123863 (Проектирование одноступенчатого червячного редуктора привода междуэтажного подъемника), страница 3

M_x(0) = – 811∙0,133 + 2940∙0,050/2 = -34 Н∙м;

M_x(0,133) = – 811∙(0,133 + 0,133) + 2940∙0,050/2 + 1070∙0,133 = 0 Н∙м.

M_y(z) = F_оп∙(l_AB + l_BC + z) – R_Bх∙(l_BC + z) + F_tC∙z;

M_y(0) = 218∙(0,072 + 0,133) – 17∙0,133 = -47 Н∙м;

M_y(0,133) = 218∙(0,072 + 0,133 + 0,133) – 17∙(0,133 + 0,133) + 588∙0,133 = 0 Н∙м.

T = 0 Н∙м на всем участке.

M(0) = (-34² + -47²)^1/2 = 58 Н∙м; M(0,133) = 0 Н∙м.

Проверим сечение В на запас прочности. Концентратор напряжений – переход с галтелью. Коэффициент запаса прочности:

где S – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

S – коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

где _-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба, МПа;

k – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений;

– масштабный фактор для нормальных напряжений;

– коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности;

_a – амплитуда цикла нормальных напряжений равная суммарному напряжению изгиба _и в рассматриваемом сечении;

– коэффициент, зависящий от марки стали;

_m – среднее напряжение цикла нормальных напряжений.

_a = _и = 10³М/W,

где М – суммарный изгибающий момент в сечении, Н∙м;

W – момент сопротивления сечения при изгибе, мм³.

W = d³/32 = 3,14∙30³/32 = 2649 мм³,

_a = _и = 10³∙16/2649 = 5,92 МПа,

_m = 4F_a /(d²) = 4∙2940/(3,14∙30²) = 4161 МПа.

S = 410/(1,9∙5,92/(0,73∙0,94) + 0,27∙4161) = 2,36.

где _-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле кручения, МПа;

k – эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений;

– масштабный фактор для касательных напряжений;

_a – амплитуда цикла касательных напряжений;

– коэффициент, зависящий от марки стали;

_m – среднее напряжение цикла касательных напряжений.

_a = _m = 0,5∙10³T/W_к,

где Т – крутящий момент в сечении, Н∙м;

W_к – момент сопротивления сечения при кручении, мм³.

W_к = d³/16 = 3,14∙30³/16 = 5299 мм³,

_a = _m = 0,5∙10³∙19/5299 = 1,79 МПа.

S = 240/(1,74∙1,79/(0,73∙0,94) + 0,1∙1,79) = 50,79.

S = 2,36∙50,79/(2,36² + 50,79²)^1/2 = 2,36.

Полученное значение находится в допускаемом интервале 1,5 – 2,5.

Проверим сечение С на запас прочности. Концентратор напряжений – переход с галтелью. Коэффициент запаса прочности:

где S – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

S – коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

где _-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба, МПа; k – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений; – масштабный фактор для нормальных напряжений; – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности; _a – амплитуда цикла нормальных напряжений равная суммарному напряжению изгиба _и в рассматриваемом сечении; – коэффициент, зависящий от марки стали; _m – среднее напряжение цикла нормальных напряжений.

_a = _и = 10³М/W,

где М – суммарный изгибающий момент в сечении, Н∙м;

W – момент сопротивления сечения при изгибе, мм³.

W = d³/32 = 3,14∙36³/32 = 4578 мм³,

_a = _и = 10³∙118/4578 = 25,77 МПа,

_m = 4F_a /(d²) = 4∙2940/(3,14∙36²) = 2890 МПа.

S = 410/(1,9∙25,77/(0,73∙0,94) + 0,27∙2890) = 2,47.

где _-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле кручения, МПа; k – эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений; – масштабный фактор для касательных напряжений; _a – амплитуда цикла касательных напряжений; – коэффициент, зависящий от марки стали; _m – среднее напряжение цикла касательных напряжений.

_a = _m = 0,5∙10³T/W_к,

где Т – крутящий момент в сечении, Н∙м;

W_к – момент сопротивления сечения при кручении, мм³.

W_к = d³/16 = 3,14∙36³/16 = 9156 мм³,

_a = _m = 0,5∙10³∙19/9156 = 1,04 МПа.

S = 240/(1,74∙1,04/(0,73∙0,94) + 0,1∙1,04) = 87,76.

S = 2,47∙87,76/(2,47² + 87,76²)^1/2 = 2,47.

Полученное значение находится в допускаемом интервале 1,5 – 2,5.

8. Подбор подшипников качения быстроходного вала

Силы, действующие на подшипники:

F_rBmax = (R²_Вx + R²_Вy)^1/2 = (17² + 811²)^1/2 = 811 Н,

F_rDmax = (R²_Dx + R²_Dy)^1/2 = (353² + 259²)^1/2 = 438 Н,

F_amax = 2940 Н.

Для типового режима нагружения 1 коэффициент эквивалентности K_E = 0,8. Тогда эквивалентные нагрузки равны:

F_rВ = K_EF_rВmax = 0,8∙811 = 649 Н,

F_rD = K_EF_rDmax = 0,8∙438 = 350 Н,

F_aВ = K_EF_amax = 0,8∙2940 = 2352 Н.

Для принятых подшипников находим: C_r = 38 кH, C_0r = 25,5 кН, X = 0,4, Y = 1,6, e = 0,37.

Минимально необходимые осевые силы для нормальной работы роликовых подшипников:

F_aBmin = 0,83eF_rB = 0,83∙0,37∙649 = 649 H,

F_aDmin = 0,83eF_rD = 0,83∙0,37∙350 = 108 H.

Определим осевые нагрузки, действующие на подшипники:

F_aB = F_aDmin + F_a = 108 + 2352 = 2460 H,

F_aD = F_aDmin = 108 H.

Отношение F_aВ/(VF_rВ) = 2460/(1∙649) = 3,79, что больше e. Окончательно принимаем X = 0,4, Y = 1,6.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка (для опоры В):

P_rВ = (VXF_rВ + YF_aВ)K_бK_Т,

где K_б – коэффициент безопасности;

K_Т – температурный коэффициент.

P_rВ = (1∙0,4∙649 + 1,6∙2460) ∙0,8∙1 = 3356 Н.

Расчетный скорректированный ресурс подшипника при a₁ = 1, a₂₃ = 0,7 (обычные условия применения), k = 3,33 (роликовый подшипник):

L_10ah = a₁a₂₃(C_r /P_rВ)^k 10⁶/(60n) = 1∙0,7∙(38000/3356)^3,33∙10⁶/(60∙1435) = 26292 ч,

L_10ah > L_h.

Расчетная динамическая грузоподъемность (для опоры B):

С_rр = P_rВ(573L_h/10⁶)^1/3 = 3356(573150,2020000/10⁶)^1/3,33 = 31444 Н,

C_rp < C_r.

Подшипник пригоден.

9. Подбор и проверочный расчет муфты

Для соединения быстроходного вала с валом электродвигателя принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту. Определяем расчетный момент:

М_расч = K∙Т_Б = 1,3∙19,1 = 24,83 Н∙м,

где K – коэффициент режима работы и характера нагрузки,

Т_Б – вращающий момент на быстроходном валу, Н∙м.

По ГОСТ 21424-75 выбираем муфту с ближайшим большим передаваемым моментом. Размеры муфты: диаметр расположения пальцев D₁ = 90 мм, длина муфты L = 105 мм, диаметр пальца d_п = 14 мм, длина пальца l_п = 64 мм, количество пальцев z = 4, длина резиновой втулки l_р.в. = 28 мм.

Проверим пальцы муфты на изгиб:

= 90 Н/мм²,

_и = 24,83∙64∙10³/(0,1∙14³∙90∙4) = 16,09 Н/мм²,

.

Проверим резиновые втулки на смятие:

= 2 Н/мм²,

_см = 2∙24,83∙10³/(90∙4∙14∙28) = 0,35 Н/мм²,

.

Условия выполнены, прочность муфты обеспечена.

10. Выбор смазочных материалов

Смазывание элементов передач редуктора производится окунанием нижних элементов в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение элемента передачи примерно на 10-20 мм.

Принимаем масло индустриальное для гидравлических систем без присадок И – Г – А – 46 ГОСТ 17479.4 – 87.

Определим количество масла:

V = (0,4…0,8)∙Р_вых = (0,4…0,8)∙2,2 = 0,88…1,76 л.

Примем V = 0,9 л.

Выбираем для подшипников качения пластичную смазку Литол – 24 по ГОСТ 21150 – 75. Камеры подшипников заполняются данной смазкой и периодически пополняются ей.

11. Список использованной литературы

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Высш. Шк., 1991. – 432 с.: ил.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. 5-е изд. М.: Высш. шк. 1998 – 447 с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В трех томах. Москва: Машиностроение, 2001 – 920 с.

4. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин: Учебник для техникумов – М.:Илекса, 1999.– 392 с.:ил.

5. Устюгов И.И. Детали машин: Учеб. Пособие для учащихся техникумов.–М.:Высш. школа, 1981.– 399 с., ил.