151856 (Выбор и расчет электродвигателя), страница 2

Определяем изгибающие моменты и строим эпюры:

а) в горизонтальной плоскости

M_x1 = 0; M_x2 = 0; M_cx = R_x1· l₁ = 440· 54 = 23760 H·мм = 23,76 Н·м;

б) в вертикальной плоскости

M_y1 = 0; M_y2 = 0; M_cy = R_y1· l₁ = 160· 54 = 8640 H·мм = 8,64 Н·м.

Определяем суммарные реакции опор

Так как осевая нагрузка в зацеплении отсутствует то коэффициент осевой нагрузки

y = 0 а радиальной x = 10.

Эквивалентную нагрузку определяем по формуле

Р_э = x · v · R · К_б · К_т

при t < 100 C температурный коэффициент К_т = 10 (табл. 9.20 [1] );

V = 10 – коэффициент при вращении внутреннего кольца подшипника.

К_б =1.2 –коэфициент безопасности для редукторов

Тогда Р_э = 1,0 · 1,0 · 470 · 12 · 1,0 = 570 H = 0,57кН.

Расчетная долговечность, часов

часов.

8.2 Ведомый вал

Силы действующие в зацеплении: F_t = 880 H; F_r = 320 H; F_ц = 1398 H. Крутящий момент на валу Т₂ = 126 Н·м. n₂ = 238^об/мин

Из первого этапа компоновки: l₂ = 54 мм; l₃ = 70 мм.

Расчетная схема вала

Составляющие действующие на вал от натяжения цепи.

F_цx = F_цy = F_ц · sinγ = 1398 · sin 45° = 1398 · 07071 = 988 Н.

Определяем реакции опор:

а) в горизонтальной плоскости

m₃ = 0; F_цx· (2l₂ + l₃) – F_t · l₂ – R_x4 · 2l₂ = 0;

Н;

m₄ = 0; – R_x3 · 2l₂ + F_t · l₂ + F_цx · l₃ = 0

H.

Проверка:

x_i = 0; R_x3 + F_цx – F_t – R_x4 = 1126 + 988 – 880 – 1234= 0.

Следовательно реакции определены верно.

б) в вертикальной плоскости

m₃ = 0; F_r· l₂ + F_цy· (2l₂ + l₃) – R_y4· 2l₂ = 0

H;

m₄ = 0; – R_y3· 2l ₂ – F_r· l ₂ + F_цy· l ₃ = 0;

Н.

Проверка:

y_i = 0; R_y3 + F_r + F_цy – R_y4 = 480 + 320+988 – 1788 = 0.

Следовательно реакции определены верно.

Определяем изгибающие моменты и строим эпюры:

а) в горизонтальной плоскости

М_x3 = 0; M_bx = 0;

M_ax = - R_x3· l₂ = - 1126· 54 = - 60800 H·мм = -60,8 Н·м;

M_4х = - F_цx· l₃ = - 988 ·70 = - 69160 H·мм = - 69,16 Н·м;

б) в вертикальной плоскости

M_3y = 0 M _by = 0;

M_ay = R_y3· l ₂ = 480 · 54 = 25920 H·мм = 25,92 Н·м;

M_4y = - F_цy· l ₃ = - 998 · 70 = - 69160 H·мм = - 69,16 Н·м.

Определяем суммарные реакции опор

Н;

Н.

Эквивалентную нагрузку определяем для более нагруженной опоры “4” так как

R₄ > R₃.

Значения коэффициентов принимаем те же что и для ведущего вала:

x = 1,0 v = 1,0 К_т = 1,0 К_б = 12. У = 0;

Определяем эквивалентную нагрузку

Р_э4 = x · v · R₄ · К_т · К_б = 1,0 · 1,0 · 2,18 · 1,2 · 10 = 2,62 кН.

Расчетная долговечность, часов

часов.

Подшипники ведущего вала № 205 имеют ресурс L_h = 69·10⁴ ч а подшипники ведомого вала № 206 имеют ресурс L_h = 64,52·10³ часов.

9. Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок пазов и длины по ГОСТ 23360 – 78. Материал шпонок сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности

;

допускаемые напряжения при стальной ступице [ _см] = 120 МПа, а при чугунной ступице [G _см] = 70 МПа.

9.1 Ведущий вал

Крутящий момент на валу Т₁ = 31,7 Н·м.

Шпонка на выходном конце вала для соединения муфтой с валом электродвигателя. По таблице 8.9 [1] при d_в1 = 18 мм находим b×h = 8×7 мм; t₁ = 4 мм; длина шпонки

l = 40 мм при длине ступицы полумуфты l_ст = 45 мм (Таблица 11.5 [1]).

Тогда

9.2 Ведомый вал

Крутящий момент на валу Т₂ = 126,8 Н·м.

Шпонка под зубчатым колесом d_к2 = 40 мм. По табл. 8.9 [1] принимаем b×h = 12×8 мм; t₁ = 5 мм; длина шпонки l = 45 мм . При длине ступицы колеса l_ст3 = 50 мм.

Тогда

Шпонка на выходном конце вала, под ведущую звёздочку цепной передачи,

d_в2 = 32мм; По таблице8.9[1] b×h = 10×8; t ₁ = 5мм; l = 50мм; при длине ступицы звёздочки l_ст = 55мм

Звёздочка литая из стали 45Л

Тогда

Вывод: Условие _см [ _см] выполнено.

10. Уточненный расчет валов

Будем выполнять расчет для предположительно опасных сечений. Прочность соблюдена при S [S].

10.1 Ведущий вал

Материал вала сталь 45, улучшенная так как вал изготовлен за одно целое с шестерней. По таблице 3.3 [1] при диаметре заготовки до 90 мм (в нашем случае d_a1 = 78 мм) принимаем _в = 780 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

= 043· _в = 043 · 780 = 335 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

_-1 = 058· = 058 · 335 = 193 МПа.

Сечение А-А .

Это сечение выходного конца вала d_в1 = 24 мм под муфту, для соединения вала двигателя с валом редуктора. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки. По таблице 8.9 [1] при d_в1 = 24 мм находим b = 8 мм; t₁ = 4 мм. Это сечение рассчитываем на кручение. Коэффициент запаса прочности сечения

.

Момент сопротивления кручению

мм³.

Крутящий момент на валу Т₁ = 12,5 Н·м.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

МПа.

Принимаем по таблице 8.5 [1] K = 178

по таблице 8.8 [1] = 083 и = 01. Тогда

10.2 Ведомый вал

Материал вала – сталь 45, нормализованная. По табл.3.3[1] принимаем _в = 580 МПа.

Cечение вала А-А.

Это сечение под зубчатым колесом d_к2 = 40 мм. Крутящий момент на валу

Т₂ = 126,8 Н·м. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. По табл. 8.9 [1] при d_к2=35мм находим b = 12 мм, t₁ = 5 мм.

Вал подвергается совместному действию изгиба и кручения.

Момент сопротивления изгибу:

мм³.

Амплитуда нормальных напряжений:

МПа.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

МПа.

По табл. 8.5 [1] K = 1,58; K = 1,48;

По табл. 8.8 [1] = 0,85; = 0,73; = 0,1.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности сечения

Сечение вала Б-Б.

Это сечение выходного конца вала под ведущую звездочку цепной передачи

d_в2 = 32мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. По табл. 8.9 [1] при d_в2=25 мм находим b = 10 мм, t₁ = 5 мм.

Вал подвергается совместному действию изгиба и кручения

Изгибающий момент в сечении под звездочкой

M_и = F_ц· x приняв x =50 мм получим

М_и = 1398 · 50 = 69,9 Н·м.

Момент сопротивления кручению

мм³.

Момент сопротивления изгибу

мм³.

Амплитуда нормальных напряжений

МПа; _m = 0.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

МПа.

По табл. 8.5 [1] принимаем К = 158; К = 148.

По табл. 8.8 [1] находим = 087; = 076;

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности сечения

Вывод: прочность валов обеспечена.

11. Выбор сорта смазки

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса редуктора.

Объем масляной ванны (V_м) определяется из расчета 025 дм³ масла на 1 кВт передаваемой мощности.

V_м = 025· Р_тр = 3,15 = 0,7 дм³.

По табл. 10.8 [1] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях

_н = 302 МПа и скорости колес V = 4,26 м/с рекомендуемая вязкость масла

₅₀ = 28·10^-6 м²/c

По табл. 10.10 [1] по ГОСТ 20799 – 75 выбираем масло индустриальное И - 30А.

Подшипниковые камеры заполняют пластичной смазкой УТ-1 (Табл. 9.14 [1]). Периодически смазка пополняется шприцем через пресс – масленки.

12. Посадки деталей редуктора

Посадки назначаем в соответствии с указаниями таблица 10.13. [1]

по ГОСТ 25347 – 82.

Посадка зубчатого колеса на вал .

Посадка ведущей звездочки на вал .

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала к6. Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца подшипников по Н7.

Посадки остальных деталей указаны на сборочном чертеже редуктора.

13. Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вала начиная с узлов валов;

На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники номер 206 предварительно нагретые в масле до t = 90 – 100 С и надевают сквозную подшипниковую крышку.

В ведомый вал закладывают шпонку 12×8×45 мм и напрессовывают колесо до упора в бурт вала устанавливают распорную втулку мазеудерживающие кольца шарикоподшипники номер 207 предварительно нагретые в масле и надевают сквозную подшипниковую крышку.

Собранные валы укладывают в основание корпуса заполняют подшипниковые камеры пластичной смазкой. Покрывают поверхности стыка корпуса и крышки спиртовым лаком устанавливают в проточки корпуса глухие врезные подшипниковые крышки и устанавливают крышку корпуса.

Перед установкой сквозных подшипниковых крышек в проточки закладывают войлочные сальники.

Для центровки крышка устанавливается на корпусе с помощью двух конических штифтов.

Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников и закрепляют крышку корпуса болтами.

Ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой жезловый маслоуказатель и пресс-масленки. Заливают внутрь корпуса масло индустриального И – 30А и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из маслостойкой резины и закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде.

Литература

Чернавский С.А. и др. “Курсовое проектирование деталей машин”. М. 1987г.

Устюгов.И.И «Детали машин». М 1981г.