Конструирование современных мотор-редукторов (Иванов_АС Муркин_СВ)2012г (1257632), страница 16
Текст из файла (страница 16)
«Конструирование современных мотор-редукторов»130σmax = 4FΣ /(πd32);(Ж.8)по амплитудным напряжениям σa [2, 7, 21].Амплитудное напряжение в винте вычисляют впредположении,чтомотор-редукторподвергаетсяпеременному режиму нагружения. При этом момент T и силыFк и Fa меняются от нуля до своих максимальных значений.Поэтомуσa = 0,5Fв /(πd32/4).(Ж.9)Коэффициентызапаса,соответствующиенапряжениям, должны удовлетворять условиям:Sр = σт/σр ≥1;Smax = σт/σmax ≥1,2÷2,5;Sa = σaп /σa ≥2,этим(Ж.10)(Ж.11)(Ж.12)где σт – предел текучести материала; σaп – предельнаяамплитуда цикла.
Меньшие значения коэффициентов запаса изуказанных принимают при наличии контроля моментазавинчивания динамометрическим ключом.Предельная амплитуда σaп цикла зависит от классапрочностивинта,способовизготовлениярезьбы,термообработкиисоставляет[2,21]вМПа:45 (55)/ 55 (65) – для винтов класса прочности 8.8;65÷80 (75÷110)/ 75÷95 (85÷110) – для винтов класса прочности10.9. В числителе указаны значения σaп для нарезаннойОглавлениеИванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»131резьбы, а в знаменателе – для накатанной, причем в скобкахприведены значения для винтов, термообработанных доизготовления резьбы.Если условия прочности винта выполнены, диаметрвинта считается выбранным.После выбора диаметра винта по формуле (3.1)вычисляют момент Tзав завинчивания.Пример.
Рассчитать резьбовые соединения цилиндро-коническоцилиндрического мотор-редуктора Bockwoldt (Германия) [38] исполненийCB 2K 112 и CB 2K 212 (рис. Ж.2) с рамой (см. рис. Ж.1). Исходные данныеприведены в строках 1÷ 27 табл. Ж.1, а результаты расчета – в ее стоках28÷31. Принято, что материал корпуса редуктора – чугун, материал рамы –сталь.
Поверхности резьбы и торца гайки не смазаны.Рис. Ж.2При расчете по эмпирической зависимостиd = 1,56T0,33,рекомендуемой в работах [8, 24, 29], для мотор-редуктораCB 2K 112-71N/4D диаметр винта следовало бы принять 12 мм, а длямотор-редуктора CB 2K 212-100L/4D – 22 мм.
При расчете попредлагаемой методике оказалисъ достаточными винты М10 для моторредуктора CB 2K 112-71N/4D и М16 для мотор-редуктораОглавлениеИванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»132CB 2K 212-100L/4D (эти величины диаметров винтов совпали суказанными в каталоге [38]), несмотря на то, что силы Fк и Fa были взятысущественно большими по сравнению с рекомендацией российского ГОСТ.Отметим, что выбор больших сил затяжки обусловлен здесь нетолько стремлением повысить сопротивление усталости винтов, но инеобходимостью выполнения условия несдвигаемости соединения.Из анализа результатов расчетов следует, что если проводитьрасчеты не по эмпирической формуле, принятой в России, а попредлагаемым формулам (Ж.1)÷(Ж.12), (3.1) использовать высокопрочныевинты, создавать напряжения затяжки в винте 0,7 от предела текучести егоматериала, пользуясь динамометрическим ключом для обеспечениятребуемого момента завинчивания, то можно существенно уменьшитьтребуемый диаметр винта.
Это в свою очередь даст возможностьуменьшить размеры мотор-редуктора и его массу.Таблица Ж.1Резьбовые соединения мотор редукторов CB 2K 112-71N/4D и CB 2K 212100L/4D с рамой№Мотор-редуктор1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.Мощность, кВПередаточноечислоT, Н⋅мFк, кНFa, кНl, ммl0, ммb, ммb0, ммH, ммL, ммe, ммa, ммCB 2K 11271N/4D0,37127,1CB 2K 212100L/4D2,2201,7451,57*2,33***15610414694112402030276030**10***230130230130212703535ОглавлениеИванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»13314.15.16.17.x, ммy, ммE, МПаКласс прочностивинта, Eв, МПа18.19.21.σт, МПаСпособизготовлениярезьбыТермообработкапроводитсяσaп, МПа22.d, мм101623.P, мм1,5224.Σh, мм366425.lv, мм508026.l1, мм243027.σзат в0,7σт0,7σт28.Sр1,091,0829.Smax1,391,4130.Sa12,84,2420.656090901,476⋅10510.9,2,1⋅105940НарезаниеПосле изготовления резьбы6567Tзав, Н⋅м31.Примечание. По ГОСТ Р 50891-96: *** – Fк = 13,13 кН; *** – Fa = 0 кН.Оглавление290–Fк=5,31Иванов А.С., Муркин С.В.
«Конструирование современных мотор-редукторов»кН;134Приложение И. Расчет фрикционнойпредохранительной муфты, устанавливаемой набыстроходном валу редуктораВо избежание случайных выключений величинупредельного момента срабатывания предохранительной муфтыназначают [7, 27]Tпр = 1,25Tmax = 1,25⋅9550 k P/n,(И.1)где Tmax – максимальный (с учетом перегрузки при пуске)передаваемый муфтой момент; k – коэффициент перегрузки;P – мощность двигателя, кВт; n – номинальная частотавращения муфты, мин-1.Потребную силу Fтрб пружины определяют по формулеFтрб = Tпр/[0,5(Dн + Dвн)fтр z],(И.2)где Dн и Dвн – наружный и внутренний диаметрыфрикционных дисков (см. рис. 3.28); fтр – коэффициент трениярассматриваемой пары; z – число параллельно работающихпружин в комплекте.Проверяют давление в контактеp = 4zFтрб /[π(Dн2 – Dвн2)] ≤[p],(И.3)где [p] – допускаемое давление для рассматриваемой парытрения.Тарельчатую пружину (рис.
И.1) рассчитывают [9] последующим формулам:F = 4Ef[(fз – f)(fз – f/2)s + s3]/[(1 – µ2)YD2] ≥Fтрб,(И.4)σ = 4Ef[(f/2 – fз)C1 – C2s]/[(1 – µ2)YD2] ≤[σ],(И.5)ОглавлениеИванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»135где fз – максимально возможная осадка пружины, мм;f – осадка пружины под нагрузкой, мм, (обычноf/fз ≈ 0,3÷0,4); s – толщина пружины, мм; D – наружныйдиаметр пружины, мм; E и µ – модуль упругости, МПа, икоэффициент Пуассона материала пружины (тарельчатыепружины обычно штампуют из листовой стали 60С2А, укоторой E = 2,06⋅105 МПа и µ = 0,3); Y = 6[(A – 1)/A]2/(π lnA),C1 = 6[(A – 1)/lnA – 1]/(π lnA), C2 = 3(A – 1)/(π lnA) –коэффициенты, зависящие от отношения A = D/D1, гдеD1 – внутренний диаметр пружины,Для пружин из стали 60С2А допускаемое напряжениесжатия принимают [σ] = 3000 МПа.Рис.
И.1Пример. Рассчитать предохранительную фрикционную муфту,встраиваемую в зубчатую (см. рис. 2.7, в), устанавливаемую набыстроходный вал мотор-редуктора, если известно, что двигатель имеетмощность P = 7,5 кВт (диаметр вала двигателя 38 мм), частота вращениявала составляет n = 1440 мин-1, коэффициент перегрузки при пускедвигателя k = 2,2.Принимаем Dн = 88 мм, Dвн = 58 мм, fтр = 0,3, z = 1, D = 80 мм,D1 = 50 мм, s = 1 мм, fз = 5 мм, f = 0,4 fз, E = 2,06⋅105 МПа, μ = 0,3.Эвольвентное шлицевое соединение характеризуется параметрами:наружный диаметр 50 мм, модуль m = 1,25 мм; число зубьев z = 38;толщина нажимного диска Δ = 5 мм.ОглавлениеИванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»136Расчетомпоформулам(И.1)–(И.5)получаемTпр = 136,8 Н⋅м, Fтрб = 6250 Н, p = 1,87 МПа, F = 6440 Н, σ = – 2830 МПа.Заключаем, что муфта с выбранными размерами обеспечитпредохранение от перегрузки, если материал фрикционного диска будетдопускать давление p = 1,87 МПа и выбранная пара трения обеспечиткоэффициент трения не менее fтр = 0,3.Проверка работоспособности эвольвентного шлицевого соединенияведущей полумуфты с нажимным диском заключается в расчете поформуле[σ]см ≥ T/(dm zΔh),где [σ]см ≈30 МПа – допускаемое напряжение на смятие и изнашивание дляподвижного соединения; T = 9550 P/n – вращающий момент, передаваемыйсоединением; dm = mz – средний диаметр шлицев; h = 0,8m – рабочаявысота зуба.Подставляя значения параметров T = 9550⋅7,5/1440 = 49,7 Н⋅м,dm =1,25⋅38 = 47,5 мм, h = 0,8⋅1,25 = 1 мм в формулу, получаем30 МПа > 49,7⋅1000/(47,7⋅38⋅5⋅1) = 5,05 МПа.
Так как действующеенапряжение смятия не превысило допускаемое, то делаем вывод, чтоработоспособность шлицевого соединения обеспечена.ОглавлениеИванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»137Приложение К. Расчет муфты свободного ходаМуфтасцилиндрическимироликами.Если0,5воспользоваться формулой Герца [σ]H ≥ 0,418[FE/(Rl)] дляпервоначального линейного контакта, справедливой прикоэффициенте Пуассона равном 0,3, где R = 0,5dр –приведенный радиус кривизны в контакте ролика созвездочкой, и подставить в неё значение F = T/(az), то придопускаемом контактном напряжении [σ]H = 1500 МПа, чтохарактерно для сталей при их твердости не ниже60 HRC, момент T, Н⋅м, который может передать муфта,составит(К.1)T = 0,000936 ldр zD,где размеры l, dр, D в миллиметрах.Пример.
Рассчитать роликовую муфту свободного хода сцилиндрическими роликами (см. рис. 3.30, а), устанавливаемуюна валу червяка цилиндро-червячного (см. рис. 3.21, б и рис. 3.29) моторредуктора,еслиизвестно,чтодвигательимеетмощность-1P = 0,55 кВт и частоту вращения n = 1375 мин , передаточное числобыстроходной ступени составляет uб = 9,2. Так как используемый материалдеталей муфты сталь, то E = 2,1⋅105 МПа.Подшипники червяка имеют внутренний диаметр 50 мм и наружный110 мм. Поэтому из конструктивных соображений принимаем D = 92 мм,dр = 12 мм, lр = 16 мм, z = 3. Вычисленные момент на валу червякаTч = 9550Puб/n = 9550⋅0,55⋅9,2/1375 = 35,15 Н⋅м и момент [формула (К.1)]T = 49,6 Н⋅м. Так как муфта может передать момент больший, чемвозникающая на червяке, заключаем, что муфта пригодна.ОглавлениеИванов А.С., Муркин С.В. «Конструирование современных мотор-редукторов»138Муфта с эксцентриковыми роликами.
При тех жезначениях параметров, что было принято для ранеерассмотренной муфты (E = 2.15⋅105 МПа, коэффициентПуассона равен 0,3, [σ]H = 1500 МПа) момент T, Н⋅м, которыйможет передать муфта, составит [27]T = 0,00107 d2rlz/(0,5d + r),(К.2)где размеры d, r, l, в миллиметрах.Пример. Рассчитать роликовую муфту свободного хода сэксцентриковыми роликами (см.
рис. 3.30, б), при тех же исходных данных,что и в предыдущем примере.Из конструктивных соображений принимаем D = 92 мм,d = 68 мм, lр = 16 мм, r = 8 мм, z = 3. Вычисленный по формуле (К.2)момент T = 45,2 Н⋅м. Так как муфта может передать момент больший, чемвозникает на червяке, заключаем, что муфта пригодна.Отметим, что нагрузочную способность этой муфты легко повыситьза счет увеличения количества эксцентриковых роликов.ОглавлениеИванов А.С., Муркин С.В.
«Конструирование современных мотор-редукторов»139Приложение Л. Расчет фрикционного соединениянасадной мотор-редуктор - приводной валРасчетная схема фрикционного соединения валов моторредуктора с приводным представлена на рис. К.1. Соединениеимеет следующие размеры: D2 – наружный диаметр пологовала мотор-редуктора, D – наружный диаметр приводноговала; B – ширина конического разрезного кольца. Силу Fзатзатяжки винта принимают такой, при которой напряжениеσ затрастяжения в опасном сечении винта достигает 0,7 от пределатекучести σ т его материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
