Определение диаметров делительных окружностей звездочек

Ведущая звездочка

 

 

Ведомая звездочка

 

 

Определение диаметров окружностей вершин зубьев

Ведущая звездочка

 

 

 

Ведомая звездочка

 

 

Определение диаметров окружностей впадин

Ведущая звездочка

 

                                                                

 

Ведомая звездочка

 

                                  

 

где  (таблица 3.5)

Окружная сила, передаваемая цепью

 

 

Проверка цепи на удельное давление в шарнирах

 

где проекция площади шарнира,  = 180  

 

 

Условие соблюдается.

Определение скорости цепи

                          

 

Определение межосевого расстояния

Если межосевое расстояние не оговорено в задании, его определяют конструктивно так, чтобы оно находилось в пределах

t

 

 

Предварительно принимаем, . Определяем число звеньев

 

Округляем до целого четного числа, чтобы обеспечить более равномерный износ звездочек и цепей. Принимаем .

Уточнение межосевого расстояния

 

Для свободного провисания цепи необходимо уменьшить межосевое расстояние на 0,2….0,4 , округлив полученное значение до целого числа

 

 

Окончательно принимаем, .

Сила предварительного натяжения цепи

 

 

где  - коэффициент провисания цепи. Зависит от угла наклона  передачи к горизонту. При  = 0 принимаем  = 6; ;  =1. Принимаем  = 6, тогда

 

Определяем нагрузку на валы

 

где - коэффициент нагрузки вала. При угле наклона  при                               

Принимаем

 

 

Сила направлена по линии центров звездочек.

Расчетный коэффициент запаса прочности цепи

 

где - натяжение от центробежных сил цепи при огибании звездочек

 

 

Допускаемый коэффициент запаса прочности  (таблица 3.7) 

 

Расчетный коэффициент запаса прочности больше допускаемого. Условие прочности и долговечности цепи выполнено.

Определение размеров зубьев и венцов звездочек

Размеры зубьев и венцов звездочек определяются в зависимости от параметров выбранной цепи.

Радиус закругления зуба

 

 

Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закругления

 

 

Диаметр обода

 

для ведущей звездочки

для ведомой звездочки:

 

Радиус закругления зуба .

Ширина зуба звездочки

 

 

где В_ВН – внутренняя ширина цепи, мм (таблица 3.5)

 

Предварительный расчет валов

После определения межосевых расстояний, диаметров и ширины колес и размеров червяков приступают к разработке конструкции редуктора. Первым этапом конструирования является разработка эскизного проекта. При эскизном проектировании определяют расположение деталей передач, расстояния между ними, ориентировочные диаметры ступеней валов, выбирают типы подшипников и схемы их установки. Эти вопросы являются общими для всех типов редукторов.

Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость. Они испытывают сложную деформацию – совместное действие кручения, изгиба и растяжения (сжатия). Деформация кручения на валах возникает под действием вращающих моментов, приложенных со стороны двигателя и рабочей машины. Деформация изгиба валов вызывается силами в зубчатом (червячном) зацеплении закрытой передачи и консольными силами со стороны открытых передач и муфт. А так как напряжения, возникающие в валах от растяжения, небольшие в сравнении с напряжениями от кручения и изгиба, то их обычно не учитывают.

Для редукторов общего назначения рекомендуется изготовлять простые по конструкции гладкие валы одинакового номинального диаметра по всей длине; для обеспечения требуемых посадок деталей предусматриваются на участках вала соответствующие отклонения диаметра. Но если места посадок отдалены от конца вала, то установка деталей затрудняется. Поэтому для удобства сборки и разборки узла вала, замены подшипников и других насаживаемых деталей применяется ступенчатая конструкция вала. Диаметр выходного конца вала редуктора не должен отличаться от диаметра вала электродвигателя больше чем на 20%. При выполнении этого условия соединение валов осуществляют стандартной муфтой.

Расчет редукторных валов производится в два этапа: 1-й – проектный (приближенный) расчет валов на чистое кручение; 2-й – проверочный (уточненный) расчет валов на прочность по напряжениям изгиба и кручения.

Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры ступеней которого зависят от количества и размеров устанавливаемых на вал деталей. Поэтому проектный расчет ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры (диаметр и длину) каждой ступени вала.

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т.е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемые напряжения на кручение применяют заниженными. При этом рекомендуется принимать меньшие значения  для быстроходных валов и большие значения  для тихоходных валов редуктора.

 

 

где  - крутящий момент на данном валу, Нмм;

 - допускаемое напряжение на кружение, МПа.

В проектируемых редукторах для валов рекомендуется применять термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 40Х, 45 и Ст6, для которых принимают пониженное значение .

Полученный результат округляют по ГОСТ 6636-69 до ближайшего значения из ряда R40: 18 – 19 – 20 – 21 – 22 – 24 – 25 – 26 – 28 – 30 – 32 – 34 – 36 – 38 – 40 – 42 – 45 – 48 – 50 – 52 – 55 – 60 – 63 – 65 – 70 – 75 – 80 – 85 – 90 – 95 – 100мм.

После определения диаметра выходного конца соответствующего вала остальные участки определяются конструктивно, ориентируясь на рисунок 4.1 и рекомендации для определения размеров ступеней валов одноступенчатых редукторов (таблица 4.1).

 

Таблица 4.1 – Определение размеров ступеней валов редукторов, мм

Ступень вала и ее параметры		Вал-шестерня коническая	Вал-шестерня цилиндрическая	Вал-червяк	Вал колеса
1-я под элемент открытой передачи или полумуфты	d1	где Tкр – крутящий момент на валу, Н·м
	l1	l1 = (0.8…1.5) d1 – под звездочку; l1 = (1.2…1.5) d1 – под шкив; l1 = (1.0…1.5) d1 – под шестерню; l1 = (1 - 1.5) d1 – под муфту
2-я под уплотнение крышки с отверстием и подшипник	d2	d2 = d1 + 2t – только под уплотнение	d2 = d1 + 2t
	l2	l2 ≈ 0.6d4 – только под уплотнение	l2 ≈ 1.5d2		l2 ≈ 1.25d2
3-я под шестерню, колесо	d3	d3 = d4+3.2r;	d3 = d2+3.2r; при d3 > dа1 приять d3 = dа1		d3 = d2+3.2r
	l3	l3 определить графически на эскизной компоновке
4-я под подшипник	d4	d4 = d5 + (2…4)	d4 = d2
	l4	l4 определить графически	l4 = В – для шариковых подшипников l4 = Т – для роликовых конических подшипников
5-я упорная или под резьбу	d5	d5 под резьбу определить в зависимости от d2	Не контролируют		d5 = d3+3f; ступень можно заменить распорной втулкой
	l5	l5 ≈ 0.4d4			l5 - определить графически

 

Примечания. Значения высоты бортика t, ориентировочные величины фаски ступени f   и координаты фаски подшипника r определить в зависимости от диаметра ступени d:

 

d	17…24	25…30	32…40	42…50	52…60	62...70	71…85
t	2	2,2	2,5	2,8	3	3,3	3,5
r	1,6	2	2,5	3	3	3,5	3,5
f	1	1	1,2	1,6	2	2	2,5

 

Рисунок 4.1 – Схемы валов: а) червяка; б) шестерни цилиндрической;

в) шестерни конической; г) тихоходный (вал колеса)

 

Контрольные вопросы: