Проектирование и проверочный расчет редуктора (стр. 5 из 10)
Рисунок 1 – Общая схема нагружения валов
2.4.1 Проверочный расчет входного вала
Материал ведущего вала Ст45, угол наклона зубьев
, мощность на шестерне Рz1=2.04 кВт, число оборот вала n1=950 мин-1.Момент, передаваемый валом: Т1=9550*Рвх/n1=9550*2,06/950=20,7 Н*м
Усилия в зацеплении:
Неуравновешенная составляющая усилия в нормальном сечении даваемые муфтой, принимается согласно рекомендациям
Sм=0.3*Ft2=0.3*796=240 H
Рассмотрим вал в горизонтальной и вертикальной плоскости, определим опорные реакции, строим эпюры изгибающих моментов в каждой плоскости (рис. 2)
Горизонтальна плоскость
Рисунок 2 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов на входном вале
Вертикальная плоскость
Определяем суммарные радиальные реакции:
По анализу эпюр изгибающих моментов наиболее нагруженное сечение под шестерней
Мхи=25785 Н*мм
Муи=26666 Н*мм
Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении:
Эквивалентный момент по III гипотезе прочности
Диаметр вала в наиболее нагруженном сечении (под шестерней)
ммТ.к. вал-шестерня, то принимаем диаметр вала d=32 мм
Диаметр входного конца вала производится из расчета на чистое кручение по пониженным допускаемым напряжениям
ммУчитывая ослабление сечения шпоночной канавкой увеличиваем диаметр и принимаем окончательно по ГОСТ 6636-69 dk=22 мм.
Диаметр под подшипники dп=25 мм.
2.4.2 Проверочный расчет промежуточного вала
Материал ведущего вала Ст45; мощность, передаваемая зацеплением Z1-Z2 P2=2 кВт; мощность, передаваемая зацеплением Z3-Z4 P3=1,98 кВт; число оборот вала n2=339,3 мин-1.
Момент, передаваемый валом: Т3=9550*Р3/n2=9550*1.98/339.3= 55,73 Н*м
Усилия в зацеплении Z3-Z4:
Усилия, действующая на зуб колеса Z2:
Рассмотрим вал в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определим опорные реакции, строим эпюры изгибающих моментов в каждой плоскости.
Горизонтальна плоскость
Вертикальная плоскость
Определяем суммарные радиальные реакции:
По анализу эпюр изгибающих моментов наиболее нагруженное сечение под колесом Z2
Мхи=17885 Н*мм
Муи=18875 Н*мм
Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении:
Эквивалентный момент по III гипотезе прочности
Диаметр вала в наиболее нагруженном сечении (под колесом)
ммПринимаем диаметр вала d=40 мм
Диаметр под подшипники dп=30 мм.
2.4.3 Проверочный расчет выходного вала
Материал ведущего вала Ст45 мощность Pвых=1,92 кВт; число оборот вала n3=151,5 мин-1.
Усилие на вал со стороны звездочки
Fц=1,15*Ft=1.15*1652=1900 H
Усилия в зацеплении Z3-Z4:
Рассмотрим вал в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определим опорные реакции, строим эпюры изгибающих моментов в каждой плоскости.
Горизонтальна плоскость
Вертикальная плоскость
Определяем суммарные радиальные реакции:
По анализу эпюр изгибающих моментов наиболее нагруженное сечение под опорой В
Мхи=161500 Н*мм
Муи=0 Н*мм
Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении:
Эквивалентный момент по III гипотезе прочности
Диаметр вала в наиболее нагруженном сечении (под опорой В)
ммПринимаем диаметр вала под подшипники d=35 мм
2.5 Проверка подшипников
2.5.1 Подшипники входного вала
Подшипник роликовый конические – 7205 (ГОСТ 27365-87)
X = 0.4 Y =1,67 e = 0.36 Rs = 0 млн.об. Ra = 0 час.
a1 = 1 – при безотказной работе в 90% случаев
a23 = 0.6 – для роликовых подшипников
m = 3,3 – для роликовых подшипников
n = 950 мин-1
Rr = 554 H (см. расчет валов)
Rа = 803 H
Cr = 23900 H
K = 1.3 – Легкие толчки, кратковременные перегрузки
Кт = 1 – Температурный коэффициент
V = 1 – Вращается внутреннее кольцо подшипника
2.5.2 Подшипники промежуточного вала
Подшипник роликовый конические – 7206 (ГОСТ 27365-87)
X = 0.4 Y =1,65 e = 0.36 Rs = 0 млн.об. Ra = 0 час.
a1 = 1 – при безотказной работе в 90% случаев
a23 = 0.6 – для роликовых подшипников
m = 3,3 – для роликовых подшипников
n = 339 мин-1
Rr = 1176 H
Rа = 1358 H
Cr = 29800 H
K = 1.3 – Легкие толчки, кратковременные перегрузки
Кт = 1 – Температурный коэффициент
V = 1 – Вращается внутреннее кольцо подшипника
2.5.3 Подшипники выходного вала
Подшипник шариковый радиальный – 107 (ГОСТ 8338-75)
X = 0.56 Y =0 e = 0 Rs = 0 млн.об. Ra = 0 час.
a1 = 1 – при безотказной работе в 90% случаев
a23 = 0.7 – для шариковых подшипников
m = 3 – для шариковых подшипников
n = 151,5 мин-1
Rr = 2926 H
Cr = 15900 H
K = 1.3 – Легкие толчки, кратковременные перегрузки
Кт = 1 – Температурный коэффициент
V = 1 – Вращается внутреннее кольцо подшипника
2.6 Расчет шпоночного соединения
Материал шпонок - чистотянутая сталь с
МПа (ГОСТ 23360—78). Допускается применение другой стали соответствующей прочности. Часто это Ст. 6; стали 45, 50.В общем машиностроении допускаемые напряжения на смятие принимают равными [
см] = 80...150 МПа. При этом меньшие напряжения берут для чугунных ступиц.В редукторах для шпонок из стали 45 принимают при непрерывном использовании редуктора с полной нагрузкой [
см] = 50... 70 МПа; при среднем режиме работы [ см] = 130... 180 МПа;2.6.1 Соединение вал–муфта
По ГОСТ 23360 – 78 подбираем шпонку призматическую обыкновенную со следующим параметрами:
d = 22 мм, b = 6 мм, lp = 28 мм, h = 6 мм, hp = 2.8 мм.
Вращающий момент, передаваемый соединением, T = 20,5 H*м.
Напряжение смятия на рабочей грани шпонки:
Допускаемое напряжение
,где [S] – принятый коэффициент запаса прочности, [S] = 2;
- предел текучести, для Ст.6 =320 МПа.Условие устойчивости шпонки на срез:
Полученные значения напряжений меньше допускаемых. Следовательно, шпоночное соединение работоспособно с высокой степенью надежности.
2.6.2 Соединение вал–колесо (Z2)
По ГОСТ 23360 – 78 подбираем шпонку призматическую обыкновенную со следующим параметрами:
d = 36 мм, b = 10 мм, lp = 22 мм, h = 8 мм, hp = 3.3 мм.
Вращающий момент, передаваемый соединением, T = 56.3 H*м.
Напряжение смятия на рабочей грани шпонки:
