Основы конструирования: Проектирование привода общего назначения содержащего цепную передачу

См. пункт 10.

6. Расчет шпоночных и шлицевых соединений.

6.1. Расчет шпонок.

По СТ СЭВ 189-75

Для вала I , Æ 30, материал шестерни - сталь 40Х, материал шпонки сталь 45,

длина ступицы - 32 мм, передаваемый момент Т = 130000 н, выбираем по

СТ СЭВ 189-75 шпонку со следующими размерами :

Характер нагрузки - сопкойная [s_см ] = 150 н/мм²

6.2.1. Определяем рабочую длину шпонки.

Lp =T / (0.5 * d * k * [s_см ] ) ,мм

где k - раблчая высота = 0.4 h ,мм

d - диаметр вала ,мм

Lp =130000 / (0.5 * 30 * 0.4 * 7* 150 ) = 20 ,мм

Общая длина шпонки.

L = Lp + b = 20 + 8 = 28 ,мм

Проверим шпонку на срез.

s_см = Т / 0.5*d*Lp*k = 130000 / 0.5*30*28*2.8 = 110

( s_см = 110 ) < ( [s_cv ] =150 )

Принимаем: шпонка 8x7x28 СТ СЭВ 189-75

Для вала II I,Æ 50, материал шестерни - сталь 40Х, материал шпонки сталь 45,

длина ступицы - 60 мм, передаваемый момент Т = 555000 н, выбираем по

СТ СЭВ 189-75 шпонку со следующими размерами :

Характер нагрузки - сопкойная [s_см ] = 150 н/мм²

6.2.2. Определяем рабочую длину шпонки.

Lp =555000 / (0.5 * 50 * 0.4 * 8* 150 ) = 46 ,мм

Общая длина шпонки.

L = Lp + b = 46 + 12 = 58 ,мм

Проверим шпонку на срез.

s_см = Т / 0.5*d*Lp*k = 555000 / 0.5*50*58*3.2 = 119.6

( s_см = 119.6 ) < ( [s_cv ] =150 )

Принимаем: шпонка 12x8x58 СТ СЭВ 189-75

Для вала под штифт , Æ42, материал шпонки сталь 45, передаваемый моме-

нт Т = 130000 н, выбираем по СТ СЭВ 189-75 шпонку со следующими разме-

рами :

Характер нагрузки - сопкойная [s_см ] = 150 н/мм²

6.2.3. Определяем рабочую длину шпонки.

Lp =555000 / (0.5 *42* 0.4 * 8* 150 ) = 55 ,мм

Общая длина шпонки.

L = Lp + b = 55 + 12 = 67 ,мм

Проверим шпонку на срез.

s_см = Т / 0.5*d*Lp*k = 555000 / 0.5* 42 * 67 * 3.2 = 123

( s_см = 123) < ( [s_cv ] =150 )

Принимаем: шпонка 12x8x67 СТ СЭВ 189-75

Для вала под муфту , Æ28 , материал шпонки сталь 45, передаваемый моме-

нт Т = 130000 н, выбираем по СТ СЭВ 189-75 шпонку со следующими разме-

рами :

Характер нагрузки - сопкойная [s_см ] = 150 н/мм²

6.2.3. Определяем рабочую длину шпонки.

Lp =130000 / (0.5 * 30 * 0.4 * 7* 150 ) = 20 ,мм

Общая длина шпонки.

L = Lp + b = 20 + 8 = 28 ,мм

Проверим шпонку на срез.

s_см = Т / 0.5*d*Lp*k = 130000 / 0.5*30*28*2.8 = 110

( s_см = 110 ) < ( [s_cv ] =150 )

Принимаем: шпонка 8x7x28 СТ СЭВ 189-75

6.3. Расчет шлицевого соединения.

Диаметр I I I-го вала = 40мм, размеры шлицевого вала: ZxdxD = 8x36x40 ,

легкая серия, суммарный статический момент площади рабочих поверхностей

соединения относительно оси вала S_F = 182 мм³ /мм. табл. 5.5 [2]

Средний диаметр d_m :

d_m = 0.5*(D+d) = 0.5*(36+40) = 38 ,мм

6.3.1. Определим среднее давление по формуле:

s = T / S_F * l,

где l - длина блока,мм

s = 195700 / 182* 144 = 7.8

6.3.2. Определим коэффициенты входящие в формулы:

Соотношение размеров:

l / D = 144 / 40 = 3.6

e = e / l + (0.5 / l) * tgb* cos a_w ,

для прямозубых и цилиндрических колес b = 0 и a_w = 20°.

e = 41 / 144 + (0.5 / 144) * 0.94 = 0.3

y = d_m / (d_w * cosa_w ) = 38 / 106*0.94 = 0.38

Находим по табл. 5.8 [2] для легкой серии K_кр = 1.8 и по рис. 5.12 [2] значе-

ние коэффициента концентрации напряжения К_е = 1.5, коэффициент продоль-

ной концентрации нагрузки определяется как:

К_пр = К_кп + К_е -1 = 1.8 + 1.5 -1 = 2.3

Коэффициетны неравномерности распределения нагрузки между зубьямипо

табл. 5.7. [2]. К_з = 1.8, К_з ’ = 1.4. Общиt коэффициенты концентрациинагру-

зок при К_п = 1 :

К_см = К_з * К_пр * К_п = 1.8 * 2.3 * 1 = 4.14

К_изн = К_з ’* К_пр = 1.4 * 2.3 = 3.22

6.3.3. Определяем допускаемое среднее давление на смятие по формуле:

приняв s_Т = 550 н/мм² и S = 1.25 (с. 87 [2] )

[s_см ] = s_Т / (S* К_см * К_L ) ,

[s_см ] = 550 / (1.25 * 4.14 *0.43) =247.16,

где коэффициент долговечности

К_L = К_н * К_N = 0.57 * 0.8 = 0.43

при К_н = 0.57 (табл. 5.9 [2]) и

К_N = Ö60*L_h *n / N_o ,

где L_h - срок службы = 15*10³ ч.

n -частота вращения = 484 об/мин

К_N = Ö 60*15*10³ *484 / 10⁸ = 0.8,

6.3.4. Соединение удовлетворяет условию прочности на смятие, так как

(s = 7.8) < ([s_см ] = 247)

6.3.5. Определяем допускаемое среднее давление на износ.

[s_изн ] = [s_усл ]/ (К_изн * К_L *К_р ) н/мм² ,

где [s_усл ] = 110 н/мм² по табл. 5.6. [2]

К_р = К_с * К_ос ,

где К_с = 1, коэффичиент смазки (при средней смазке)

К_ос = 1.25, при нежестком закреплении ступицы на валу.

К_р = 1 * 1.25 = 1.25

[s_усл ] = 110 / (3.22 * 0.44 * 1.25) = 63 н/мм²

Соединение удовлетворяет прочности на износ так как

(s = 7.8) < ([s_изн ] = 63)

7. Подбор муфты.

По условию задана предохранительная муфта со срезным штифтом.

Муфты этой группы ограничивают передаваемый момент и предохраняют

части машин от поломок при перегрузках, превышающих расчетные. При ава-

рийной перегрузке штифт срезается, и привод выключается. Материал штифта

сталь 45 или пружинистая сталь; втулки из стали 45 или 45Х закаленные.

8. Смазка коробки скоростей.

В настоящее время в машиностроении для смазывания передач широко

применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач зали-

вается масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении

масло увлекается зубьями, распыляется, попадает на внутренние стенки корпуса

откуда стекает в нижнюю его часть.

Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает

поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Картерную смазку применяют при окружной скорости зубчатых колес от 0.3

до 12.5 м/с. При более высоких скоростях масло сбрасывается с зубьев центро-

бежной силой и зацепление работает при недостаточной смазке. Кроме того,

заметно увеличиваются потери мощности на перемешивание масла и повышает

его температуру.

Выбор смазочного материала основан на величине окружной скорости.

В виду небольшой окружной скорости выбираем масло Индустриальное И-20

с кинематической вязкостью 17 ... 23 * 10^-6 м² /с.

9. Описание конструкции коробки скоростей.

Вращающий момент от электродвигателя, через предохранительную муфту,

которой является муфта со срезным штифтом, подается на вал №1. На валу рас-

положены шестерни Z₁ и Z₂ причем Z₂ больше по диаметру чем Z₁ . На промежу-

точный вал вращательный момент передается за счет перемещаемого блока ко-

лес Z₃ , Z₄ .

Промежуточный вал является шлицевым, что позволяет перемещать блок

колес вдоль осевого направления, что и обеспечивает регулировку зацепле-

ния между одной из двух пар : шестерня - колесо. Тем самым изменяя передава-

емую угловую скорость.

Промежуточный вал так же имеет второй блок подвижных колес Z₅ Z₆ Z₇

который, в свою очередь, регулирует зацепление с колесами на выходном валу

Z₈ Z₉ Z₁₀ ,умножая тем самым две предыдущие возможные скорости еще на три

таким образом коробка скоростей обеспечивает диапазон из 6-ти скоростей и

соответствует формуле P x P = 2 x 3.

На выходной (ведомый) вал, вне коробки скоростей, посажена звездочка ко-

торая предает, с помощью цепной передачи, вращающий момент непосредстве-

нно на механический привод.

Валы посажены на радиальные шарико-подшипники. Имеющие возможность

в одном из посадочных отверстий перемещаться в осевом направлении, регули-

руя тепловое удлинение вала, а с другого торца жестко подпертых крышкой.

В местах выхода вала за пределы коробки скоростей поставлены резиновые

уплотнения, предотвращающие выход масла - с одной стороны, и проникнове-

ние грязи - с другой.

Валы I и I I I - выполнены укороченными, что понижает напряжения возника-

ющие при работе коробки скоростей.

Для обеспечения смазки механизмов, в корпусе коробки скоростей предусмо-

трено отверстие для заливки масла. А так же выполнен смотровой люк и отду-

шина обеспечивающая регулировку давления внутри коробки в процессе рабо-

ты.

10. Стандартизация. Описание ГОСТ 8338 - 75.

Подшипники шариковые радиальные однорядные ГОСТ

Основные размеры 8338 - 75 *

(СТ СЭВ 3795-82)

Single row radial ball bearings. Взамен

Boundary dimensions. ГОСТ 8338 - 57

ОКП 46 1200

Настоящий стандарт распростроняется на шариковые радиальные одно-

рядные подшипники. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3795-82

1. Основные размеры и масса подшипников должны соответствовать табли-

чным данным.

B B - Номинальная ширина подшипника, мм

r x 45°D - Номинальный наружный диаметр

4 фаски цилиндрической поверхности наружного

кольца, мм

d - Номинальный диаметр отверстия

внутреннего кольца, мм

r - Номинальная координата монтажной

фаски, мм

Пример условного обозначения шарикового радиального подшипника обле-

гченной серии диаметров 1, серии ширин 0 с d = 50 мм, D = 80 мм и B = 16 мм

Подшипник 110 ГОСТ 8338-75

Технологические требования по ГОСТ 520 - 71

Технологические требования к посадочным местам вала и корпуса

по ГОСТ 3325-55

Величины статической (С₀ ) и динамической (С) грузоподьемности

приведены в справочном приложении.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1. Ицкович Г.М. и др. Курсовое проектирование деталей машин.

-М.: Машиностроение, 1970.

2. Детали машин. Примеры и задачи. /Под общей редакцией С.Н.Ничипорчика

-М.: Вышэйшая школа, 1981.

3. Дунаев П.Ф. Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин.

-М.: Высшая школа, 1985.

4. Гузенков П.Г. Детали машин. -М.: Высшая школа, 1975.