Уточненный расчет ведомого вала

По расчетной силовой схеме определяем опорные реакции в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и строят в масштабе эпюры изгибающих моментов в этих плоскостях, а так же эпюр крутящих моментов.

 

 

Подбор шпонок

Под бор шпонок осуществляем по таблице в зависимости от диаметра вала, а затем проверяем на смятие, так как их размеры подобраны так, что прочность шпонок на срез обеспечивается. Наиболее распространенными являются призматические шпонки, размеры которых даны в таблице 26[1].

Таблица 6 - Шпонки призматические

Диаметр вала, мм	Сечение шпонки, мм	Глубина паза, мм
d	b	h	вала t1	втулки t2
			5.5	3,8 3,3 3,3

 

Рабочая длина шпонки определяется из условия прочности на смятие:

, (2.64)

а затем подбирают из стандартного ряда так, чтобы ее длина оказалась на 5-10 мм меньше длины ступицы. Кроме того, рекомендуется на одном и том же валу ставить шпонки одинакового поперечного сечения.

;

Допускаемое напряжение на смятие при стальной ступице и спокойной нагрузке.

.

 

3. Конструктивное оформление зубчатых колес

Колеса изготавливаются без промежуточного диска, а с

- с диском. Формулы для расчета отдельных элементов кованного колеса приведены в таблице 7[1].

 

Рис. 5 Конструкция зубчатого колеса

Таблица 7 - Определение размеров отдельных элементов зубчатых колес

Параметр	Формула	колесо	шестерня
Диаметр ступицы
Длина ступицы		>56.64	>59.64
Толщина обода
Толщина диска
Фаска по торцам зубчатого венца
Фаски по торцам ступицы	принимается конструктивно

 

 

4. Конструктивное оформление валов

Выбираем выходные концы валов.

 

Рис. 6 Цилиндрические концы валов, мм

Прежде всего выбираются выходные концы валов, которые могут быть цилиндрическими или коническими.

Таблица 8. Цилиндрические концы валов.

dк	l	r	c
		2,0	1,6
		2,0	1,6

Переходный участок вала между двумя ступенями разных диаметров выполняют галтелью радиуса r, снижающей концентрацию напряжений в местах перехода (таблица 24[1]).

Таблица 9. Галтели

d	32-45
r	2,0
f	2,5

 

 

 

Таблица.10 Канавки

d,	50-100
b,	5,0
h,	0,5
r,	1,6

Если между подшипником и колесом или элементом открытой передачи, муфтой устанавливают распорную втулку, то переходный участок между ступенями выполняют галтелью. При этом буртиком вала и торцом втулки должен быть предусмотрен зазор С, а на торце в втулки фаска f.

Диаметр выходного конца быстроходного вала d_к1 соединенного с двигателем через муфту, не должен отличаться от диаметра вала ротора двигателя больше, чем на 20%.

Оба конца вала должны заканчиваться фасками, величину которых можно задать по таблице 23.

 

5. Конструктивное оформление корпуса редуктора

 

Конструктивная проработка элементов корпуса редуктора осуществляется по эмпирическим формулам.

Кроме того, необходимо разработать смотровой люк. Его делают прямоугольной или круглой формы максимально возможных размеров. Люк закрывают крышкой, под которую ставят уплотняющие прокладки из картона (толщенной 1-1,5мм) или полосы от резины (толщенной 2-3мм). С такой крышкой может быть совмещена пробка отдушина.

Отверстие под жезловый маслоуказатель и сливную пробку располагают рядом на одной стороне корпуса. Нижняя кромка сливного отверстия должна быть на уровне днища, которое выполняется с уклоном 1-2° в сторону отверстия.

Для подъема и транспортировки крышки корпуса и собранного редуктора применяют проушины.

Для герметизации подшипниковых узлов осевой фиксации подшипников и восприятия осевых нагрузок служат крышки. Они изготавливаются из чугуна С415 двух видов: торцевые и врезные.

 

 

1) Толщина стенки корпуса (картера): одноступенчатого цилиндрического

, (5.1)

.

Принимаем толщину стенки корпуса = 8 мм.

2) Толщина стенки крышки корпуса

.8мм (5.2)

3) Толщина ребер жесткости

.8мм (5.3)

4) Высота ребер жесткости

, (5.4)

,

.

5) Ширина фланца картера и крышки

, (5.5)

.

6) Толщина фланца

, (5.6)

.

7) Зазор между наружной поверхностью колеса и стенкой корпуса

, (5.7)

А=(1,2-2,5)8=(9,6-20)мм.

8) Диаметр фундаментальных болтов

, (5.8)

.

9) Диаметр болтов, соединяющих крышку с картером по фланцам

, (5.10)

.

10) Толщина основания картера

, (5.11)

.

11) Диаметров винтов смотровой крышки

, (5.12)

.

Необходимо разработать смотровой люк. Его делают прямоугольной или круглой формы максимально возможных размеров. Люк закрывают крышкой.

Отверстие под жезловый маслоуказатель и сливную пробку располагают рядом на одной стороне корпуса. Нижняя кромка сливного отверстия должна быть на уровне днища, которое выполняется с уклоном 1-2° в сторону отверстия.

Для герметизации подшипниковых узлов осевой фиксации подшипников и восприятия осевых нагрузок служат крышки. Они изготавливаются из чугуна С415 врезные.

Наружный диаметр крышек D равен диаметрам подшипников.

 

 

6. См азка зубчатых колес и подшипников. Уплотнение

Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием). Этот способ применяется для зубчатых передач при окружных скоростях . Выбор сорта масла зависит от расчетного контактного напряжения в зубьях и фактической окружной скорости колес (таблица 33 [1]).

Выбираем сорт смазочного масла И-Г-А-68.

Количество масла (объем) ориентировочно подсчитывается по формуле:

, (6.1)

где V -объем масла в литрах;

Р -мощность привода на выходе.

.

В цилиндрических редукторах при окунании в масляную ванну колеса уровень масла определяется по формуле:

(6.2)

где m – модуль зацепления;

h - высота уровня масла;

d - делительный диаметр колеса.

2,5< h <44.785.

Смазывание подшипников.

При смазывании зубчатых и червячных колес окунанием подшипники качения обычно смазывают из картера в результате разбрызгивания масла колесами, образование тумана и растекания масла по валам. Надежное смазывание разбрызгиванием возможно при окружных скоростях V>3м/с. Для свободного проникновения масла полость подшипника должна быть открытой внутрь корпуса.

 

Смазывание пластичными материалами типа солидол жировой (ГОСТ 1033-79) или консталин жировой УТ-1 (ГОСТ 1957-73) применяется при окружных скоростях V<2 м/c.Смазочный материал набивают в подшипник в ручную при снятой крышки подшипникового узла на несколько лет. Полость подшипника должна быть закрыта внутренним уплотнением с внутренней стороны узла.

Уплотнительные устройства применяют для предотвращения вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также защите их от попадания пыли, грязи и влаги. В зависимости от места установки в подшипниковом узле уплотнения делят на две группы: наружные устанавливают в сквозных крышках торцовых и врезных, а внутренние устанавливают с внутренней стороны подшипниковых узлов.

По принципу действия их можно разделить на четыре вида: контактные, лабиринтные и щелевые, центробежные, комбинированные.

Контактные уплотнения относят к группе наружных и делятся на войлочные, фетровые и манжетные. Они хорошо защищают опорные узлы, но с увеличением окружной скорости шейки вала температура в зоне контакта повышается и возрастает износ. Допускаемые значения скорости: для войлочных колес V<2 м/с, фетровые V<5 м/с, манжетные V<10 м/с.

Войлочные и фетровые кольца перед установкой пропитывают горячим минеральным маслом. Поверхность шейки вала для уменьшения износа полируют. Размеры контактных уплотнений приведены в таблице 34[1].

Рисунок 6.1. Войлочные уплотнения.

 

Таблица 8 - Размеры резиновых армированных манжетов для валов

d	d1	d2	D	a	b	S0
					4.3
					4.3

 

 

Окружная скорость для лобиринтных уплотнений V<30 м/с, а для щелевых V<10 м/с. В уплотнениях второго вида, также относящихся к наружным, используется принцип гидравлического затвора. Канавки и зазоры этих уплотнений заполняют пластической смазкой. В сильно загрязненной среде эти уплотнения использовать не рекомендуется. Установка и конструкция внутренних уплотнений, относимых к центробежному виду, зависят от способа смазывания подшипников. При смазывании подшипников разбрызгиванием масло, выживаемое из зацепления, обильным потоком выбрасывается в подшипники. Для предотвращения излишнего полива маслом и попадание в подшипники продуктов износа червячных и зубчатых колес подшипниковые узлы закрывают с внутренней стороны маслоотбойными шайбами. Толщина шайб 1,2-2мм.

При смазывании пластичным материалом во избежании вымывания картерным маслом устанавливают мазеудерживающие шайбы, выходящие за торцы подшипникового узла внутрь корпуса на 1-2мм.

 

Рисунок 6.2 Мазеудерживающее кольцо

 

 

7 . Сборка редуктора

На сборку поступают детали, соответствующие рабочим чертежам и принятые ОТК.

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов:

На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100⁰С;

В ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в картер редуктора, покрывают фланцы картера и крышки пастой «Герметик», закладывают крышки подшипников, устанавливают монтажные конические штифты, устанавливают крышку редуктора на картер и затягивают болты, крепящие крышку к картеру.

После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой; закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

 

 

10. Выбор муфты

Если соосность соединяемых валов в процессе монтажа и эксплуатации строго выдерживается, то допустимо устанавливать жесткие муфты: фланцевые и втулочные. Типоразмер муфты выбирают по диаметру вала и по величине расчетного вращающего момента

 

(10.1)

 

Рисунок 10.1 Муфта.

 

 

Таблица 9 – Размеры фланцевой муфты.

[Т], Нм	d	D	l, не более	L, не более
Исполнение
	32; (35);36;40;45

 

 

 

9. Эксплуатация привода

Основные правила ухода за приводом при его эксплуатации обычно регламентированы «Инструкцией по обслуживанию и эксплуатации».

Для нормальной работы привода в течение всего срока службы необходимо строго соблюдать требования инструкции, своевременно производить предписанные регламентные работы, немедленно устранять обнаруженные неисправности, не допуская работы привода с неисправностями, пусть даже на первый взгляд незначительными.

Особенно следует обращать внимание на смазку редуктора и муфты, своевременно контролировать уровень и наличие смазки, восполнять ее расход, а через обусловленный инструкцией период времени заменять полностью.

При обнаружении утечки масла следует выявить причины и устранить их, убедившись в отсутствии подтекания масла после ремонта.

Все крепежные резьбовые соединения требуют периодического подтягивания, особенно в начальный период эксплуатации привода. Подтягивание гаек и винтов рекомендуется производить тарировочным ключом.

Привод следует содержатьв чистоте, оберегать от захламления посторонними предметами.

12. Техника безопасности

Безопасность работы с приводом обеспечивается, с одной стороны, различными техническими решениями, устройствами, повышающими безопасность обслуживания и максимально исключающими возможность травм, с другой стороны, выполнением обслуживающим персоналом правил техники безопасности.

К техническим устройствам, повышающим безопасность обслуживания, прежде всего следует отнести ограждение движущихся и вращающихся частей привода.

Электроаппаратура управления и проводка должны соответствовать «Правилам эксплуатации электроустановок»: все части привода, которые могут оказаться под напряжением, надежно заземляются; в цепях управления электродвигателем предусматривается защита от перегрузки и токов короткого замыкания, а также нулевая защита.

Участок расположения привода оборудуется электрическим освещением и звуковой сигнализацией.

Помимо этого необходимо строгое выполнение обслуживающим персоналом правил и норм техники безопасности, сведенных в инструкцию по технике безопасности, утвержденную руководителем предприятия и главным инженером.

11. Оценка технического уровня спроектированного редуктора

Технический уровень целесообразно оценивать количественным параметром, отражающим соотношение затраченных средств и полученного результата.

За критерий технического уровня принято отношение массы редуктора к вращающему моменту на его тихоходном валу

, (12.1)

где m- масса редуктора, кГ;

- вращающий момент на его тихоходном валу, Нм.

Для цилиндрического редуктора масса определяется по формуле

кг, (12.2)

где - коэффициент заполнения,

- плотность чугуна,

V- условный объем редуктора.

Условный объем редуктора определяется как произведение длины, ширины и высоты редуктора, мм³.

,мм³, (12.3)

где - длина, мм,

- ширина, мм,

- высота редуктора, мм.

мм.

кг,

кГ/Нм.

Результат вычисления по формуле (12.1) оценивается по таблице 36[1].

Качественная оценка технического уровня редуктора:

Средний, в большинстве случаев производство экономически не оправдано.

 

12. Заключение

Спроектирован механический привод, состоящий из электродвигателя типа 100S4/1435 мощностью 2,6 кВт и скоростью вращения 1435 об/мин и цилиндрического одноступенчатого косозубого редуктора с выходной мощностью 2,4 кВт, числом оборотов на выходе 100 об/мин и крутящим моментом Т₂=50,8 Нм.

Редуктор имеет следующие габариты:

высота – 192 мм;

длина – 272 мм;

ширина – 128 мм.

Система смазки картерная; масло индустриальное И-Г-А-46.

Зубчатые колеса изготовлены:

шестерня – из стали 35 нормализация;

ведомое колесо - из стали 45 нормализация.

Ведущий и ведомый валы – из стали 45.

Корпус редуктора изготовлен из серого чугуна марки СЧ 15-32.

 

 

13. Список использованных источников

1 Михайловский Э.М. Прикладная механика: Учеб. Пособие по курсовому проектированию для студентов вузов. Красноярск: КГТА, 1997. – 64 с.

2 В. А. Трутень, А. П. Сарапкин, В. Г. Межов, О. А. Коржанова Детали машин. Проектирование ременных передач: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов всех специальностей и всех форм обучения.- Красноярск: Сиб. ГТУ 1999.-32с.

3 Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов / С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков и др. – М.: Машиностроение, 1979. – 351 с.

4 Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование делалей машин: Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – Калининград: Янтар. сказ, 2002. – 454 с.

5 Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для машиностр. спец. вузов. – 4-е изд., перераб. – М.: Высш. шк., 1984. – 336 с.

6 Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. – М.: Высш. шк., 1984. – 336 с.