Проектирование одноступенчатого редуктора

Тихоходный вал.
Опасное сечение – опора В.
Материал вала – сталь 45, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа,
σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2].
Мх = 0 Н·м
Му = 183 Н·м
Мк = 436 Н·м
КП = 2,2 – коэффициент перегрузки.
Определим нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:
σ = Mmax·103/W;
τ = Mкmax·103/Wк, где
Mmax = KП((Mx2 + My2)1/2 + Mк) = 1362 Н·м
Мкmax = KП Мк = 959 Н·м
W = 0,1d3 = 16638 мм3
Wк = 0,2d3 = 33275 мм3
σ = 1362·103/16638 = 82 МПа;
τ = 959·103/33275 = 29 МПа.
SТσ = σТ/ σ = 540/82 = 6,6 – коэффициент текучести,
SТτ = τТ/ τ = 290/29 = 10 - коэффициент текучести.
Лист 22 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



Коэффициент запаса по текучести:
SТ ≥ [SТ] = 2
SТ = SТσ· SТτ/(SТσ 2 + SТτ2)1/2 = 6,6·10/(6,62 + 102)1/2 = 5,5 > 2 - статическая прочность обеспечена.
Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:
Мсеч = FM · 0,07 = 2610 · 0,07 = 183 Н·м.
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 183 · 103 / 0,1 · 553 = 11 МПа
τа = τк /2 = Т2 / 2 · 0,2d3 = 436 · 103 / 0,4 · 553 = 6,6 МПа
Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2];
KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2].
KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8
KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2
σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа
τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа
Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 11 = 8,6; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 6,6 = 13,8
S = Sσ Sτ / = 8,6 · 13,8 / = 7,3 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена.



Лист 23 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


9. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений

Шпонки призматические по ГОСТ 23360-78.
Материал шпонок: сталь 45, нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности:
σсм = 2Т / d(l – b)(h – t1) ≤ [σ]см
Допускаемые напряжения смятия:
- стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа;
Быстроходный вал Ø36 мм, шпонка 10 × 8 × 40, t1 = 5 мм.
σсм = 2 · 235 · 103 / 36 · (40 – 10)(8 – 5) = 105 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø45 мм, шпонка 14 × 9 × 50, t1 = 5,5 мм.
σсм = 2 · 436 · 103 / 45 · (50 – 14)(9 – 5,5) = 108 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø60 мм, шпонка 18 × 11 × 50, t1 = 7 мм.
σсм = 2 · 436 · 103 / 60 · (50 – 18)(11 – 7) = 102 МПа < [σ]см
Условия выполняются. Шпонки пригодны.
Лист 24 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


10. Выбор и расчет количества масла

Смазка зубчатых зацеплений осуществляется окунанием одного из зубчатых колес в масло на полную высоту зуба.
Вязкость масла по [2]:
[σ]Н = 493 МПа
V = 8,4 м/с – V40° = 22 мм2/с
По [2] принимаем масло индустриальное И-Л-А-22, у которого
V40°C = 19-25 мм2/с. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана.





Лист 25 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

11. Технология сборки редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.
Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:
на ведущий вал насаживают подшипники, предварительно нагретые в масле до 80 – 100ºС;
в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала;
надевают распорную втулку, и устанавливают подшипники, предварительно нагретые в масле.
Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхность стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
После этого ставят крышки подшипников с прокладками.
Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают уплотнения, пропитанные горячим маслом.
Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки болтами.
Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку.
Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и устанавливают жезловый маслоуказатель.
Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку винтами.
Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями. Лист 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


12. Выбор посадок зубчатых колес и подшипников

Соединение с валом колец, вращающихся относительно нагрузки, должно быть осуществлено обязательно с натягом, исключающим проворачивание и обкатывание кольцом сопряженной детали и, как следствие, развальцовку посадочных поверхностей и контактную коррозию.
Посадка внутреннего кольца подшипника на вал: Ø40; Ø55.
Посадки неподвижных относительно нагрузки колец назначают более свободными, допускающими наличие небольшого зазора, так как обкатывание кольцами сопряженных деталей в этом случае не происходит. Нерегулярное проворачивание невращающегося кольца полезно, так как при этом изменяется положение его зоны нагружения. Кроме того, такое сопряжение облегчает осевые перемещения колец при монтаже, при регулировании зазоров в подшипниках и при температурных деформациях валов.
Посадка наружного кольца подшипника в корпус: Ø80; Ø100.
При передаче вращающегося момента шпоночным соединением применение посадок колеса на вал с зазором недопустимо, а посадок переходных нежелательно. Если в соединении имеется зазор, то при вращении вала происходит обкатывание со скольжением поверхностей вала и отверстия колеса, которое приводит к изнашиванию. Поэтому при передаче момента шпонкой на посадочных поверхностях вала и отверстия колеса следует создавать натяг, гарантирующий нераскрытие стыка.
Посадка зубчатого колеса на вал: Ø60.



Лист 27 Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта спроектирован одноступенчатый конический редуктор.
Выполнен сборочный чертеж редуктора, оформлена спецификация.
Произведены расчеты конической зубчатой передачи. Рассчитаны быстроходный и тихоходный валы, подшипники, шпонки.
Решены вопросы смазки редуктора.
Определены посадки деталей.
Лист 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дата


Список использованной литературы

1. С.А. Чернавский и др. – Курсовое проектирование деталей машин,
Москва, «Машиностроение», 1988 г.
2. П.Ф. Дунаев, С.П.Леликов – Конструирование узлов и деталей машин,
Москва, «Высшая школа», 1998 г.
3. М.Н. Иванов – Детали машин, Москва, «Высшая школа», 1998 г.
4. А.Е. Шейнблит – Курсовое проектирование деталей машин,
Калининград, «Янтарный сказ», 2002 г.





Лист 29 Изм. Лист № докум. Подпись Дата