Расчет редуктора

Эпюры – рисунок 2.
Реакции опор:
в плоскости xz:
RЕX = (- Fr1l + Fa1d1/2)/h = (-579·25 + 230·45)/45 = -92 Н;
RFX = (Fr1 (l+h) - Fa1d1/2)/h =(579·70 - 230·45)/45 = 671 Н;
Проверка:
REX + RFX - Fr1 = -92 + 671 - 579 = 0.
в плоскости yz:
REY = -Ft1l/h = -1711·25/45 = -951 Н;
RFY = Ft1 (l+h)/h = 1711·70/45 = 2662 Н;
Проверка:
REY + RFY – Ft1 = -951 + 2662 - 1711 = 0.
Суммарные реакции:
RE = = = 955 H;
RF = = = 2745 H;
Mx = Fr1l = 579 · 0,025 = 14 H · м
My = Ft1l = 1711 · 0,025 = 43 H · м Лист 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



Рисунок 2
Лист 27 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



Реакции от усилия на муфте:
Fоп g – RFFоп h = 0;
RFFоп = Fоп g / h = 720 · 0,12 / 0,045 = 1920 H
REFоп = RFFоп + Fоп = 1920 + 720 = 2640 H
МЕFоп = RFFоп h = 1920 · 0,045 = 86 H · м
Для расчета подшипников:
RE' = RE + REFоп = 955 + 2640 = 3595 H
RF' = RF + RFFоп = 2745 + 1920= 4665 H
Расчет ведем по ГОСТ 18855-82.
Эквивалентная нагрузка:
Рэ = (XVPr1 + YPa1)KбKT,
в которой радиальная нагрузка Pr1 = 4665 H; осевая нагрузка Pa1 = Fa1 = 230 H;
V = 1 - вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности: Kб = 1,3;
КТ = 1 [1].
Отношение Fa1 / Со = 230 / 32500 = 0,007; этой величине соответствует е = 0,68.
Отношение Рa1 / Pr1 = 230 / 4665 = 0,049 < е; Х = 1; Y = 0.
Рэ = (1·4665 + 0·230) · 1,3 = 6065 H < С = 48400 Н
Расчетная долговечность, млн. об:
L = (C/Pэ)3 = (48400/6065)3 = 508 млн. об.
Расчетная долговечность, ч:
Lh = L·106/60n = 508·106/60·998,3 = 10481 ч > 9198 ч.
Подшипник выбран верно.
Промежуточный вал.
Исходные данные для расчета:
Ft1 = 4164 H,
Fr1 = 1525 H,
Fa1 = 468 H,
Ft2 = 1711 H,
Fr2 = 230 H,
Fa2 = 579 H, Лист 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дата








Рисунок 3

d1 = 76,5 мм,
d2 = 226 мм,
Лист 29 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



d = 40 мм,
e = 60 мм,
f = 50 мм.
Эпюры – рисунок 3.
Определим реакции опор:
RDY = (-Fr2 · d – Fr1 · (d + e) + Fa2d2/2+ Fa1d1/2) / (d + e + f) =
= (-230 · 40 - 1525 · 100 + 579 · 113 + 468 · 38,25) / 150 = -522 Н
RCY = (-Fr2 · (e + f) – Fr1 · f - Fa2d2/2- Fa1d1/2) / (d + e + f) =
= (-230· 110 - 1525 · 50 - 579 · 113 - 468 · 38,25) / 150 = -1233 Н
Проверка:
ΣY = 0: -Fr1 – RDY – Fr2 – RCY = 0
-1525 + 522 - 230 + 1233 = 0
RDX = (Ft2 · d + Ft1· (d + e)) / (d + e + f) =
= (1711 · 40 + 4164 · 100) / 150 = 3232 Н
RCX = (Ft1 · f + Ft2 · (e + f)) / (d + e + f) =
= (4164 · 50 + 1711 · 110) / 150 = 2643 Н
Проверка:
ΣХ = 0: Ft1 – RCX + Ft2 – RDX = 0
4164 - 2643 + 1711 - 3232 = 0
Суммарные реакции:
R1 = = = 2916 H
R2 = = = 3274 H
Расчет ведем по ГОСТ 18855-82.
Эквивалентная нагрузка:
Рэ = (XVPr1 + YPa1)KбKT,
в которой радиальная нагрузка Pr1 = 3274 H; осевая нагрузка Pa1=Fa1+Fa2=1047H;
V = 1 - вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности: Kб = 1,3;
КТ = 1 [1].
Отношение Fa / Со = 1047 / 25500 = 0,041; этой величине соответствует е = 0,41.
Отношение Рa1 / Pr1 = 1047 / 3274 = 0,32 < е; Х = 1; Y = 0. Лист 30 Изм. Лист № докум. Подпись Дата










Рисунок 4
Лист 31 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



Рэ = (1·3274 + 0·1047) · 1,3 = 4256 H < С = 38000 Н
Расчетная долговечность, млн. об:
L = (C/Pэ)3 = (38000/4256)3 = 712 млн. об.
Расчетная долговечность, ч:
Lh = L·106/60n = 712·106/60·399,3 = 29718 ч > 9198 ч.
Подшипник выбран верно.
Тихоходный вал.
Дано:
Ft2 = 4164 H
Fr2 = 1525 H
Fα2 = 468 H
Fоп = 4865 Н
Определим реакции опор (рис. 4):
Ry1 = -(Fr2 · l2 + Fα2 · (d2 / 2)) / l =
= -(1525·60 + 468 · 121,75) / 170 = -873 Н
Ry2 = (-Fr2 · l1 + Fα2 · (d2 / 2)) / l =
= (-1525· 110 + 468 · 121,75) / 170 = -652 Н
Ry1 + Ry2 + Fr2 = -873-652+1525 = 0
Rx1 = (Ft2 · l2 – Fоп · l3) / l =
= (4164· 60 – 4865 · 82) / 170 = -877 Н
Rx2 = -(-Ft2 · l1 – Fоп · (l1 + l2 + l3) / l =
= -(-4164 · 110 - 4865 · 252) / 170 = 9906 Н
Проверка:
ΣХ = 0: Ft2 - Rx1 + Fм - Rx2 = 0
4164 + 877 + 4865 - 9906 = 0
Суммарные реакции:
R1 = = = 1237 H
R2 = = = 9927 H
Лист 32 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



Расчет ведем по ГОСТ 18855-82.
Эквивалентная нагрузка:
Рэ = (XVPr1 + YPa1)KбKT,
в которой радиальная нагрузка Pr1 = 9927 H; осевая нагрузка Pa1 = Fa2 = 468 H;
V = 1 - вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности: Kб = 1,3;
КТ = 1 [1].
Отношение Fa / Со = 468 / 44000 = 0,011; этой величине соответствует е = 0,36.
Отношение Рa1 / Pr1 = 468 / 9927 = 0,05 < е; Х = 1; Y = 0.
Рэ = (1·9927 + 0·468) · 1,3 = 12905 H < С = 71800 Н
Расчетная долговечность, млн. об:
L = (C/Pэ)3 = (71800/12905)3 = 172 млн. об.
Расчетная долговечность, ч:
Lh = L·106/60n = 172·106/60·126,8 = 22607 ч > 9198 ч.
Подшипник выбран верно.
Лист 33 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



11. Уточненный расчет валов

Быстроходный вал.
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].
Опасное сечение – опора Е.
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d13 = 86 · 103 / 0,1 · 353 = 20 МПа
τа = τк /2 = Т1 / 2 · 0,2d13 = 69 · 103 / 0,4 · 353 = 4,0 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 / 20 = 4,7; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 4,0 = 22,8
S = Sσ Sτ / = 4,7 · 22,8 / = 4,6 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена.
Промежуточный вал.
Опасное сечение – место под колесо цилиндрической передачи.
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].
Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:
Му = RDX ·f = 3232 · 0,05 = 162 Н·м;
Мх = RDY·f = 522 · 0,05 = 26 Н·м;
Мсеч = = = 164 Н·м.
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 164 · 103 / 0,1 · 403 = 25,6 МПа
τа = τк /2 = Т2 / 2 · 0,2d3 = 166 · 103 / 0,4 · 403 = 6,5 МПа
Лист 34 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



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 / 25,6 = 3,7; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 6,5 = 14
S = Sσ Sτ / = 3,7 · 14 / = 3,6 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена.
Тихоходный вал.
Опасное сечение – опора 2.
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].
Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении:
Му = Fоп · 0,082 = 4865 · 0,082 = 399 Н·м;
Мх = 0;
Мсеч = 399 Н·м.
Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости.
σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 399 · 103 / 0,1 · 503 = 31,9 МПа
τа = τк /2 = Т3 / 2 · 0,2d3 = 507 · 103 / 0,4 · 503 = 10,1 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 / 31,9 = 3; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 10,1 = 9
S = Sσ Sτ / = 3 · 9 / = 2,8 > [S] = 2,5
Прочность вала обеспечена. Лист 35 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



12. 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 Ø25 мм, шпонка 7 × 7 × 28, t1 = 4 мм.
σсм = 2 · 69 · 103 / 25 · (28 – 7)(7 – 4) = 87 МПа < [σ]см
Промежуточный вал Ø40 мм, шпонка 12 × 8 × 45, t1 = 5 мм.
σсм = 2 · 166 · 103 / 40 · (45 – 12)(8 – 5) = 83 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø45 мм, шпонка 14 × 9 × 63, t1 = 5,5 мм.
σсм = 2 · 507 · 103 / 45 · (63 – 14)(9 – 5,5) = 109 МПа < [σ]см
Тихоходный вал Ø60 мм, шпонка 18 × 11 × 63, t1 = 7 мм.
σсм = 2 · 507 · 103 / 60 · (63 – 18)(11 – 7) = 94 МПа < [σ]см
Условия выполняются. Шпонки пригодны.
Лист 36 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



13. 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 = 4 м/с – V40° = 28 мм2/с
По [2] принимаем масло индустриальное И-Г-А-32, у которого
V40°C = 29-35 мм2/с. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана.


Лист 37 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



14. Сборка редуктора

Детали перед сборкой промыть и очистить.
Сначала собираем валы редуктора. Ставим колеса, устанавливаем подшипники, закладываем шпонки.
Далее устанавливаем валы в корпус редуктора.
Закрываем редуктор крышкой и стягиваем стяжными болтами. Устанавливаем крышки подшипников.
После этого редуктор заполняется маслом. Обкатываем 4 часа, потом промываем.
Лист 38 Изм. Лист № докум. Подпись Дата



Список использованной литературы

Иванов, М.Н. – Детали машин: учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений – М.: Высш. шк., 1991. – 383 с.
Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 т. Т. 1 – М.: Машиностроение, 2001. – 920 с.
Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 т. Т. 2 – М.: Машиностроение, 2001. – 912 с.
Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 т. Т. 3 – М.: Машиностроение, 2001. – 864 с.
Кузьмин, А.В. Расчеты деталей машин: справочное пособие – Минск.: Высш. шк., 1986. – 400 с.
Чернавский, С.А. Проектирование механических передач: учеб.-справ. пособие – М.: Машиностроение, 1984. – 560 с.
Лист 39 Изм. Лист № докум. Подпись Дата