Детали машин курсовое проектирование Клоков 2009

и	Рr = Fr · V· Кб ·Кт при	Fa	≤ е,	(7.3)
	VFr

где Fr – радиальная нагрузка на подшипник, Н; Fa – осевая нагрузка на подшипник, Н;

Кб = 1,3–1,5 – коэффициент безопасности для редукторов; Кт – температурный коэффициент, который можно принимать равным 1 при температуре в редукторе меньше 100 С; V – коэффициент вращения кольца; V = 1 при вращении внутреннего кольца подшипника.

Коэффициенты радиальной нагрузки X и осевой нагрузки Y выбирают по таблице 20.

Коэффициент осевого нагружения «е» выбирают в зависи-

мости от отношения Fa для радиальных подшипников и от от-

С0

ношения Fa и α для радиально-упорных подшипников по таб-

С0

лице 20.

Если подшипники работают при переменных режимах нагружения, то их расчет производится по эквивалентной динамической нагрузке РЕ:

РЕ = 3	Р3	L	Р3	L	...Р3	L
	1	1	2	2	п	п	Н,	(7.4)
		L1 L2		... Ln

где Р1, Р2, … – постоянная нагрузка на соответствующем режиме работы 1, 2, …;

L1, L2, … – продолжительность действия нагрузки в млн. об. на режиме 1, 2, …

Если L1, L2, … заданы в часах, то ее пересчитывают на млн. об. с учетом соответствующей частоты вращения:

Li =	60 пi Lhi	млн. об.	(7.5)
106

Если в результате расчета оказалось, что Lh намного превышает Lh зад, то рекомендуется установить подшипник более легкой серии, если же, наоборот, Lh < Lh зад, то нужно выбрать

91

подшипник более тяжелой серии или большего размера (а может выбрать другой тип подшипника). Более подробный расчет подшипников приведен в специальной литературе, например [1]

и [2].

Таблица 20

Коэффициенты радиальной X и осевой Y нагрузок и коэффициент осевого нагружения е

			Относи-			Однорядные подшипники
			тельная				Fa		е		Fa
	Подшипники	α	нагрузка										> е	е
						VFr				VFr
				F
				a
				С0		X			Y	X			Y
			0,014										2,30	0,19
			0,028										1,99	0,22
			0,056										1,71	0,26
	Шариковые		0,084										1,55	0,28
	радиальные	0	0,11			1			0	0,56			1,45	0,30
	однорядные		0,17										1,31	0,34
			0,28										1,15	0,38
			0,42										1,04	0,42
			0,56										1,00	0,44
			0,014										1,81	0,30
			0,029										1,62	0,34
			0,057										1,46	0,37
	Шариковые	12	0,086			1			0	0,45			1,34	0,41
	радиально-		0,110										1,22	0,45
	упорные		0,170										1,13	0,48
	однорядные		0,290										1,04	0,52
			0,430										1,01	0,54
		26		–		1			0	0,41			0,87	0,68
		36		–		1			0	0,37			0,86	0,95

Долговечность шариковых и роликовых подшипников Lh час.

можно определить по величине С и частоты вращения п мин-1

Р

при а23 = 1 по табл. П6 и П7.

92

8. ВТОРОЙ ЭТАП ЭСКИЗНОЙ КОМПОНОВКИ РЕДУКТОРА

На этом этапе вычерчиваются валы, подшипники, крышки подшипников, уплотнения, уточняются размеры и конфигурация корпуса и крышки редуктора, назначаются посадки сопрягаемых деталей (табл. П8).

9. ПОДБОР МУФТ И РАСЧЕТ ИХ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Муфты применяются для соединения валов и компенсации погрешностей изготовления и сборки. Из всего многообразия муфт для соединения вала электродвигателя с быстроходным валом редуктора чаще всего применяют муфты упругие втулоч- но-пальцевые МУВП (рис. П1). Эти муфты стандартизированы и их размеры даны в табл. П3. Предварительно они подбираются по передаваемому вращающему моменту Т или по диаметру вала d и проверяются на смятие упругого резинового элемента и на изгиб пальца.

Проверка на смятие:

	см	2 Т 103		МПа,
		1
		D1 lвтz dп
			см

[σ]см = 2…4 МПа – для резинового упругого элемента.

Проверка пальцев на изгиб:

	изг		2Т1 103 0,5lвт		В		МПа,
			D z 0,1d		3
						изг
			1	n

где Т1 – момент на быстроходном валу редуктора, Н·м; D1 – диаметр, на котором расположены пальцы, м; lвт – длина резиновой втулки, мм;

z – число пальцев;

dп – диаметр пальца, мм;

В – зазор между полумуфтами, мм; [σ]изг – выбирают из таблицы 21.

(9.1)

(9.2)

93

		Таблица 21
Материал	Термообработка	[σ]изг, МПа
для изготовления пальцев
Сталь 30	Нормализация	120–150
	Улучшение	140–170
Сталь 40	Нормализация	140–170
	Улучшение	160–200
Сталь 50	Нормализация	150–190
	Улучшение	280–320

Для соединения тихоходного вала редуктора с валом конвейера обычно применяют комбинированные муфты. Примером такой муфты может служить муфта, состоящая из МУВП и муфты с разрушающимся элементом (рис. П2). Эти муфты компактны и обладают высокой точностью срабатывания. В качестве разрушающегося элемента обычно используют штифты, выполненные из стали 45. Штифты помещают в стальных (обычно изготовленных из стали 40Х), закаленных втулках, имеющих высокую твердость (HRC = 50–55) – поз.9 и 10 рис. П2.

Расчет такой муфты производят на смятие упругого элемента (9.1), проверяют пальцы на изгиб (9.2) и определяют диаметр срезного штифта.

dшт		4 103	Т2 К 2		8 103	Т2	К
				=				мм,	(9.3)
		z D1 ср
					z D1 ср

где Т2 – момент на тихоходном валу редуктора, Н·м; z – число штифтов; обычно z = 1, реже z = 2;

К – коэффициент случайных колебаний нагрузки; при спокойной работе и небольших разгонных массах (например, приводы конвейеров) можно принимать K = 1,2...1,4.

D1– диаметр, на которомрасположен штифт (или штифты), мм; τср – предел прочности на срез, МПа (например, для стали

45 τср = 400 МПа).

Полученный по расчету диаметр штифта округляют до ближайшего большего целого значения и уточняют диаметр расположения штифта D1.

94

10. ВЫБОР СМАЗКИ И УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Основным смазочным материалом для редукторов являются масла. Назначение масла – смазывание трущихся деталей и уменьшение потерь на трение, отвод теплоты и продуктов износа из зоны контакта, уменьшение износа, снижение шума и предохранение от коррозии.

Наиболее простой и распространенный способ смазки редукторов – картерный, применяется при окружных скоростях погружаемого колеса до 12 м/с. При большей скорости масло сбрасывается центробежной силой и не поступает в зону зацепления в должном количестве. Картерное смазывание осуществляется окунанием зубчатых колес в масло, заливаемое в корпус. Зубчатые колеса разбрызгивают масло, образуя масляный туман, который смазывает подшипники качения.

Уровень масла выбирают таким образом, чтобы зубчатое колесо погружалось в масло на высоту (4–5) т, но не менее 10 мм. Если в масляную ванну погружается шестерня (как, например, в вертикальном цилиндрическом редукторе с нижним расположением быстроходного вала), то глубина погружения не должна превышать две высоты зуба. В этом случае надо также иметь в виду, что уровень масла должен быть не выше центра нижнего тела качения подшипника, т.к. в противном случае возникают значительные гидравлические потери.

Тихоходные колеса могут погружаться до 1/3 радиуса, а колеса конических передач погружаются в масло на всю длину зуба.

При нижнем расположении быстроходного вала в вертикальных редукторах, если уровень заливаемого масла не достает до шестерни, то применяются либо специальные разбрызгиватели, либо паразитные шестерни, изготовленные из пластмасс и свободно вращающиеся на оси.

Объем масляной ванны назначают из расчета (0,25–0,8)л на 1 кВт передаваемой мощности (большие значения принимаются при небольшой передаваемой мощности, а также при большей вязкости масла). При известных размерах поперечного сечения редуктора этот объем определяет величину hmin.

95

Однако часто объем масляной ванны принимается исходя из опыта эксплуатации конкретных редукторов в конкретных условиях. В этом случае он может значительно отличаться от приведенных значений.

Ассортимент масел, предназначенных для смазывания промышленного оборудования, в том числе и редукторов, выделен по ГОСТ 17479-85 в отдельную группу с общим условным наименованием «Индустриальные масла».

Обозначение индустриальных масел состоит из группы знаков, разделенных между собой дефисом (например, И-Г-А- 68).

Первая буква И обозначает принадлежность к индустриальным маслам.

Вторая – принадлежность к группе по назначению:

Л – легконагруженные;

Г – гидравлические системы;

Н – направляющие скольжения;

Т – тяжелонагруженные узлы.

Третья буква указывает на уровень эксплуатационных

свойств:

А – масла без присадок;

В – масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками;

С – масла типа В с противоизносными присадками;

Д – масла типа С с противозадирными присадками;

Е – масла типа Д с противоскачковыми присадками). Цифры в конце марки показывает класс кинематической

вязкости при 40 С.

Как известно, важнейшим свойством масел, определяющим их смазывающую способность, является вязкость.

Вязкость – это свойство сопротивляться сдвигу одного слоя жидкости по отношению к другому. Для характеристики вязкости пользуются понятием кинематической вязкости ν мм2/с. (1 мм2/с называется сантистоксом). Вязкость масла обычно приводят в справочниках при температурах, близких к рабочим, т.е. 40 , 50 , 100 С.

96

Вязкость масла выбирается в зависимости от нагрузок (σН, МПа), окружной скорости (V, м/с) и рабочей температуры ( С); в цилиндрических и конических редукторах она обычно составляет 40–50 С (таблицы 22, 23).

Таблица 22

Рекомендуемые значения кинематической вязкости масла для смазывания зубчатых передач при температуре 40 С

Контактные	Кинематическая вязкость ν40, мм2/с при окружной
напряжения		скорости колеса V, м/с
σН, МПа	До 2		2–5		Более 5
До 600	34		28		22
600–1000	60		50		40

Выбор сорта масла начинается с определения необходимой кинематической вязкости масла по таблице 22. Чем выше контактные напряжения, тем большей вязкостью должно обладать масло; с увеличением окружной скорости вязкость масла должна быть меньше. Затем выбирают соответствующее масло по таблице 23.

									Таблица 23
Марка масла	И-Л-А-22 (И-12А)	И-Г-А-32 (И-20А)	И-Г-А-46 (И-30А)	И-Г-А-68 (И-40А, И-50А)	И-Г-С-32 (ИГП-18)	И-Г-С-46 (ИГП-30)	И-Г-С-68 (ИГП-38)	И-Т-Д-32 (ИСП-25)		И-Т-Д-68 (ИРП-40)
Кинематическаявязкость ν	19–25	29–35	41–51	61–75	24–30	39–50	55–65	28,8–35,2		61,2–74,8
с /
2
м
40

Примечание. В скобках указано старое обозначение марок масла.

97

Срок эксплуатационной годности масла при нормальной работе, т.е. при отсутствии попадания в масло пыли, влаги, абразивных частиц обычно составляет 10–15 тыс. часов работы, после чего масло теряет свои смазывающие свойства в результате окисления.

При попадании пыли и влаги в масло процесс старения значительно ускоряется. В этом случае смазку рекомендуется заменять через каждые 2500–5000 часов работы.

Из пластичных смазочных материалов чаще всего применяют солидолы синтетические и жировые, ЦИАТИМ-201, 1-13, Литол-24, Униол-2, Консталин и др.

Контроль уровня масла осуществляется либо при помощи щупа, либо при помощи окна, либо маслоуказателем с трубкой из оргстекла.

В качестве уплотнительных устройств применяют манжетные уплотнения, размеры которых приведены в табл. П9.

98

11. ПРИМЕР РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ БЫСТРОХОДНОГО И ТИХОХОДНОГО ВАЛОВ ПРЯМОЗУБОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА1.

ПОДБОР ШПОНОК И ИХ ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ. РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ДЛЯ ВАЛОВ РЕДУКТОРА. ПОДБОР МУФТ И РАСЧЕТ ИХ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ (П. 3.1)

Исходные данные: п1 = 470 мин-1			п2 = 123,7 мин-1
Т1 = 47,5 Н·м			Т2 = 174 Н·м
Р1 = 2,34 кВт			Р2 = 2,25 кВт
	Т	= Кпуск = 2,2
	Т
tcут = 8 час			t = 5 час

11.1.Проектирование быстроходного вала (рис. 9)

11.1.1.Определение диаметральных размеров быстроходного вала (п. 4.2.1)

Поскольку быстроходный вал редуктора в данной схеме соединяется с валом электродвигателя через клиноременную передачу, то диаметр d2 определяется по формуле (4.3):

	d2 = 140…1503	Р1	140...1503	2,34	= 23,8…25,5 мм
		n1		470

Выбираем d2 = 25 мм из стандартного ряда (4.4): d3 = d2 + 5 мм = 30 мм

d4 = d3 + 5 мм = 35 мм

dа1 = 50 мм (стр. 41)

1 Расчет валов шевронного редуктора аналогичен расчету валов прямозубого редуктора.

99

100

Рис. 9. Схема быстроходного вала