 |
Второй этап компоновки редуктора
|
|
|
|
Второй этап компоновки имеет целью конструктивно оформить зубчатые колеса, валы, корпус, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых других деталей.
Примерный порядок выполнения следующий.
Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивным размерам, найденным ранее. Шестерню выполняем за одно целое с валом.
Наносим осевые линии, удаленные от середины редуктора на расстояние l. Используя эти осевые линии, вычерчиваем подшипники. Затем вычерчиваем мазеудерживающие кольца. Затем вычерчиваем крышки подшипников с уплотнительными прокладками и болтами.
Аналогично конструируем узел ведомого вала.
На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78. Вычерчиваем шпонки, принимая их длины на 5-10 мм меньше длин ступиц.
Проверка прочности шпоночных соединений
Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок по СТ СЭВ189-75 [1,с169, табл.8.9].
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная. Напряжения смятия и условие прочности по формуле [1,170,ф(8.22)]:
где Т – передаваемый вращающий момент, Н×мм;
d – диаметр вала в месте установки шпонки;
h – высота шпонки;
t1 – глубина паза;
b – ширина шпонки.
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [s]см=100…120Н/мм2, при чугунной - [s]см=50…70Н/мм2
Ведущий вал.
Проверяем шпонку под шкивом:
Материал шкива – чугун марки СЧ18.
d=25 мм; b´h´l=8´7´45 мм, t1=4 мм
Т2=74 Нм =74×103 Нмм
Ведомый вал:
Из двух шпонок – под зубчатым колесом и под муфтой – более нагружена вторая (меньше диаметр вала и поэтому меньше размеры поперечного сечения шпонки. Проверяем шпонку под муфтой. Материал-сталь.
|
|
|
d=42 мм, b´h´ l =12´8´70 мм, t1=5 мм
Т3=296 Нм =296×103 Нмм
Условия выполняются во всех случаях.
Уточненный расчет валов
Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [S]. Прочность соблюдена при S³[S]=2,5.
Ведущий вал:
Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости XZ
1 участок: 
при Х1=0 
при Х1 = 52 
2 участок: 
при Х2=0 
при Х2 = 63 
Суммарный изгибающий момент:
3 участок: 
при Х3=0 
при Х3 = 63 
Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости YZ
1 участок: 
при z1=0 
при z1 = 52 
2 участок: 
при z2=0 
при z2 = 63 
3 участок: 
при z3=0 
при z3 = 63 
Материал вала тот же что и для шестерни (шестерня выполнена за одно целое с валом), т.е. сталь 45, термическая обработка – улучшение.
По табл.3.3. при диаметре заготовки до 90 мм среднее значение sВ=780МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
У ведущего вала определяем коэффициент запаса прочности сечения А-А в месте посадки подшипника. В этом опасном сечении действуют изгибающие моменты Мy, Mx и крутящий момент.
Концентрация напряжений вызвана запрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал–шестерню.
Изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях берем из эпюры.
Суммарный изгибающий момент:
Осевой момент сопротивления
Амплитуда нормальных напряжений
Полярный момент
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Принимаем по таблице 8.7 
ks - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений. es - масштабный фактор для нормальных напряжений.
|
|
|
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
где 
yt=0,1 для конструкционных и углеродистых сталей.
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения
Условие выполнено.
Ведомый вал:
Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости XZ
Строим эпюру изгибающих моментов в плоскости YZ
Суммарный изгибающий момент:
Материал вала – сталь 45, нормализованная; sВ=570 МПа
Пределы выносливости
Сечение Б-Б
Диаметр вала в этом сечении 50 мм, концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (табл.8.5): ks=1,59, kt=1,49,
масштабные факторы es=0,79, et=0,675,
коэффициенты ys»0,15, yt»0,1
крутящий момент Т3= 296*103 Нмм
Момент сопротивления кручению (d= 50 мм, b= 16 мм, t1= 6 мм)
Момент сопротивления изгибу
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
- среднее напряжение цикла нормальных напряжений, при отсутствии осевой нагрузки 
.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения
Сечение Д-Д:
Это сечение при передаче вращающего момента от редуктора к приводу через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
d=42 мм, b = 12 мм, t1= 5 мм.
Момент сопротивления кручению
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Значения коэффициентов: ks=1,6, kt=1,68, es=0,8, et=0,72, yt»0,1
приняв у ведомого вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l= 82 мм, получим изгибающий момент в сечении Д-Д от консольной нагрузки
Момент сопротивления изгибу
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения
Все условия выполнены.
|
|
|
