124160 (Расчет и проектирование привода), страница 4

где b₂ = 63 мм - ширина зубчатого венца.

Толщина рёбер: s = 0,8 ^x C = 0,8 ^x 13 = 10,4 мм = 10 мм.

Внутренний диаметр обода:

D_обода = D_a2 - 2 ^x (2 ^x m_n + _o) = 542,5 - 2 ^x (2 ^x 3,5 + 9) = 510,5 мм = 510 мм.

Диаметр центровой окружности:

D_{C отв.} = 0,5 ^x (D_oбода + d_ступ.) = 0,5 ^x (510 + 112) = 311 мм = 312 мм

где D_oбода = 510 мм - внутренний диаметр обода.

Диаметр отверстий: D_отв. = D_oбода - d_ступ.) / 4 = (510 - 112) / 4 = 99,5 мм = 100 мм.

Фаска: n = 0,5 ^x m_n = 0,5 ^x 3,5 = 1,75 мм

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 2 мм.

2. Выбор муфты на выходном валу привода

В виду того, что в данном соединении валов требуется невысокая компенсирующая способность муфт, то допустима установка муфты упругой втулочно-пальцевой. Достоинство данного типа муфт: относительная простота конструкции и удобство замены упругих элементов. Выбор муфты упругой втулочно-пальцевой производится в зависимости от диаметров соединяемых валов, расчётного передаваемого крутящего момента и максимально допустимой частоты вращения вала. Диаметры соединяемых валов:

d_{(выход. вала)} = 65 мм;

d_{(вала потребит.)} = 65 мм;

Передаваемый крутящий момент через муфту:

T = 955,267 Н^xм

Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:

T_р = k_р ^x T = 1,3 ^x 955,267 = 1241,847 Н^xм

здесь k_р = 1,3 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; значения его приведены в таблице 11.3[1].

Частота вращения муфты:

n = 81,613 об./мин.

Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 2000-65-I.1-65-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл. К21[3]).

Упругие элементы муфты проверим на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами.

_см. = 2 ^x 10^{3 x} T_р / (z_c ^x Do ^x d_п ^x l_вт) =

2 ^x 10^{3 x} 1241,847 / (10 ^x 181 ^x 24 ^x 44) = 1,299 МПа  [_см] = 1,8МПа,

здесь z_c=10 - число пальцев; Do=181 мм - диаметр окружности расположения пальцев; d_п=24 мм - диаметр пальца; l_вт=44 мм - длина упругого элемента.

Рассчитаем на изгиб пальцы муфты, изготовленные из стали 45:

_и = 2 ^x 10^{3 x} T_р ^x (0,5 ^x l_вт + с) / (z_c ^x Do ^x 0,1 ^x d_п³) =

2 ^x 10^{3 x} 1241,847 ^x (0,5 ^x 44 + 4) / (10 ^x 181 ^x 0,1 ^x 24³) =

25,808 МПа  [_и] = 80МПа,

здесь c=4 мм - зазор между полумуфтами.

Условие прочности выполняется.

Муфты

2. Проверка прочности шпоночных соединений

2. 7.1 Ведущий шкив 1-й клиноременной передачи

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 14x9. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).

Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].

_см = 2 ^x Т / (d_вала ^x (l - b) ^x (h - t₁)) =

2 ^x 116211,346 / (48 ^x (90 - 14) ^x (9 - 5,5)) = 18,204 МПа  [_см]

где Т = 116211,346 Н^xмм - момент на валу; d_вала = 48 мм - диаметр вала; h = 9 мм - высота шпонки; b = 14 мм - ширина шпонки; l = 90 мм - длина шпонки; t1 = 5,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [_см] = 75 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].

_ср = 2 ^x Т / (d_вала ^x (l - b) ^x b) =

2 ^x 116211,346 / (48 ^x (90 - 14) ^x 14) = 4,551 МПа  [_ср]

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [_ср] = 0,6 ^x [_см] = 0,6 ^x 75 = 45 МПа.

Все условия прочности выполнены.

2. 7.2 Ведомый шкив 1-й клиноременной передачи

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 12x8. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).

Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].

_см = 2 ^x Т / (d_вала ^x (l - b) ^x (h - t₁)) =

2 ^x 176715,629 / (40 ^x (90 - 12) ^x (8 - 5)) = 37,76 МПа  [_см]

где Т = 176715,629 Н^xмм - момент на валу; d_вала = 40 мм - диаметр вала; h = 8 мм - высота шпонки; b = 12 мм - ширина шпонки; l = 90 мм - длина шпонки; t1 = 5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [_см] = 75 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].

_ср = 2 ^x Т / (d_вала ^x (l - b) ^x b) =

2 ^x 176715,629 / (40 ^x (90 - 12) ^x 12) = 9,44 МПа  [_ср]

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [_ср] = 0,6 ^x [_см] = 0,6 ^x 75 = 45 МПа.

Все условия прочности выполнены.

1. 7.3 Шестерня 2-й зубчатой цилиндрической передачи

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 14x9. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).

Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].

_см = 2 ^x Т / (d_вала ^x (l - b) ^x (h - t₁)) =

2 ^x 176715,629 / (50 ^x (63 - 14) ^x (9 - 5,5)) = 41,216 МПа  [_см]

где Т = 176715,629 Н^xмм - момент на валу; d_вала = 50 мм - диаметр вала; h = 9 мм - высота шпонки; b = 14 мм - ширина шпонки; l = 63 мм - длина шпонки; t1 = 5,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [_см] = 75 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].

_ср = 2 ^x Т / (d_вала ^x (l - b) ^x b) =

2 ^x 176715,629 / (50 ^x (63 - 14) ^x 14) = 10,304 МПа  [_ср]

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [_ср] = 0,6 ^x [_см] = 0,6 ^x 75 = 45 МПа.

Все условия прочности выполнены.

1. 7.4 Колесо 2-й зубчатой цилиндрической передачи

Для данного элемента подбираем две шпонки, расположенные под углом 180^o друг к другу.Шпонки призматические со скруглёнными торцами 20x12. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).

Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].

_см = Т / (d_вала ^x (l - b) ^x (h - t₁)) =

955266,557 / (75 ^x (70 - 20) ^x (12 - 7,5)) = 56,608 МПа  [_см]

где Т = 955266,557 Н^xмм - момент на валу; d_вала = 75 мм - диаметр вала; h = 12 мм - высота шпонки; b = 20 мм - ширина шпонки; l = 70 мм - длина шпонки; t1 = 7,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [_см] = 75 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].

_ср = Т / (d_вала ^x (l - b) ^x b) =

955266,557 / (75 ^x (70 - 20) ^x 20) = 12,737 МПа  [_ср]

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [_ср] = 0,6 ^x [_см] = 0,6 ^x 75 = 45 МПа.

Все условия прочности выполнены.

Соединения элементов передач с валами

2. Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщина стенки корпуса и крышки одноступенчатого цилиндрического редуктора:

 = 0.025 ^x a_w + 1 = 0.025 ^x 315 + 1 = 8,875 мм

Округляя в большую сторону, получим  = 9 мм.

₁ = 0.02 ^x a_w + 1 = 0.02 ^x 315 + 1 = 7,3 мм

Так как должно быть ₁  8.0 мм, принимаем ₁ = 8.0 мм.

Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса: b = 1.5 ^x  = 1.5 ^x 9 = 13,5 мм. Округляя в большую сторону, получим b = 14 мм.

Толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса: b₁ = 1.5 ^x ₁ = 1.5 ^x 8 = 12 мм.

Толщина нижнего пояса корпуса:

без бобышки: p = 2.35 ^x  = 2.35 ^x 9 = 21,15 мм.

Округляя в большую сторону, получим p = 22 мм.

при наличии бобышки: p₁ = 1.5 ^x  = 1.5 ^x 9 = 13,5 мм.

Округляя в большую сторону, получим p₁ = 14 мм.

p₂ = (2,25...2,75) ^x  = 2.65 ^x 9 = 23,85 мм.

Округляя в большую сторону, получим p₂ = 24 мм.

Толщина рёбер основания корпуса: m = (0,85...1) ^x  = 0.9 ^x 9 = 8,1 мм. Округляя в большую сторону, получим m = 9 мм.

Толщина рёбер крышки: m₁ = (0,85...1) ^x ₁ = 0.9 ^x 8 = 7,2 мм. Округляя в большую сторону, получим m₁ = 8 мм.

Диаметр фундаментных болтов (их число  4):

d₁ = (0,03...0,036) ^x a_{w (тихоходная ступень)} + 12 =

(0,03...0,036) ^x 315 + 12 = 21,45...23,34 мм.

Принимаем d₁ = 24 мм.

Диаметр болтов:

у подшипников:

d₂ = (0,7...0,75) ^x d₁ = (0,7...0,75) ^x 24 = 16,8...18 мм. Принимаем d₂ = 16 мм.

соединяющих основание корпуса с крышкой:

d₃ = (0,5...0,6) ^x d₁ = (0,5...0,6) ^x 24 = 12...14,4 мм. Принимаем d₃ = 16 мм.

Размеры, определяющие положение болтов d2 (см. рис. 10.18[1]):

e  (1...1,2) ^x d₂ = (1...1.2) ^x 16 = 16...19,2 = 17 мм;

q  0,5 ^x d₂ + d₄ = 0,5 ^x 16 + 5 = 13 мм;

где крепление крышки подшипника d₄ = 5 мм.

Высоту бобышки h_б под болт d₂ выбирают конструктивно так, чтобы образовалась опорная поверхность под головку болта и гайку. Желательно у всех бобышек иметь одинаковую высоту h_б.

2. Расчёт реакций в опорах

2. 9.1 1-й вал

Силы, действующие на вал и углы контактов элементов передач:

F_x1 = -2966,63 H

F_x3 = -1361,253 H

F_y3 = 3740,013 H

Из условия равенства суммы моментов сил относительно 1-й опоры: