Расчет тихоходного вала

 

Расчет выполняется на кручение по пониженным допускаемым напряжениям [ _k]. Ориентировочно определяем диаметр вала в опасном сечении в мм по формуле

 

d= ,

 

Т – крутящий момент на валу, [Н×м]

Полученный результат округляем до ближайшего значения из стандартного ряда

d= =38 мм,

Наименование опасного сечения – I

Диаметр вала в опасном сечении d =48 мм

Определение опорных реакций

Горизонтальная плоскость

R_1Г =81,63 Н

R_2Г =2477,4 Н

Вертикальная плоскость

R_1В =72,18 Н

R_2В =815,77 Н

Радиальные опорные реакции:

R₁ = = 8164,02 Н

R₂ = = 2608,25 Н

Моменты в опасном сечении

M_Г = 448174,4 Н – изгибающий момент в горизонтальной плоскости;

M_B = 0 – изгибающий момент в вертикальной плоскости;

M = = =448174,4 Н*мм

 

где M  – суммарный изгибающий момент.

Осевая сила в опасном сечении F_a =485,48 Н

Коэффициенты запаса прочности

 

n = ,

 

где n_s - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям,

 

n_s = ,

 

s_-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба;

 

s_-1 =0,43*s_В; s_В=570 МПа

 

s_-1=0,43*570=245,1 МПа

k_s - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

e_s – масштабный фактор, учитывающий размеры детали при изгибе;

=2,7 (по таблице)

= 0,95 – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности;

y_s=0,15 – коэффициент, учитывающий различное влияние на усталостную прочность амплитудных и средних напряжений цикла при изгибе;

s_а – амплитуда цикла нормальных напряжений,

 

s_а = ,

 

W_x –осевой момент сопротивления,

W_x= 10,86*10^-6,

s_а= 41,268 МПа

s_m – среднее напряжение цикла нормальных напряжений,

 

s_m = ,

 

A = 3,14* 1,809*10^-3 мм² – площадь опасного сечения

s_m =  КПа = 0,27 МПа

n_t - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 

n_ф =

 

ф _-1=142,158 МПа–предел выносливости стали при симметричном цикле кручения,

k _ф - эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений;

е _ф – масштабный фактор, учитывающий размеры детали при кручении;

=0,6* +0,4=0,6*2,7+0,4=2,02

 

y =0,1 – коэффициент, учитывающий различное влияние на усталостную прочность амплитудных и средних напряжений цикла при кручении;

ф_a и ф_m – амплитудное и среднее напряжения цикла касательных напряжений,

Для от нулевого цикла ф_a = ф_m = , где W_p – полярный момент сопротивления, W_p=2* W_x =2*10,86*10^-6=21,72*10^-6

ф_a =  5,24 МПа

n_s= 2,31; n_ф = 13,43

Суммарный коэффициент запаса прочности в опасном сечении

n= 2,28 >2

Толщина стенки корпуса и крышки одноступенчатого цилиндрического редуктора:

д = 0,025*a_w+1=0.025*125+1=4,125 => д = 8 мм.

д₁ = 0.02*a_w +1=0.02*125+1=3,5 => д₁=8 мм.

Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса:

b=1.5 д, b =1,5*8= 12 мм,

Толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса:

b₁=1,5 д_1,

b₁=1,5*8=12 мм,

Толщина нижнего пояса корпуса:

P=2.35*д=2.35*8=18.8 мм

Толщина ребер основания корпуса

m=0,9д=7,2 мм

толщина ребер крышки

m=0.9 д=7.2 мм

Диаметр фундаментальных болтов:

d₁=0,036 a_w +12, d₁=0,036*125+12=16,5 мм,

после округления до ближайшего большего значения принимаем d₁=16 мм.

Диаметр болтов:

у подшипников

d₂ =0,7d₁, d₂ =0,7*16=11,2 мм,

принимаем d₂ =12 мм,

на фланцах:

d₃ =0,55d₁, d₃ =0,55*16=8,8,

принимаем d₃ =12 мм.

Расчет конических штифтов:

диаметр d= d₃    d=12 мм

длина L = b+ b₁ +5, l =12+12+5 = 29 мм

Высота бобышки под болт d₂

h_В выбирают конструктивно, так чтобы образовалась опорная поверхность под головку болта и гайку.

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм.

По таблице устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях у_HP=441 МПа, скорости V=2,8 м/с и температуре около 50⁰С – вязкость масла определяем равной 28*10^-6 м²/с.

Принимаем масло индустриальное И-30-А. (И-индустриальное, А – по эксплуатационным свойствам является маслом без присадок, класс кинематической вязкости – 22).

Для контроля уровня масла используется фонарный маслоуказатель. Для слива масла служит отверстие у дна корпуса, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой.

В крышке редуктора имеется люк. В крышке люка устанавливается отдушина, через которую выходит воздух, расширяющийся от выделения тепла в зацеплении. Люк, закрываемый крышкой, используется для заливки масла и осмотра.

Перед сборкой внутреннюю полость редуктора тщательно очищают и покрывают малостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

на ведущий вал одевают маслоотражательные кольца, и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80–100 град. С.

в ведомый вал закладывают шпонку 16x10x52 мм и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, маслоотражательные кольца и устанавливают конические роликоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Далее быстроходный вал устанавливают в крышку корпуса, тихоходный закладывают в корпус редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхность стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для точной фиксации крышки корпуса относительно корпуса используют 2 конических штифта, затем затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

Далее на валы одевают крышки подшипниковых узлов с, предварительно установленными прокладками и манжетами (для сквозных крышек).

Закрепляют крышки болтами, проверяя поворачиванием валов от руки отсутствие заклинивания подшипников (валы должны свободно поворачиваться).

Ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой. Устанавливают маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровой люк крышкой с прокладкой из технического картона, закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, установленной техническими условиями.