6. Расчёт эквивалентной долговечности подшипниковых опор

7.1 Расчёт глубины подшипниковых гнёзд

Введение

Редуктором называют механизм, выполненный в виде отдельного агрегата, служащего для понижения угловой скорости и соответственно повышения крутящих моментов. Редуктор - неотъемлемая составная часть современного оборудования. В приводах общемашиностроительного назначения, разрабатываемых при курсовом проектировании, редуктор является основным и наиболее трудоемким узлом.

Размещение передач зацепления в отдельном закрытом корпусе гарантирует достаточную точность монтажа, хорошую смазку и соответственно высокий КПД, меньший износ, а также надежную защиту передач от влияния окружающей среды. Редукторы различных типов с постоянным передаточным числом широко используют во всех отраслях хозяйства. Самыми распространенными являются редукторы, состоящие из цилиндрических зубчатых передач.

На основе теоретических расчетов выполняются сборочные чертежи редуктора со спецификацией и рабочие чертежи нескольких деталей.

1. Выбор электродвигателя. Расчёт основных кинематических и энергетических параметров

1.1 Расчёт мощности электродвигателя

,

где - мощность на валу привода ;

- суммарный КПД привода;

,

где - КПД ремённой передачи, ;

-КПД зубчатой передачи, ;

- КПД одной пары подшипников качения, ;

P- количество пар подшипников качения, Р=3;

;

,

Расчёт синхронной частоты вращения вала электродвигателя.

,

где -частота вращения ведомого вала привода,;

-суммарное передаточное отношение привода;

,

где передаточное отношение зубчатой передачи,

передаточное отношение ремённой передачи, ;

,

;

;

1.2 Выбор марки электродвигателя

1.3 Расчёт частот вращения валов

,

,

,

1.4 Расчёт мощностей и крутящих моментов, передаваемых валами редуктора

,

,

,

2. Расчёт зубчатой передачи

2.1 Выбор материалов и способов термической обработки шестерни и колеса. Расчёт допускаемых напряжений

Выбираем для шестерни и колеса сталь 45 с термообработкой улучшения для шестерни и нормализацией для колеса.

где коэффициент, учитывающий тип передачи,

диаметр заготовки;

крутящий момент на валу шестерни,

передаточное отношение зубчатой передачи,

,

Шестерня сталь 45У;

,

,

,

,

,

,

,

,

циклов;

Расчёт допускаемых контактных напряжений.

,

предел контактной выносливости, МПа;

коэффициент долговечности;

коэффициент безопасности;

,

,

,

,

,

;

циклов;

,

,

,

,

,

,

,

;

,

,

,

,

;

0,8

,

0,7;,

.

0,2;

60Ч164,05Ч365Ч5Ч24Ч0,8Ч0,7Ч0,20= 60,3Ч

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

коэффициент долговечности;

коээфициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки(реверсивность передачи);

(передача нереверсивная)

коэффициент безопасности;

,

.

,

,

,

показатель степени, ;

базовое число циклов изгиба;

,

эквивалентное число циклов;

,

где коэффициент эквивалентности;

,

суммарное число циклов;

60,4Ч

.

,

,

,

,

,

,

,

2.2 Расчёт зубчатой передачи

Расчёт межосевого расстояния.

,

где коэффициент, учитывающий тип передачи,

передаточное отношение,

коэффициент распределения нагрузки,1,2;

крутящий момент на валу шестерни,

коэффициент ширины,

допускаемое контактное напряжение,

,

Примем

Расчёт модуля зацепления, суммарного числа зубьев, чисел зубьев шестерни и колеса, фактического передаточного отношения.

,

,

где межосевое расстояние,

угол наклона зуба

,

,

Z?=98.

в=arccos()=arccos()=

,

,

,

.

Расчёт окружной скорости передачи и выбор степени точности её изготовления.

,

Степень точности изготовления

Расчёт ширины колеса.

2.3 Проверочный расчёт зубчатой передачи

Расчёт контактной прочности зубьев.

где коэффициент,учитывающий тип передачи ,

межосевое расстояние,

коэффициент распределения нагрузки;

крутящий момент на валу шестерни,

фактическое передаточное отношение,

ширина колеса,

допускаемое контактное напряжение,

,

где коэффициент, учитывающий приработку зубьев;

коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба;

динамический коэффициент;

где коэффициент, учитывающий тип передачи, А=0,15;

степень точности изготовления передачи,

коэффициент, учитывающий приработку зубьев;

где средняя твёрдость поверхности зубьев колеса,

окружная скорость передачи,

,

,

где коэффициент распределения нагрузки в начальный период работы;

,

коэффициент диаметра;

,

фактическое передаточное отношение,

коэффициент ширины,

,

.

,

,

,

,

Расчёт изгибной прочности зубьев.

где,

коэффициент, учитывающий влияние наклона зуба

коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев;

,

крутящий момент на валу шестерни ,

коэффициент распределения нагрузки;

ширина шестерни;

диаметр делительной окружности;

модуль зацепления,

допускаемое напряжение изгиба в зубьях шестерни,

,

угол наклона зуба,

где коэффициент торцового перекрытия;

,

,

,

где приведённое число зубьев шестерни.

,

,

,

,

,

, длине зуба;

,

,

,

,

,

,

,

,

,

коэффициент формы зуба колеса;

ширина шестерни,

где

,

,

;

3. Первый этап эскизной компоновки редуктора

Расчёт диаметров хвостовиков

где крутящий момент на валах редуктора.

,

,

заниженное допускаемое касательное напряжение,

,

для быстроходного вала (шестерня);

для тихоходного вала ( вал колеса);

,

,

,

,

Расчёт диаметров участков валов

Тихоходный вал

участок для установки полумуфты соединительной муфты.

участок контактирующий с уплотнением, установленный в сквозной крышке подшипника.

участки для установки внутренних колец подшипников качения.

участок для установки ступицы зубчатого колеса.

Бурт осевой фиксации ступицы колеса и внутреннего кольца подшипника.

конус центрирования многошпоночного паза на ступице колеса относительно колеса, относительно шпонки установленной на валу.

,

.

,

,

.

,

Быстроходный вал.

Как правило, быстроходный вал изготавливается как единая деталь с шестерней( вал-шестерня), поэтому на быстроходном валу отсутствуют участки 4,5,6.

,

,

,

3.2 Предварительный выбор подшипников

Предварительно выбираем для обоих валов подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии(№212).

Быстроходный вал.

,

,

,

.

Тихоходный вал

95 мм; (№219);

,

,

3.3 Компоновка подшипников в корпусе редуктора определяется габаритами подшипников и способом их смазки

4. Выбор соединительных муфт и расчет на прочность шпоночных соединений

Применим муфты упругие, втулочно - пальцевые.

4.1 Быстроходный вал

Выбираем муфту МУВП

,

где

Размеры шпоночного соединения

,

.

,

,

,

Длина шпонки

,

,

,

где 

крутящий момент на валу шестерни, ;

диаметр участка вала;

высота шпонки;

глубина шпоночного паза на валу; мм;

рабочая длина шпонки;

допускаемое напряжение при деформации смятия; электродвигатель термический шестерня редуктор

,

Тихоходный вал.

Выбираем муфту МУВП

,

,

,

.

.

Размеры шпоночного соединения на хвостовике

,

,

,

.

,

,

.

Размеры шпоночного соединения на ступице колеса

,

,

,

.

,

.

.

.

.

5. Расчёт валов

5.1 Расчёт усилий в зубчатом зацеплении

,

,

,

5.2 Расчёт опорных реакций и напряжений в опасных сечениях

6. Расчёт эквивалентной долговечности подшипниковых опор

Быстроходный вал.

Предварительно выбраны подшипники шариковый, радиальные, однорядные, особой лёгкой серии №214

с=52 кН, =31 кН

Эквивалентная долговечность

,

где

,

Где частота вращения вала,

динамическая грузоподъёмность подшипника; c=52 кН

эквивалентная динамическая нагрузку;

,

где радиальная нагрузка на подшипник;

,

,

коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

коэффициент кольца;

коэффициент безопасности;

температурный коэффициент;

Параметр осевого на кружения

,

,

Следовательно: выбраны подшипники шариковый, радиальные, однорядные, средней серии №312

7. Расчёт размеров элементов корпуса редуктора для второго этапа эскизной компоновки

7.1 Расчёт глубины подшипниковых гнёзд

,

где толщина стенки основания корпуса редуктора ;

высота бобышки t=4мм;

размер, необходимый для установки болта, воспринимающего нагрузку на подшипник;

,

,

определяется диаметром болта ;

Диаметры болтов редуктора:

1- Фундаментный болты, предназначены для крепления основания корпуса редуктора( лап редуктора к фундаменту).

М20;

2- Болты, воспринимающие нагрузку, действующую на подшипники и установленные в подшипниковые гнёзда.

М16;

болты, соединяющие основание и крышку редуктора.

М12;

7.2 Расчёт расстояний от осей болтов до осей валов и до внутренних стенок корпуса редуктора