Одноступенчатый цилиндрический редуктор с цепной передачей

Определяем диаметр штифта:

мм. (49)

Определяем длину штифта:

(50)

мм.

Принимаем штифты типа l длинной lш=30 мм, диаметром dш=8 мм.

Размер, определяющий положение болтов d2:

(51)

мм.

Принимаем е=14 мм.

Так как межосевое расстояние мало, то принимаем закладные крышки подшипников.

Полученные данные сводим в таблицу.

Таблица 4

[1,с240243, 298].

Методические указания

Толщина стенки корпуса и крышки не должна быть меньше 8 мм.

Ребра корпуса и крышки принимать для редукторов с аω ≥200 мм.

Диаметры болтов выбирать из стандартного ряда, [1, с.242].

Длину штифтов принимать из стандартного ряда, [1, с.243].

Крышки подшипников принимать согласно индивидуального задания,

(ПЗ, задание)

Конструкцию крышек принимать согласно, [1,с. 198].

Для крепления крышек подшипников принять болты d4 , [1,с.242]. Для определения положения болтов d4 рассчитать расстояние q, [1,с.241].

6 Расчет цепной передачи

Выбираем приводную роликовую однорядную цепь по ГОСТ 13568 - 75, так как она наиболее приемлема для применения в приводах общего назначения, где необходимо понизить частоту вращения приводного вала.

Определяем число зубьев ведущей и ведомой звездочек и фактическое передаточного число

Число зубьев ведущей звездочки:

, (52)

где Uц – передаточное число цепной передачи , Uц = 3,23, (ПЗ, п.1).

Z 3=31-2·3,23=24,54.

Принимаем Z 3 =25

Число зубьев ведомой звездочки:

Z 4=Z3·Uц , (53)

Z4=25·3,23=80,75.

Принимаем Z4=81

Фактическое передаточное число:

Uцф = .

Uцф==3 ,24

Определяем процентное расхождение

∆U =·100%, (54)

∆U==0,31 %, допускается до 3%.

Определяем расчетные коэффициенты нагрузки

, (55)

где КД -динамический коэффициент при спокойной нагрузке (передача к ленточному конвейеру, Кд=1, [1,с.149];

Кα- коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния, при α=(30÷50)·t , Кα=1, [1,с.150];

Кн- коэффициент, учитывающий влияние наклона цепи, при α =0° КН=1;

Кр- коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи, при периодическом Кр=1,25;

Ксм- коэффициент, учитывающий способ смазки цепи, при периодической ручной Ксм=1;

Кп- коэффициент, учитывающий периодичность работы передачи, при работе в одну смену Кп=1,[1, с.150].

Кэ=1·1·1,25·1·1=1,25.

Определяем шаг цепи

Для определения шага цепи необходимо знать допускаемое давление [Р] в шарнирах цепи. Так как в таблице допускаемое давление [P] задано в зависимости от шага t и частоты вращения ведущей звездочка [Р] задаем ориентировочно .

Ведущая звездочка имеет частоту вращения n2=307 об/мин.,(ПЗ, п.1).

Принимаем [Р]=22 МПа.

, (56)

где М2- вращающий момент на валу ведущей звездочки, М2=156,2 Н·м;

Кэ– коэффициент, учитывающий условия эксплуатации и монтажа

цепной передачи, Кэ=1,25;

Z3=25 – число зубьев ведущей звездочки;

m - число рядов цепи , m=1.

t=2, 8·=16, 54 мм.

Подбираем цепь ПР-19,05-31,8 по ГОСТ 13568-75, имеющую шаг t=19,05 мм;

разрушающую нагрузку Q=31,8 кН; масса одного метра цепи q=1,9 кг/м;

проекция опорной поверхности шарнира Аоп=105,8 мм2, [1,с .147]

Определяем окружную скорость цепи

, (57)

где Z3– число зубьев ведущей звездочки, Z3=25;

t– шаг цепи, t=19,05 мм;

n3– частота вращения ведущей звездочки, n3=307 об/мин.

υ==2,44 м/с.

Определяем окружную силу, передаваемую цепью

, (58)

где М2-вращающий момент на валу звездочки, М2=156,2 Н·м;

ω2 – угловая скорость вала ведущей звездочки, ω2=32,12 1/с;

υ – окружная скорость цепи, υ=2,44 м/с.

Fтц ==2054 Н.

Определяем силы давления в шарнирах и проверяем цепь на износостойкость

, (59)

где FТЦ – окружная сила, FТЦ=2054 Н;

Кэ – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации и монтажа

цепной передачи, Кэ=1,25;

АОП – проекция опорной поверхности шарнира, АОП=106 мм2.

P==24МПа

Уточняем допускаемое давление:

[P]=22·[1+0,01(Z3-17)], [1,с.150]

[P]=22·[1+0,01(25-17)] 24 МПа;

Условие Р< [Р] выполнено.

Определяем число звеньев цепи

, (60)

где =[30÷50]·t – межосевое расстояние;

t – шаг цепи, t=19,05 мм.

Принимаем =50·t мм, тогда

(61)

Определяем суммарное число зубьев звездочек:

, (62)

где Z3– число зубьев ведущей звездочки ,Z3=25;

Z4 – число зубьев ведомой звездочки, Z4=81;

ZΣ=25+81=106

. (63)

∆==8,92

Определяем число звеньев в цепи:

, ( 64) Lt=2·50+0,5·106+=154,59.

Округляем до четного числа Lt=154.

Уточняем межосевое расстояние

, (65)

где t– шаг цепи, t=19,05 мм;

Lt – число звеньев цепи , Lt=154;

ZΣ– суммарное число зубьев звездочек , ZΣ=106;

Δ=8,92.

ац=0,25·19,05[154-0,5·106 +]=946 мм.

Для свободного провисания цепи предусматриваем возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4%, т.е. на 946·0,0044мм.

Определяем размеры звездочек

Определяем диаметр делительной окружности:

, (66)

где t– шаг цепи, t=19,05 мм;

Z3 –число зубьев ведущей звездочки , Z3=25.

dдз= =152 мм.

dд4= =491 мм.

Определяем силы, действующие на цепь

Окружная сила FТЦ – определена выше, FТЦ=2054 Н .

Определяем центробежную силу:

, (67)

где q– масса одного метра цепи, q=1,9 кг/м ;

υ– окружная скорость цепи, υ=2,44 м/с .

Fv=1, 9· 2,442=11Н.

Определяем силу от провисания цепи:

, (68)

где Кf – коэффициент, учитывающий расположение цепи, при горизонтально расположенной цепи, Кf=1,5 [1, с. 151];

=946 мм – межосевое расстояние,=946 мм.

Ff=9,81·1,5·0,949=26Н.

Определяем расчетную нагрузку на валы:

, (69)

Fв=2054+2·262100Н.

Определяем коэффициент запаса прочности цепи

, (70)

где Q – разрушающая нагрузка ,Q=31,8 кН;

FТЦ – окружная сила, FТЦ=2054 кН;

КД- динамический коэффициент, КД=1;

Fv – центробежная сила ,Fv=11 H;

Ff– сила от провисания цепи, Ff=26 H.

S==15,2.

[S] – нормативный коэффициент запаса, [S]8,9, [1,с.151, табл.7.19],

условие S>[S] выполнено.

Определяем конструктивные размеры ведущей звездочки

Диаметр ступицы звездочки:

, (71)

где dв2– диаметр выходного конца ведомого вала, dв2=38 мм, (ПЗ, п.3).

dст=1,6·38=60 мм.

Длина ступицы звездочки:

(72)

lCТ=(1,2÷1,6) · 38=45÷60мм

Принимаем lCТ=55 мм

Толщина диска звездочки:

С=0,93·ВВН, (73)

где ВВН=12,7 мм – расстояние между пластинками внутреннего звена, ВВН=12,7 мм, [1, ст.147, табл. 7.15].

С=0,93·12,7=12 мм

Таблица 5

[1,с240243, 298].

Методические указания

При выборе коэффициента нагрузки необходимо учитывать, что цепная передача открытая, расположена горизонтально, нагрузка спокойная, работа односменная, (ПЗ, задание).

При определении числа звеньев цепи принять четное число, для удобства соединения звеньев.

7 Первый этап эскизной компоновки редуктора

Компоновочный чертёж выполняем в масштабе 1:1. Вычерчиваем упрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одно целое с валом.

Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса:

Определяем зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса:

, (74)

где δ– толщина стенок корпуса редуктора, δ=8 мм .

мм.

Принимаем А1=10 мм.

Принимаем зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса A=δ=8 мм.

Принимаем расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса А=δ=8 мм.

Предварительно намечаем радиальные шарикоподшипники легкой серии; габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников dп1=40 мм и dп2=45 мм, (ПЗ,п.3), [1,с.293].

Таблица 6

Применяем для подшипников пластичный смазочный материал.

Для предотвращения вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичного смазочного материала жидким маслом из зоны зацепления устанавливаем мазеудерживающие кольца. Их ширина определяется размером У.

Принимаем у=10 мм.

Измерением находим расстояния на ведущее валу ℓ1=55,5 мм, ℓ 2=58,5 мм. Принимаем ℓ 1=ℓ 2=59 мм.

Определяем глубину гнезда подшипника 209:

. (75)

ℓ г=1,5·1930 мм.

Устанавливаем зазор между закладной крышкой и торцом соединительного пальца цепи в 10 мм. Длину пальца ℓ принимаем на 5 мм больше шага t. Таким образом

, (76)

где t=19,05 мм – шаг цепи.

l=19,05+5=24,05 мм.

Измерением устанавливаем расстояние, l3=60 мм, определяющее положение звездочки относительно ближайшей опоры ведомого вала.

[1,с.301303]; [2,с.105106].

Методические указания

При наличии у зубчатого колеса зазор ступицы А, берется с торца ступицы.

Подбор подшипников рекомендуется начинать с легкой серии. Для прямозубой передачи целесообразно принять шариковые радиальные подшипники. Для косозубой передачи при небольшом значении осевой силы можно принять также шариковые радиальные подшипники. При значительной осевой силе – шариковые радиально-упорные.

У шевронной передачи осевая сила отсутствует. Однако из-за неточности изготовления и сборки в зацеплении может входит один шеврон; при этом возникает осевая сила , которая стремится переместить вал-шестерню вдоль оси . Поэтому быстроходный вал делают плавающим, устанавливая его на радиальных роликовых подшипниках с короткими цилиндрическими роликами . Вал колеса можно установить на радиальных шариковых подшипниках легкой серии, [1, с.196].

8 Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений

Для соединения деталей с валами выбираем шпонки призматические со скругленными концами, изготовленные из стали 45.

Размеры сечений шпонок, пазов и длины подбираем по ГОСТ 23360-78, [1,с.169, табл.8.9]

Шпонки проверяем на смятие из условия прочности :

σсм =<[ σсм], (77)

где М1- вращающий момент на данном валу, (ПЗ, п.2);

dв – диаметр выходного конца вала, ( ПЗ, п.3);

b – ширина шпонки;

h – высота шпонки;

t1 – глубина паза вала;

ℓ – длина шпонки.

Ведущий вал:

Шпонка под полумуфтой:

Исходные данные

М1=52,2 Н·м;

dв1=32 мм. ;

b =10 мм.;

h =8 мм. ;

t1 =5 мм.;

ℓ =45 мм, при длине полумуфты ℓм1=60 мм, (ПЗ,п.3).

[ σсм]=50 МПа, при чугунной полумуфте и возможности легких толчков.

σсм ==36 МПа

Условие σсм <[ σсм] выполнено

Ведомый вал.

Шпонка под ступицей ведущей звездочки.

Исходные данные:

М2=156,2 Н·м;

dв2=38 мм

b=10 мм;

h=8 мм;

t1=5 мм;

ℓ=45 мм, при длине ступицы звездочки, ℓст=55 мм, (ПЗ, п.6);

[σсм]=90 МПа, при стальной ступице и возможности легких толчков.

Определяем напряжение смятия для шпонки под ступицей ведущей звездочки, так как она более нагружена:

σсм ==78,3 МПа

Условие σсм <[ σсм] выполнено

Шпонка под зубчатым колесом.

Исходные данные:

dк2=50 мм ;

b=14мм;

h=9мм ;

t1=5,5 мм;

ℓ =50 мм., при длине ступицы колеса ℓст=60 мм, (ПЗ, п.2).

Полученные данные сводим в таблицу.

Таблица 7

[1,с.169220, 310].

Методические указания

Шпонки устанавливаемые на концах валов можно принять с одним скруглением , тогда проверку на смятие произвести по формуле:

σсм =≤[ σсм].

При выборе допускаемого напряжения смятия учитывать материалы ступицы и характер нагрузки.

9 Подбор подшипников для валов

Расчет подшипников выполняем для более нагруженного вала (второй вал).

Исходные данные:

Мк=М2– крутящий момент на втором валу, М2=156,2 Н∙м, (ПЗ, п.1);

Fa – осевая сила, Fa=295 Н;

Ft– окружная сила , Ft=1712 Н;

Fr – радиальная сила, Fr=633Н ;

d2 – делительный диаметр колеса, d2=189мм, (ПЗ, п.2);

Fв=2100 Н, (ПЗ, п.6);

l2, l3– расстояния на ведомом валу, l2=59мм , l3=60 мм;

С– динамическая грузоподъемность, С=33,2 Кн;

С0– статическая грузоподъемность, С0=18,6 кН, (ПЗ, п.7);

n2- частота вращения вала , n2=302 об/мин, (ПЗ, п.1).

Определяем реакции опор от сил, действующих в горизонтальной плоскости.

Rх1= Ry1 = ==860 Н.

Определяем суммарную радиальную нагрузку на подшипники 1 и 2.

Из двух подшипников более нагруженным является подшипник 2, для него и ведем расчет.

Отношение =295/18600=0,0159; этой величине соответствует е=0,195, [1, с. 212, табл. 9.18].

Определяем отношение

==0,077< е=0,195.

Определяем эквивалентную нагрузку

Pэ=V·Pr2·Kб·Kт , (78)

где V– коэффициент при вращении внутреннего кольца V=1;

Кб – коэффициент безопасности, Кб=1,3, [1, с. 214, табл. 9.19];

Кт– температурный коэффициент, Кт=1, [1, с. 214].

P э=1·3818·1,3·1=4963 H.

Определяем расчетную долговечность в часах:

Lh= · , (79)

Lh==162544 ч, долговечность приемлемая.

Строим эпюру крутящих моментов.

Мк=М2=156,2 Н·м, (ПЗ, п1).

Строим эпюру изгибающих моментов от сил, действующих в вертикальной плоскости:

Ми.х.1=0;

Ми.х.3лев= R1y· ℓ 2=-987·0,059=-58,2 Н·м;

Ми.х.3прав.= R1y· ℓ 2 + = -987·0,059 + 295 · =-30,4Н·м;

Ми.х 2= -Fв· ℓ 3.= -2100·0,06=-126 Н·м;

Ми.х.4=0.

Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости:

Ми.у.1=0;

Ми.у3=. R1х· ℓ2=860·0,059=50,7 Н·м;

Ми.у.2=0;

Ми.у4=0;

Определяем суммарный изгибающий момент под колесом:

Mи=, (80)

Mи==77,2 Н·м.

∑М1=0,

-Fr·ℓ 2 - Fa·+ R2y· 2ℓ2 -Fв (2ℓ2+ ℓ3)=0,

R2y===3720 Н.

∑М2=0,

- ·R1y ·2ℓ 2 +Fr·ℓ 2 - Fa· -Fв∙ℓ 3=0,

R1y=== -987 Н.

Проверка

∑Fy= R1y- Fr + R2y - Fв= -987 -633+3720 -2100=0

R r 1===1309 H.

R r 2===3818 H.

[1,с211215,304307]

Рисунок 4 – Расчетная схема ведомого вала

10 Второй этап эскизной компоновки редуктора

Для предотвращения заклинивания тел качения, вызываемого температурным удлинением валов редуктора или неточностью изготовления деталей подшипникового узла, применяем схему установки подшипников с фиксированной и плавающей опорой, [1,c.180-181].

Для свободного перемещения внешнего кольца подшипника в корпусе редуктора предусматриваем температурный зазор а=0,20,5мм.

Принимаем крепление подшипников на валу и в корпусе при помощи упорных стопорных пружинных колец прямоугольного сечения. Их размеры принимаем по, [1,c.191,194]. Пример установки колец по, [1,c.197,рис. 9.29].

(В тех случаях, когда на подшипник не действует осевая нагрузка – прямозубая передача, и необходимо предотвратить только случайное смещение подшипника, осевое крепление на валу осуществляется соответствующей посадкой без применения дополнительных устройств).

(В передачах с шевронными колесами осевое усилие отсутствует. Однако из-за неточности изготовления и сборки в зацепление может входить только один шеврон; при этом в нем возникает осевая сила, которая стремится переместить вал-шестерню вдоль оси. В связи с этим ведущий вал делают плавающим, для этого вала применяют радиальные роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами, [1, c.397]. При этом подшипники фиксируют на валу и в корпусе при помощи упорных стопорных пружинных колец прямоугольного сечения, [1,c.197]).

Для предотвращения вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичного смазочного материала жидким маслом из зоны зацепления ранее были выбраны мазеудерживающие кольца,(ПЗ,п.7). Их конструкцию принимаем по, [1,c.207, рис. 9.39].

(По заданию могут быть установлены маслоотражательные кольца. Их конструкция, [1,c.207, рис. 9.38] ).

Для уплотнения сквозных крышек подшипников принимаем на ведущем валу войлочное уплотнение. Его конструкцию определяем по, [3,c.120]. На ведомом валу манжета резиновая армированная. Манжету устанавливаем снаружи крышки, [1,.208, рис 9.41]. Размеры манжеты, [1,c.209],[3,c.118, 119].

По заданию может быть предусмотрено щелевое уплотнение. Его конструкцию принять по, [1,c.210, рис. 9.46],[3,c.120].

Так как в задании нет особых требований к качеству редуктора принимаем подшипники качения 6-го класса точности, [1,c.200].

Для слива масла принимаем пробку с шестигранной головкой. Её конструкция по, [1,c.254].

Для выравнивания давления внутри корпуса редуктора с атмосферным принимаем пробку-отдушину, которую устанавливаем в крышке смотрового отверстия. Её конструкция по, [1,c.246, рис. 10.21]. (Если межосевое расстояние редуктора аw < 125мм – отдушину можно не устанавливать, если она не указана в задании).

Для заливки масла и осмотра редуктора предусматриваем в крышке редуктора смотровое отверстие. Его конструкция по, [1,c.244].

(Если межосевое расстояние в редукторе аw < 100мм – заливку масла и осмотр редуктора осуществляем при снятой крышке редуктора, если смотровое отверстие не предусмотрено заданием).

Для транспортировки редуктора в корпусе предусматриваем приливы в виде крюков. Их конструкция по, [1,c.239, 240, 244].

(По заданию могут быть предусмотрены петли,


29-04-2015, 02:08