Редуктор двухступенчатый соосный (стр. 4 из 6)
Толщина обода d для чугунного шкива:
ммПринимаем d = 10 мм.
Внутренний диаметр обода шкива:
ммТолщина диска шкива:
ммПринимаем С = 14 мм.
Диаметр вала:
ммПо конструктивным соображениям принимаем dв = 22 мм.
Диаметр ступицы для чугунных шкивов:
ммПринимаем dст = 36 мм.
Длина ступицы:
ммПо конструктивным соображениям принимаем lст = 36 мм.
Для снижения массы шкивов и удобства транспортировки в диске выполним 6 отверстий диаметром dотв = 20 мм. Диаметр окружности, на котором выполняем отверстия, принимаем равным 206 мм (по конструктивным соображениям).
Для передачи вращающего момента от шкива на ведущий вал редуктора предусматриваем шпоночное соединение. Поскольку диаметр вала = 22 мм, то принимаем шпонку (прил. 2, с. 57 [2]) сечением b´h = 6´6 мм при стандартной глубине паза ступицы t2 = 2,8 мм (общая глубина паза ступицы проектируемого шкива 6,3 мм).
Для исключения концентрации напряжений между ступицей шкива и диском шкива предусматриваем скругление радиусом = 8 мм.
Для более легкого захода вала редуктора в шкив предусматриваем фаски глубиной 2 мм.
На наиболее важные параметры шкива назначаем посадки (Н7 – для диаметра вала, Js7 – для шпоночного паза) и отклонения размеров (+0,2 мм для глубины паза ступицы).
На отдельные поверхности шкива назначаем шероховатости: на диаметр отверстия ступицы 1,6 мкм; на торцы шкива 3,2 мкм; на рабочие поверхности канавок шкива 2,5 мкм; на боковые (рабочие) поверхности шпоночного паза 1,6 мкм; на нерабочую поверхность шпоночного паза 3,2 мкм; неуказанная шероховатость 25 мкм.
На наиболее важные поверхности шкива назначаем допуски и отклонения формы: цилиндричность 0,007 мм (допуск на размер 22Н7 равен 21 мкм); перпендикулярность 0,02 мм; параллельность 0,02 мм; симметричность 0,08 мм. Все отклонения формы (кроме цилиндричности) назначаются относительно базовой поверхности А (диаметра отверстия ступицы).
4. Предварительная компоновка редуктора
4.1 Предварительный расчет валов
Предварительный расчет валов выполняется для ориентировочного определения их диаметров и размещения валов в корпусе редуктора вместе с подшипниками и зубчатыми колесами.
Диаметр вала определяем из условия прочности:
где t – напряжения кручения вала, МПа,
[t] – допускаемые напряжения кручения вала, [t] = 25 МПа,
Т – момент на валу, Н×м,
D – диаметр вала, мм.
Тогда:
, ммОпределяем диаметры:
– на входном валу
мм, принимаем dII = 18 мм;– на промежуточном валу
мм, принимаем dIII = 28 мм;– на выходном валу
мм, принимаем dIV = 45 мм.По конструктивным соображениям (см. проектирование шкивов ременной передачи) диаметр входного вала принимаем = 22 мм, диаметр под подшипниками выбираем = 25 мм.
Диаметр промежуточного вала оставляем = 28 мм, диаметры под подшипники принимаем = 30 мм, диаметр под зубчатым колесом быстроходной ступени = 36 мм, тихоходную оформляем как вал – шестерню.
Диаметр выходного вала оставляем = 45 мм, диаметры под подшипники принимаем = 50 мм, диаметр под зубчатым колесом = 56 мм.
4.2 Предварительный выбор подшипников
Предварительный выбор подшипников производим по диаметру, назначенному под подшипники на соответствующем валу. По возможности принимаем особолегкую и легкую серию, чтобы при проверочном расчете была возможность перейти на среднюю или тяжелую серии, если будет необходимо.
1) На входном валу принимаем шариковые радиальные однорядные подшипники легкой серии №205 по ГОСТ 8338–75 с d = 25 мм, D = 52 мм, В = 15 мм, r = 1,5 мм, dш » 8 мм, С = 14000 Н, С0 = 6950 Н;
2) На промежуточном валу принимаем шариковые радиальные однорядные подшипники средней серии №306 по ГОСТ 8338–75 с d = 30 мм, D = 72 мм, В = 19 мм, r = 2,0 мм, dш » 12 мм, С = 28100 Н, С0 = 14600 Н;
3) На выходном валу принимаем шариковые радиальные однорядные подшипники легкой серии №210 по ГОСТ 8338–75 с d = 50 мм, D = 90 мм, В = 20 мм, r = 2,0 мм, dш » 13 мм, С = 35100 Н, С0 = 19800 Н.
4.3 Проектирование шпоночных соединений и проверка их прочности
Исходя из эскизной компоновки редуктора, выбираем шпонки на валах редуктора:
1) На входном валу принимаем шпонку длиной l = 36 мм, шириной b = 6 мм, высотой h = 6 мм, глубинами паза вала t1 = 3,5 мм и втулки t2 = 2,8 мм;
2) На промежуточном валу принимаем шпонку длиной l = 28 мм, шириной b = 10 мм, высотой h = 8 мм, глубинами паза вала t1 = 5,0 мм и втулки t2 = 3,3 мм;
3) На выходном валу:
- под зубчатым колесом принимаем шпонку длиной l = 45 мм, шириной b = 16 мм, высотой h = 10 мм, глубинами паза вала t1 = 6,0 мм и втулки t2 = 4,3 мм;
- под муфтой принимаем шпонку длиной l = 56 мм, шириной b = 14 мм, высотой h = 9 мм, глубинами паза вала t1 = 5,5 мм и втулки t2 = 3,8 мм.
После подбора шпонок выполняются проверочные расчеты на прочность по напряжениям смятия и среза. Условие прочности при расчете на смятие:
где d – диаметр вала под шпонкой, мм;
b, h, l, t1 – геометрические размеры шпонки, мм;
Т – крутящий момент на валу, Н×мм;
[s]см – допускаемые напряжения смятия, МПа (для стальной ступицы [s]см = 120 МПа, для чугунной ступицы [s]см = 70 МПа).
Условие прочности при расчете на срез:
где [t]ср – допускаемые напряжения среза, МПа (для стальной ступицы [t]ср = 70 МПа, для чугунной ступицы [t]ср = 40 МПа).
Проверяем шпонки по условиям прочности:
1) На входном валу
МПа 
МПа 
МПа 
МПа2) На промежуточном валу
МПа 
МПа 
МПа 
МПа3) На выходном валу
- под зубчатым колесом
МПа 
МПа 
МПа 
МПа- под муфтой
МПа 
МПа 
МПа 
МПаПодбор шпонок произведен правильно.
4.4 Подбор муфты
Для соединения редуктора с транспортирующим устройством принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту. Эта муфта позволяет компенсировать смещение и несоосность соединяемых валов. По таблице 7.1 (с. 56, [1]) принимаем муфту 500–45–1-У3 ГОСТ 21424–93 с номинальным вращающим моментом Тном = 500 Н×м, типа 1, с диаметром цилиндрического конца вала 45 мм и отклонением по Н8, климатического исполнения У категории 3, наружным диаметром D £ 170 мм, общей длиной L £ 226 мм, длиной посадочного места полумуфты l = 110 мм. Допускаемые смещения концов полумуфт:
- осевое – 5,0 мм;
- радиальное – 0,3 мм;
- угловое – 1°.
4.5 Выбор типа смазки
Так как окружные скорости колес быстроходной и тихоходной ступеней нашего редуктора составляют 1,0 м/с и 0,3 м/с соответственно, то тип смазки выбираем так:
1) Зубчатых колес редуктора – окунанием в масляную ванну зубчатых колес тихоходной и быстроходной ступеней редуктора на величину ³ 10 мм каждое. По табл. 95 (с. 160, [3]) принимаем масло индустриальное И-50А по ГОСТ 20779–88. Для успешного отвода тепла от зубчатых колес количество масла должно быть не менее 0,5…0,8 л на 1кВт мощности, т.е. не меньше 0,9 л в нашем случае.
2) Подшипников – пластичной смазкой ЦИАТИМ-202 по ГОСТ 11110–75.
5. Проверочный расчет промежуточного вала
5.1 Определение опорных реакций
Определение опорных реакций в подшипниках начинаем с определения расчетной схемы вала. Для этого вычерчиваем в масштабе вал и прикладываем к нему окружные и радиальные силы в середине ступиц зубчатых колес (рис. 3). Точки приложения реакций опор– в середине посадочных мест под подшипники.