Приклад епюри згинаючих моментів та крутного моменту

Рисунок 6.1 Епюри згинаючих і крутних моментів

7 ПЕРЕВІРОЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПІДШИПНИКІВ

7.1 Обчислити відношення , де =

7.2 Обчислити відношення

7.3 За відношенням користуючись таблицею 2 інтерполяцією знайти коефіцієнт впливу осьового навантаження е та коефіцієнт осьового навантаження У

Таблиця 7.1 – Значення коефіцієнтів е та У для кулькових радіальних однорядних підшипників

	0,014	0,028	0,056	0,084	0,11	0,17	0,28	0,42	0,56
е	0,19	0,22	0,26	0,28	0,30	0,34	0,38	0,42	0,44
У	2,3	1,99	1,71	1,55	1,45	1,31	1,15	1,04	1,00

Приклад:

=0,042

7.4 Порівняти відношення з коефіцієнтом впливу осьового навантаження е і вибрати формулу для визначення еквівалентного навантаження та обчислити його.

, якщо >e (7.1)

, якщо <e (7.2)

де Х =0,56 – коефіцієнт радіального навантаження;

V=1 – при обертанні внутрішнього кільця підшипника;

= - радіальне навантаження на підшипник;

= - осьове навантаження на підшипник;

K_s =1,2 - коефіцієнт безпеки;

К_Т =1 при t < 100⁰C - температурний коефіцієнт.

7.5 Обчислити динамічну вантажопідйомність

(7.3)

де w₂ - кутова швидкість тихохідного вала

7.5 Перевірити придатність підшипника по динамічній вантажопідйомності

(7.4)

7.6 Зробити висновок.

7.7 Обчислити розрахункову довговічність

(7.5)

7.8 Перевірити придатність підшипника по довговічності

(7.6)

7.9 Зробити висновок.

8 КОНСТРУКТИВНА КОМПАНОВКА ПРИВОДА

8.1 Конструювання зубчастого колеса

Рисунок 8.1 Конструкція зубчастого колеса

Таблиця 8.1 Конструкція зубчастих коліс, мм

Елемент колеса	Параметр	Значення	Прийнято
Обод	Діаметр	Da (за розрахунком)
Товщина	S=2,2m+0,05b2
Ширина	b2 (за розрахунком)
Маточина	Діаметр внутрішній	d=d3 (за розрахунком)
Діаметр зовнішній	Стальна dмт=1,55d
Товщина	d=0,3d
Довжина	lмт= (1,0…1,5)d
Диск	Товщина	C=0,5(S+dмт)³0,25b2
Радіуси закруглення та нахил	R³6; g³7°
Отвори	do³25мм; no= 4…6

8.2 Конструювання валів.

Перехідна ділянка вала між двома суміжними ступенями різних діаметрів виконують:

- галтеллю радіуса r

- канавкою шириною b зі округленням для виходу шліфувального круга

Якщо між підшипником і колесом встановлюють розпірну втулку, то перехідну ділянку між ступенями виконують галтеллю. При цьому між буртиком вала і торцем втулки потрібно передбачити зазор С=1…2 мм

Рисунок 8.2 Конструкції тихохідного вала

Рисунок 8.3 Галтелі

Рисунок 8.4 Канавки

Рисунок 8.5 Конструкція вала-шестерні циліндричної

а) d_f1>d₃; б) d_f1<d₃; в) d_f1<d₃; d_а1=d₃; г) d_а1<d₃

8.3 Конструювання підшипникових вузлів.

Дивись рекомендації 10.4 с.200-224 [1].

8.4 Конструювання корпусу редуктора.

Дивись рекомендації 10.5 с.224-244.

Товщина стінок корпуса редуктора та ребер жорсткості приймаються однаковими:

d=1,12 , (10.1)

де Т₂, Н×м–обертаючий момент на тихохідному валу.

8.5 Мащення. Мастильні пристрої

8.5.1 Вибрати спосіб мащення

Для редукторів загального призначення використовують безперервне мащення оливою картерним непроточним способом (занурюванням). Цей спосіб використовують для зубчатих передач при колових швидкостях від 0,3 до 12,5 м/с.

8.5.2 Вибрати сорт оливи

Сорт оливи залежить від значення розрахункового контактного напруження в зубцях s_Н і фактичної колової швидкості коліс (дивись розділ 4). Сорт оливи вибрати з таблиці 8.1

Таблиця 8.1 – Рекомендовані марки олив(ГОСТ 17479.4-87)

Передача	Контактні напруження sН МПа	Колова швидкість зубчастих передач, м/с
до 2	понад 2 до 5	понад 5
Зубчаста	До 600 Понад 600 до 1000 Понад 1000	І-Г-А-68 І-Г-С-100 І-Г-С-150	І-Г-А-46 І-Г-С-68 І-Г-С-100	І-Г-А-32 І-Г-С-46 І-Г-С-68

Примітка: Позначення оливи складається з чотирьох знаків

І – індустріальне; Г- для гідравлічних систем; Т- важко навантажених вузлів; А- без присадок; С - олива з антиокісними, антикорозійними та протизносними присадками; Д – олива з антиокісними, антикорозійними, протизносними та протизадирними присадками; число – клас кінематичної в’язкості.

8.5.3 Обчислити об’єм мастильної ванни

Для одноступеневих редукторів об¢єм мастильної ванни розраховують виходячи з того, що на 1 кВт потужності потрібно 0,4…0,8 оливи. Менші значення приймають для крупних редукторів.

8.5.4 Обчислити необхідний рівень оливи

В циліндричних редукторах при занурюванні в оливу колеса

m £ h_m £ 0,25d₂, (10.2)

де m - модуль зачеплення;

При нижньому розміщенні шестерні

h_m=(0,1…0,5)d₁, (10.3)

при цьому

h_min=2,2m (10.4)

Бажано, щоб рівень оливи проходив через центр нижнього тіла кочення підшипника.

При нижньому розміщенні шестерні і високій частоті обертання для зменшення тепловиділення і втрат потужності рівень оливи зменшують так, щоб вивести шестерню з мастильної ванни. В такому випадку установлюють розбризкувачі.

8.5.5 Контроль рівня оливи

Дивись рекомендації с.257, 258 [1]

8.5.6 Злив оливи

Дивись рекомендації с.258-260 [1]

8.5.7 Віддушини.

Дивись рекомендації с.261, 262 [1]

10.6.Мащення підшипників.

Дивись рекомендації с.262-264 [1]

9 ПЕРЕВІРОЧНІ РОЗРАХУНКИ

9. 1 Вибір і перевірка на міцність шпонок

9.1.1 Вибрати розміри шпонок для вихідних кінців валів редуктора та під зубчасте колесо тихохідного вала.

Вибір провести згідно таблиці 9.1

Рисунок 9.1 Шпонкове з’єднання призматичними шпонками

Таблиця 9.1 – Шпонкові з’єднання призматичними шпонками, мм

(ГОСТ 23360-78)

Діаметр вала d	Переріз шпонки	Глибина паза	Довжина l
b	h	вала t1	маточини t2
Понад 12 до 17				2,3	10…56
17…22			3,5	2,8	14…70
22…30				3,3	18…90
30…38				22…110
38…44		28…140
44…50			5,5	3,8	36…160
50…58				4,3	45…180
58…65				4,4	50…200
65…75			7,5	4,9	56…220
75…85				5,4	63…250
85…95		70…280

Примітка:

1. довжину призматичної шпонки l вибрати з наступного ряду:

10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250

2. Приклад умовного позначення шпонки, розміри b=16 мм h=10 мм l=50 мм; Шпонка 16х10х50 ГОСТ 23360-78

9.1.2 Перевірити на зминання шпонку тихохідного вала під колесом

Умова міцності

, (9.1)

де F_t –колова сила на колесі Н;

Азм –площа зминання,мм

, (9.2)

-робоча довжина шпонки, мм; (9.3)

l – повна довжина шпонки;

b,h,t₁ –стандартні розміри шпонки

Для маточини зі сталі і спокійному навантаженні [s]_зм =110…190 МПа;

При навантаженнях з коливаннями [s]_зм треба знизити на 20…25%. Якщо при перевірці шпонки s_зм буде значно меншим за [s]_зм, то треба взяти шпонку меншого переріза.

9.2 Перевірочний розрахунок тихохідного вала.

9.2.1 Намітити небезпечний переріз вала

Вали в проектуємих редукторах мають два небезпечні перерізи: одне - на 3-ій ступені під колесом, друге – на 2-ій ступені під підшипником опори, яка суміжна з консольним навантаженням. Розрахунок проводимо для перерізу на 3-ій ступені під колесом.

9.2.2 Визначити джерело концентрації напружень в небезпечному перерізі

Концентрацію напружень на 3-ої ступені визначають для тихохідних валів – посадка колеса з натягом та шпонковий паз.

9.2.3 Визначити напруження в небезпечному перерізі вала

9.2.3.1 Нормальне напруження згину

, (9.4)

де М-сумарний згинаючий момент в перерізі під колесом, Н×м (Визначається в розділі 6. Формула (6.21);

- осьовий момент опору переріза вала, мм³.

(9.5)

9.2.3.2 Дотичне напруження

(9.6)

де М_к – крутний момент на тихохідному валу (Т₂), Н×м;

W_рнетто –полярний момент інерції опору переріза вала, мм³

(9.7)

9.2.4 Визначити коефіцієнт концентрації нормальних напружень для розрахункового переріза вала:

де Кs - ефективний коефіцієнт концентрації напружень, який залежить від розмірів перерізу, механічних характеристик матеріалу і вибираються за табл.12.2. [1]; Кd – коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу (табл.12.3. [1]); КF – коефіцієнт впливу шороховатості (табл.12.4. [1]); Ку – коефіцієнт впливу поверхневого ущільнення (табл.12.5. [1])

12.2.5.Визначити коефіцієнти концентрації дотичних напружень для розрахункового переріза вала:

де К_t - ефективний коефіцієнт концентрації напружень, який залежить від розмірів перерізу, механічних характеристик матеріалу і вибираються за табл.12.2.; Кd – коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу (табл.12.3.); КF – коефіцієнт впливу шорскості (табл.12.4.); Ку – коефіцієнт впливу поверхневого ущільнення (табл.12.5.).

12.2.6. Визначити границі витривалості в розрахунковому перерізі вала, Н/мм :

,

де s-1 і t-1 - границі витривалості гладких зразків при симетричному циклі згину та кручення, Н/мм . s-1 визначається за табл.3.2. [1]; t-1=0,58s-1.

12.2.6. Визначити коефіцієнти запаса міцності за нормальними та дотичними напруженнями:

; .

12.2.7. Визначити загальний коефіцієнт запаса міцності в небезпечному перерізі:

.

Прийняти [S]=1.6…2.1.

Таблиця 12.2.

Ефективні коефіцієнти концентрації напружень Кs і К_t

Параметри	Кs при sа, Н/мм2	Кt при sа, Н/мм2
Для ступеневого переходу з галтеллю
t/r	r/d
£1	0,01 0,02 0,03 0,05 0,1	1,35 1,45 1,65 1,6 1,45	1,4 1,5 1,7 1,7 1,55	1,45 1,55 1,8 1,8 1,65	1,3 1,35 1,4 1,45 1,4	1,3 1,35 1,45 1,45 1,4	1,3 1,4 1,45 1,55 1,45
£2	0,01 0,02 0,03 0,05	1,55 1,8 1,8 1,75	1,6 1,9 1,95 1,9	1,65 2,0 2,05 2,0	1,4 1,55 1,55 1,6	1,4 1,6 1,6 1,6	1,45 1,65 1,65 1,65
£3	0,01 0,02 0,03	1,9 1,95 1,95	2,0 2,1 2,1	2,1 2,2 2,25	1,55 1,6 1,65	1,6 1,7 1,7	1,65 1,75 1,75
£5	0,01 0,02	2,1 2,15	2,25 2,3	2,35 2,45	2,2 2,1	2,3 2,15	2,4 2,25
Для шпоночних пазів, які виготовлені фрезою
концевою	1,6	1,9	2,15	1,4	1,7	2,05
дисковою	1,4	1,55	1,7
Для евольвентних шліців і різьб
Шліци Різьба	1,45 1,8	1,6 2,2	1,7 2,45	1,43 1,45	1,49 1,6	1,55 2,0
Для посадок з натягом
Діаметр вала d,мм	Кs/ Кd	Кt/ Кd
	2.5 3.3 3.3	3.0 3.95 3.95	3.5 4.6 4.6	1.9 2.45 2.4	2.2 2.8 2.8	2.5 3.0 3.2

Таблиця 12.3

Коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу К_d

Напружений стан і матеріал	Діаметр вала d, мм
Згинання для вуглицевої сталі Згинання для легованої сталі Кручення для всіх видів сталі	0,88   0,77	0,85   0,73	0,81   0,70	0,76   0,67	0,71   0,62

Таблиця 12.4

Коефіцієнт впливу шорсткості К_F

Вид механічної обробки	Параметри шорсткості поверхні Ra, мкм	КF при sа, Н/мм2
Обточування Шліфування	2,5…0,63 0,32…0,16	1,05 1,0	1,10 1,0	1,5 1,0

Таблиця 12.5

Коефіцієнт впливу поверхневого зміцнення К_у

Вид зміцнення	sв серцевини, Н/мм2	Ку
гладкі вали	вали з концентрацією напружень
Кs£1,5	Кs=1,8…2
Загартування з нагрівом СВЧ	600…800 800…1000	1,5…1,7 1,3…1,5	1,6…1,7 -	2,4…2,8 -
Азотування	900…1000	1,1…1,25	1,5…1,7	1,7…2,1
Цементація	700…800 1000…1200	1,4…1,5 1,2…1,3	- 2,0	- -

12.3.ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ЧЕРВ’ЯЧНОГО РЕДУКТОРА

Температура мастила в редукторі не повинна перевищувати допустимої [t]_м=80…95°С. Температура повітря зовні t_в=20°С. Температура мастила в корпусі черв’ячної передачі при безперервній роботі без штучного охолодження визначається як:

,

де Р₁ – потужність на швидкохідному валу редуктора;

h- коефіцієнт корисної дії редуктора;

К_т =9…17Вт/(м²×град) – коефіцієнт теплопередачі;

А – площа поверхні корпуса редуктора, яка віддає тепло, м²

Для визначення А черв’ячний редуктор вписують в паралелепіпед і визначають площу його поверхонь не враховуючи площу днища. Орієнтовно можна визначити А в залежності від міжцентрової відстані.

Таблиця 12.6.