0;

R_Вx = (F_м∙( l_АВ + l_BC + l_CD) + F_aC∙d_C/2 + F_rC∙l_CD)/(l_BC + l_CD) = (381∙(0,081 + 0,076 + 0,076) + 230∙0,073/2 + 564∙0,076)/(0,076 + 0,076) =921 Н. 

      Построение  эпюр: 

Участок АВ: 0 ≤ z ≤ 0,081;

M_x(z) = 0; M_x(0) = 0 Н∙м; M_x(0,081) = 0 Н∙м.

M_y(z) = F_м∙z; M_y(0) = 0 Н∙м; M_y(0,081) = 381∙0,081 = 31 Н∙м.

T = -58 Н∙м на всем участке.

M_S(0) = (М²_х + М²_у)^1/2.

M_S(0) = 0 Н∙м; M_S(0,081) = (0² + 31²)^1/2 = 31 Н∙м.

Участок ВС: 0 ≤ z ≤ 0,076;

M_x(z) = – R_Вy∙z; M_x(0) = 0 Н∙м; M_x(0,076) = – -766∙0,076 = 58 Н∙м.

M_y(z) = F_м∙(l_AB + z) – R_Вх∙z;

M_y(0) = 381∙0,081 = 31 Н∙м;

M_y(0,076) = 381∙(0,081 + 0,076) – 921∙0,076 = -10 Н∙м.