Используем чертежи первого этапа компоновки. Второй этап представлен на листе и имеет целью конструктивно оформить основные детали — червячный вал, вал червячного колеса, червячное колесо, корпус, подшипниковые узлы и др.
Смазка зацепления и подшипников — разбрызгиванием жидкого масла, залитого в корпус ниже уровня витков так, чтобы избежать чрезмерного заполнения подшипников маслом начиняемым червяком. На валу червяка устанавливаем крыльчатки. При работе редуктора они будут разбрызгивать масло и забрасывать его на колесо и в подшипнике.
Уплотнение валов обеспечивается резиновыми манжетами. В крышке тока размещаем отдушину. В нижней части корпуса вычерчиваем пробку для спуска масла и устанавливаем маслоуказатель с трубкой из оргстекла.
Конструируем стенку корпуса и крышки. Их размеры были определены ранее. Вычерчиваем фланцы и нижний пояс. Конструируем крюки для подъема. Устанавливаем крышки подшипников глухие и сквозные с манжетными уплотнениями. Под крышки устанавливаем металлические прокладки для регулировки. Конструкцию червячного колеса выполняем по [1], рис. 109, насаживая бронзовый венец на чугунный центр с натягом. Посадка Н7 / р6 по ГОСТ 25347-82
Вычерчиваем призматические шпонки:
на выходном конце вала червяка:
b * h * l = 14 * 8 * 40 мм
на выходном конце вала червячного колеса:
b * h * l = 14 * 9 * 80 мм
и под червячным колесом:
b * h * l = 20 * 12 * 80 мм
Выбор посадок основных деталей редуктора
Выбор посадок колец подшипников
Быстроходный вал (вал 2, рис. 1) редуктора устанавливается на конические роликовые подшипники. Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом относительно действующей радиальной нагрузки и имеет следовательно, циркуляционное нагружение.
По таблице 6.5. [2] выбираем поле допуска вала — к6.
Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению. По табл. 6.6 [2] определяем поле допуска отверстия = Н7
Тихоходный вал (вал 3, рис. 1) устанавливается на роликовых подшипниках.
Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом относительно действующей радиальной нагрузки и имеет, следовательно, циркуляционное нагружение. По табл. 6.5 [2] выбираем поле допуска вала к6.
Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению. По табл. 6.6 [2] определяем поле допуска отверстия — Н7
Выбор посадки червячного колеса на вал. Примем, что вращательный момент (табл. 1) передается от колеса к валу соединением с натягом. Для подбора посадки примем материал вала сталь 40 * Н (σТ1 = 750 Н/мм2) Материал колеса — чугун (σТ2 = 280 Н/мм2). Сборка осуществляется нагревом колеса.
Используем методику подбора посадок с натягом, изложенную в парагр. 3 гл. 5 [2]
Устанавливаем колесо на вал с натягом к6 через шпонку.
Проверка прочности шпоночных соединений.
Призматические шпонки выбранные для редуктора, проверяем на снятие. Проверку проводим для шпонки под колесом.
Условие прочности
σсм = Ft / Aсм ≤ [σ]cм
где Ft — окружная сила на колесе, Н
Acм = (0,94h – t1) lp — площадь снятия, мм2
Здесь
lр = l – b — рабочая длина шпонки
σсм = 38,3 Н/мм2 < 150 Н/мм2
Т.к. ступицу колеса изготавливаем из чугуна, то значение [σ] см снижаем вдвое:
σсм = 38,3 < 75 Н/мм2
что удовлетворяет проверочному расчёту.
Уточненный расчёт валов
Червячный вал проверять на прочность не следует, так как размеры его поперечных сечений, принятые при конструировании после расчёта геометрических характеристик (d1 = 80; da1 = 100 мм; df1 = 56 мм), значительно превосходят те, которые могли быть получены расчётом на кручение. Проверим стрелу прогиба червяка (расчёт на жёсткость).
Приведенный момент инерции поперечного сечения червяка:
Jnp = πdf / 64(0,375 + 0,625da1 / df1)
Jnp = 3,14 * 56 / 64(0,375 + 0,625 * 100 / 56) = 72 * 104 мм4.
Стрела прогиба:
f = l1 √Ft1 + Fr1 / 48 E Jnp
f = 0,02 мм
Допускаемый прогиб [f] = (0,005...0,01)m = (0,005...0,01)8 = 0,04...0,08 мм.
Таким образом, жёсткость обеспечена, так как f = 0,02 < [f]
Определение коэффициентов запасов прочности в опасных сечениях вала червячного колеса.
Построение эпюр моментов вала червячного колеса. Для построения эпюр моментов определяем значение изгибающих моментов в характерных сечениях вала (см. рис. 5).
Рисунок 5 — Эпюры моментов
Вертикальная плоскость (YOZ):
Сечение 3 Мх = 0
Сечение 1 Mx = Ry4 * 86 * 10-3
Мх = 3250,65 * 86 * 0,001 = 279,6 Нм
Сечение 4 Mx = Fy2 * 47,5 * 10-3
Мх = 5606,25 * 133,5 * 0,001 = 748,4 Нм
Сечение 2 Мх = 0
Горизонтальная плоскость (XOZ)
Сечение 3 Му = 0
Сечение 1 My = Rz4 * 86 * 10-3
Мy = 2803,13 * 83 * 0,001 = 241 Нм
Сечение 4 (справа) My = Rz3 * 47,5 * 10-3
Мy = 2803,13 * 47,5 * 0,001 = 133,1 Нм
Сечение 4 (слева) Мy = 2040,13 * 133,5 * 0,001 – 2803 * 47,5 * 0,001 = -139,2 Нм
МR = М2 = 69,79 Нм
Осевой момент сопротивления:
W = nd3 / 32 = 3,14 * 603 / 32 = 21195 мм3
Материал вала — сталь 40ХН
Из таблицы 12.7 [2] определяем допускаемые напряжения для данного материала:
σвр = 920 Н/мм2 σт = 750 Н/мм2
σ-1 = 420 Н/мм2 τ = 25Н/мм2
Опасным сечением является сечение 1 на валу
Выполняем расчёт сечения 1 на статическую прочность:
Результирующий изгибающий момент
М = √Mx2 + Мy2
М = √279,62 + 2412 = 369,13 Нм
Mk = T = 891
Эквивалентное напряжение:
σэкв = √M2 + Mk2 / W = 964,4
Коэффициент запаса прочности по текучести при коэффициенте перегрузки Кп = 2,5 определяется:
SТ = σТ / Кпσэкв
ST = 750 / 2,5 * 964,4<[SТ] [SТ] = 1,2...1,6
Требование выполнено и задача статической прочности вала Сечении 1 обеспечен.
Дата: 2019-05-29, просмотров: 265.
