Расчет коробки скоростей

2.7 Первый этап компоновки редуктора

Чертеж первого этапа компоновки представлен в приложении А.

Зазор между торцом ступицы колеса и внутренней стенкой корпуса мм определяется по формуле (2.76):

     (2.76)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.76) получено:

Зазор от окружности вершин зубьев до внутренней стенки корпуса А, мм

Расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса А, применяется , определено по ([2], с.302)

Предварительно намечаются радиальные шарикоподшипники легкой серии; габариты подшипников выбираются по диаметру вала в месте посадки подшипников =35 мм и =50 мм.

Выбирается способ смазывания подшипников. Применяется пластичный смазочный материал. Для предотвращения вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичного смазочного материала жидким маслом устанавливаются мазе удерживающие кольца. Ширина мазе удерживающих колец определяет размер y= 8…12 мм. Применяется y= 10 мм.

Параметры подшипников легкой серии представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры подшипников средней сессии

Условные обозначения	d, мм	D, мм	В, мм	Грузоподъемность, кН
				С
207	35	72	17	25,5	13,7
211	50	90	20	35,1	19,8

2.8 Определение реакций подшипников  валов редуктора и построение  эпюр изгибающих и крутящих  моментов

2.8.1 Ведущий вал

2.8.1.1 Расчет реакции  для построения эпюр ведущего  вала в вертикальной плоскости 

Сумма моментов вокруг точки А:

          

Реакция , Н определяется по формуле (2.77):

                                  (2.77)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.77) получено:

            

Сумма моментов вокруг точки В:

          

Реакция , Н определяется по формуле (2.78):

                                       (2.78)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.78) получено:

             

Реакция =1052,99 т.е. реакция направлена в противоположную сторону

Проверка: Реакция , Н определен по формуле (2.79):

                                       (2.79)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.79) получено:

Уравнения для построения эпюры изгибающего момента в вертикальной плоскости имеют вид:

• ;

2.8.1.2 Расчет реакций  для построения эпюры ведущего  вала в горизонтальной плоскости 

Сумма моментов вокруг точки А, определена по рисунку 2.3:

           

Реакция , Н определяется по формуле (2.80):

                                     (2.80)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.80) получено:

                 

Сумма моментов вокруг точки В, определена по рисунку 2.3:

          

Реакция , Н определяется по формуле (2.81):

                                                (2.81)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.81) получено:

Реакция = 303,7 т.е. реакция направлена в противоположную сторону

Проверка: Реакция , Н определяется по формуле (2.82):

                                

   (2.82)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.82) получено:

Уравнения для построения эпюры изгибающего момента в горизонтальной плоскости имеют вид:

   

   

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эпюры ведущего вала представлены на рисунке 2.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.3-Эпюры ведущего вала

 

2.8.2 Ведущий вал

Для построения эпюр необходимы следующие значения:

2.8.2.1 Расчет реакций  для построения эпюр ведомого  вала в вертикальной плоскости.

Сумма моментов вокруг точки А, определена по рисунку 2.4:

 

        

Реакция , Н определяется по формуле (2.83):

     (2.83)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.83) получено:

        

Сумма моментов вокруг точки В, определено по рисунку 2.4:

Реакция , Н, определяется по формуле (2.84) получено:

     (2.84)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.84) получено:

               

Уравнение для построения эпюры изгибающего момента ведомого вала в вертикальной плоскости определяют по формуле (2.85):

    (2.85)

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.85) определено:

               

2.8.2.2 Расчет реакций  для построения эпюр ведомого  вала в горизонтальной плоскости.

Сумма моментов вокруг точки А, определена по рисунку 2.4:

           

Реакция , Н определяется по формуле (2.86):

     (2.86)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.86) определено:

  

Сумма моментов вокруг точки В, определена по рисунку 2.4:

          

Реакция , Н, определяется по формуле (2.87):

   (2.87)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.87) получено:

      

Уравнение для построения эпюры изгибающего момента ведомого вала в вертикальной плоскости определяют по формуле (2.89):

   (2.89)

 

Эпюра ведомого вала представлена на рисунке 2.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.4- Эпюры ведомого вала

2.9 Подбор и расчет подшипников  для валов редуктора

2.9.1 Ведущий вал

Суммарная реакция , определяется по формуле (2.90):

   (2.90)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.90) получено:

Суммарная реакция , определяется по формуле (2.91):

   (2.91)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.91) получено:

                                

Подбираются подшипники по более нагруженной опоре. Намечаются радиальные шариковые подшипники легкой серии с параметрами:

• d= 50 мм;
• D= 90 мм;
• В= 20 мм;
• С= 35,1 кН;
• = 19,8 кН.

Эквивалентная нагрузка =, Н определяется по формуле (2.92);

   (2.92)

где V- коэффициент; при вращении внутреннего кольца; V=1; определен по ([2], с.352);

-коэффициент безопасности для приводов ленточного конвейера, =1,05; определен по ([2], с.354);

- коэффициент теплоты, =1; определено по ([2],с.354).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.92) получено:

  

 

Расчетная долговечность, L, млн.об определяется по формуле (2.93):

     (2.93)

где С- динамическая грузоподъемность, кН; С=35,1 кН; определена по таблице 2.1;

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.93) получено:

Расчетная долговечность, , час определяется по формуле (2.94):

     (2.94)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.94) получено:

2.9.2 Ведомый вал

Суммарная реакция , определяется по формуле (2.95):

   (2.95)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.95) получено:

Суммарная реакция , определяется по формуле (2.96) получено:

   (2.96)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.96) получено:

Подбираются подшипники по более нагруженной опоре. Намечаются радиальные шариковые подшипники легкой серии с параметрами:

• d= 50;
• D= 90;
• В= 20;
• С= 35,1;
• = 19,8.

Эквивалентная нагрузка , Н определяется по формуле (2.97);

   (2.97)

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.97) получено:

Расчетная долговечность L,млн.об определяется по формуле (2.98):

     (2.98)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.98) получено:

Расчетная долговечность, , час определяется по формуле (2.99):

     (2.99)

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.99) получено:

2.10 Подбор муфты

Тип и размер муфты выбирается по диаметры вала и по величине расчетного вращающего момента.

Выбирается муфта фланцевая 250-45-I ГОСТ 22360-80; определено по ([2], с.269)

Длина полумуфты L=110мм

 

2.11 Подбор и проверочный расчет  шпоночных соединений

Допустимые напряжения смятия при стальной ступице - =100…120 мПа, определено по ([2], с.310)

2.11.1. Шпонка под муфту

Выбирается шпонка 14×9×100 ГОСТ 23360-78, определено по ([2], с.169)

Напряжение смятия и условие прочности , определяется по формуле (2.100):

                                             (2.100)

где d- диаметр ступени вала под шпонку, мм; d=50 мм; определено по исходным данным;

- глубина шпонки, мм, =5,5 мм; определено по ([2],с.169);

h- высота шпонки, мм; h=9 мм; определено по исходным данным;

l- длина шпонки, мм; l=100 мм; определено по ([2], с.169);

b- ширина шпонки, мм; b=14 мм; определено по ([2], с.169).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.100) получено:

2.11.2 Шпонка под  колесо

Выбирается шпонка 16×10×70 ГОСТ 23360-78, определен по ([2], с.169)

 

2.11.3 Шпонка под шкив

Выбирается шпонка 8×7×45 ГОСТ 23360-78, определен по ([2], с.169)

Напряжения смятия и условие прочности определяется по формуле (2.101);

                                             (2.101)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.101) получено:

 

2.12 Проверочный расчет на сопротивление усталости вала редуктора

Материал для изготовления вала- сталь 45.

Предел прочности принимается равным =690 мПа ([2], с.34).

Предел прочности при симетричном цикле изгиба , мПа определяется по формуле (2.102):

                          (2.102)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.102) получено:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений , мПа определяется по формуле (2.103):

             (2.103)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.103) получено:

Сечение А-А представлено на рисунке 2.2.

Диаметр вала в сечении А-А определен- 30 мм.

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки с соответствующими параметрами:

• коэффициент концентрации нормальных напряжений , =1,75; определено по ([2], с.165);
• коэффициент концентрации касательных напряжений , = 1,6; определяется по ([2], с.165).

Масштабные факторы как:

• = 0,77; определен по ([2], с.167);
• =0,88; определено по ([2], с.167).

Коэффициенты определены как:

• = 0,2; определен по ([2],с.164);
• =0,1; определено по ([2],с.166).

Крутящий момент определен =64,200 Н×мм

Сумарный изгибающий момент в сечении А-А определен по формуле (2.104):

             (2.104)

где  - длинна шпонки, мм; = 45 мм;

- сила действующая  на вал, Н; =730 Н, определен по исхоным данным.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.104) получено:

Момент сопротивления кручению , определяется по формуле (2.105):

                                      (2.105)

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.105) получено:

Момент сопротивления изгибу , определяется по формуле (2.106):

                             

            (2.106)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.106)

                             

Амплитуда , мПа; и среднее напряжение цикла касательных напряжений , мПа; определено по формуле (2.107);

            (2.107)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.107) получено:

Амплитуда нормальных напряжений , мПа; определяется по формуле (2.108);

              (2.108)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.108) получено:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям , определяется по формуле (2.109):