Курсовая работа: Расчет редуктора
5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ
РАСЧЕТ ВАЛОВ
двигатель
муфта подшипник привод
5.1 Выбор материала
валов
Для валов выбираем материал: Сталь 45, термообработка –
улучшение, твердость 269..302 HB,
допускаемые напряжения
σВ=890 Н/мм2; σT=650 Н/мм2 σ-1=380
Н/мм2
для шестерни []к=10 Н/мм2
для вала колеса []к=20 Н/мм2
5.2 Вал-шестерня
1-я ступень под полумуфту
стандартный размер d1=20 мм
l1=1.8∙d1=1.8∙20=36 мм
стандартный размер l1=36 мм
фаска с=1 мм
радиус галтели rг=2 мм
2-я ступень под уплотнение крышки с отверстием.
d2=d1+2t=20+2∙2=24 мм
при t=2
стандартный размер d2=24 мм
l2=0,6d2=0.6∙24=14.4 мм
стандартный размер l2=15 мм
3-я ступень под подшипник
d3=d2+2t=24+2∙2.5=30 мм
l3 определяется графически
4-я ступень под шестерню
d4=d3+3.2r=30+3.2∙2=36,4 мм
при r=2
стандартный d4=37 мм
l3 определяется графически
5-я ступень под резьбу
по таблице 10.11 [1] выбираем
d5=27 мм M27x1.5
l5= определяется графически
5.3 Вал колеса
1-я ступень под элемент открытой передачи
стандартный размер d1=30 мм
l1=1.3∙d1=1.3∙30=39 мм
стандартный размер l1=40 мм
2-я ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник
d2=d1+2t=30+2∙2.5=35 мм
при t=2.5
стандартный размер d2=35 мм
l2=1.25d2=1.25∙35=43.75 мм
стандартный размер l2=45 мм
3-я ступень под колесо
d3=d2+3.2r=35+3.2∙2.5=43 мм
при r=2.5
стандартный d3=45 мм
l3= определяется графически
4-я ступень под подшипник
d4=d2=35 мм
l4=T+c=24.5+2=26.5 мм
где T-ширина
роликовых-конических однорядных подшипников Т=24.5 мм
стандартный размер l4=26 мм
5-я ступень
d5=d3+3f=45+3∙1.6=49.8 мм
стандартный размер d2=50 мм
l5= определяется графически
5.4 Подбор подшипников
Для быстроходного вала шестерни выбираем роликовые конические
однорядные подшипники серии 7306 схема расположения врастяжку. (d=30; D=72; T=21; Cr=40 кН; C0r=29.9 кН)
Для тихоходного вала колеса выбираем роликовые конические
однорядные подшипники серии 7507 схема расположения враспор. (d=35; D=72; Т=24.5; Cr=53 кН; C0r=40 кН)
Предварительные размеры валов
Вал
материал: Сталь 45,
σВ=890 Н/мм2;
σТ=650 Н/мм2
σ-1=380 Н/мм2
|
Размеры ступней, мм |
Подшипники |
d1
|
d2
|
d3
|
d4
|
Типоразмер |
dxDxB(T), мм |
Динамическая грузоподъемность Cr,
кН
|
Статическая грузоподъемность C0r, кН
|
l1
|
l2
|
l3
|
l4
|
Быстроходный |
20 |
24 |
37 |
30 |
7306 |
30x72x21 |
40 |
29.9 |
36 |
15 |
|
|
Тихоходный |
30 |
35 |
45 |
35 |
7507 |
35x72x24,5 |
53 |
40 |
40 |
45 |
|
26 |
6. ПОДБОР И РАСЧЕТ
МУФТЫ
Tр=T∙K=30∙2=60 Н∙м
К=2 – коэффициент режима нагрузки
Выбираем упругую муфту со звездочкой. (ГОСТ 21425-93).
Диаметр отверстия 24 мм.
T=63 Н∙м
Радиальная сила, с которой муфта действует на вал:
где с∆r=800 Н/мм из таблицы 10.28 [1] (d=24 мм).
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ
7.1 Определение сил в
зацеплении закрытой передачи
Угол зацепления =20º.
а) Окружная сила на колесе
б) Окружная сила на шестерне
Ft1=Ft2=1612.6H
в) Радиальная сила на шестерне
r=0.44cos1-0.7sin1=0.44cos13.79-0.7sin13.79=0.26
г) Осевая сила на колесе
д) Осевая сила на шестерне
a=0.44sin1+0.7cos1=0.44sin13.79+0.7cos13.79=0.78
е) Радиальная сила на колесе
7.2 Консольные сила
цилиндрической передачи
а) Окружная сила на колесе
б) Окружная сила на шестерне
Ft3=Ft4=2966.6
Н
в) Радиальная сила на колесе
г) Радиальная сила на шестерне
Fr3=Fr4=1067.976
Н
8. РАСЧЕТ ВАЛОВ
Определение реакций в подшипниках
Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов (быстроходный
вал)
1. Вертикальная плоскость
а) определяем опорные реакции
;
;
б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X
MA=0; MB=0; MC=RBY∙lБ; MD=RBY∙(lБ+l1)+RCY∙l1; MD=Fa1∙d1/2
2. Вертикальная плоскость
а) определяем опорные реакции
;
;;
б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y
MA=0; MB=-FM∙lM; MC=-FM∙(lM+lБ)+RBX∙lБ; MC=Ft1∙lБ; MD=0
3. Строим эпюру крутящих моментов
4. Суммарные радиальные реакции
5. Суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных
сечениях
Проверка прочности валов
Сечение В
материал вала: Сталь 45 (σ-1=380 Н/мм2
τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=30 мм;
а) нормальные напряжения
б) касательные напряжения
в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных
напряжений
Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты
концентрации напряжений
Kd – коэффициент влияния абсолютного
размера поперечного сечения
по таблице 11.2 [1] (посадка с натягом) выбираем
;
KF – коэффициент влияния шероховатости по
таблице 11.4 [1] KF=1.40
г) предел выносливости в расчетном сечении вала
д) коэффициент запаса прочности
е) общий коэффициент запаса прочности
Сечение С
материал вала: Сталь 45 (σ-1=390 Н/мм2
τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=30 мм;
а) нормальные напряжения
б) касательные напряжения
в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных
напряжений
Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты
концентрации напряжений
Kd – коэффициент влияния абсолютного
размера поперечного сечения
по таблице 11.2 [1] (посадка с натягом) выбираем ;
KF – коэффициент влияния шероховатости по
таблице 11.4 [1] KF=1.40
г) предел выносливости в расчетном сечении вала
д) коэффициент запаса прочности
е) общий коэффициент запаса прочности
Сечение D
материал вала: Сталь 45 (σ-1=390 Н/мм2
τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=33.64 мм;
а) нормальные напряжения
б) касательные напряжения
в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных
напряжений
Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты
концентрации напряжений
Kd – коэффициент влияния абсолютного
размера поперечного сечения
по таблице 11.2 [1] выбираем Kσ=1.7 Kτ=1.55
по таблице 11.3 [1] выбираем Kd=0.87 для (Kσ)D ; Kd=0.76 для (Kτ)D
KF – коэффициент влияния шероховатости по
таблице 11.4 [1] KF=1.40
г) предел выносливости в расчетном сечении вала
д) коэффициент запаса прочности
е) общий коэффициент запаса прочности
8.2 Расчетная схема тихоходного вала
Определение реакций в подшипниках
Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов (быстроходный
вал)
1. Вертикальная плоскость
а) определяем опорные реакции
;;
;;
б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X
MA=0; MB=RAY∙l2; MD=0; MC=-Fr3∙lОП; MB=Fr3∙(lОП+lT)-RCY∙lT;
2. Вертикальная плоскость
а) определяем опорные реакции
; ;
; ;
б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y
MA=0; MB=RAX∙l2; MD=0; MC=-Ft3∙lОП; MB=-Ft3∙(lОП+lT)+RCx∙lT;
3. Строим эпюру крутящих моментов
4. Суммарные радиальные реакции
5. Суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных
сечениях
Проверка прочности валов
Сечение В
материал вала: Сталь 45 (σ-1=390 Н/мм2
τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=45 мм;
а) нормальные напряжения
б) касательные напряжения
в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных
напряжений
Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты
концентрации напряжений
Kd – коэффициент влияния абсолютного
размера поперечного сечения
по таблице 11.2 [1] по таблице 11.2 [1] выбираем Kσ=2 Kτ=1.9
по таблице 11.3 [1] выбираем Kd=0.84 для (Kσ)D ; Kd=0.72 для (Kτ)D
KF – коэффициент влияния шероховатости по
таблице 11.4 [1] KF=1.40
г) предел выносливости в расчетном сечении вала
д) коэффициент запаса прочности
е) общий коэффициент запаса прочности
Сечение C
материал вала: Сталь (σ-1=390 Н/мм2
τ-1=220.4 Н/мм2 ) d=35 мм;
а) нормальные напряжения
б) касательные напряжения
в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных
напряжений
Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты
концентрации напряжений
Kd – коэффициент влияния абсолютного
размера поперечного сечения
по таблице 11.2 [1] (посадка с натягом) выбираем ;
KF – коэффициент влияния шероховатости по
таблице 11.4 [1] KF=1.40
г) предел выносливости в расчетном сечении вала
д) коэффициент запаса прочности
е) общий коэффициент запаса прочности
9. РАСЧЕТ
ПОДШИПНИКОВ
Быстроходный вал (подшипник 7306 d=30 D=72 Cr=40000Н e=0.34 Y=1.780)
Нагружение подшипников
Fa1-RaВ+RaА=0
RaA=RsA=RA∙e∙0.83=708.34∙0.34∙0.83=200 Н
RaB=Fa1+RaA=1257.8+200=1457.8
RsB=RB∙e∙0.83=2155.6∙0.34∙0.83=608.3 Н
Тихоходный вал (подшипник 7507 d=35 D=72 Cr=53000Н e=0.346 Y=1.733)
RaA
Нагружение подшипников
Fa2-RaC+RaА=0
RaC=RsC=RC∙e∙0.83=4883.23∙0.346∙0.83=1402.36 Н
RaА=-Fa2+RaC=-419.4+1402.36=982.96 H
RsA=RA∙e∙0.83=3647.7∙0.346∙0.83=1047.54 Н
Быстроходный вал (подшипник 7306 d=30 D=72 Cr=40000Н Y=1.780)
а) Коэффициент влияния осевого нагружения e=0.34
б) Осевые составляющие RsA=200 RsB=608.3
в) Осевые нагрузки подшипников RaA=200 RaB=1457.8
г) Отношения RaA/VRA=200/708.34=0.282<e
RaB/VRB=1457.8/2155.6=0.676>e
Для B REB=(XVRB+YRaB)KбKТ=(0.4∙1∙2155.6+1.78∙1457.8)
∙1.2∙1=4148.54
Для A REA=VRAKбKТ=1∙708.34∙1.2∙1=850
Кб=1.2 по таблице 9.4 [1] (Кратковременные
перегрузки до 125% от расчетной нагрузки)
Более нагруженный подшипник B
Подшипник подходит
Тихоходный вал (подшипник 7507 d=35 D=72 Cr=53000Н Y=1.733)
а) Коэффициент влияния осевого нагружения e=0.346
б) Осевые составляющие RsA=1047.54 RsC=1402.36
в) Осевые нагрузки подшипников RaA=982.96 RaC=1402.36
г) Отношения RaA/VRA=982.96/3647.7=0.269<e
RaC/VRC=1402.36/4883.23=0.287<e
Для A REA=VRAKбKТ=1∙3647.7∙1.2∙1=4377.24
Для C REC=VRCKбKТ=1∙4883.23∙1.2∙1=5859.87
Кб=1.2 по таблице 9.4 [1] (Кратковременные
перегрузки до 125% от расчетной нагрузки)
Более нагруженный подшипник C
Подшипник подходит
Вал |
Подшипник |
Размеры dxDxT, мм |
Динамическая грузоподъемность, Н |
Долговечность |
Crр
|
Сr
|
L10h
|
Lh
|
Б |
7306 |
30x72x21 |
35621 |
40000 |
21479.6 |
14600 |
Т |
7507 |
35x72x24.5 |
33181.8 |
53000 |
69437 |
14600 |
10. РАСЧЕТ ШПОНОК
10.1 Соединение колеса и вала
Шпонка 14x9x36 (ГОСТ 23360-78) d=45 мм
Ft=1612.6Н
lр=l-b=36-14=22 мм
10.2 Соединение шестерни открытой передачи и вала
Шпонка 8x7x50 (ГОСТ 23360-78) d=30 мм
Ft=2966.4 Н
lр=l-b=50-8=42 мм
10.3 Соединение полумуфты и вала
Шпонка 6x6x25 (ГОСТ 23360-78) d=20 мм
Ft=160 Н
lр=l-b=25-6=19 мм
11. СМАЗЫВАНИЕ
Для смазывания зубчатого зацепления применим способ
непрерывного смазывания жидким маслом окунанием.
В редукторе будем использовать масло И-Г-А-68 ГОСТ 17479.4-87
для sН>600Мпа и окружной скорости до 2 м/с табл. 10.29
[1].
Для контроля уровня масла применим трубчатый маслоуказатель,
так как он удобен для обзора.
Для слива загрязненного масла предусмотрено сливное
отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой М16´1,5.
Для осмотра зацепления и заливки масла в крышке корпуса
выполним одно окно. Окно закроем крышкой.
12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шейнблит
А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. Калининград, 1999
2. Иванов
М.Н. Детали машин. М.,1998
|