Вал имеет семь сечений с концентраторами напряжений (рисунок 2). Наиболее опасными являются сечения: А-А – самое ослабленное, Б-Б – самое нагруженное.
Материал червяка сталь 40Х, термообработка-улучшение σв=795 МПа
[2, с 17 табл. 3.2].
Предел выносливости при симметричном цикле:
-изгиба [3, с. 162]:
σ-1=0,35·σв+95=0,35·795+95=373 МПа.
-кручения [3, с. 164]:
τ-1=0,58·σ-1=0,58·373=216 МПа.
Сечение А-А (рисунок 2).
Нагрузкой является вращающий момент Т1, концентратор напряжения- шпоночный паз. Расчётный диаметр d=32 мм.
Нахожу коэффициент запаса прочности [3, с. 165]:
Sτ= 
(7)
где τ-1-предел выносливости стали при кручении.
kτ-эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении.
ετ-масштабный фактор для касательных напряжений.
β-коэффициент упрочнения.
τa- амплитудное значение касательных напряжений.
ψτ-коэффициент, характеризующий чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения.
τm-среднее значение касательных напряжений.
Среднее и амплитудное значение касательных напряжений определяют по формуле:
τa= τm= 
(8)
Wк нетто- полярный момент сопротивления сечения вала.
Wкнетто= 
(9)
Из (9):
Wк нетто= 
=6053мм3
Напряжения в опасных сечениях по (8):
τa= τm= 
=11,9 МПа,
здесь Т1=72 Н·м.
Определим остальные коэффициенты [3, с.165-167]:
kτ=1,7; ετ=0,7; β=1; ψτ=0,1.
Из (7):
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 05.06.04.00.00.00 ПЗ |
=7,18>>[S].
Из этого можно сделать вывод, что вал прочный
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 05.06.04.00.00.00 ПЗ |
Нагрузкой является крутящий и максимальный изгибающий моменты. Концентратор напряжения - витки червяка. Расчётный диаметр df=55,08мм.
Максимальный изгибающий момент:
Mmax= 
=216 Н·мм.
Общий запас прочности в сечении Б-Б [3, с. 161]:
S= 
≥[S] (10)
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [3, с. 161]:
Sσ= 
(11)
Напряжение изгиба [3, с. 161-165]:
σa= 
; (12)
W- момент сопротивления сечения вала при изгибе.
W = 
Моменты сопротивления сечения вала:
- при изгибе
W= 
=16397 Н·мм.
- при кручении
Wк = 
=32794 Н·мм.
Из (12):
σa= 
=17,3
Из (8)
τa= τm= 
=1,10 МПа.
Определим коэффициенты [3, с. 165-167]:
=4,0, 
=3,5.
β=1; σм=0; ψв=0,2; ψτ=0,1
Коэффициент запаса напряжениям изгиба из (11):
Sσ= 
=5,39
Коэффициент запаса по контактным напряжениям из (7):
Sτ= 
=54,5.
Из (10):
S= 
=5,36>[S], следовательно вал прочный.
Особо опасные сечения вала имеют достаточный запас усталостной прочности, следовательно, быстроходный вал редуктора сконструирован прочным.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 05.06.04.00.00.00 ПЗ |
Материал вала примем сталь 45, термообработка – нормализация с твёрдостью НВ 165… 215 и пределом прочности σВ= 570 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле:
- изгиба [3, с. 162]
σ–1=0,43·σВ=0,43·570=245МПа
- кручения [3, с. 164]
τ-1=0,58·σ-1=0,58·245=142МПа
Сечение А–А (рисунок 3). Самое нагруженное сечение. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (наиболее нагруженное и наиболее ослабленное сечение). Нагрузка крутящий момент Т2 и изгибающий момент МИ. Расчётный диаметр d=60мм.
Осевой момент сопротивления сечения вала:
- при изгибе [3, с 165]:
- при кручении
Суммарный изгибающий момент в сечении А – А
Амплитуда цикла нормальных напряжений:
σV= 
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
Определим коэффициенты [3, с. 164-166]:
Кσ=1,6; Кτ=1,5; εσ=0,76; ετ=0,65; β=0,9; ψτ=0,1.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 05.06.04.00.00.00 ПЗ |
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям [3, с. 162]:
Общий коэффициент запаса прочности [3, с. 162]:
>[S]- вал прочный.
Сечение С–С (рисунок 4). Наиболее ослабленное сечение. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Нагрузка крутящий момент Т2. Расчётный диаметр d=50мм. В данном сечении действует только касательные напряжения.
Осевой момент сопротивления сечения вала:
Тогда:
Определим коэффициенты [3, с. 163-166]:
Кτ=1,5; ετ=0,65; β=0,95; ψτ=0,1
Коэффициент запаса прочности:
>[S] – вал прочный.
Таким образом, особо опасных сечениях вала коэффициенты запаса прочности больше допускаемого, прочность вала по сопротивлению усталости обеспечена.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 05.06.04.00.00.00 ПЗ |
Выбраны подшипники на быстроходный вал №7607 и на тихоходный вал №2007111
Проведен расчет подшипников на долговечность.
Сконструирован вал – червяк.
Сконструирован тихоходный вал.
Проведен расчет валов в опасных сечениях. Валы прочные.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 05.06.04.00.00.00 ПЗ |
Для уменьшения потерь мощности на трение, снижения интенсивности износа деталей, а также для лучшего отвода тепла и защиты от коррозии применяют различные способы и виды смазки. По способу подвода смазочного материала к трущимся поверхностям деталей различают картерную и циркуляционную системы смазки.
Картерная смазка применяется при окружной скорости в зацеплениях колес передач от 1,0 до 12,5 м/с и осуществляется окунанием зубчатых колес в масло, заливаемое внутрь корпуса редукторной передачи.. Допустимыми уровнями погружения зубчатых колёс в масляную ванну принято считать- минимально - на величину модуля зацепления, а максимально - до половины радиуса колеса (от «m» до 0,25·d2) [4, с. 148].
Выбор сорта смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин. Принцип выбора следующий - чем больше окружная скорость в зацеплении, тем меньше должна быть вязкость масла. Одновременно, чем выше уровень контактных напряжений на рабочих поверхностях зубьев, тем большей вязкостью должна обладать смазка. Поэтому выбор сорта смазывающего материала осуществляют в зависимости от этих двух параметров: окружной скорости в зацеплении и уровня контактных напряжений в два этапа:
1) определяют требуемую вязкость смазки по величине окружной скорости и контактных напряжений [4, с.148, таблица 11.1].
2) определяют марку масла в зависимости от его вязкости
[4, с. 148. таблица 11.2].
Картерный способ смазки ввиду его большой надёжности и простоты является самым распространенным. Основным недостатком этого способа является то, что масло при эксплуатации редукторной передачи принудительно не охлаждается и не фильтруется. Это ведет к быстрому окислению масла и снижению качества его смазывающейспособности.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 05.06.04.00.00.00 ПЗ |
1)при v >1 м/с - за счет разбрызгивания масла зубчатыми колёсами - брызгами масла покрываются все детали передач и внутренние поверхности стенок крышки и корпуса редуктора, эти стекающие капли масла попадают в подшипники и смазывают их.
2) при V < 1м/с - консистентной смазкой, закладываемой при сборке узла. Подшипник в этом случае изолирован от картера мазеудерживающим кольцом, а от окружающей среды - подшипниковой крышкой.
В косозубых передачах при малых размерах шестерён (в случае вписывания шестерни в габарит подшипника) подшипник рядом с шестерней защищают маслоотражательным кольцом. Установка кольца позволяет защитить подшипник от продуктов износа зубчатых колёс, а также от действия направленного потока масла,сбрасываемого в сторону подшипника зубьями шестерни из зоны зацепления.
В сконструированном редукторе использован картерный способ смазки зацеплений. Параметры смазки приведены в таблице 3. Расчет требуемого количества масла произведён по зависимости V = (0,5...0,8)∙РДВ, дм3. Минимальный и максимальный уровни масла рассчитаны путем деления минимального и максимального объёма масла на площадь основания картера редуктора. Результаты вычислений сведены в таблицу 3.
Таблица 3 - Основные характеристики смазки зацеплений и опор валов редуктора
| Скорость скольжения | 5 м/с | |
| Максимальное контактное напряжение | 158 МПа | |
| Сорт применяемого масла | Индустриальное И -12А | |
| Кинематическая вязкость масла | 15∙106 м2/с | |
| Объём масляной ванны | Vmin=2,75 дм3 Vmax =4,4 ' тт и' ' ' так | дм3 |
| Минимальный уровень масла | 22 мм | |
| Максимальный уровень масла | 31 мм | |
| Способ смазки подшипниковых узлов | Разбрызгиванием |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 05.06.04.00.00.00 ПЗ |
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.
Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора,
начиная с узлов валов.
На ведущий вал насаживают шарикоподшипник роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80°-100°С.
В ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают червячное колесо до упора в бурт вала. Затем надевают распорную втулку и устанавливают роликоподшипники, предварительно нагретые в масле.
Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхность стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух цилиндрических штифтов, затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.
Перед установкой сквозных крышек в проточки закладывают резиновые манжетные уплотнения. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами. Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку. Затем ввертывают пробки маслоспускного отверстия и уровня масла.
Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона, закрепляют крышку болтами.
Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 05.06.04.00.00.00 ПЗ |
1.Н. Г.Новгородова Методические рекомендации и типовые задания на курсовое проектирование по дисциплинам «Детали машин», «Теоретическая и прикладная механика», «Техническая механика» для студентов всех форм обучения специальности 030500-Профоссиональное обучение. Екатеринбург: 2013-44с.
2. Н.Г. Новгородова, Л.Ф. Инжеватова, Е.С. Гурьев.
Методические указания к расчету зубчатых и червячных передач по дисциплинам «Детали машин», «Техническая механика» и «Теоретическая и прикладная механика». Екатеринбург. Рос. гос. проф.-пед. ун-т, 2010.-48с.
3. Курсовое проектирование деталей машин. Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальных техникумов/С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – 2 – е изд., перераб. и доп.-м.: Машиностроение, 1988-416с.
4. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Высш. шк., 1990. – 399 с., ил.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 151 | Нарушение авторских прав