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; d_a1 = 100 мм; d_f1 = 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:

J_np = πd_f / 64(0,375 + 0,625d_a1 / d_f1)

J_np = 3,14 * 56 / 64(0,375 + 0,625 * 100 / 56) = 72 * 10⁴ мм⁴.

       Стрела прогиба:

f = l₁ √F_t1 + F_r1 / 48 E J_np

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                       М_х = 0

Сечение 1                       M_x = R_y4 * 86 * 10^-3

                                        М_х = 3250,65 * 86 * 0,001 = 279,6 Нм

Сечение 4                       M_x = F_y2 * 47,5 * 10^-3

                                        М_х = 5606,25 * 133,5 * 0,001 = 748,4 Нм

Сечение 2                       М_х = 0

       Горизонтальная плоскость (XOZ)

Сечение 3                       М_у = 0

Сечение 1                       M_y = R_z4 * 86 * 10^-3

                                        М_y = 2803,13 * 83 * 0,001 = 241 Нм

Сечение 4 (справа)        M_y = R_z3 * 47,5 * 10^-3

                                        М_y = 2803,13 * 47,5 * 0,001 = 133,1 Нм

Сечение 4 (слева)          М_y = 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:

σ_вр = 920 Н/мм²                          σ_т = 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 = √M_x² + М_y²

М = √279,6² + 241² = 369,13 Нм

M_k = T = 891

       Эквивалентное напряжение:

σ_экв = √M² + M_k² / W = 964,4

       Коэффициент запаса прочности по текучести при коэффициенте перегрузки К_п = 2,5 определяется:

S_Т = σ_Т / К_пσ_экв

S_T = 750 / 2,5 * 964,4<[S_Т] [S_Т] = 1,2...1,6

       Требование выполнено и задача статической прочности вала Сечении 1 обеспечен.

 

Тепловой расчет червячного редуктора

 

       Цель теплового расчета — проверка температуры масла в редукторе которая не должна превышать допустимой

[t] = 80...95 °C

       Температура масла в корпусе червячного редуктора при непрерывной работе без искусственного охлаждения определяется по формуле:

t_м² = t_b + P(1 – η) / K_t * A

где Р — мощность на быстроходном валу редуктора, Вт

P = T₂W₂ / η = 857 * 4,7 / 0,85 = 4739 Вт

K_t = 9...17B т/м² град. — коэффициент теплопередачи

K_t = 15

А — площадь теплоотдающей поверхности корпуса редуктора. По табл. 11.6

А = 0,8м²

t_b = 20 °C — температура воздуха вне корпуса редуктора

t_м = 20 + 4739(1 – 0,85) / 15 * 0,8 = 79,2° < [t]°

Тепловой расчет удовлетворяет.

 

Выбор сорта масла

 

       Смазывание зацепления и подшипников производятся разбрызгиванием жидкого масла. По [1] табл. 10.9 устанавливаем вязкость масла.

       При контактных напряжениях σ_н = 129 Мпа и скорости скольжения V_s = 6,15м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть приблизительно равна 15 * 10⁶ м²/с

       По [1] табл. 10.10 принимаем масло авиационное МС – 22.

 

Сборка редуктора

 

       Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают им и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида. Начинают сборку с того, что на червячный вал надевают крыльчатки и конические роликовые подшипники, предварительно нагрев их в масле до 80°...100 °С. Собранный червячный вал вставляют в корпус.

       При установке червяка, выполненного за одно целое с валом, следует обратить внимание на то, что для прохода червяка его диаметр должен быть меньше диаметра отверстия для подшипников.

       В нашем случае диаметр червяка d_a1 = 100 мм, а наружный диаметр подшипников 7209 85 мм. Поэтому для нормальной сборки устанавливаем стакан.

       В начале сборки вала червячного колеса закладывают шпонку и напрессовывают колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку и устанавливают роликовые конические подшипники, нагретые в масле. Собранный вал укладывают в основании корпуса и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка фланцев спиртовым лаком. Для центровки крышку устанавливают на корпус с помощью двух конических штифтов и затягивают болты. Закладывают в подшипниковые сквозные крышки резиновые манжеты и устанавливают крышки с прокладками.

       Для регулировки червячного зацепления необходимо весь комплект вала с червячным колесом смешать в осевом направлении до совпадения средней плоскости колеса с осью червяка. Этого добиваются переносом части прокладок с одной стороны корпуса на другую. Чтобы при этом сохранялась регулировка подшипников, суммарная толщина набора прокладок должна оставаться без изменения. Ввертывают пробку масло – спускного отверстия с прокладкой и маслоуказатель. Заливают в редуктор масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с отдушиной. Собранный редуктор обкатывают и испытывают на стенде.

Литература

1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Черник И.М. и др.— М.: Машиностроение, 1987 — 416 с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. Учебное пособие для машиностр. спец. техникумов.— Высш. шк., 1990 – 399с

3. Чернилевский В.В. Детали машин и механизмов. Курсовое проектирование.— К.: 1987 г.