Проектирование одноступенчатых цилиндрических редукторов для машин непрерывного транспорта

 

где Т – крутящий момент на валу, Н·мм;

[τ] – пониженное  допускаемое напряжение кручения, принимается [1]:

– при определении  диаметра выходного конца вала [τ] = 25…30 МПа;

– при определении  диаметра среднего участка (в месте  установки шестерни и колеса)

[τ] = 10…20 МПа;

      При этом следует принять во внимание, что для каждого вала надо подсчитать диаметр выходного участка вала (dIК и dIIК) и среднего (dIC и dIIC) там, где на него устанавливается шестерня или колесо.

      После проведения расчётов принимаем:

      Для быстроходного вала:

      - выходной конец  35 мм

      - середина вала      45 мм

      Для тихоходного вала:

      - выходной конец  40 мм

      - середина вала      50 мм 

      

   1 –  вал;

   2 –  заплечик для осевой фиксации;

   h – высота заплечика;

   С –  катет фаски;

   R – радиус галтели вала;

  Рисунок 2. К определению высоты заплечиков, радиусов галтелей и катетов фасок  вала редуктора. 
 

        

      Рисунок 3. Радиусы галтелей и катетов фасок валов насаживаемых деталей 

      4.2 Подбор шпонок  

      Размеры поперечного сечения призматической шпонки выбираются из табл.21 [3] или табл.4.1 [1] в зависимости от диаметра вала. При этом начинающие проектанты часто допускают следующую ошибку. Формально следуя рекомендациям таблиц, они принимают две шпонки различного поперечного сечения в зависимости от диаметра конкретного участка ступенчатого вала. Это нетехнологично. Нужно учесть, что крутящий момент по длине вала постоянен (если не учитывать очень малое снижение крутящего момента из-за влияния момента сил трения в подшипнике качения). Поэтому правильным решением будет принять размеры обеих шпонок по меньшему диаметру, т.е. по диаметру выходного конца вала.

Принимаем шпонки:

      - для выходных концов валов: применяем шпонки исполнения 3;

        Быстроходный вал: b = 10 мм,h = 8 мм,t₁ = 5 мм,t₂ = 3.3 мм, l_к = 63 мм;

        Тихоходный вал: b = 12 мм,h = 8 мм,t₁ = 5 мм,t₂ = 3.3 мм, l_к = 63 мм;

     - для тихоходного вала ,  участок  вала, где насаживается

       зубчатое колесо – шпонка исполнения1.

     b = 16 мм,h = 10 мм,t₁ = 6 мм,t₂ = 4,3 мм, l = 63 мм. 
 

      4.3 Подбор подшипников    

      На  данном этапе проектирования подшипники качения подбирают по таблицам каталога в зависимости от:

      – диаметра цапфы вала;

      – величины, направления и характера нагрузки (спокойная, ударная, переменная);

      – назначения узла;

      – частоты вращения вращающегося кольца (с учетом того, какое из колец  вращается);

      – числа часов работы подшипника (требуемой  долговечно-сти подшипника).

      Для прямозубых одноступенчатых цилиндрических редук-торов следует принимать шариковые однорядные радиальные подшипники рис. VI.8. (табл. П15):

      – для быстроходного вала:

      Серия 308

     Внутренний  диаметр_________________________d_п = 40 мм

      Наружный  диаметр__________________________D = 90 мм

      Ширина____________________________________B₁= 23 мм

      Радиус  скругления___________________________r = 2.5 мм

      Диаметр внутреннего кольца__________________d₁= 56 мм

      Внутренний  диаметр наружного кольца_________D₁= 75 мм

      Динамическая  грузоподъёмность ______________C = 41000 Н 

      – для тихоходного вала:

      Серия 209

     Внутренний  диаметр_________________________d_п = 45 мм

      Наружный  диаметр__________________________D = 85 мм

      Ширина____________________________________B₁= 19 мм

      Радиус  скругления___________________________r = 2 мм

      Диаметр внутреннего кольца__________________d₁= 57 мм

      Внутренний  диаметр наружного кольца_________D₁= 73 мм

      Динамическая  грузоподъёмность ______________C = 33200 Н 
 
 

      4.4 Подбор уплотнений 

      Уплотняющие устройства подшипников предназначаются  для предупреждения вытекания смазки из корпуса подшипника и для защиты его от попадания извне паров  кислот, влаги, пыли, грязи и других посторонних тел.

      Надежность  подшипников качения во многом зависит  от типа уплотняющих устройств. При плохой защите подшипника от влияния внешних факторов срок службы его значительно сокращается, а утечка смазки нарушает условия нормальной работы подшипника, загрязняет окружающую среду.

      Манжеты выбирают по соответствующему диаметру шейки вала по табл. П16.

      – для быстроходного вала: манжета :  40Х60Х10

      – для тихоходного вала: манжета :  45Х65Х10 
 

      4.5 Расчёт конструктивных  элементов шестерни  и колеса 

      Шестерню  будем изготавливать заодно с  валом, в виде вала-шесерни, вследствие небольших диаметров её зубчатого зацепления.

      Определим размеры элементов колеса

      

Диаметр ступицы  колеса

d_т=1.6× d_к2=80 мм

Длинна ступицы

L_ст= (1.2…1.5) × d_11С= 75 мм

        Принимаем L_ст= 75 мм

           Толщина диска колеса С = 0,3b2 = 20 мм

Толщина зубчатого венца 0 = (2,5…4) m =8мм

Принимаем 0 = 8мм 
 
 

     Расстояние  между внутренней стенкой корпуса  редуктора и окружностью вершин зубьев колеса и шестерни: Y1 ≈ (1,5…3) ,

      где  - толщина стенки корпуса редуктора

= 0,025 а + 3 > 6 мм,

= 0,025× 160 + 3 = 7 мм.

Принимаем = 7 мм

Y1 = (1,5…3) 8 = 10,5…21 мм.

Принимается Y1 = 16 мм. 

      Зазор между внутренней боковой стенкой корпуса редуктора и торцом шестерни:

      Y ≈ (0,5…1,5) = (0,5…1,5) 8= 3,5…10,5 мм.

      Принимается Y = 7 мм. 

      Если  длина ступицы колеса Lст больше ширины зубчатого венца шестерни b1 (Lст > b1), то Y откладывают от торца ступицы. 

Рассчитать ширину фланца соединения корпуса и крышки редуктора (рис. VI.21) [3].

§ диаметр фундаментных болтов  

      dф ≈ (1,5…2,5) = (1,5…2,5) 8 = 10,5…17,5 мм.

      По  стандарту принимается фундаментный болт с диаметром резьбы М14. 

§ диаметр стяжных болтов, которые соединяют корпус и крышку редуктора:  

      dс 0,75 dф = 0,75 × 14 = 10,5мм.

      Принимается болт с диаметром резьбы М12 

§ расстояние от внутренней стенки корпуса редуктора до центра отверстий под стяжные болты (рис. VI.21):  

      f1  > 1,25 dc + 7,5 > 1,25 × 12 + 7 = 22

      Принимается f1 = 22 мм. 

      f 2  > 1,25 dc + 5 > 1,25 × 12 + 5 = 20

      Принимается f 2  = 20 мм. 
 

§ ширина фланца:

      f = f1 + f2 = 22 + 20 = 42 мм. 

      Длина выходного конца вала принимается  равной:

      lIK ≈ (1,5…2) dIK = (1,5…2) 35 = 57…76 мм.

      Принимается lIK = 71 мм, (табл.П13).

§ Муфта переходная:

       d_k = (0.8…1.2) d₁ = (30.4…45.6) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

§ Проектирование крышек подшипниковых гнезд: 

      - быстроходный вал:

        _{D = 90 мм}

        _{D1 = 56 мм}

        _{Da = 140 мм}

        _{Dcp = 115 мм}

        _{tф = 10 мм}

        _{b = 20 мм}

        _{d^!k = 11 мм}

        _{n =5}

        _{dот = 42 мм}

        _{dk = М10}

        _{Dm = 60 мм}

  _{Dш = 10,2 мм}

        _{S = 3 мм}  

     _{- тихоходный вал:}

       _{dk = М10}

       _{D = 85 мм}

        _{D1 = 57 мм}

        _{Da = 135 мм}

        _{Dcp = 110 мм}

        _{tф = 10 мм}

        _{b = 24 мм}

        _{d^!k = 11 мм}

        _{n =5}

        _{dот = 48 мм}

        _{Dm = 65 мм}

        _{Dш = 10,2 мм}

        _{S = 3 мм}