Эскизная компоновка редуктора

Цель: разработать расчетную схему, необходимую для выполнения проверочных расчетов валов, шпоночных соединений, подшипников.

Чертеж общего вида редуктора (эскизная компоновка) устанавливает положение колес редукторной пары относительно опор (подшипников). Чертеж позволяет определить место точек приложения усилий в зацеплении редуктора, открытых передач, муфт и реакций опор. Чертеж выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД на миллиметровой бумаге формата не менее А3 карандашом.

5.1. Начертить компоновочную схему (рис.1). Порядок работы:

· Выбрать масштаб.

· Провести осевые линии валов. Расстояние между ними есть межосевое расстояние .

· Провести ось зубчатой пары. Наметить расположение зубчатых колес в соответствии с кинематической схемой привода.

· Упрощенно вычертить в принятом масштабе зубчатую пару в соответствии с геометрическими параметрами, полученными в результате проектного расчета (см. таблицу 4).

· В соответствии с назначенными в пункте 4 размерами подшипников прочертить их упрощенное изображение. Зазор между стенкой корпуса и зубчатым колесом   мм.

· В соответствии с назначенными размерами участков валов, полученными в пункте 3, прочертить их контуры.

Рис.1. Эскизная компоновка редуктора

Проверочный расчет тихоходного вала

Исходные данные

Материал – сталь 45. Механические характеристики: В=530 МПа, Т=275 МПа, Т=170 МПа, -1=230 МПа, -1=155 МПа, ,   (Приложение, табл. 28)
Крутящий момент на валу колеса
Окружная сила   Н	Радиальная сила 716 Н	Осевая сила =429 Н	Cила, действующая на вал со стороны муфты =14 Н
Расстояние от середины колеса до середины опоры А (определяется по компоновочному чертежу редуктора)				мм
Расстояние до муфты (определяется по компоновочному чертежу редуктора)				b =70 мм
Делительный диаметр колеса				мм
Диаметр вала под колесом				мм
Коэффициент пусковой перегрузки				КП=2

Cила, действующая на вал со стороны муфты, определяется по формуле: для входных валов и выходных валов одноступенчатых редукторов , для выходных валов многоступенчатых редукторов .

Начертить расчетную схему вала (рис.2).

6.1. Определение реакций в опорах А и В.

6.1.1. Реакции опор в вертикальной плоскости

;

 = 954 Н;

;

 = - 238 Н.

Проверка:        - 238 – 716 + 954 = 0.

6.1.2. Реакции опор в горизонтальной плоскости

 = 960 Н.

6.1.3. Реакции опор в плоскости смещения валов

;  = 28 Н;

;    = 14 Н.

Проверка:               - 14 + 28 - 14 = 0.

 

 

Рис.2. Расчетная схема тихоходного вала и эпюры моментов

 

6.1.4. Результирующие реакции в опорах

 = 1003 Н;

+28 = 1381 Н.

6.2. Построение эпюр изгибающих моментов (Рис. 2).

6.2.1. Вертикальная плоскость (эпюра «М _y»)

 = -8330 Н·мм;  = 33390 Н·мм.

6.2.2. Горизонтальная плоскость (эпюра «М_х»)

 960·35 = 33600 Н·мм.

6.2.3. В плоскости смещения валов

 14·70 = 980 Н·мм.

Изгибающий момент в сечении I-I  14·35 = 490 Н·мм.

6.2.4. Анализируя характер эпюр, определяем, что опасным является сечение I-I под колесом. Суммарный изгибающий момент в опасном сечении

= 4,7859·10⁴ Н·мм.

6.3. Расчет на статическую прочность

6.3.1. Максимальное напряжение изгиба в период пуска

9,96 МПа,

где W_x - осевой момент сопротивления сечения вала, мм³ ,

b, t - раз меры шпонки (Приложение, табл.18).

6.3.2. Максимальное растягивающее (сжимающее) напряжение в период пуска

  МПа,

где А – площадь сечения вала, мм².

6.3.3. Максимальное нормальное напряжение

9,96+0,49=10,45 МПа.

6.3.4. Максимальное напряжение кручения в период пуска

=18,38 МПА,

где  - полярный момент сопротивления сечения вала, мм³.

6.3.5. Коэффициенты запаса прочности по нормальным напряжениям

.

6.3.6. Коэффициенты запаса прочности по касательным напряжениям

.

6.3.7. Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести

Вывод.

Поскольку расчетное значение коэффициента запаса прочности , то пластические деформации вала в период действия кратковременных пусковых перегрузок будут отсутствовать.

6.4. Расчет вала на усталостную выносливость

В сечении вала I - I концентратором напряжений является шпоночный паз, который выполнен концевой фрезой. Данная поверхность подлежит чистовому шлифованию.

Коэффициенты для расчетов (Приложение, табл. 29, 30, 31):

Эффективные коэффициенты при изгибе и кручении		Масштабный фактор	Коэффициент, учитывающий влияние шероховатости
1,6875	1,445	0,818
Коэффициенты определяются путем интерполирования

6.4.1. Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

,

где   МПа – амплитуда циклов нормальных напряжений;

 - среднее напряжение цикла нормальных напряжений. При нереверсивной работе редуктора можно принять =0.

6.4.2. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

,

где =   МПа - амплитуда циклов касательных напряжений;

 - среднее напряжение цикла касательных напряжений.

6.4.3. Общий коэффициент запаса прочности при расчете на усталостную выносливость

Вывод: Условие прочности выполняется.