цилиндрический редуктор

3ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

3.1Конструктивная компоновка привода

Цель конструктивной компоновки – конструктивное оформление деталей и узлов редуктора открытой передачи и рамы.

Конструктивная компоновка редуктора выполняется на миллиметровой бумаге формата А1 карандашом в контурных линиях желательно в масштабе 1:1. Шестерню чаще всего выполняют заодно с валом (вал-шестерня).

Конструктивные размеры колеса приведены ниже. Колеса небольших размеров изготовляют обычно из штампованных заготовок без углублений и отверстий.

Конструктивные размеры корпуса приведены ниже. При конструировании корпуса редуктора придерживаются установленных литейных уклонов, размеров элементов сопряжений, фланцев. Для заливки масла и осмотра в крышке корпуса делают окно, закрываемое крышкой.

В основании корпуса делают отверстия под выбранный маслоуказатель и сливную пробку.

Подшипники закрываются чугунными глухими и сквозными привертными крышками. В сквозных крышках делаются отверстия под манжетные уплотнения и для прохода выходного конца вала dв 1...2 мм .

Для регулирования зазоров в подшипниках под фланец крышек устанавливается набор стальных прокладок (толщиной ~1 мм).

Между торцами подшипников и упорными буртиками валов (распорной втулкой) устанавливаются мазеудерживающие кольца. Зазор между кольцом и корпусом редуктора 0,1...0,3 мм ; выход на торец корпуса 1…2 мм.

Длина выходных концов валов определяется длиной полумуфты (длиной ступицы открытой передачи). Конструктивно выполняют валы в местах установки ступиц подшипников, распорных колец – выбираются фаски, радиусы закруглений (галтели), канавки для выхода шлифовального круга и резьбонарезного оборудования. Звездочка на тихоходном валу фиксируется концевой шайбой.

Для обеспечения точного относительного положения электродвигатель и редуктор располагаем на раме, которую изготавливаем из стального проката – швеллеров, уголков, листов. Для определения конфигурации и размеров рамы вычерчиваем на листе бумаги в масштабе контуры муфты. Одну полумуфту соединяем с валом электродвигателя, а другую – с валом редуктора. Подрисовываем контуры редуктора и электродвигателя. После этого вычерчиваем контуры рамы и определяем ее длину L и ширину B и разность высот h опорных поверхностей электродвигателя и редуктора. Размеры L и B округляем до стандартных значений. Определяем высоту основного

швеллера H 0,1L , по которой подбираем ближайший больший размер швеллера. Ширину полки швеллера проверяем на возможность размещения и монтажа крепежных деталей.

При небольшом размере h на раму наваривают листы требуемой толщины или опорные платики (высота платика 5…6 мм). При большом значении h раму наращивают швеллерами. Для крепления рамы применяем фундаментные болты (при длине рамы до 700 мм устанавливают 4 фундаментных болта диаметром d p 16...18 мм; при свыше 700…1000 мм – 6 болтов диаметром

21

d p	20...22 мм; при L свыше 1000 до 1500 мм – 8 болтов диаметром
d p	24 мм ) На внутренней поверхности полок швеллеров по месту установки

болтов привариваем косые шайбы для обеспечения торцов головок болтов и гаек относительно осей болтов.

В приводе с ременной передачей для регулирования натяжения ремней, электродвигатель устанавливают на салазках, которые крепят на раме болтами.

22

Конструктивные размеры корпуса редуктора.

1. Толщина стенки корпуса и крышки редуктора:

	0, 025 aWт				3		0, 025 180				3	7.5 мм;
Т.к.			8 , то примем							8 мм.
	0, 02 aWт				3	0, 02 180				3	6.6 мм;
Т.к.		1	8	, то примем					1	8 мм.
2.	Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса:
b	1.5			1.5		8	12 мм;
3.	Толщина нижнего пояса (фланца) корпуса:
b1		1.5 1		1.5		8	12 мм;
3.Толщина нижнего пояса корпуса без бобышки:
p		2,35 8		18 мм.
5. Толщина ребер основания корпуса:
m		0,85		1		0,85			1	8	8 мм.
6. Толщина ребер крышки:
m1		0,85		1	1		0,85		1	8	8 мм.
4. Диаметр фундаментных болтов (их число													4 ):
d1		(0, 03		0, 036)			аWт	12		(0, 03		0, 036) 180 12	18 мм
5. Диаметр болтов:
d2		(0, 7	0, 75)			d1	(0, 7			0, 75) 18 14 - у подшипников;
d3		(0,5	0, 6)		d1		(0,5		0, 6) 18			10 - соединяющих основание корпуса с
крышкой.
9. Размеры, определяющие положение болтов d2 :
e		1 1, 2		d2		1	1, 2		14	14 16.8 15 мм.
q	0.5d2			d4		0.5 14			12		19мм.
Принимаем q						20мм.

10. Высоту бобышки под болт выбирают конструктивно так, чтобы образовалась опорная поверхность под головку болта и гайку. Желательно у всех бобышек иметь одинаковую высоту hб 60 мм.

11. Диаметр отверстия гнезда под подшипник:

DП	по наружному диаметру подшипника.
DП1	80 мм, DП 2			110 мм.
l	С2	Rб	3...5	8	18 13 3 42 мм-длина гнезда подшипника.
12. Диаметр штифта:
dш	d3	10мм.
13. Длина штифта:
lш	b1 b	5	12 12	5	29 мм.

14. Наименьший зазор между наружной поверхностью колеса и стенкой корпуса:

A A1 1 1, 2

1 1, 2 8 8 мм.

23

						Конструктивные размеры колес.
Колесо на тихоходном валу:
1.	Диаметр вершин зубьев:
da	316.8 мм - штампованная заготовка;
2.	Диаметр ступицы стальных колес:
dст	1, 6 dе		1, 6 65			104 мм;
3.	Длина ступицы:
lст	(1...1,5)		dв	(1...1,5) 65					(65...98) мм;
Приму длину ступицы равной:
lст	b2	75 мм;
4.	Толщина обода:
0	(2,5...4) m			(2,5...4) 2.5					8 мм;
5.	Толщина диска:
С	(0, 2...0,3)b			(0, 2...0,3)			55		14 мм;
6.	Диаметр центровой окружности:
Dотв 0,5(D0				dст )		0,5 (290			104) 200 мм;
7.	Диаметр отверстий:
dотв		D0	dст			290 104			46 мм
		4				4
D0	d f	2	0	305.6 2 8			290 мм;
8.	Фаска:
n	0.5 m 0,5 2.5					1.25 ;
Округляем до стандартного значения n 2 .
9.	Радиусы закруглений и уклонов:
R	6 мм;			7 .

24

3.2Смазывание. Смазочные устройства

Вцилиндрическом косозубом редукторе применяется картерное смазывание

т. к. V 12 м	с	(окунанием колеса, в масло, залитое внутрь корпуса). Зубчатое
колесо погружается в масло на высоту зуба
(hм m...0, 25d2		2.5...0, 25 311.8 14 мм), где m - модуль зацепления;

d2 - диаметр делительной окружности колеса;

Объем масляной ванны редуктора определяется из расчета 0,5...0,8 л масла на

1 кВт передаваемой мощности. Т. к. Pтр 9.26кВт , то V=4,63…7,4 л. При v 1,9 м/c

рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 34 cСт. По табл.

10.10[1] принимаем масло индустриальное И-40А (по ГОСТ 20799-75).

Подшипники смазывают разбрызгиванием масла колесом.

3.3 Выбор муфты

В приводах общего назначения рекомендуется применять муфту упругую втулочно-пальцевую (УВП). Типоразмер муфты определяем по диаметру концов, соединяемых валов и расчетному вращающему моменту:

M рас. kM1 M ;

Быстроходный вал:

М1 118.6Н м - расчетный момент на валу редуктора;

k 1,2 – коэффициент, учитывающий влияние эксплуатации при постоянной нагрузке.

M - допускаемый момент вращения муфты.

dэ 48мм, d1 36мм -диаметры концов, соединяемых валов.

М расч.1 1, 2 118.6 142.3Н м;

Муфта УВП 500-48-1.1-36-1.1 ГОСТ 20742-81 l 70мм - длина полумуфты;

L 185мм - длина муфты.

Тихоходный вал:

М 2 719Н м ;

d1 55мм - диаметр выходного вала.

М расч.1 1, 2 719 863Н м;

Муфта УВП 1000-55-1.1-55-1.1 ГОСТ 21424-75 l 90мм - длина полумуфты;

L 190мм - длина муфты.

25

3.4 Расчет шпоночных соединений

Для шпоночных соединений быстроходного вала с полумуфтой или шкивом и тихоходного вала с зубчатым колесом или полумуфтой принимаем призматические шпонки со скругленными концами. Размеры поперечных сечений шпонок и пазов выбираем по ГОСТу 23360-78.

Проверяем прочность шпонок на смятие по формуле:

2M

см. d h t1 l b , где

d - диаметр вала в месте расположения шпонки; b h - сечение шпонки;

l - длина шпонки; t1 - глубина паза;

l lст. 5 10

Быстроходный вал:

М1 118.6Н м; d 36мм;

b h 10 8;

t1 5мм;

l 70 (5 10) 63мм.

		2 118.6 103				41.4МПа	см .
см.	36	(8	5)	(63	10)

Тихоходный вал:

Колесо:

М2		719Н м;
d	65мм;
b	h	18		11;
t1	7мм;
l	75	(5		10)		70мм.
				2 719 103				106.4МПа	см .
см.		65 (11			7)	(70	18)

На выходе:

М2		719Н м;
d	55мм;
b	h	16			10;
t1	6мм;
l	90	(5			10)		80мм.
					2 719 103				102.1МПа	см .
см.		55		(10		6)	(80	16)

26

3.5Уточненный расчет валов

Цель уточненного расчета валов – определение коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях каждого вала и сравнение их с допускаемым значением S 1.3...3.

Материал сталь 40Х, термическая обработка-улучшение.

ув =900 МПа - предел прочности;

1.Предел выносливости при симметричном цикле изгиба для углеродистых сталей:

10,43 в ;

2.Предел выносливости при симметричном цикле касательных

напряжений кручения:

10,58 1;

3.Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

s

1

;

k

a

m

П

4. Амплитуда и среднее напряжение цикла:

max

M

;

a m

2

2Wk нетто

5. Момент сопротивления кручению сечения вала мм :

Wk нетто

dв31

bt1

dв1 t1

2

;

16

2dв1

6. kф - эффективный коэффицент концентрации напряжений; еф-масштабный фактор;

еП - коэффициент влияния шероховатости поверхности еП =0,98...0,9 ; шф - коэффициент чувствительности материала к асиметрии цикла

для стали шф=0,05 ; 7.Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба:

s		1	;
	k

a m

П

8. Амплитуда цикла нормальных напряжений:

		M A A	;
	a	Wнетто

9. Момент сопротивления изгибу:

		рd3		bt	1	d	в1	-t	1	2
W	=	в1	-								;
k нетто		32				2dв1

10. Среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

		Fa1	;
	m	dв1

27

1.k - эффективный коэффициент концентрации нагрузки.

-масштабный фактор;

-коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла ( 0,1для углеродистой стали);

12. Общий коэффициент запаса прочности:

s	s		s			s .
		s2		s2

13. Суммарный изгибающий момент в сечении А-А:

M	A A	M 2	M 2
		A Ay	A Ax

Тихоходный вал:

1

1

0,43 900 387 МПа ;

0,58 387 224,46 МПа;

1. Проведем расчету по сечению А-А, где

dd1		d3					65мм;
b	18мм;
t1	7 мм
W										3,14 653								18 7					(65			7)2	50.6 103 мм3;
kнетто(круч)										16													2 65
2.								719 103											7.1МПа;
	a			Т											3
								2 50.6 10
								k		=1,9;																		П	=0,97;
										0,05;																			0,59;
3.	S									224, 46																9.2;
								1, 9							7.1			0,1 7.1
		0, 59								0, 97
4.	М А А							147.62							115.32								187кН м;
5.	W									3,14 653												18 7				(65	7)2	23.7 103 мм3;
		kнетто(изгиб )													32								2 65
6.		187 103													7.9МПа;
	а									3
		23.7 10
								k		=1,9;																		П =0,95;
													0,1;																0,7;
7.	S												387													17.2;
							1.9						7.9					0.05				7.9
		0.7						0.97
8.	S						9.2 17.2											13.2					S .
							9.22			17.22

28

1. Проведем расчету по сечению Б-Б, где

dd1 d3 55мм; b 16мм;

t1 6мм

2.	W				3,14 553					16 6 (55			6)2	30.6 103 мм3;
	kнетто(круч)						16			2 55
3.					719 103					11.7МПа;
	a Т						3
			2 30.6 10
						k	=1,9;
							0,05;
4.	S						224, 46						5.7 S .
			1, 9				11.7			0, 05 11.7
		0, 59			0, 97

П =0,97; 0,59;

В сечении Б-Б вал испытывает только касательные напряжения кручения, поэтому

S 0 S S 5.7 S .

29

3.6Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов.

На быстроходный вал устанавливают радиальные шарикоподшипники легкой серии, предварительно нагретые в масле до 80...100 С .

В тихоходный вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо. Затем ставят распорную втулку и устанавливают радиальные шарикоподшипники легкой серии, предварительно нагретые в масле до

80...100 С .

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса. Стыковые поверхности крышки и основания корпуса должны быть покрыты спиртовым лаком. Крышку центрируют с помощью двух конических штифтов и затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают манжеты, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку и устанавливают муфту. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

30