Расчет червячного редуктора

F_r2=K_EF_r2=0,5*1865=932Н ; F_а=K_EF_а=0,5*6500=3250Н

Проводим проверку подшипников  только по динамической грузоподъемности, по условию , где - требуемая величина грузоподъёмности; - динамическая грузоподъемность подшипника (из таблицы).

где Р – эквивалентная  динамическая нагрузка.

Эквивалентную динамическую нагрузку определяем

   

где K_б = 1,4 – коэффициент безопасности (по таблице 7.6 [1]);

K_Т = 1,0 – температурный коэффициент ;

Х – коэффициент радиальной нагрузки ;е=0,35

Минимально необходимые  осевые силы

F_a1min=0.83*e*F_r10.83-*0.35*1221=355H

F_a2min=0.83*e*F_r20.83-*0.35*1015=295H

Осевые силы нагружающие  подшипник F_a1= F_a1min     F_a2= F_a1+F_a=355+3250=3605

V – коэффициент вращения относительного вектора нагрузки внутреннего кольца подшипника.

Определим коэффициент

При коэффициенте вращения V=1 получим

=0,35 тогда Х=1,Y=0

Определим коэффициент

=0,35 тогда Х=0.4,Y=1.7

Определяем динамическую эквивалентную радиальную нагрузку по более нагруженному подшипнику

Требуемая величина грузоподъёмности

Обеспечен запас прочности  подшипниковых узлов вала червячного колеса.

 

 

 

 

 

 

        3.3. Составление компоновочной схемы

После определения размеров основных деталей выполним эскизную компоновку редуктора. Червяк и червячное  колесо располагаем симметрично  относительно опор и определяем соответствующие  длины. Компоновочный чертеж выполняем в двух проекциях — разрез по оси колеса и разрез  по оси червяка. Масштаб 1:1 вычерчиваем тонкими линиями. Примерно по середине листа параллельно его длинной стороне проводим осевую линию; вторую осевую,

параллельную первой, проводим на расстоянии аw = 160 мм.

Затем проводим две вертикальные осевые линии — одну для главного вида, вторую  для вида сбоку. Вычерчиваем на двух проекциях червяк и червячное колесо.

Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса, принимая зазор между  стенкой и червячным  колесом и между стенкой и ступицей червячного колеса ~ 15 -20мм Вычерчиваем  подшипники червяка на расстоянии L1 = dам2 = 260 мм

один от другого, располагая их симметрично относительно среднего сечения

червяка. Также симметрично  располагаем подшипники вала червячного колеса.

Расстояние между ними замеряем по чертежу L2 = 90 мм.

Принимаем диаметр вала под уплотнения для подшипников:

быстроходного – ; тихоходного – ;

Зазор между колесом (и другими деталями) и корпусом:

принимаем

Ширину подшипников предварительно принимаем по таблицам 24.15 и 24.16

 

 

 

      4.  Конструирование червяка и червячного колеса

 

   Используем чертежи первого этапа компоновки. Второй этап представлен на листе  и имеет целью конструктивно оформить основные детали — червячный вал, вал  червячного колеса, червячное колесо, корпус, подшипниковые узлы и др.  Смазка зацепления и подшипников — разбрызгиванием жидкого масла, залитого в  корпус ниже уровня витков так, чтобы избежать чрезмерного заполнения  подшипников маслом начиняемым червяком.

Уплотнение валов обеспечивается резиновыми манжетами. В верхней  крышке размещаем  отдушину. В нижней части корпуса вычерчиваем пробку для спуска масла и на расстоянии 55м пробку для  заливки и контроля уровня масла.

Конструируем стенку корпуса и крышки. Их размеры были определены ранее.

Вычерчиваем фланцы и  нижний пояс. Конструируем крюки для  подъема.

Устанавливаем крышки подшипников  глухие и сквозные с манжетными уплот-нениями.

Под крышки устанавливаем  металлические прокладки для  регулировки. Конструкцию  червячного колеса выполняем , насаживая бронзовый венец на

чугунный центр с  натягом. Посадка Н7 / р6 по ГОСТ 25347-82

Вычерчиваем призматические шпонки:

на выходном конце вала червяка:

b * h * l = 10 * 8 * 70 мм

на выходном конце  вала червячного колеса:

b * h * l = 14 * 9 * 70 мм

и под червячным колесом:

b * h * l = 16 * 10 * 56 мм

 Выбор посадок основных  деталей редуктора

Выбор посадок колец  подшипников

Быстроходный вал  редуктора устанавливается на шариковые радиально-упорные

подшипники. По таблице  выбираем поле допуска вала — к6.

Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и

подвергается местному нагружению. Поле допуска  отверстия = Н7

Тихоходный вал  устанавливается  на роликовых подшипниках.

Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом относительно

действующей радиальной нагрузки и имеет, следовательно, циркуляционное

нагружение.  Выбираем поле допуска вала к6.

Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и

подвергается местному нагружению. Определяем поле допуска  отверстия — Н7

Выбор посадки червячного колеса на вал. Примем, что вращательный момент  передается от колеса к валу соединением с натягом. Для подбора посадки

примем материал вала сталь 45 * Н (σТ1 = 650Н/мм2)

Материал колеса —  серый чугун (σТ2 = 280 Н/мм2).

Сборка осуществляется нагревом колеса.

Устанавливаем колесо на вал с натягом к6 через шпонку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      5. Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночного соединения

 

   Для выходного конца быстроходного вала

d_1вых =40 (мм), передающего вращающий момент Т₁=65 (Н^.м).

Выбираем призматическую шпонку со скругленными концами (исполнение А):

b=10 (мм) – ширина шпонки,

h=8 (мм) – высота шпонки,

t1=5 (мм) – глубина паза на валу,

t2=3,3 (мм) – глубина паза на муфте.

Радиус закругления  пазов 0,3<r<0,5 (мм) (интерполяция)

Учитывая длину вала и предполагаемую длину ступицы  муфты L_ст=70 (мм), принимаем по СТ СЭВ 189 – 75 [№4  длину шпонки (мм).

Принимая материал шпонки сталь 45 с пределом текучести  , а допускаемый коэффициент запаса прочности [s]=2,3 (нагрузка постоянная нереверсивная)

определим допускаемое  напряжение

(МПа)

Проверим соединение на смятие:

 

(МПа).

Т.к. – прочность шпоночного соединения обеспечена.

Напряжение среза  , где – площадь среза шпонки:

(МПа)

Т.к. – прочность шпоночного соединения обеспечена.

   Для вала под ступицу червячного колеса

d_2Ш =58 (мм), передающего вращающий момент Т₂=832 (Н^.м), (мм).

По табл. 4.1 выбираем призматическую шпонку со скругленными концами (исполнение А):

b=16 (мм) – ширина шпонки,

h=10 (мм) – высота шпонки,

t1=6 (мм) – глубина паза на валу,

t2=4,3 (мм) – глубина паза на муфте.

Радиус закругления  пазов 0,3<r<0,5 (мм) (интерполяция)

Учитывая длину вала и длину ступицы, принимаем по СТ СЭВ 189 – 75 длину шпонки (мм).

Принимая материал шпонки сталь 45 с пределом текучести , а допускаемый коэффициент запаса прочности [s]=2,3 (нагрузка постоянная нереверсивная) , определим допускаемое напряжение

[№3 с. 57],

(МПа)

Проверим соединение на смятие:

,

(МПа).

Т.к. – условие выполняется.

Напряжение среза  , где – площадь среза шпонки:

(МПа)

Т.к. – прочность шпоночного соединения обеспечена.

 

 Для выходного конца тихоходного вала

 d_2вых =45 (мм), передающего вращающий момент Т₂=832 (Н*м).

Выбираем призматическую шпонку со скругленными концами (исполнение А):

b=14 (мм) – ширина шпонки,

h=9 (мм) – высота шпонки,

t1=5,5 (мм) – глубина паза на валу,

t2=3,8 (мм) – глубина паза на муфте.

Радиус закругления  пазов 0,3<r<0,5 (мм) (интерполяция)

Учитывая длину вала и длину ступицы звёздочки L_ст=80 (мм), принимаем по СТ длину шпонки (мм).

(МПа).

Т.к. – условие выполняется.

(МПа)

Т.к. – прочность шпоночного соединения обеспечена.

 

 

 

    6. Смазка зацепления и подшипников

 

Зацепление смазывается окунанием червячного колеса в масляную ванну. Глубина погружения – (0,1…0,5)d радиуса червяка 0,3*80=24мм,

рекомендуемая вязкость масла  .

По табл. 11.2 [№1] выбираем масло И-Г-С-220.

Смазка подшипников – консистентная и масляным туманом, образующимся в процессе работы. Для конических роликоподшипников при рабочей температуре < 100° С по табл. 24.50 [№1 ] выбираем смазку ЦИАТИМ-201.

 

      7. Тепловой расчёт червячного редуктора

 

Поверхность охлаждения корпуса редуктора определяется по зависимости:

 м²

где а_w в м.

Количество теплоты  выделяемой в передаче в секунду, или тепловая мощность

W=P₁(1-η) где Р₁=5220 Вт мощность на входном валу червяка, η=0,8713 КПД передачи.        W=672Вт/c                                стр.225 [№3]

 

Количество теплоты  отданной в секунду, или  мощность теплоотдачи

W₁=K(t₁-t₀)A где А –площадь поверхности охлаждения, t₁ =80⁰С – внутренняя температура  масла .зависит от сорта маслаприменяемого для смазки и охлаждения, t₀=20⁰С – температура воздуха, К=9¸17 – коэффициент теплоотдачи (большие значения для хороших условий охлаждения), Вт/м²;  примем К_т =14.

W₁=14*(80-60)*0,88=739Вт/с

 

W ≤ W₁ это значит естественного охлаждения достаточно.

 

 

 

 

 

      8. Выбор посадок и расчет полей допусков

 

Посадки назначаем в  соответствии с указаниями, данными в таблице [24.8]

Определяем предельное отклонение, предельные размеры, допуск, предельные зазоры или натяги, допуск посадки.

Посадка червячного колеса на вал  Ø58 мм по ГОСТ 25347–82

1. Посадка в системе отверстия, вид посадки с натягом.
2. Номинальный размер D = 58 мм.
3. Детали соединения

отверстие. Ø58Н7, квалитет 7

вал Ø58 р6, квалитет 6

Посадка шкива на быстроходный вал редуктора Ø40 мм по ГОСТ 25347–82

1. Посадка в системе отверстия, вид посадки переходная.
2. Номинальный размер D = 40 мм.
3. Детали соединения

отверстие. Ø40Н7, квалитет 7

вал Ø40 n6, квалитет 6

Посадка бронзового венца  на чугунный центр 

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала к6.

Отклонения отверстий  в корпусе под наружный кольца по Н7.

 

 

 

     9.  Сборка и разборка редуктора

 

Перед сборкой  внутреннюю полость корпуса редуктора  тщательно очищают и покрывают  маслостойкой краской.

Сборку производят в  соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:  на ведущий вал насаживают подшипники, предварительно нагретые в масле до 80–100 ^оС;   в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо ;  затем надевают распорную втулку и устанавливают подшипники и сальник.

Сперва вводят вал червяка через отверстие корпуса, устанавливают сальник и крышки подшипников с регулировочными прокладками. После этого вкладывают ведомый вал , в подшивные камеры закладывают пластичную смазку, ставят верхний корпус редуктора, крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки. Регулировку контролируют через смотровое отверстие (отдушину). Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и окончательно закрепляют крышки винтами. Далее на конец тихоходного вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают муфту . Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой.  Контроль и заливку масла осуществляется через вторую пробку. Закрывают смотровое отверстие (отдушину) крышкой с прокладкой из маслостойкой  резины; закрепляют крышку винтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Разборка редуктора проводится в обратной последовательности.

 

 

 

      Список используемых источников

 

1. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов/конструирование узлов и деталей машин. Учебное   пособие для студентов тех.спец.вузов. 8-е издание, переработанное  и доп.— М.: издательский центр «Академия», 2004 – 496с

    2. Ю.П. Гинц /Учебно-методическое пособие «Детали машин. Проектирование  

     механических передач»  Омск  2007-43с

    3. М.Н.Иванов, В.А.Финогенов  «Детали машин» 7-издание. Переработанное и     дополненное-М.:высшая школа, 2002-408с