Редуктор конический одноступенчатый прямозубый

Проверка долговечности ведомого вала.

Определим основные данные:

Определяем реакции в плоскости xz:

;

Определяем реакции в плоскости yz:

Определяем суммарные реакции:

Рассчитываем четвёртый подшипник:

Выбираем четвёртый подшипник т. к. он больше нагружен.

Определяем эквивалентную нагрузку:

.

Определяем расчётную долговечность в млн. об:

Определяем расчётную долговечность в ч:

Найденная долговечность приемлема.

Расчёт ведомого вала (рис 3)

Определяем момент Му
:

;

.

Определяем момент Мх
:

;

Определяем момент Т:

10. Проверка прочности шпоночных соединений

Шпоночные соединения проверяем на смятие. Материал шпонки: Сталь 45 нормализованная. допускаемое напряжение при стальной ступице:

[sсм
]=100¸120 МПа

Выбираем шпонки по [(3); табл. 8.9.]:

Шпонка на выходном конце ведущего вала:

Длина шпонки:

Принимаем =40 мм

Проверяем шпонку на смятие:

Шпонка на выходном конце ведомого вала:

Длина шпонки:

Принимаем

Проверяем шпонку на смятие:

Шпонка для крепление колеса на ведомом валу:

Длина шпонки:

Принимаем

Проверяем шпонку на смятие:

Выбранные шпонки выдерживают напряжения смятия.

11. Уточнённый расчёт валов

Выбираем материал валов:

Сталь 40Х улучшенная () [(3); табл. 3.3.].

Определяем пределы выносливости:

;

.

Рассчитываем ведущий вал:

Расчёт ведём для наиболее опасных сечений, в которых действуют наибольшие моменты, т.е. сечение под подшипником, ближайшее к шестерне и сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту.

Рассчитываем сечение под подшипником, ближайшее к шестерне:

Определяем изгибающие моменты:

;

.

Определяем суммарный изгибающий момент:

Определяем момент сопротивления сечения:

.

Определяем амплитуду нормальных напряжений:

.

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

по [(3); табл. 8.7.],

Определяем полярный момент сопротивления:

.

Определяем амплитуду и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

Определяем коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

по [(3); табл. 8.7.]; по[(3); стр. 166].

.

Определяем коэффициент запаса прочности:

Найденное значение достаточно, прочность обеспечена.

Рассчитываем сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту.

Определяем изгибающие моменты:

;

.

Определяем суммарный изгибающий момент:

Определяем момент сопротивления кручению:

Определяем момент сопротивления изгибу:

Определяем амплитуду нормальных напряжений:

.

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

по [(3); табл. 8.5.]; по [(3); табл. 8.8.];

Определяем амплитуду и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

Определяем коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

по [(3); табл. 8.5.]; по [(3); табл. 8.8.]; по[(3); стр. 166].

.

Определяем коэффициент запаса прочности:

Найденное значение достаточно, прочность обеспечена.

Рассчитываем ведомый вал:

Расчёт ведём для наиболее опасных сечений, в которых действуют наибольшие моменты, т.е. сечение под подшипником, ближайшее к колесу, сечение под колесом и сечение при передаче вращающего момента на агрегат через муфту.

Рассчитываем сечение под подшипником, ближайшее к колесу

Определяем изгибающие моменты:

;

.

Суммарный изгибающий момент:

Момент сопротивления сечения:

.

Амплитуда нормальных напряжений:

.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

по [(3); табл. 8.7.].

.

Полярный момент сопротивления:

.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

по [(3); табл. 8.7.]; [(3); стр. 166].

.

Коэффициент запаса прочности:

Найденное значение достаточно, прочность обеспечена.

Рассчитываем сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту.

Определяем изгибающие моменты:

;

.

Определяем суммарный изгибающий момент:

Определяем момент сопротивления кручению:

Определяем момент сопротивления изгибу:

Определяем амплитуду нормальных напряжений:

.

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

по [(3); табл. 8.5.]; по [(3); табл. 8.8.];

Определяем амплитуду и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

Определяем коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

по [(3); табл. 8.5.]; по [(3); табл. 8.8.]; по[(3); стр. 166].

.

Определяем коэффициент запаса прочности:

Найденное значение достаточно, прочность обеспечена.

Рассчитываем сечение под колесом

Определяем изгибающие моменты:

;

.

Определяем суммарный изгибающий момент:

Определяем момент сопротивления кручению:

Определяем момент сопротивления изгибу:

Определяем амплитуду нормальных напряжений:

.

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

по [(3); табл. 8.5.]; по [(3); табл. 8.8.];

Определяем амплитуду и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

Определяем коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

по [(3); табл. 8.5.]; по [(3); табл. 8.8.]; по[(3); стр. 166].

.

Определяем коэффициент запаса прочности:

Найденное значение достаточно, прочность обеспечена.

12. Выбор посадок

Посадка подшипников на вал:

Посадку производят в системе отверстий, так как подшипник – готовое изделия и идёт на сборку без дополнительной механической обработки. В связи с тем что внутренние кольца подшипников нерегулируемые и нагрузка циркуляционная, то назначаем отклонение вала к6 по [(3); табл. 9.11 и 10.13]

Посадку подшипников в корпус:

Посадку производим в системе вала, назначаем отклонение отверстия Н7, это вызвано стремлением равномерный износ дорожек качения, так как нагрузка местная по [(3); рекомендация 9.5]

Посадку мазеудерживающих колец назначаем h6

Посадку стакана в корпус назначаем H7/h7

Посадку зубчатого колеса на вал h6

Распорные втулки на вал назначаем H7/k6

Поле допуска ширины шпоночного паза Р9

Поле допуска ширины зубчатого колеса назначаем Js9, т. к. передача не реверсивная.

Поле допуска вала под манжетой назначаем h7

13. Выбор сорта масла

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба.

По [(1) табл. 10.8] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях =МПа и средней скорости = м/с вязкость масла должна быть приблизительно равна 210-6
м2
/с. По [(3); табл. 10.10] принимаем масло индустриальное И-30А по [ГОСТ 20799–75*]

Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом, закладываемым в подшипниковые камеры при монтаже. Сорт мази выбираем по [(1) табл. 9.14] – солидол марки УС-2.

Уровень масла в корпусе: 0,25 л на 1 кВт мощности, а у нас 5,5 кВт, следовательно, запас масла требуемый для охлаждения равен 1,375 л. Рассчитаем высоту запаса требуемого на охлаждение Lbh=V, следовательно для V=1,375 л h=V/bh=1,375/1,2*2,47=0,46 см=46 мм. Т. к. зуб конического колеса должен быть полностью погружен в масло, то уровень надо увеличить на 34 мм, следовательно, уровень масла будет равен 80 мм.

Определим количество масла V=Lbh=1,2*2,47*0,8=2,3712 л.

14. Сборка редуктора

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

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

На ведущий вал насаживают мазеудерживающее кольцо, затем подшипник устанавливают на вал, предварительно нагрев его в масле до 80–100 °С, затем надевают распорную втулку и стакан, далее насаживают второй подшипник. Устанавливают втулку, многолапчатую шайбу, прижимают шлицевой гайкой и загибают лапки в шлицевые пазы.

В ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем устанавливают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают подшипники.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку, предварительно покрытую спиртовым лаком. Для обеспечения центровки крышку устанавливают с помощью двух конических штифтов и затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку и ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки. Их устанавливают под фланцы крышек подшипников и между корпусом и фланцем стакана.

Затем устанавливают крышки и проверяют проворачивание валов, отсутствие заклинивания подшипников (валы должны поворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Затем вворачивают маслоспускную пробку в отверстие с прокладкой.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое окно крышкой с резиновой прокладкой, закрепляют крышку винтами. Заворачивают контрольную пробку.

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

Заключение

В результате работы я систематизировал, закрепил и расширил теоретические знания, ознакомился с конструкциями типовых деталей и узлов, научился самостоятельно принимать и защищать решения инженерно – технических задач, рассчитывать и конструировать механизмы и детали общего назначения на основе полученных знаний, овладеть техникой разработки конструкторских документов на различных стадиях проектирования и конструирования.

Разработанный мной редуктор имеет:

1. Габаритные размеры

2. Внешнее конусное расстояние

3. Среднюю окружную скорость колеса

4. Малую массу.

Также я произвёл расчёт основных элементов на прочность, жёсткость и устойчивость.

Этот проект поможет мне в будущем в выполнении дипломной работы и в дальнейшем непосредственно на производстве.