10.6 Конструирование элементов открытой передачи

Основные геометрические размеры элементов открытых передач определены в задаче 5. Конструкция шкива зависит от взаиморасположения и размеров редуктора и открытой передачи, способа изготовления и материала элементов открытой передачи, а также от способа крепления и осевого фиксирования на валу. В проектируемом редукторе используется цепная передача.

Аналогично колесам редукторной передачи шкивы состоят из трех конструктивных частей -- обода, диска и ступицы. Шестерни открытой зубчатой передачи изготавливается насадкой из поковок (см.рис. А4, А18), а колесо, как правило, большого диаметра изготавливается литым или составным(см. рис. 10.1, 10.3). Нормы, правила и методы конструирования зубчатых колес открытой передач такие же, как и колес редукторной передачи (см. 10.1 п.1; табл10.2, 10.3)

Конструирование звездочек роликовых цепей

Звездочки изготавливают из сталей 40 и 45 по ГОСТ 1050-88 или 40Л и 45Л по ГОСТ 977-88.Конструкция звездочек разрабатывается с учетом стандарта на профиль зубьев и поперечное сечение обода по ГОСТ 491-69.

Установка элементов открытых передач вал.

а) Сопряжение с валом. Элементы открытых передач сажают на цилиндрические посадочные поверхности выходных концов валов. Для передачи вращающего момента используют шпоночные соединения (см. 10.3). При установке элементов открытых передач на цилиндрические концы валов применяют следующие посадки:

при нереверсивной работе с умеренными толчками -- Н7/m6 (n6);

б) Осевая фиксация и осевое крепление. Посадка на цилиндрический конец вала.

При двусторонней выступающей ступице и отношении /d =1... 1,5 деталь фиксируют с торца вала концевой шайбой (табл. К4 [7, стр. 443]).

10.7 Выбор муфт

Для соединения выходных концов тихоходного вала редуктора и приводного вала рабочей машины применены муфты с торообразной оболочкой. Эти муфты обладают достаточной податливостью, позволяющей компенсировать значительную несоосность валов. Кроме того, к ним не предъявляются требования малого момента инерции (см. табл. К25, К26 [7]).

Применяемые муфты обеспечивают надежную работу привода с минимальными дополнительными нагрузками, компенсируя неточности взаимного расположения валов вследствие неизбежных осевых, радиальных и угловых смещений.

1. Определение расчетного момента и выбор муфты. Основной характеристикой для выбора муфты является номинальный вращающий момент Н·м, установленный стандартом. Муфты выбирают по большему диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту Гр, который должен быть в пределах номинального:

где коэффициент режима нагрузки (=2,5);

вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н·м(=107,2);

номинальный момент.

В соответствии с техническим заданием выбираем муфту с торообразной оболочкой.

2. Муфты с торообразной оболочкой. Для соединения выходного конца тихоходного вала редуктора и приводного вала рабочей машины применена муфта с торообразной оболочкой. Муфта проста по конструкции и обладает высокой податливостью, что позволяет применять её при переменных ударных нагрузках, а также при значительных кратковременных перегрузках.

3.Установка муфты на вал.

а) Сопряжение с валом. Проектируемые муфты состоят из двух полумуфт, устанавливаемых на выходные концы валов на шпоночном соединении призматическими шпонками (см. табл. К42 [7]). Полумуфты соединяются между собой деталями (пальцами, упругой звездочкой, цепью, торообразным упругим элементом), передающими вращающий момент.

На цилиндрические концы валов полумуфты устанавливают по следующим посадкам:

при нереверсивной работе с умеренными толчками -- Н7/m6(n6)

б) Осевая фиксация и осевое крепление. Полумуфта должна быть закреплена на конце вала и зафиксирована от осевых смещений. Фиксируем полумуфту на цилиндрический конец вала концевой шайбой (табл. К4 [7, стр. 443]).

10.8 Смазывание. Смазочные устройства

Смазывание зубчатого зацепления и подшипников применяют в целях защиты от коррозии, снижения коэффициента трения, уменьшения износа, отвода тепла и продуктов износа от трущихся поверхностей, снижения шума и вибраций.

При смазывании зубчатого зацепления применяется способ непрерывного смазывания жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием).

Выбор сорта масла зависит от значения расчетного контактного напряжения в зубьях ун и фактической окружной скорости колес v (для ун = 414 Н/мм2 и v = 0,9 м/с применяется сорт масла И - Г - А - 68: где И -- индустриальное; Г -- для гидравлических систем; А -- масло без присадок; 68 -- класс кинематической вязкости (кинематическая вязкость при 40оС составляет 61 - 75 мм2/с))

Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяют из расчета 0,4...0,8 л масла на 1 кВт передаваемой мощности.

Определение уровня масла при окунании в масляную ванну колеса:

m hм 0,25d2

1 hм 40 мм

В цилиндрическом редукторе при окунании в масляной ванне колеса, принимаем hм = 30 мм.

Уровень масла, находящееся в корпусе редуктора, контролируется круглым маслоуказателем. В них через нижнее отверстие в стенке корпуса масло проходит в полость маслоуказателя; через верхнее отверстие маслоуказатель сообщается с воздухом в корпусе редуктора.

При работе передачи масло постепенно загрязняется продуктами износа деталей передачи. С течением времени оно стареет, свойства его ухудшаются. Поэтому масло, налитое в корпус редуктора, периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой.

При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса. Это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого, внутренняя полость корпуса сообщена с внешней средой путем установки отдушины в смотровом люке. Применяем пластическую смазку для подшипников - косталин УТ-1 ГОСТ 1957-77.

11. Проверочные расчеты

После завершения конструктивной компоновки редуктора, когда определены и уточнены окончательные размеры всех его деталей, деталей открытой передачи и муфты, выбран режим смазки зацепления и подшипников, проводят ряд проверочных расчетов, которые должны подтвердить правильность принятых конструкторских решений.

11.1 Проверочный расчет шпонок

Проверка шпонок производится на смятие.

Рисунок 12.1. Шпоночное соединение.

Проверка шпонки быстроходного вала -- под элементом открытой передачи.

Параметры шпонки: b = 10 мм; h = 8 мм; l = 50 мм; t1 = 3,5 мм; t2 = 2,8 мм.

Условие прочности:

Н/мм2

где Ft = 1340 Н - окружная сила на шестерни;

[у]см = 110 - 190 Н/мм2 - допускаемое напряжение на смятие, при колебаниях нагрузки уменьшаем [у]см на 25%: [у]см = 110 · 0,75 = 82,5 Н/мм2;

мм2 - площадь смятия:

где lp = l - b = 50 - 8 = 42 мм - рабочая длина шпонки со скругленными торцами.

Проверка шпонки тихоходного вала -- под полумуфтой.

3Параметры шпонки: b = 14 мм; h = 9 мм; l = 56 мм; t1 = 4 мм; t2 = 3, мм.

Условие прочности:

Н/мм2

где Ft = 1340 Н - окружная сила на колесе;

[у]см = 82,5 Н/мм2 - допускаемое напряжение на смятие;

мм2 - площадь смятия:

где lp = l - b = 56 - 9 = 47 мм - рабочая длина шпонки со скругленными торцами.

11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов

Стяжные винты (болты) диаметром подшипниковых узлов -- наиболее ответственные резьбовые детали редуктора, расположенные попарно около отверстий под подшипники. Их назначение -- воспринимать силы, передаваемые на крышку редуктора внешними кольцами подшипников, и сжимать фланцы крышки и основания корпуса для предотвращения их раскрытия и утечки масла. Расчет производится по наибольшей из реакций в вертикальной плоскости в опорах подшипников (Dy = 348,5 Н).

Определяем силу, приходящуюся на один винт:

FB = 0,5 · Dy = 0,5 · 348,5 = 174,25 Н.

Принимаем K3 = 1,5 - коэффициент затяжки при переменной нагрузке; х = 0,25 - коэффициент основной нагрузки при соединение чугунных деталей без прокладок.

Определяем механические характеристики материала винтов:

Винты изготовлены из стали 30, класса точности 5.6 (первое число, умноженное на 100 определяет предел прочности уВ = 500 Н/мм2; произведение чисел умноженное на 10 определяет предел текучести ут = 300 Н/мм2; допускаемое напряжение [у]= 0,25 · ут = 0,25 · 300 = 75 Н/мм2.

Определяем расчетную силу затяжки винтов:

Fр = [K3 (l - x) + x]FB = [1,5 · (1 - 0,25) + 0,25] · 174,25 = 239,6 Н.

Определяем площадь опасного сечения винта:

мм2

где dp - расчетный диаметр винта;

p = 1,75 мм - шаг резьбы.

Определяем эквивалентные напряжения:

Н/мм2

Результаты проверочных расчетов

11.3 Проверочный расчет валов

Проектный расчет валов на чистое кручение произведен в задаче 7. Проверочный расчет валов на прочность выполняют на совместное действие изгиба и кручения. При этом расчет отражает разновидности цикла напряжений изгиба и кручения, усталостные характеристики материалов, размеры, форму и состояние поверхности валов. Проверочный расчет проводится после завершения конструктивной компоновки и установления окончательных размеров валов.

БЫСТРОХОДНЫЙ ВАЛ

Определяем напряжения в опасных сечениях вала:

Где М - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении

осевой момент сопротивления сечения вала;

б) Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения:

полярный момент инерции сопротивления вала

крутящий момент.

Определяем коэффициенты концентраций по нормальным и касательным напряжениям:

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала:

-1 = 380 МПа;

-1 0,58-1 = 0,58380 = 220 МПа

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

ТИХОХОДНЫЙ ВАЛ

Определяем напряжения в опасных сечениях вала:

Где М - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении

осевой момент сопротивления сечения вала;

б) Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения:

 полярный момент инерции сопротивления вала

крутящий момент.

Определяем коэффициенты концентраций по нормальным и касательным напряжениям:

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала:

-1 = 260 МПа;

-1 0,58-1 = 0,58260 = 151 МПа

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

12 . Расчет технического уровня редуктора

Технический уровень целесообразно оценивать количественным параметром, отражающим соотношение затраченных средств и получение результата. ''Результатом " для редуктора является его нагрузочная способность, в качестве характеристики которой можно принять вращающий момент Т2, Нм, на его тихоходном валу.

Объективной мерой затраченных средств является масса редуктора m, кг, в которой практически интегрирован весь процесс его проектирования. Поэтому за критерий технического уровня можно принять относительную массу у = m/Т2,т. е. отношение массы редуктора (кг) к вращающему моменту на его тихоходном валу (Нм). Этот критерий характеризует расход материалов на передачу момента и легок для сравнения.

12.1 Определение массы редуктора

где =0,45 - коэффициент заполнения, определяется графически;

-плотность чугуна ;

- условный объем редуктора произведение длины, ширины и высоты,

12.2 Определение критерия технического уровня

Критерий технического уровня редуктора определяется по формуле

Список использованной литературы

привод зубчатый передача элеватор

1. Иванов М. Я. Детали машин, М., 1984.

2. Иванов М. Я, Иванов В. Я. Детали машин: Курсовое проектирование. М., 1975.

3. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. - Калининград: Янтарный сказ, 2005.

Размещено на Allbest.ru