Конструирование шпоночных соединений.

Шпоночные соединения предназначаются для передачи крутящего момента от вала к ступице или наоборот.

В зависимости от конструкции шпонки делят на призматические, сегментные, клиновые, тангенциальные и специальные. Наибольшее применение в машиностроении находят призматические шпонки ГОСТ 23360-78.

Шпонки подбирают в зависимости от диаметра вала и проверяют на прочность по напряжениям смятия и на срез.

Проверка на прочность по напряжениям смятия рассчитывается как:

 

 

где Т – крутящий момент;

d – диаметр вала;

h – высота шпонки;

– заглубление шпонки в вал;

l – рабочая длина шпонки;

– допускаемое напряжение смятия.

 

Проверка на смятие рассчитывается как:

 

где

b – ширина шпонки;

– допускаемое напряжение среза.

 

 

Рис. 9.1 Шпоночное соединение

Параметры призматических шпонок для валов привода представлены в таблице 9.1.

 

Таблица 9.1

Параметры призматических шпонок для валов привода

 

Диаметр вала, мм	Крутящий момент, Нм	Обозначение шпонки	, мм	, МПа	, МПа	, МПа	, МПа
			3.5

 

Если шпонка не удовлетворяет условиям прочности, то необходимо ставить две шпонки. Если две не удовлетворяют, то ставят три шпонки под углом . Если не удовлетворяют три шпонки, то переходят к шлицевым соединениям.

Таким образом, в нашем случаи на тихоходном валу ставится по две шпонки для колеса цилиндрической передачи и колеса цепной передачи. А для остальных участков ставится по одной шпонке.

 

 

10 КОНСТРУИРОВАНИЕ КОРПУСТНЫХ ДЕТАЛЕЙ И КРЫШЕК.

Корпус необходимо изготовить с помощью литья из серого чугуна марки СЧ15

 

Рисунок 7.1 Корпус редуктора.

Толщину стенки, отвечающую требованиям технологии литья и необходимой жесткости корпуса редуктора рекомендуется определять по формулам:

Принимаем толщину стенки корпуса редуктора 10 мм.

Толщина верхнего пояса фланца корпуса

Толщина нижнего пояса корпуса

принимаем

Толщина ребер основного корпуса

Толщина ребер крышки

Диаметр фундаментальных болтов

Диаметр болтов у подшипников

Диаметр соединяющих основания корпуса

Подшипники закрываем глухими и сквозными крышками.

 

Расчет фундаментных болтов.

Диаметр и число болтов выбирают по рекомендациям при конструировании корпусов редукторов. Координаты болтов уточняются при разработке конструкции редуктора. В этом случае болтовое соединение включает группу неравномерно нагруженных болтов, установленных с зазором. При расчете определяется нагрузка наиболее загруженного болта, и все остальные болты данной группы принимают такими же.

Данный редуктор нагружен крутящими моментами на быстроходном и тихоходном валах. Из условия равновесия внешнего опрокидывающего момента и моментов от затяжки болтов относительно линии X-X можно определить нагрузку на наиболее нагруженный болт:

 

 

где – внешний опрокидывающий момент;

– момент на быстроходном валу;

– момент на тихоходном валу;

– момент от силы тяжести редуктора;

– для двухступенчатого редуктора;

– сила тяжести редуктора;

– координаты установки болтов по длине редуктора.

 

В двухступенчатом редукторе моменты направлены в противоположные стороны, поэтому момент на быстроходном валу берут со знаком минус. Поскольку момент для легких и средних редукторов не оказывает существенного влияния на , то им можно пренебречь.

 

 

 

Определяем расчетное осевое усилие:

 

где – коэффициент запаса плотности стыка;

x= 0.09 – коэффициент внешней нагрузки.

 

 

 

При выбранном заранее диаметре болта проверяем его прочность:

 

 

где – внутренний диаметр резьбы выбранного болта;

– допускаемое напряжение растяжения для болта.

 

 

 

Плита и рама.

Сварные несущие конструкции экономически выгодно изготавливать при единичном и мелкосерийном производстве. При это используют прокат: швеллеры, уголки, листы, полосы. Кроме того, металлоемкость сварных конструкций примерно в два раза меньше аналогичных литых рам и плит.

Плиты служат для установки агрегатов привода (двигателя, редуктора) и обеспечения правильного положения их в течение всего срока эксплуатации. Конструкция плит должна удовлетворять требованиям прочности, жесткости, виброустойчивости, стабильности формы во времени и др.

Длину плиты L и ширину B определяют в соответствии с размерами агрегатов, устанавливаемых на ней. Высоту плиты принимают примерно H=0.1L. Если плита ступенчатая, то высота соответствует более низкой ее части.

Диаметр болтов для крепления плиты к фундаменту принимают равным диаметру болтов, крепящих редуктор к плите. Болты равномерно размещают со средним шагом .

В данном случае будем использовать сварную плиту из прокатного сортамента – швеллеров, угольников и листов. Швеллера и угольники располагаются так, чтобы торец одной детали примыкал к стенке другой. Это облегчает изготовление плит. Детали плиты сваривают по контуру сопряжения. Контур плиты будет иметь Г-образную форму.

Порядок и принцип проектирования рам не отличается от проектирования литых плит. По аналогичной зависимости отыскивают величину H и из сортамента проката подбирают размеры профиля, чаще всего швеллера. Затем отыскивают величину разности уровней h, на раму наваривают листы требуемой толщины или опорные платики. При большем значении h раму наращивают швеллерами, поставленными на полку или наложенными на стенку. Точная установка агрегатов по высоте обеспечивается металлическими прокладками.

Рамы, сварные из профильного проката, имеют достаточную жесткость, поэтому надобность в специальных ребрах жесткости обычно отпадает.

Для удобства монтажа и демонтажа прокатные профили, составляющие раму, устанавливают полками наружу.

Крепеж рамы к фундаменту осуществляется фундаментными болтами. В случае крепления рамы за полки необходимо подкладывать под гайку болта косую шайбу. Диаметры и число болтов выбирают в зависимости от длины или развернутой длины несущей конструкции.

Заключение.

Согласно заданию мной был спроектирован привод к шлюпочной лебедке по указанной схеме с графиком нагрузки. В процессе проектирования на первом этапе были определены основные параметры: передаточные числа зубчатых передач, передаваемые крутящие моменты, частоты вращения валов привода, силы, возникающие в механических передачах. После определения основных параметров на втором этапе были сконструированы валы, зубчатые колеса и шестерни, корпусные детали и подшипниковые узлы. В процессе конструирования мне пришлось столкнуться с требуемыми условиями работы изделий (условиями прочности, экономичности, эргономичности, эффективности использования материалов изделий). Проектируя привод, я учился создавать машину, используя основные базовые знания, полученные раннее, развивать свою творческую мысль, конструируя детали привода. Мной были получены многие конструкторские навыки работы и способы решения конструкторских задач.

Вся проделанная мною работа в курсовом проекте способствует становлению меня как специалиста более высокого класса, а также применению полученных знаний и навыков на практике в работе в качестве инженера.