Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 45 мм.
Под 3-й элемент (ведущий) выбираем диаметр вала: 50 мм.
Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 45 мм.
dв (16 x 955266,557 / (3,142 x 20))1/3 = 62,424 мм.
Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: 65 мм.
Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 70 мм.
Под 3-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: 75 мм.
Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 70 мм.
Диаметры участков валов назначаем исходя из конструктивных соображений.
Диаметры валов, мм
| Валы | Расчетный диаметр | Диаметры валов по сечениям | |||
| 1-е сечение | 2-е сечение | 3-е сечение | 4-е сечение | ||
| Ведущий вал. | 35,569 | Под 1-м элементом (ведомым) диаметр вала: 40 | Под 2-м элементом (подшипником) диаметр вала: 45 | Под 3-м элементом (ведущим) диаметр вала: 50 | Под 4-м элементом (подшипником) диаметр вала: 45 |
| Выходной вал. | 62,424 | Под свободным (присоединительным) концом вала: 65 | Под 2-м элементом (подшипником) диаметр вала: 70 | Под 3-м элементом (ведомым) диаметр вала: 75 | Под 4-м элементом (подшипником) диаметр вала: 70 |
Длины участков валов, мм
| Валы | Длины участков валов между | ||
| 1-м и 2-м сечениями | 2-м и 3-м сечениями | 3-м и 4-м сечениями | |
| Ведущий вал. | 105 | 80 | 80 |
| Выходной вал. | 130 | 80 | 80 |
Диаметр ступицы: dступ = (1,5...1,8) x dвала = 1,5 x 48 = 72 мм.
Длина ступицы: Lступ = (1,2...1,5) x dвала = 1,2 x 48 = 57,6 мм = 95 мм.
Толщина обода:о = (1,1...1,3) x h = 1,1 x 8,7 = 9,57 мм = 10 мм.
где h = 8,7 мм - глубина канавки под ремень от делительного диаметра.
Внутренний диаметр обода:
Dобода = d1 - 2 x (o + h) = 160 - 2 x (10 + 8,7) = 122,6 мм
Диаметр центровой окружности:
DC отв. = 0,5 x (Doбода + dступ.) = 0,5 x (122,6 + 72) = 97,3 мм = 97 мм
где Doбода = 122,6 мм - внутренний диаметр обода.
Диаметр отверстий: Dотв. = (Doбода + dступ.) / 4 = (122,6 + 72) / 4 = 12,65 мм = 13 мм.
Диаметр ступицы: dступ = (1,5...1,8) x dвала = 1,5 x 40 = 60 мм.
Длина ступицы: Lступ = (1,2...1,5) x dвала = 1,2 x 40 = 48 мм = 95 мм.
Толщина обода:о = (1,1...1,3) x h = 1,1 x 8,7 = 9,57 мм = 10 мм.
где h = 8,7 мм - глубина канавки под ремень от делительного диаметра.
Внутренний диаметр обода:
Dобода = d2 - 2 x (o + h) = 250 - 2 x (10 + 8,7) = 212,6 мм
Диаметр центровой окружности:
DC отв. = 0,5 x (Doбода + dступ.) = 0,5 x (212,6 + 60) = 136,3 мм = 136 мм
где Doбода = 212,6 мм - внутренний диаметр обода.
Диаметр отверстий: Dотв. = (Doбода + dступ.) / 4 = (212,6 + 60) / 4 = 38,15 мм = 38 мм.
Диаметр ступицы: dступ = (1,5...1,8) x dвала = 1,5 x 50 = 75 мм.
Длина ступицы: Lступ = (0,8...1,5) x dвала = 0,8 x 50 = 40 мм. Длину ступицы, исходя из конструктивных соображений, принимаем равной ширине зубчатого венца: Lступ = b1 = 68 мм.
Фаска: n = 0,5 x mn = 0,5 x 3,5 = 1,75 мм
Округляем по номинальному ряду размеров: n = 2 мм.
Диаметр ступицы: dступ = (1,5...1,8) x dвала = 1,5 x 75 = 112,5 мм. = 112 мм.
Длина ступицы: Lступ = (0,8...1,5) x dвала = 1 x 75 = 75 мм
Толщина обода: о = (2,5...4) x mn = 2,5 x 3,5 = 8,75 мм. = 9 мм.
где mn = 3,5 мм - модуль нормальный.
Толщина диска: С = (0,2...0,3) x b2 = 0,2 x 63 = 12,6 мм = 13 мм.
где b2 = 63 мм - ширина зубчатого венца.
Толщина рёбер: s = 0,8 x C = 0,8 x 13 = 10,4 мм = 10 мм.
Внутренний диаметр обода:
Dобода = Da2 - 2 x (2 x mn + o) = 542,5 - 2 x (2 x 3,5 + 9) = 510,5 мм = 510 мм.
Диаметр центровой окружности:
DC отв. = 0,5 x (Doбода + dступ.) = 0,5 x (510 + 112) = 311 мм = 312 мм
где Doбода = 510 мм - внутренний диаметр обода.
Диаметр отверстий: Dотв. = Doбода - dступ.) / 4 = (510 - 112) / 4 = 99,5 мм = 100 мм.
Фаска: n = 0,5 x mn = 0,5 x 3,5 = 1,75 мм
Округляем по номинальному ряду размеров: n = 2 мм.
В виду того, что в данном соединении валов требуется невысокая компенсирующая способность муфт, то допустима установка муфты упругой втулочно-пальцевой. Достоинство данного типа муфт: относительная простота конструкции и удобство замены упругих элементов. Выбор муфты упругой втулочно-пальцевой производится в зависимости от диаметров соединяемых валов, расчётного передаваемого крутящего момента и максимально допустимой частоты вращения вала. Диаметры соединяемых валов:
d(выход. вала) = 65 мм;
d(вала потребит.) = 65 мм;
Передаваемый крутящий момент через муфту:
T = 955,267 Нxм
Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:
Tр = kрx T = 1,3 x 955,267 = 1241,847 Нxм
здесь kр = 1,3 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; значения его приведены в таблице 11.3[1].
Частота вращения муфты:
n = 81,613 об./мин.
Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 2000-65-I.1-65-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл. К21[3]).
Упругие элементы муфты проверим на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами.
см. = 2 x 103x Tр / (zcx Do x dпx lвт) =
2 x 103x 1241,847 / (10 x 181 x 24 x 44) = 1,299 МПа [см] = 1,8МПа,
здесь zc=10 - число пальцев; Do=181 мм - диаметр окружности расположения пальцев; dп=24 мм - диаметр пальца; lвт=44 мм - длина упругого элемента.
Рассчитаем на изгиб пальцы муфты, изготовленные из стали 45:
и = 2 x 103x Tрx (0,5 x lвт + с) / (zcx Do x 0,1 x dп3) =
2 x 103x 1241,847 x (0,5 x 44 + 4) / (10 x 181 x 0,1 x 243) =
25,808 МПа [и] = 80МПа,
здесь c=4 мм - зазор между полумуфтами.
Условие прочности выполняется.
Муфты
| Муфты | Соединяемые валы | |
| Ведущий | Ведомый | |
| Муфта упругая втулочно-пальцевая 2000-65-I.1-65-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл. К21[3]). | Выходной валd(выход. вала) = 65 мм; | Вал потребителяd(вала потребит.) = 65 мм; |
Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 14x9. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).
Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].
см = 2 x Т / (dвалаx (l - b) x (h - t1)) =
2 x 116211,346 / (48 x (90 - 14) x (9 - 5,5)) = 18,204 МПа [см]
где Т = 116211,346 Нxмм - момент на валу; dвала = 48 мм - диаметр вала; h = 9 мм - высота шпонки; b = 14 мм - ширина шпонки; l = 90 мм - длина шпонки; t1 = 5,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [см] = 75 МПа.
Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].
ср = 2 x Т / (dвалаx (l - b) x b) =
2 x 116211,346 / (48 x (90 - 14) x 14) = 4,551 МПа [ср]
Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [ср] = 0,6 x [см] = 0,6 x 75 = 45 МПа.
Все условия прочности выполнены.
Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 12x8. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).
Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].
см = 2 x Т / (dвалаx (l - b) x (h - t1)) =
2 x 176715,629 / (40 x (90 - 12) x (8 - 5)) = 37,76 МПа [см]
где Т = 176715,629 Нxмм - момент на валу; dвала = 40 мм - диаметр вала; h = 8 мм - высота шпонки; b = 12 мм - ширина шпонки; l = 90 мм - длина шпонки; t1 = 5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [см] = 75 МПа.
Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].
ср = 2 x Т / (dвалаx (l - b) x b) =
2 x 176715,629 / (40 x (90 - 12) x 12) = 9,44 МПа [ср]
Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [ср] = 0,6 x [см] = 0,6 x 75 = 45 МПа.
Все условия прочности выполнены.
Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 14x9. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).
Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].
см = 2 x Т / (dвалаx (l - b) x (h - t1)) =
2 x 176715,629 / (50 x (63 - 14) x (9 - 5,5)) = 41,216 МПа [см]
где Т = 176715,629 Нxмм - момент на валу; dвала = 50 мм - диаметр вала; h = 9 мм - высота шпонки; b = 14 мм - ширина шпонки; l = 63 мм - длина шпонки; t1 = 5,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [см] = 75 МПа.
Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].
ср = 2 x Т / (dвалаx (l - b) x b) =
2 x 176715,629 / (50 x (63 - 14) x 14) = 10,304 МПа [ср]
Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [ср] = 0,6 x [см] = 0,6 x 75 = 45 МПа.
Все условия прочности выполнены.
Для данного элемента подбираем две шпонки, расположенные под углом 180o друг к другу.Шпонки призматические со скруглёнными торцами 20x12. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).
Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].
см = Т / (dвалаx (l - b) x (h - t1)) =
955266,557 / (75 x (70 - 20) x (12 - 7,5)) = 56,608 МПа [см]
где Т = 955266,557 Нxмм - момент на валу; dвала = 75 мм - диаметр вала; h = 12 мм - высота шпонки; b = 20 мм - ширина шпонки; l = 70 мм - длина шпонки; t1 = 7,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [см] = 75 МПа.
Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].
ср = Т / (dвалаx (l - b) x b) =
955266,557 / (75 x (70 - 20) x 20) = 12,737 МПа [ср]
Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [ср] = 0,6 x [см] = 0,6 x 75 = 45 МПа.
Все условия прочности выполнены.
Соединения элементов передач с валами
| Передачи | Соединения | |
| Ведущий элемент передачи | Ведомый элемент передачи | |
| 1-я клиноременная передача | Шпонка призматическая со скруглёнными торцами 14x9 | Шпонка призматическая со скруглёнными торцами 12x8 |
| 2-я зубчатая цилиндрическая передача | Шпонка призматическая со скруглёнными торцами 14x9 | Две шпонки призматические со скруглёнными торцами 20x12 |
Толщина стенки корпуса и крышки одноступенчатого цилиндрического редуктора: