2.10 Проверочный расчет валов редуктора.

2.9.1. Проверочный расчет быстроходного вала.

Опасные сечения:

 -  - Ø 59 – диаметр окружностей впадин шестерни;

 - - Ø 40 – посадка под подшипник – опора В;

 - - Ø35 шпоночное соединение под шкив (b×h=10×8, Шпонка 10×8×50 ГОСТ23360-75)

Материал вала - Сталь 45

Со следующими характеристиками статической прочности:

σТ=690МПа – предел прочности на изгиб;

τТ=440МПа – предел прочности на кручение.

Запас статической прочности [ ST ]=2

Вычисляем характеристики опасных сечений вала по формулам:

Сечения  - 

изгиб: WИ=π ∙ d³ ∕ 32 ,

кручение: WК=π ∙ d³ ∕ 16 ,

Сечение  - :

изгиб: WИ=π ∙ 59³ ∕ 32 =21100 мм³

кручение: WК=π ∙ 59³ ∕ 16 =42200 мм³

Сечение  - :

изгиб: WИ=π ∙ 40³ ∕ 32 =8946 мм³

кручение: WК=π ∙ 40³ ∕ 16 =17892 мм³

Сечение  - ;

изгиб: , кручение: : ,

Сечение  - ;

кручение: :

Статическая прочность во всех сечениях обеспечена ST < [ ST ]

Расчёт на статическую прочность представлен в табл. 10.

Статическая прочность во всех сечениях обеспечена ST < [ ST ]

Таблица 10 - Характеристики опасных сечений вала.

Характеристики		Формула	Сечение
			 - 	 - 	 - 
Момент; Н*м	Изгибающий	Мi	138,4	177,3	-
	Крутящий	Ti	87,43	87,43	87,43
Момент сопротивления; мм^3	Изгибающий	WИ	21100	8946	-
	Крутящий	WК	42200	17892	11715,7
Напряжение; МПа	Изгиб	σi= Мi∕ WИ	6,6	20,3	-
	Кручение	τi= Ti∕ WК	2,7	6,4	9,7
Запас прочности	Изгиб	STiσi= σТ∕ σi	104,5	34,0	-
	Кручение	STiτi= τТ∕ τi	163,0	68,8	45,36
	Общий	STiσi ∙ STiτi ST=√STiσi^2+ STiτi^2	88,13	30,48	45,36

2.10.2. Проверочный расчет тихоходного вала.

Опасные сечения:

1 - - Ø 50 – посадка под подшипник – опора Д;

2 - - Ø45 шпоночное соединение под муфту (b×h=12×9, Шпонка 12×9×56 ГОСТ23360-75)

Материал вала - Сталь 40Х

Со следующими характеристиками статической прочности:

σТ=690МПа – предел прочности на изгиб;

τТ=440МПа – предел прочности на кручение.

Запас статической прочности [ ST ]=2

Вычислим характеристики опасных сечений вала по формулам:

Сечения  - 

изгиб: WИ=π ∙ d³ ∕ 32

кручение: WК=π ∙ d³ ∕ 16

Сечение 1 - 1:

изгиб: WИ=π ∙ 50³ ∕ 32 =8946 мм³

кручение: WК=π ∙ 50³ ∕ 16 =17892 мм³

Сечение 2 - 2;

изгиб:

кручение: :

Сечение  - ;

кручение: :

Расчёт на статическую прочность представлен в табл. 11.

Статическая прочность во всех сечениях обеспечена ST < [ ST ]

Таблица 11 - Характеристики опасных сечений вала.

Характеристики		Формула	Сечение
			 - 	 - 	 - 
Момент; Н*м	Изгибающий	Мi	315,76	328,2	0
	Крутящий	Ti	487,05	487,05	487,05
Момент сопротивления; мм^3	Изгибающий	WИ	24265,2	21205,75	-
	Крутящий	WК	51226,4	42411,5	30849,4
Напряжение; МПа	Изгиб	σi= Мi∕ WИ	13,0	15,5	-
	Кручение	τi= Ti∕ WК	9,5	23,0	15,8
Запас прочности	Изгиб	STiσi= σТ∕ σi	53	44,5	-
	Кручение	STiτi= τТ∕ τi	46,3	19,1	27,8
	Общий	STiσi ∙ STiτi ST=√STiσi^2+ STiτi^2	34,9	17,6	27,8

2.11 Выбор муфты

Для соединения тихоходного вала редуктора с валом рабочего механизма, выбираем упругую втулочно-пальцевую. Муфта получила широкое распространение благодаря простате конструкций и удобству замены упругих элементов.

Полумуфты изготавливают из чугуна марки СЧ 20 (ГОСТ 1412-85) или из стали 30А (ГОСТ 977-88), материал пальцев сталь 45 (ГОСТ 1054-74), материал упругих втулок – резина с пределом прочности при разрыве не менее

8 Н⁄мм² .

Выбираем муфту 1000–45–1–50–11.2–У3 ГОСТ 21424–75.

Номинальный вращающий момент равен 1000 Н∙м, типа 1 –исполнения 1; диаметром 45 мм, типа 2 - исполнения 2, кинематического исполнения У, категорий размещения 3.

Определим расчетный момент Н∙м, Т_р

Т_р = К_р ∙ Т₂ ,

где коэффициент режима нагрузки – К_р = 1,5;

вращающий момент – Т₂ = 381 Н∙м,.

Т_р = 286 ∙ 1,5 = 429 Н∙м

Условие выполняется, так как Т_р < [T] = 1000Н· м.

2.12 Проверочный расчет шпонок.

Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие. Проверке подлежат две шпонки тихоходного вала – под цилиндрическим зубчатым колесом и муфтой (элементом открытой передачи), и одна на быстроходном валу, под шкив.

Условие прочности

G_см = F_t ∕ A_см ,

где окружная сила на колесе – F_t = 593 Н;

площадь смятия – A_см , мм²

A_см = (0,94 ∙ h – t₁) ∙ l_p ,

где рабочая длина шпонки со скругленными торцами – l_p, мм

l_p = l – d ,

где полная длина шпонки, определенная на компоновке – l, мм

b, h, t₁ – стандартные размеры, мм

2.12.1 Произведем расчет шпонки 12×8×56 ГОСТ23360-75 на быстроходном валу t₁ = 5 мм, b = 12 мм, h = 8 мм, l = 56мм.

2.12.2 Определяем рабочую длину, мм, l_p

l_p = l – b,

l_p =56 – 12 = 44 мм

2.12.3 Определяем площадь смятия, мм², A_см

A_см = (0,94 ∙ h – t₁) ∙ l_p ,

A_см = (0,94 ∙ 8 – 5) ∙ 44= 110,88 мм²

G_см = F_t ∕ A_см ,

G_см = 593∕ 110,88 = 5,3 Н⁄мм²

Условие прочности выполняется, так как G_см ≤ [G_см] = 90.. 170 Н⁄мм²

2.12.4 Расчет шпонки 16×10×90 ГОСТ23360-75 на тихоходном валу под колесо:

t₁ = 6 мм,

b = 16мм,

h = 10 мм,

l = 70 мм.

окружная сила на колесе – F_t = 593 Н;

Определяем рабочую длину, мм, l_p

l_p = l – b,

l_p = 90 – 16= 74 мм

Определяем площадь смятия, мм², A_см

A= (0,94 ∙ h – t₁) ∙ l_p ,

A_см = (0,94 ∙ 10– 6) ∙ 74 = 251,6 мм²

G_см = F_t ∕ A_см ,

G_см = 593∕ 251,6 = 2,36 Н⁄мм²

Условие прочности выполняется, так как G_см ≤ [G_см]

Расчет шпонки 14×9×57 ГОСТ23360-75 на тихоходном валу под муфту:

t₁ = 5,5 мм,

b = 14мм,

h = 9 мм,

l = 57 мм.

окружная сила на колесе – F_t = 593 Н;

Определяем рабочую длину, мм, l_p

l_p = l – b,

l_p = 57– 14 = 43 мм

Определяем площадь смятия, мм², A_см

A_см = (0,94 ∙ h – t₁) ∙ l_p ,

A_см = (0,94 ∙ 9 – 5,5) ∙ 62 = 127,28мм²

G_см = F_t ∕ A_см ,

G_см = 593∕ 127,28= 4,66 Н⁄мм²

Условие прочности выполняется, так как G_см ≤ [G_см] = 90.. 170 Н⁄мм²

2.13 Смазывание. Смазочные устройства

Смазывание зубчатого зацепления

Для смазывания редуктора применяем жидкое масло. Способ смазывания кар­терный (окунанием). Так как контактное напряжение Gн<600, Н/мм² , а 2>u>5 – фактическая окружная скорость колес, м/с, то выбираем сорт масла И-Г-А-46

ГОСТ 17479.4-87

Определяем количество необходимого масла,

V=0.8*P,

где V-объем масла, л;

Р - мощность двигателя,

Р = 5.5 кВт;

V=0.8*5,5=4,4 л

Определяем уровень масла

h_м = (0.1…0.5)d₁,

где d₁-диаметр шестерни, мм;

h_м –уровень масла, мм;

h_м = (0,1…0,5)*80=(8…40)мм

Для контроля уровня масла применяем маслоуказатель.

Для слива масла конструируем сливное отверстие с цилиндрической резьбой.

Чтобы избежать просачивания масла, применяем крышку-отдушину и устанавливаем ее в верхней части корпуса.

Для смазывания подшипников применяем пластичную смазку.

Смазочный материал набиваем вручную и заменяем при ремонте.

2.14 Список графических документов

Таблица 12 - Список графических документов

Наименование чертежа	Обозначение чертежа	Формат
Цилиндрический Редуктор (лист 1)		А1
Цилиндрический редуктор (лист 2)		А1
Вал		А3
Колесо зубчатое		А3
Крышка		А3
Шестерня		А3

Список использованной литературы:

1. Г.Л. Баранов Расчёт деталей машин. Учебное пособие. Екатеринбург 2005

2. А.Е.Шейнблит.,Курсовое проектирование деталей машин.-М.:Высшая школа .,1991.-432 с.: ил.

3. Алексеев Г.П., Мазовер И.С. Справочник конструктора машиностроителя. - Л.: Судпромгиз. 1961. - 448 с. : ил.

4. Подшипники качения: Справочник - каталог/ Под ред. В.Н. Напышкина и Р.В.Коросташевского. - М.: Машиностроение, 1984.-280 с.:ил

5. Синицин В.В. Пластические смазки в СССР. Справочник, 2 изд. - М. : Химия, 1984. -272 с.

6. Чернавский С.А., Боков К.Н. Курсовое проектирование деталей машин. - М.: Машиностроение. 1988-415 с.: ил.

44