Задание 7, вариант 3, страница 4

Муфта предназначена для соединения валов при передаче крутящего момента от 6,3 до 800 кгс*м и компенсации смещений осей валов без уменьшения динамических нагрузок. Муфты не предназначены для реверсивного вращения.

Материал муфты: Сталь 45 (HRC 40 ÷ 45);

Выбираем второй тип полумуфт (с коническим отверстием на концы валов по ГОСТ 12081 – 72).

Исполнением 1 (на длинные концы валов).

Т_кр = k*Т_н = 1,3*414,95 = 539,4 Н*м;

Выбираем муфту с Т_кр = 1000 Н*м;

d = 50 мм;

D = 210 мм;

L = 230 мм;

l = 85 мм;

Приводная роликовая однорядная цепь по ГОСТ 13568 – 75: Пр – 38,1 – 12700;

Количество звеньев цепи (число зубьев полумуфты) – 12;

Муфта цепная 1000 – 50 – 2.1 × 50 – 2.1 ГОСТ 20742 – 75

Для предохранения передачи цепного конвейера от перегрузки вследствие заклинивания необходимо установить предохранительную муфту.

По [2, том 2, стр. 240]

Дисковая муфта со срезным штифтом с цилиндрическими отверстиями под вал.

Материал муфты: Сталь 45 (HRC 40 ÷ 45);

Штифты цилиндрические по ГОСТ 3128-70 5Г*30

Втулки сталь 40Х, твёрдость HRC 48,

Пробки сталь 30 твёрдость HRC 35.

;

;

Выбираем муфту с Р = 530 Н*м;

d = 3,3 мм;

D = 15 мм;

А = 30 мм;

В = 30 мм;

С = 17 мм;

D0=М20

Эскиз:

1. Выбор тяговой звёздочки

Тяговая цепь номер М56, максимальная нагрузка на разрыв F=56кН.

Шаг цепи t=100мм, в интервале 63-250мм.

Цепь М56-1-100-2 ГОСТ 588-81 (тип 1, исполнение 2)

Профиль зуба по ГОСТ 592-81 для тяговых пластинчатых цепей. Сталь 45, HRC венцов 45-50.

1. Определение параметров корпуса редуктора

k – ширина фланца

k = 70 мм;

l = k/2 = 70/2 = 35,0 мм;

Вычерчивание отверстий

D = 1,25*D + 10

Т.в. D = 1,25*110 + 10 = 147,5 мм;

Б.в. D = 1,25*72 + 10 = 100 мм;

Пр.в. D = 1,25*80+ 10 = 110 мм;

Сливная пробка по [1, стр. 178]

Предназначена для замены масла.

d = M16 × 1,5;

D = 25 мм;

D₁ = 21,9 мм;

L = 24 мм;

l = 13 мм;

b = 3 мм;

t = 1,9 мм;

Люк по [1, стр. 282, рис. 17.38 (а)]

 = 7 мм (толщина стенки корпуса редуктора);

d = 6 мм (диаметр отверстия под болт);

h = (0,4 ÷ 0,5)* = 0,40*7 = 3 мм (высота наплыва под люк);

Принимаем L = 120 мм (длина люка);

принимаем _к = 3 мм (толщина люка);

Отдушина по [1, стр. 180]

Предназначена для стравливания давления, образующегося при длительной работе в связи с нагревом воздуха.

Маслоуказатель типа щуп по [1, стр. 179]

Предназначен для наблюдения за уровнем масла.

d = 12;

d₁ = 4 мм;

1. Выбор смазки редуктора

Маслоотбойные кольца

Б.в. D_к = d_п + 5 = 72 + 8 = 80 мм;

Пр.в. D_к = d_п + 5 = 80 + 5 = 85 мм;

Применяем картерное смазывание.

Его применяют при окружной скорости зубчатых колес и червяков от 0,3 до 12,5 м/с.

Т. к. окружная скорость тихоходной ступени много меньше 2 м/с, и контактные напряжения до 600 МПа, то по [1, стр. 173, табл. 11.1] для зубчатых передач кинематическая вязкость равна 60 мм²/с.

На основании выбранной кинематической вязкости по [1, стр. 173, табл. 11.2] применяем для зубчатых передач индустриальное масло марки – И-50А

1. Определение допусков форм и расположения поверхности (на примере вала)

По [1, стр. 356, табл. 22.4]

Допуск цилиндричности посадочных поверхностей для подшипников качения задают, чтобы ограничить отклонения геометрической формы этих поверхностей и тем самым ограничить отклонения геометрической формы дорожек качения колец подшипников.

Т = 0.5*t = 0,3*16 = 4,8 мкм = 0,005 мм (сравниваем с рядом предпочтительных допусков форм и допусков расположения [1, стр. 354]).

Где Т – допуск цилиндричности;

t – допуск размера поверхности;

t находим по таблице 24.2 (по ГОСТ 25346 – 89) для d = 30k6-t = 16 мкм (по 6 квалитету).

Допуск соосности посадочных поверхностей для подшипников качения относительно их общей оси задают, чтобы ограничить перекос колец подшипников качения.

T по [1, стр. 359, табл. 22.5]

Для радиального шарикового однорядного подшипника:

Т _B = 4 мкм;

Т _K = 8 мкм;

Где Т _В и Т _К – допуски соосности посадочной поверхности вала и корпуса длиной В = 10 мм в диаметральном выражении. При длине В₁ посадочного места 0,1*В₁.

d = 30k6 длиной B₁ = 19 мм. Для шарикового радиального подшипника по табл. 22.5 Т = 0,1*В₁, Т_таб. = 0,1*19*4 = 7,6 мкм (сравниваем с рядом предпочтительных допусков форм и допусков расположения [1, стр. 354]) принимаем 8 мкм = 0,008 мм.

Допуск перпендикулярности базового торца вала назначают, чтобы уменьшить перекос колец подшипников и искажение геометрической формы дорожки качения внутреннего кольца подшипника.

d_зп = 38 мм.

Для шарикового радиального подшипника – степень точности допуска 8 (табл. 22.4). По табл. 22.8 допуск Т = 20 мкм = 0,020 мм.

Допуск параллельности и симметричности шпоночного паза задают для обеспечения возможности сборки вала с устанавливаемой на нем деталью и равномерного контакта поверхностей шпонки и вала.

Допуск размер паза определяем по табл. 24.2 (по 9 квалитету).

Т ≈ 0,5*t_шп = 0,5*36 = 18 мкм (сравниваем с рядом предпочтительных допусков форм и допусков расположения [1, стр. 354]), принимаем 20 мкм = 0,020 мм.

Т ≈ 2*t_шп = 2*36 = 72 мкм (сравниваем с рядом предпочтительных допусков форм и допусков расположения [1, стр. 354]), принимаем 80 мкм = 0,08 мм.

Где t_шп – допуск ширины шпоночного паза.

1. Расчет приводного вала

10.1 Проектный расчет

Вычерчиваем с хвостовика.

d_ср = мм; принимаем d_ср = 40,9 мм.

[τ]_кр = 30 ÷ 35 МПа (для звёздочных редукторов); принимаем [τ]_кр = 30 МПа;

По таблице [1, стр. 432, табл. 24.27] ГОСТ 12081 – 72

d_ср = 41,27 мм, принимаем d_ср = 40,9 мм;

d – номинальный диаметр, d = 45 мм;

d₁ = M30 × 2;

l₁ = 110 мм;

l₂ = 82 мм;

По [1, стр. 159] имеем l₀ = 0,15*d = 0,15*45 = 6,75 мм;

По таблице [1, стр. 160, табл. 10.1] ГОСТ 10549 – 80 Тип проточки I

Шаг резьбы – p = 3 мм.

b = 5 мм; r = 1,6 мм; r₁ = 1 мм.

d_п – диаметр под подшипник.

d_п = d + (2 ÷ 4) = 50 мм;

По таблице [2⁵, том 2, стр. 170]

d_зп – диаметр заплечика под подшипник.

d_зп = (60 ÷ 63) мм, принимаем d_зп = 60 мм;

d_з = d_зп + (5 ÷ 8) = 60 + 5 = 65 мм;

10.2 Проверочный расчет

См. Рисунок №5 в приложении.

Исходные данные:

a = 200 мм;

b = 200 мм;

c = 120 мм;

F_t = 3,3*10³ H;

Т_Т = 421,8 Н*м;

Принимаем Сталь 45

По [2, том 1, стр. 114]

Сталь 45 (улучшение (закалка с высоким отпуском)) 192 … 285 HB

Для стали 45: σ_т = 450 МПа;

σ_в = 750 МПа;

F₂ = 0,25*F1;

F_t = F₁ * F₂;

F₂ = 3.3/F₁;

Суммарное натяжение ветвей цепи: F₀ = F₁ + F₂ = 3.36+0.91 = 4.54 кН;

Нагрузка от муфты: P_M = 0,2* ;

Где d_экв – делительный диаметр звездочки, находится по [5, стр. 367, табл. 11.6]

Определяем величину изгибающего момента от сил, лежащих в вертикальной плоскости.

Для этого находим реакции в опорах.

∑M_A = 0; F₀*a – R_B*(b + a) + P_M*(c + b + a ) = 0;

R_B = ;

∑M_B = 0; P_M*c – F₀*b + R_A*(a + b) = 0;

R_A = ;

∑F = 0; - P_M + R_B– F₀ + R_A = 0; → 0 = 0;

Строим эпюры изгибающего момента.

Участок №1

0 ≤ z₁ ≤ a;

M = R_A*z₁;

z₁ = 0; M = 0;

z₂ = a; M = R_A*a = 1455*200 = 291 Н*м;

Участок №2

0 ≤ z₂ ≤ b;

M = R_A*(a + z₂) - F₀*z₂;

z₂ = 0; M = R_A*a = 291 Н*м;

z₂ = b; M = R_A*(a + b) - F₀*b = 1455*(200 + 200) + 4540*200 = 1490 Н*м;

Участок №3

0 ≤ z₃ ≤ c;

M = P_M*z₃;

Z₃ = 0; M = 0;

Z₃ = c; M = P_M*c = 2717,21*120 = 326 Н*м;

Сечение 1-1

М = ;

Сечение 2-2

М = ;

Сечение 3-3

М = ;

Наиболее опасным является сечение 2-2.

Проверяем сечение 2-2 (d = d_к = 60 мм):

σ_изг = ;

τ = ;

Расчет вала осуществляется по запасу сопротивления усталости – n.

n =

n_σ = и n_τ = ;

Где σ_a, τ_a – амплитуды переменных составляющих циклов;

σ_m, τ_m – амплитуды постоянных составляющих циклов;

σ_-1, τ_-1 – пределы выносливости при изгибе и кручении;

k_d – масштабный фактор;

k_F – фактор шероховатости;

k_σ, k_τ – эффективный коэффициент концентраторов напряжений при изгибе и кручении.

При расчете валов:

σ_m = 0;

σ_a = σ_изг = 69 МПа;

τ_m = τ_a = 0,5*τ =4,9 МПа;

σ_-1 =300 МПа;

τ_-1 =150 МПа;

k_d = 0,68;

k_F = 1,0;

шпонка под звездочкой на валу → k_σ = 1,7

k_τ = 1,8

Принимаем среднеуглеродистые стали.

Для среднеуглеродистых сталей:

φ_σ = 0,1;

φ_τ = 0,05;

n_σ = и n_τ = ;

n = = 1,73 ≥ [n] = 1,5;

10.3 Расчет на жесткость

См. Рисунок №6 в приложении.

При этом определяется:

- величина прогиба (Y) в месте установки звёздочки;

∑y = y₁(F) ≤ [y];

По [3, стр. 302]

[y] = (0,0002 ÷ 0,0003)*L

Где L – расстояние между опорами;

[y] = 0,0003*L = 0,0003*400 = 0,12 мм;

L = a + b;

E = 2*10⁵ МПа;

l = a + b;

F = 4,54 кH;

y = ;

y₁ = = ;

∑y = y₁(F) ≤ [y];