Расчет и проектирование привода лебедки (стр. 6 из 7)

М_4х=F_М1 ·0,055;

М_4х=-718·0,055=-39,5Нм;

М_5х=0;

Строим эпюру изгибающих моментов М_х.

Крутящий момент

Т_1-1=0;

Т_1-1=T₁/2=80,7/2=40,35Нм;

Т_2-5= T₁=80,7Нм.

5. Расчет и конструирование подшипниковых узлов

Предварительно выбранные подшипниками с действующими на них радиальными нагрузками приведены в табл.5.

Таблица 5. Параметры выбранных подшипников

Ведущий вал	Промежуточный вал	Ведомый вал
№	308	308	318
d, мм	40	40	80
D, мм	90	90	190
С, кН	41	41	143
Со, кН	22,4	22,4	99
RАх, Н	395	34,5	36612
RАу, Н	1019	34,5	7104
RБх, Н	2224	60	2469
RБу, Н	2224	60	2469
Fr, Н	251	267	4938

Подшипники устанавливаем по схеме «враспор». Определяем долговечность подшипников ведомого вала, имеющего наибольшую радиальную нагрузку.

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку

F_э=(ХV×F_rА+Y×F_аА) K_d×K_τ; [1,c.212];

где K_d - коэффициент безопасности;

K_d =1,3…1,5 [1,c.214, табл.9.19];

принимаем K_d =1,3;

F_аА=0;

Х=1 для шариковых подшипников;

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

K_τ – температурный коэффициент;

K_τ =1 (до 100ºС) [1,c.214, табл.9.20];

F_э=1х1х4938х1,3х1=6,4кН<C=143кН

Определяем номинальную долговечность подшипников в часах

[1,c.211];

; ч.

Долговечность обеспечена.

6. Подбор и проверочный расчет шпонок

Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений проводим по [3]. Обозначения используемых размеров приведены на рис.11.

Рис.11 Сечение вала по шпонке

6.1 Шпонки ведущего вала

Для выходного конца быстроходного вала при d=32 мм подбираем призматическую шпонку со скругленными торцами по ГОСТ23360-78 bxh=10x8 мм² при t=5мм (рис.11).

При длине ступицы шкива l_ш=58 мм выбираем длину шпонки l=50мм.

Материал шпонки – сталь 40Х нормализованная. Напряжения смятия и условия прочности определяем по формуле:

(7.1)

где Т – передаваемый момент, Н×мм; Т₁=80700 Н×мм.

l_р – рабочая длина шпонки, при скругленных концах l_р=l-b,мм;

[s]_см – допускаемое напряжение смятия.

С учетом того, что на выходном конце быстроходного вала устанавливается полумуфта из ст.3 ([s]_см=110…190 Н/мм²) вычисляем:

Условие выполняется.

Для шестерен быстроходного вала при d=50 мм подбираем призматическую шпонку со скругленными торцами bxh=14x9 мм² при t=5,5мм, t₁=3,8мм (рис.10).

При длине ступицы шестерни l_ш=54 мм выбираем длину шпонки l=45мм.

Материал шпонки – сталь 45 нормализованная. Проверяем напряжение смятия, подставив значения в формулу (10.1):

Проверим толщину тела шестерни между впадиной зуба и пазом для шпонки (см. рис.12). Для изготовления шестерни отдельно от вала должно соблюдаться условие:

s≥2,5m, где m – модуль зубчатой передачи.

Рис.11 Схема для проверки возможности изготовления отдельной шестерни

s=[d_f – (d_к + 2t₁)]/2=[48 – (50+2х3,3)]/2=-8,6<0,

т.е. шестерню невозможно изготовить отдельно, необходимо изготовление вала-шестерни.

6.2 Шпонки промежуточного вала

Для зубчатых колес промежуточного вала при d=48 мм подбираем призматическую шпонку со скругленными торцами bxh=14x9 мм² при t=5мм, t₁=3,3мм (рис.10).

При длине ступицы шестерни l_ш=54 мм выбираем длину шпонки l=45мм. Т₂=388Нм=388000Нмм. С учетом того, что на промежуточном валу устанавливаются шестерни из стали 45 ([s]_см=170…190 Н/мм²) вычисляем по формуле (7.1):

Для шевронной шестерни вала при d=52 мм подбираем призматическую шпонку со скругленными торцами bxh=14x9 мм² при t=5мм, t₁=3,3мм (рис.11).

При длине ступицы шестерни l_ш=82 мм выбираем длину шпонки l=70мм.

Материал шпонки – сталь 45 нормализованная. Проверяем напряжение смятия, подставив значения в формулу (10.1):

Условие выполняется.

Проверим толщину тела шестерни между впадиной зуба и пазом для шпонки (см. рис.12). Для изготовления шестерни отдельно от вала должно соблюдаться условие:

s≥2,5m, где m – модуль зубчатой передачи.

s=[d_f – (d_к + 2t₁)]/2=[80,5 – (52+2х5,5)]/2=11,5>10,

т.е. шестерню можно изготовить отдельно.

6.3 Подбор и проверочный расчет шпонок ведомого вала

Передаваемый момент Т=1964Нм=1964000Нмм.

Для выходного конца ведомого вала при d=80 мм подбираем призматическую шпонку со скругленными торцами bxh=22x14 мм² при t=9мм.

При длине ступицы полумуфты l_М=105 мм выбираем длину шпонки l=100мм.

Для зубчатого колеса ведомого вала при d=82 мм подбираем призматическую шпонку со скругленными торцами bxh=25x14мм² при t=9мм.

При длине ступицы шестерни l_ш=82 мм выбираем длину шпонки l=70мм.

С учетом того, что на ведомом валу устанавливаются шестерни из стали 45 ([s]_см=170…190 Н/мм²) вычисляем по формуле (7.1):

условие выполняется.

Таблица 6. Параметры шпонок и шпоночных соединений

Параметр	вх.вал- полум	промвал-косозуб	промвал-шеврон	вых.вал-шеврон	вых.вал-полум.
Ширина шпонки b,мм	10	14	16	22	25
Высота шпонки h,мм	8	9	10	14	14
Длина шпонки l,мм	50	45	70	70	100
Глубина паза на валу t,мм	5,5	5,5	6	9	9
Глубина паза во втулке t1,мм	3,3	3,8	4,3	5,4	5,4

7. Определение конструктивных размеров зубчатых передач

Так как зубчатые колеса имеют относительно небольшие диаметры, изготовление их планируем из круглого проката. Конструкцию колес принимаем стандартную, т.е. зубчатое колесо состоит из обода, диска и ступицы, а шестерня – из обода и ступицы. Определяем конструктивные размеры каждой из частей (см. рис.12).

Диаметр и ширина обода равны соответственно диаметру вершин зубьев и ширине зубчатого колеса.

Определяем толщину обода зубчатых колес:

S₁=2,2m + 0,05b₂=2,2х2 + 0,05х54=7,1мм.

S₂=2,2m + 0,05b₂=2,2х5 + 0,05х82=15,1мм.

Длины ступиц и внутренние диаметры определены ранее. Наружные диаметры ступиц определяем по формуле:

d_ст=1,55d;

d_ст1=1,55х48=62мм, d_ст2=1,55х52=81мм, d_ст3=1,55х95=147мм.

Рис.12 Конструктивные размеры зубчатых колес

Из ряда Rа40 линейных размеров (по ГОСТ6636-69) выбираем d_ст1=63мм, d_ст2=85мм, d_ст3=150мм.

Определяем толщину дисков С≥b /4.

С₁=54/4=13,5мм. Принимаем С₁=15мм,

С₂=82/4=20,5мм. Принимаем С₂=21мм,

Радиус R=2мм.

Размеры фасок обода и ступицы выбираем в зависимости от их диаметров 2,5…4мм

Принимаем α=45º, γ=0°

Все рассчитанные и выбранные значения сводим в табл.7.

Таблица 7. Конструктивные размеры зубчатых колес

Составная часть	Наименование	Колесо косозуб	Шестерня шеврон	Колесошеврон
Обод	Ширина, мм	54	-	82
	Диаметр(da), мм	271	-	422,3
	Толщина, мм	7	-	15
Фаска, ммх45°	2,5	4
Ступица	Диаметр внутренний, мм	48	53	95
Диаметр наружный, мм	63	71
Длина, мм	42	85	150
Фаска, ммх45°	2	4	4
Диск	Толщина, мм	15	-	21

8. Определение конструктивных размеров корпуса

Принимаем за основу разъемную конструкцию чугунного корпуса, приведенную на рис.13.

Рис.13 Конструкция корпуса редуктора

Используя ориентировочные соотношения, определяем основные размеры корпуса.

Толщина стенки основания корпуса:

где Т₃ момент на тихоходном валу редуктора, Т₃ =1964Нм;

Принимаем δ_кор=8мм.

Толщина стенки крышки корпуса δ_кр=0,9δ_кор=7мм.

Толщина ребра в основании δ_реб=δ_кор=8мм.

Толщина подъемного уха в основании δ_у=2,5δ_кр=18мм.