одбор и проверка прочности шпонок.
одбор подшипников.
7.1 Ведущий и промежуточный валы.
В качестве опор ведущего и промежуточного вала для восприятия осевых сил, возникающих в косозубой передаче принимаем шариковые радиально-упорные однорядные подшипники лёгкой серии.
Подбор осуществляем по посадочному диаметру валов
Рис. 6 Эскиз подшипника
Таблица 6. Обозначение и размеры
| Обозначение ГОСТ 831-75 | Размеры, мм | Грузоподъёмность, кН | |||||||
| d | D | B | r | r1 | 
| Cr динамич., кН | Co статич., кН | ||
| Ведущий | 1.1 | 0.55 | 30,8 | 17,8 | |||||
| Промежут. |
7.2 Ведомый вал
В качестве опор ведомого вала принимаем шариковые радиальные однорядные подшипники лёгкой серии.
Рис. 7 Эскиз подшипника
Таблица 7. Обозначение и размеры
| Обозначение ГОСТ 8338-75 | Размеры, мм | Грузоподъёмность, кН | |||||
| d | D | B | r | Cr динамич., кН | Co статич., кН | ||
| Ведомый | 1.1 | 43.2 |
8. Конструктивные размеры.
8.1 Конструирование зубчатых колёс
8.1.1 Конструктивные размеры колеса тихоходной ступени
Рис. 8 Эскиз колеса
Таблица 8. Данные для расчета
| Диаметр вала под колесом, мм | 
| |
| Ширина колеса, мм | 
| 60.8 |
| Модуль нормальный, мм | m | 2.5 |
| Диаметр впадин зубьев, мм | 
| 254,7 |
| Диаметр вершин зубьев, мм | 
| 264.6 |
а) Диаметр ступицы
б) Длина ступицы
в) Фаска на торцах зубчатого венца
f=0,5m=1,5 мм,принимаем f=1,25мм
г) Фаска в отверстии колеса под вал
f1=3 мм
д) Фаска на ступице
f2=2.5 мм
е) Толщина обода
s = 2,5m + 2 = 9.5мм
ж) Толщина диска
с = (0,35…0,4)·b2 =24.32мм
з) Диаметр обода
D0 = 
– 2s= 276-2·10=235.7мм
и) Радиусы скруглений переходных поверхностей колеса
8.1.2 Конструктивные размеры колеса быстроходной ступени7
Рис. 9 Эскиз колеса
Таблица 9. Данные для расчёта
| Диаметр вала под колесом, мм | 
| |
| Ширина колеса, мм |
| 39.94 |
| Модуль нормальный, мм | 
| |
| Диаметр окружности впадин, мм |
| 197.1 |
| Диаметр окружности вершин, мм | 
| 206.1 |
а) Диаметр ступицы
б) Длина ступицы
в) Фаска на торцах зубчатого венца
f=0,5m=0,5·2=1 мм
г) Фаска в отверстии колеса под вал
f1=1.2мм
д) Фаска на ступице
f2=2,5 мм
е) Толщина обода
s = 2,5m +2=7мм
ж) Толщина диска
с = (0,35…0,4)·b2 = 18мм
з) Диаметр обода
D0 = – 2s=183.11мм
и) Радиусы скруглений переходных поверхностей колеса
8.2 Конструирование шестерен
Возможны два варианта конструктивных исполнения шестерён зубчатых передач:
- вместе с валом (вал - шестерня)
- отдельно от него (насадная шестерня)
Качество (жесткость, точность и т.д.) вала - шестерни оказывается выше, а стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни, поэтому все шестерни редукторов выполняют заодно с валом. Насадные шестерни применяют, например, в тех случаях, когда по условиям работы шестерня должна быть подвижной по оси вала
8.2.1. Вал - шестерня быстроходной ступени.
Из предыдущих расчётов:
делительный диаметр 
= 44.2мм
диаметр вершин 
= 71,9мм
диаметр впадин 
= 39.2мм
= 2мм
= 
Рис. 10 Эскиз вал-шестерни
8.2.2. Вал - шестерня тихоходной ступени.
Из предыдущих расчётов:
начальный диаметр 
= 2.5 мм
диаметр вершин 
b1T = 66 мм
диаметр впадин 
f = 0,5mn = 1,25 мм
Если 
, то обеспечен свободный выход фрезы при нарезании зуба.
 |
Рис. 11 Эскиз вала-шестерни
8.3. Конструирование крышек подшипниковых.
Выбор уплотнений.
Материал для подшипниковых крышек - серый чугун СЧ 15 ГОСТ 1412-85.
Для выходных концов ведущего вала ( соединяемого с валом эл. двигателя) и ведомого вала (соединяемого с приводным валом конвейера) применяем привертные проходные крышки с отверстием для выхода вала.
Для противоположных концов этих валов несоосных редукторов и для промежуточного вала применяем привертные глухие крышки.
8.3.2. Привертные глухие крышки.
Рис.12 Эскиз глухой крышки
Таблица 10. Данные для расчёта
| Валы | Обозначение | D наружный диаметр подшипника |
| Ведущий | ||
| Промежуточный | ||
| Ведомый |
Таблица 11. Размеры крышек, мм
| Валы | 
| 
| 
| 
| d | z штук | с | l | b | 
|
| Ведущий | 7.2 | 7,5 | ||||||||
| Промежут. | 7.2 | 7,5 | ||||||||
| Ведомый | 7.2 | 7,5 |
Примечание: d - диаметр винтов, крепящих крышку к корпусу редуктора;
z - количество винтов.
l – центрирующий поясок
b – размеры канавки для выхода шлифовального круга
; 
; 
; 
;
=9; 
8.3.3. Привертные проходные крышки.
Рис. 14 Эскиз привертной проходной крышки
Табл. 12 Данные для расчёта.
| Валы | Диаметр вала под подшипник | Размер манжеты | |
| 
| ||
| 1. Ведущий | |||
| 3. Ведомый |
; 
Табл. 13 Размеры крышек, мм.
| Валы |
|
|
|
| d | z штук | с | l | b | 
| 
| 
| 
|
| Ведущий | 7.2 | 7,5 | |||||||||||
| Ведомый | 7.2 | 7,5 |
8.3.4. Выбор уплотнений.
При смазке жидким маслом из общей ванны и при окружной скорости валов до 10 м/с применяют манжетные уплотнения.
Резиновые армированные манжеты устанавливают открытой стороной внутрь корпуса.
Рис.14 Эскиз манжеты
Табл.14 Размеры манжет, мм.
| Валы | 
|
| 
| Условное обозначение ГОСТ 8752-79 |
| 1. Ведущий | Манжета 
| |||
| 3. Ведомый | Манжета 
|
8.4. Конструктивные размеры корпуса и деталей редуктора.
8.4.1. Данные для расчёта.
Межосевое расстояние 
Вращающий момент на ведомом (тихоходном) валу 
Н·м
8.4.2. Размеры элементов корпуса редуктора.
Табл.15 Размеры элементов корпуса редуктора.
| Наименование | Обозна-чение | Формула | Расчёт | Принятое значение | |
| Толщина стенки основания корпуса |
| 
| 
| ||
| Толщина крышки корпуса |
| 
| 
| ||
| Фундаментные болты: | |||||
| диаметр | 
| М16 | М16 | ||
| диаметр отв. | 
| ||||
| количество | n | ||||
| Диаметр стяжных болтов вогнутых подшипн-ов | 
| 
| 
| М10 | |
| Диаметр фланцевых болтов | 
| 
| 
| М10 | |
| Диаметр отв. под стяжной и фланцев.болт | 
| 
| 
| ||
| Фланцы разъёма корпуса: | Рис. 15 | ||||
| -ширина | К | К= 
| К= 2,7·10 = 27 | ||
| -толщина | 
| 
|  12,5
| ||
| Фундаментные лапы: | |||||
| -ширина | В | 
| B = 2,7 · 18 = 48,6 | ||
| -толщина | S | 
|  = 2,4·7 = 16,8
| ||
| -толщина | 
| 
| = 48,6+10,5 = 59,5
| ||
| Наименование | Обозна-чение | Формула | Расчёт | Принятое значение | |
| Зазоры: | |||||
| -между вершинами зубьев колеса и стенкой корпуса | a | a = 10…15 мм | |||
| -между колесом и дном корпуса | b | 
| |||
| -между колёсами | c | 
| |||
| Расстояние: | Рис. 17 | ||||
| -между фланцев. болтами | 
| 
|  10·10 = 100
| ||
| -между cтяжными болтами | 
| 
|  110
| ||
| Рёбра жесткости | |||||
| -высота | 
| 
| 
| 35° | |
| -уклон | (0,5…1) град. | 1° | |||
| -толщина у основания | 
| 
| |||
| Проушина: | |||||
| - толщина | 
| 
| |||
| - диаметр отв. | 
| 
| 
| ||
| Диаметр контрольных штифтов | 
| 
| 7…8 |
Рис.15 Эскиз фланца крепления крышки и корпуса.
а = в = 0,5 · К = 0,5·27 = 13,5 мм
Dц = 18 мм
tц = 1 мм
r = 
Рис. 16 Эскиз лапы корпуса.
a = 0,5 · B = 
r = z = 0,25 = 1,75 мм
Dц = 28 мм
tц = 1,5 мм
 |
Рис. 17 Размещение стяжных и фланцевых болтов.
Здесь:
Dф - диаметр фланца крышки подшипника
Dпр - диаметр прилива для подшипникового гнезда
; 
; 
Рис.18 Рёбра жесткости. Рис. 19 Проушина
R= 
9. Смазывание зацепления и подшипников. Смазочные устройства.
9.1 Смазывание зацепления.
При окружной скорости зубчатого колеса V=3.8975(V от 0,2 до 12,5 м/с) применяют картерную систему смазки. В корпус редуктора заливают масло так, чтобы венцы колёс были в него погружены. Во время вращения масло разбрызгивается. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей. Для смазки применяем индустриальное масло, марки И-Л-А-32 ГОСТ 20799-88.
Предельно допустимый уровень погружения колёс цилиндрического редуктора в масляную ванну
где 
начальный диаметр колеса минимальной ступени;
.
9.2 Смазывание подшипников.
а) При картерной смазке колёс подшипники качения смазываются брызгами масла из общей ванны. В косозубых передачах масло выжимается зубьями в одну сторону. Для предотвращения обильного количества масла в подшипниках и попадания в них продуктов износа зубчатых передач подшипники защищают маслоотражательными кольцами.
Рис.21 Эскиз маслоотражательного кольца
S = 0,3 мм
h = 2,5 мм
D = 80 мм
d = 35 мм
9.3 Смазочные устройства.
9.3.1 Сливное отверстие и пробка.
Для слива масла в процессе периодической замены масла в корпусе выполняют сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической или конической резьбой.
Дно корпуса делают с уклоном < 
в сторону сливного отверстия и с индивидуальным углублением.
Рис. 23. Конструктивные размеры сливного отверстия
| d |
| D | l | b | L |
| M16х1,5 | 21.9 |
9.3.2. Маслоуказатель.
Для наблюдения за уровнем масла в корпусе устанавливают:
- маслоуказатели жезловые (щупы), на стержень которого наносят
риски с указанием max и min допустимого уровня масла.
- маслоуказатели круглые и удлиненные из прозрачного материала
Рис.24. Эскиз маслоуказателя.
9.3.3 Пробка-отдушина.
При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса, что приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого, внутреннюю полость корпуса сообщают с внешней средой путём установки отдушин в его верхних точках.
Рис.25. Эскиз пробки-отдушины.
9.3.4. Крышка люка.
Для заливки масла в редуктор и контроля правильности зацепления в крышке редуктора делают люки. Размеры должны быть максимально возможными. Люки делают прямоугольной или круглой формы и 
закрывают крышками из стального листа, литыми из чугуна. Для того, чтобы внутрь корпуса из вне не попадала пыль, под крышку ставят уплотняющие прокладки. В крышках люков удобно
располагать пробки-отдушины.
Рис. 26 Конструктивные и присоединительные размеры люка и крышки.
L – конструктивно
одбор и проверка прочности шпонок.
10.1. Расчётная схема.
10.2. Данные для расчёта (сведены в таблицу 16)
Таблица 16.
| Параметр | Валы | |||
| Ведущий 1 | Промежут. 2 | Ведомый 3 | ||
| 
| 
| 
| 
|
Т, 
| 
| 
| 
| |
| 
| 
| 
| 
|
10.3. Условия подбора и расчёта.
Размеры сечения шпонки принимаем по ГОСТ23360-78 в зависимости
от диаметра вала.
Длину шпонки принимаем на 5...10 мм меньше длины ступицы насаживаемой детали и принимаем ближайшее стандартное значение. Сечение шпонки проверяем по напряжениям смятия на боковых гранях по формуле:
где Т - передаваемый шпоночным соединением момент, ;
d - диаметр вала, мм;
h - высота шпонки, мм;
- глубина паза на валу, мм;
- рабочая длина шпонки, мм
- допускаемое напряжение смятия (при стальной ступице и спокойной нагрузке ).
10.4. Вал ведущий.
10.4.1.Шпонка под полумуфту.
При 
= 28 мм b x h = 8 х 7мм
lшп = lст - (5...10)мм = 53 мм принимаем lшп = 36 мм
Принимаем ближайшее меньшее значение из стандартного ряда длин шпонок.
= 37-8= 29 мм
10.5. Вал промежуточный.
10.5.1. Шпонка под быстроходным колесом.
При 
мм b x h = 10 х 8 мм 
lшп = lст - (5...10)мм = 40-5=35мм принимаем lшп = 32 мм
= 35 – 10 = 25мм
10.6. Вал ведомый.
10.6.1. Шпонка под тихоходным колесом.
При 
b x h = 16 х 10мм 
lшп = lст - (5...10)мм = 61-5= 56 мм принимаем lшп = 45 мм
= 46-16= 30 мм
10.6.2 Шпонка под полумуфту.
При 
b x h = 12 х 8 мм 
lшп = lст - (5...10)мм = 82-5= 77 мм принимаем lшп = 70 мм
= 70-12= 58 мм
Табл.17 Результаты подбора шпонок.
| Валы | d, мм | Условное обозначение шпонки |
| Ведущий | 
| Шпонка 8х7х36 ГОСТ23360-78 |
| Промежуточный |
| Шпонка 10х8х32 ГОСТ23360-78 |
| Ведомый |
| Шпонка 16х10х45 ГОСТ23360-78 |
|
| Шпонка 12х8х70 ГОСТ23360-78 |
11. Расчёт валов на прочность
11.1. Условия расчёта.
Основными нагрузками на валы являются силы от передач. Силы на валы передаются через насаженные на них детали: зубчатые колёса, звёздочки, шкивы, муфты.
При расчётах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу на середине своей ширины.
Под действием постоянных по величине и направлению сил во вращающихся валах возникают напряжения, изменяющиеся по симметричному циклу.
11.2. Вал ведущий.
11.2.1. Данные для расчёта.
- Крутящий момент 
- Силы: окружная 
радиальная 
осевая 
- Давление на вал от муфты:
если 
- Изгибающий момент от осевой силы
где 
- делительный диаметр шестерни, мм
11.2.2. Расчётная схема.
A B
a=65мм b=47мм с=123мм
Пл.XOZ 
Пл.XOY 
 |
11.2.3. Реакции опор в плоскости XOZ.
11.2.4. Реакции опор в плоскости XOY.
; 
11.2.5. Суммарные радиальные реакции.
11.3. Вал промежуточный.
11.3.1. Данные для расчёта.
- Крутящий момент 
- Силы от быстроходного косозубого колеса:
окружная 
радиальная 
осевая 
- Изгибающий момент от осевой силы:
- Силы от тихоходной прямозубой шестерни:
Окружная 
радиальная 
где 
- угол зацепления
Материал вала - Сталь 40Х; ТО - улучшение
11.3.2. Расчётная схема.
A 
B
a=50мм b=133мм с=57мм
Пл.XOZ
Пл.XOY
| |
 |
11.3.3. Реакции опор в плоскости XOZ.
11.3.4. Реакции опор в плоскости XOY.
11.3.5. Cуммарные радиальные реакции:
11.3.6. Определение коэффициента запаса прочности в опасном сечении вала под быстроходным колесом.
Расчётный коэффициент прочности
где [s] - допускаемый коэффициент запаса прочности;
и 
- коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Здесь 
и 
- амплитуды напряжений цикла;
и 
- средние напряжения цикла.
В расчётах валов принимают:
- симметричный цикл изменения напряжений;
- отнулевой цикл изменения напряжений.
Напряжения в опасном сечении определяют по формулам:
МПа
где 
- осевой момент сопротивления
- полярный момент сопротивления
Пределы выносливости вала в опасном сечении:
где 
и 
- пределы выносливости материала вала при ассиметричном цикле кручения и изгиба.
; 
и 
- коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения
где 
и 
- эффективные коэффициенты концентрации напряжений
; 
- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения
- коэффициент влияния шероховатости
- коэффициент влияния поверхностного упрочнения
- коэффициент влияния асимметрии цикла в рассматриваемом сечении
- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.
Вычисляем: , и s.
11.4. Вал ведомый.
11.4.1. Данные для расчёта.
- Крутящий момент 
- Силы: окружная 
радиальная 
- Давление на вал от муфты:
- Материал вала: Сталь 40Х ГОСТ 1050-88
11.4.2. Расчётная схема.
A B
a=94мм b=62мм с=55,5мм
Пл.XOZ
Пл.XOY 
| |
11.4.3. Реакции опор в плоскости XOZ.
11.4.4. Реакции опор в плоскости XOY.
