КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Длина вала между опорами для косозубой передачи определяется в результате эскизной компоновки передачи и корпуса редуктора. 2 страница
при z=ℓ1; M(2)x = 18,7·0,0349 + 196· ·0,1667= 17Нм; при z=ℓ1+ℓ2; M(2)x = 18,7 · 0,07+196· ·0,1667–505,5 · 0,0349 = 0 Нм; M(2)у = RAX·z - Ft (z – ℓ1); при z=ℓ1; M(2)у = 688·0,0349= 24 Нм; при z=ℓ1+ℓ2; M(2)у = 688·0,0698 - 1375·0,0349= 0 Нм; M(2)z = Т2= - 114,6 Нм; участок 3-й: (ℓ1 +ℓ2) ≤ z < (ℓ1 + ℓ2 + ℓ3); M(3)x = RAу · z + F a · ·d2 - Fr· (z – ℓ1) + RBу· (z – ℓ1 – ℓ2) при z=ℓ1+ℓ2; M(3)x = 18,7 · 0,0698 +196 · ·0,1667- 505,5 ·0,0349 =0; при z=ℓ1+ℓ2+ ℓ3; M(3)x = 18,7· 0,169 +196· ·0,1667 - 505,5·0,1339 + 495,4 · 0,099 =0; M(3)у = RAX·z - Ft · (z – ℓ1) +RBX·(z – ℓ1 – ℓ2); при z=ℓ1+ℓ2; M(3)у = 688· 0,0698-1375·0,0349 = 0; при z=ℓ1+ℓ2+ ℓ3; M(3)у = 688 0,169 -1375·0,1339 + 687,6· 0,099 = 0; M(3)z = T2 = - 114,6 Нм. Так как все функции моментов линейны, графически они выражаются прямой линией, для нахождения которой достаточно определить значения в начале и в конце каждого участка. Вычисления удобнее производить, заполняя таблицу 6.2 расчетов по приведенной форме. Рис.4.2.2 Эпюры МХ(z), МУ(z), МZ(z) Т а б л и ц а 6.2 Значения изгибающих и крутящих моментов в поперечных сечениях вала
По рассчитанным значениям функций МХ, Н·м; МУ, Н·м; МZ, Н·м строят эпюры и определяют наиболее опасное сечение (рис.4.2.2). Из анализа эпюр следует, что опасным является сечение, проходящее через точку С, в котором МХ = 17 Н·м; МУ = 24 Н·м; МZ = 114,6 Н·м
4.2.4 Выбор материала. Расчет вала на статическую прочность Для большинства валов применяют термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х, механические характеристики которых приведены в таблице 43 [4]. Так как шестерня изготовлена как одно целое с валом, то материал вала В1 тот же, что и для шестерни: сталь 40Х, термообработка, улучшение и закалка; для заготовки диаметром d ≤ 120 мм (таблица 43) НВ=270;
σ =900 Н/мм2; σт = 750 Н/мм2; τт = 450 Н/мм2; σ-1 = 410 Н/мм2; τ-1 = 240 Н/мм2. Для изготовления выходного валов (В2) назначаем сталь 45 с характеристиками для заготовки с d ≤ 80 мм (таблица 43): НВ = 270; σ в = 900 Н/мм2; σт = 650 Н/мм2; τт = 390 Н/мм2; σ-1 =380 Н/мм2; τ-1 = 230 Н/мм2. Расчет выходного вала на статическую прочность производится по следующей методике: Условие прочности SТ ≥ [S]Т, где SТ – коэффициент прочности по текучести; [S]Т = 1,3…1,6 – допускаемый коэффициент запаса прочности по текучести. SТ = , W = - осевой момент сопротивления сечения вала; dк – диаметр участка вала для посадки колеса; М и = - результирующий изгибающий момент; М экв = - эквивалентный момент. После подстановки в расчетные формулы цифровых значений имеем: М и = Нм; Мэ = Нм; W = мм2; σ экв = Н/мм2; SТ = >> [S]Т = 1,3…1,6. Статическая прочность обеспечивается с большим запасом. 5 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ ВЫХОДНОГО ВАЛА При предварительной конструктивной проработке были выбраны типы подшипников и намечена схема их установки. Теперь необходимо определить силы, нагружающие подшипники, и произвести расчет на динамическую грузоподъемность.
5.1 Расчет шарикового радиального однорядного подшипника 5.1.1 Расчетная схема. Исходные данные Исходные данные (рис.5.1):
Рис. 5.1 Расчетная схема подшипника радиальная реакция подшипника считается приложенной к оси вала на середине ширины подшипника RrA = RrB = Н; подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии № 208 с параметрами d = 40 мм, Д = 80 мм, В = 18 мм, Сr = 32 кН, С0 = 17,8 кН; частота вращения вала n2 = 150 об/мин; нагрузка спокойная, переменная, реверсивная, с умеренными толчками; ресурс работы t = 30 000 часов. Внутреннее кольцо подшипника поставлено на вал с натягом и вращается вместе с валом, а наружное кольцо в корпусе неподвижное; схема установки подшипников на валах – враспор.
Расчет и выбор подшипников при частоте вращения вала (внутреннего кольца) n > 10 об/мин производится по динамической грузоподъемности.
5.1.2 Расчет динамической грузоподъемности Условие работоспособности подшипника по динамической грузоподъемности Сr = RЕ , (5.1) где Сr – расчетное значение динамической грузоподъемности, кН; [С]r – допускаемое (табличное) значение динамической грузоподъемности, кН; n2 – частота вращения выходного вала, об/мин; Lhтр – требуемая (расчетная) долговечность подшипника, равная ресурсу работы, час; а 23 – коэффициент, характеризующий совместное влияние на ресурс подшипника материала колец, тел качения и условий эксплуатации (для шарикоподшипников а 23 = 0,7…0,8); RE - эквивалентная динамическая нагрузка. Для подшипников шариковых радиальных однорядных при осевой силе F a = 0 нагрузка RЕ определяется по формуле RE = VXRrKБКТ, (5.2) где V – коэффициент вращения (V = 1 при вращении внутреннего кольца подшипника); Х – коэффициент радиальной нагрузки (так как R a = F a = 0, то Х =1); КБ – коэффициент безопасности (выбирается по таблице 41 [4], при умеренных толчках КБ = 1,4); КТ – температурный коэффициент (выбирается по таблице 42 [4], при t0 ≤ 1000С КТ = 1). В результате расчетов получим для подшипников шариковых радиальных однорядных выходного вала: эквивалентная нагрузка RE = 1,0 · 1,0 · 610 · 1,4 ·1,0 = 854 Н; расчетная динамическая грузоподъемность Сr = 854 Н ≈ 6 кН. Так как Сr = 6 кН < [С]r = 32 кН, то условие работоспособности выполняется. Определим долговечность подшипника Lh.тр = а 23 = 0,75 = 4384247 часов, что намного превышает заданный ресурс работы 30000 часов.
5.2 Расчет роликового конического подшипника 5.2.1 Расчетная схема. Исходные данные Исходные данные: RA = = 688,3 Н; RВ = = 843 Н; внешняя осевая сила F a = 196 Н; подшипники роликовые конические однорядные легкой серии 7208 со следующими параметрами (выбирается по таблице 39 [4]): d = 40 мм, Д = 80 мм, Т2 = 19,75 мм, Сr = 46,5 кН - базовая динамическая грузоподъемность, С0 = 32,5 кН - базовая статическая грузоподъемность, Y = 1,56– коэффициент восприятия осевой нагрузки, e = 0,38 – коэффициент осевого нагружения;
частота вращения вала n2 = 150 об/мин; нагрузка спокойная, переменная, реверсивная, с умеренными толчками; ресурс работы t = 30 000 часов. Внутреннее кольцо подшипника поставлено на вал с натягом и вращается вместе с валом, а наружное кольцо в корпусе неподвижное; схема установки подшипников на валах – враспор. Расчет и выбор подшипников производится по динамической грузоподъемности.
5.2.2 Расчет динамической грузоподъемности Определяем осевые соотношения Rs от радиальных сил нагружения и суммируем с внешней осевой силой F a. RS = 0,83 e RA(B) = 0,83·0,38·843 = 265,9 H; R a = Rs + F a 2 = 265,9 + 196 = 461,9 H. Для нормальной работы роликового конического подшипника необходимо, чтобы в опоре осевая сила, нагружающая подшипник, была не меньше осевой составляющей от действия радиальных нагрузок. R a ≥ RS 461,9 ≥ 265,9 Вычисляем эквивалентную нагрузку по формуле: RE = (V·X·RB + Y·R a) · Kσ · KT, где V – коэффициент вращения (V = 1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно радиальной нагрузки и V = 1,2 при вращении наружного кольца); Х – коэффициент нагружения (для конических роликовых подшипников принимают равным Х = 0,4); Кσ – коэффициент безопасности принимают по таблице 41 [4], в зависимости от вида нагружения и области применения (Кσ = 1,3 …1,5); КТ – температурный коэффициент выбирается по таблице 42 [4], а так как в рассматриваемом примере температура масла в картере редуктора не должна превышать 1000С, то КТ = 1,0. При этих условиях для роликовых конических подшипников эквивалентная нагрузка: RE = (1·0,4·843+ 1,56·461,9) ·1,4·1,0 ≈ 1480,9 Н. Определяем расчетную долговечность (ресурс) подшипника Lh = a 23 , где а 23 = 0,6…0,7 – коэффициент совместного влияния для роликовых конических подшипников; Р = 10/3 – показатель степени для роликовых конических подшипников. После подстановки значений: Lh = 0,65 часов. Определяем действительную грузоподъемность подшипника. Требуемое расчетное значение динамической нагрузки: Сr тр = RE кН. Сr = 10,8 кН < [С]r = 46,5 кН Роликовый конический подшипник легкой серии пригоден, так как
Lh = 6,97·106 ≥ LhТР = 30000 час и Сr = 10,8 кН < [С]r = 46,5 кН. 6 РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЯ ВАЛ-СТУПИЦА ВЫХОДНОГО ВАЛА Рассмотрим расчет на примере шпоночного соединения. В передачах редукторов наиболее широкое применение находят призматические шпонки как со скругленными, так и с плоскими торцами. По условиям установки предпочтение отдают шпонкам со скругленными торцами. 6.1 Расчетная схема. Исходные данные Исходные данные (рис.6.1): вращающий момент на выходном валу Т2 = 114,6 Н∙м; диаметр участка вала для установки колеса dк = 47,5мм; ширина зубчатого колеса в 2 = 36 мм; материал ступицы (колеса) – сталь.
Рис.6.1 Расчетная схема шпоночного соединения
6.2 Выбор и расчет основных параметров шпонки Для передачи вращающего момента Т2 = 114,6 Н∙м от зубчатого колеса к выходному валу применим призматическую шпонку. Ширину в и высоту h шпонки, а также глубину паза на валу t1 и в ступице t2 выбирают стандартными в зависимости от диаметра вала dк по таблице 48 [4]. Расчетная (рабочая длина шпонки ℓр определяется расчетом по напряжению смятия [σ]см или выбирается в зависимости от длины ступицы (ширины зубчатого колеса). Обычно полная стандартная длина шпонки ℓ на 5…10 мм меньше длины ступицы. По таблице 48 [4] для dк = 47,5 мм находим: в = 14 мм, h = 9 мм, t1 = 5,5 мм, t2 = 3,8 мм, ℓ = в 2 – (5…10)мм = 36-7=29 мм. Из ряда стандартных длин (таблица 1 [4]) выбираем ℓ = 30 мм. Расчетная длина шпонки ℓр = ℓ - в = 30 – 14 = 16 мм. Проверочный расчет шпоночного соединения на прочность: на смятие рабочих граней шпонки по условию σсм = [σсм], σсм = Н/мм2, где [σсм ] = (110…190) Н/мм2 – для стальных ступиц. Условие прочности по напряжениям смятия выполняется, так как σсм = 86,2 Н/мм2 < [σ]см = 150 Н/мм2 (по среднему значению); на срез шпонки по условию τср = [τср ], τср = Н/мм2, где [ τср ] = (40…70) Н/мм2 – для сталей при реверсивной нагрузке. Условия прочности выполняются, так как τср = 21,5 Н/мм2 < [ τср ] = (40…70) Н/мм2. Проверочный расчет шпонки на срез можно считать условным, так как это условие прочности учтено при стандартизации шпонок. Однако, при ударных нагрузках срез шпонки вполне возможен. 7 ВЫБОР МУФТЫ ВХОДНОГО ВАЛА Муфты выбираются стандартными в зависимости от передаваемого вращающего момента, диаметра вала и частоты вращения. Для проектируемого электромеханического привода выберем муфту для соединения вала электродвигателя с цилиндрическим концевым участком входного вала редуктора. Для таких соединений чаще применяются компенсирующие муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП). Исходные данные: Т1 = 23,9 Н∙м – номинальный вращающий момент на входном валу; d = 19 мм; n1 = 750 об/мин – частота вращения входного вала; Тр = КТ1 = 2 · 23,9 = 47,8 Н∙м – расчетный вращающий момент, где К – коэффициент режима работы. При переменной средней нагрузке К=1,5…2,0 (таблица 47 [4]). Условие выбора типоразмера муфты Тр ≤ [Т], где [Т] – допускаемый муфтой вращающий момент (табличное значение). По таблице 46 [4] выбираем МУВП, для которой [Т] = 63 Н∙м. Параметры муфты: Т = 63 Н∙м, n ≤ 6000 об/мин, d = 20 мм, ℓцил = 36 мм, dп = 10 мм, ℓвт = 15 мм, zвт = 6, dо = 20 мм, L = 76 мм, Д = 100мм, Д0 = 71 мм. Соединения полумуфт с валами: шпоночное с фиксацией винтами. Проверочный расчет резиновых втулок на смятие σсм = ≤ [σсм ], σсм = Н/мм2, где [σсм] = 2 Н/мм2 – допускаемое напряжение смятия резиновых втулок. Условие прочности на смятие выполняется, так как σсм = 1,5 Н/мм2 < [σсм] = 2 Н/мм2. 8 ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОРПУСА РЕДУКТОРА Корпусные детали имеют, как правило, сложную форму, поэтому изготовляют их чаще всего литьем, в редких случаях методом сварки (при единичном и мелкосерийном производстве). Наиболее распространенным материалом для литых корпусов является чугун (например, СЧ 15), при необходимости уменьшить массу – легкий сплав. Например - силумин.
8.1 Основные параметры корпуса редуктора Корпуса редукторов, как правило, разъемные, т.е. включают корпус (основание) и крышку. Корпусная деталь состоит из стенок, бобышек, фланцев, ребер и других элементов, соединенных в единое целое (рис.8.1).
Рис.8.1 Корпус редуктора Толщину стенки корпуса находят по формуле δ = 1,8 ≥ 6 мм, где Т2 – вращающий момент на выходном валу, Н∙м. Толщина стенки крышки δ1 = (0,9…1,0) δ. Толщина фланца корпуса (основания) в = 1,5 δ. Толщина фланца крышки в 1 = 1,5 δ1. Ширина фланца ℓ = (2…2,2) δ. Диаметр крышки подшипника Дк = 1,25Д + 10 мм, где Д – наружный диаметр подшипника. Диаметр болтов (винтов) для соединения крышки с корпусом d = 1,25 10 мм. Расстояние между стяжными винтами (болтами) ≈ 10 d. Крышку фиксируют относительно корпуса двумя штифтами, устанавливаемыми по срезам углов крышки. Диаметр фундаментных болтов для крепления редуктора к плите или раме dф = 1, 25d. Число фундаментных болтов при а ≤ 250 мм равно 4, при а > 250 мм равно 6. Масло заливают через верхний люк. Толщина крышки люка (обычно с фильтром) δк = (0,01…0,012) L ≥ 3 мм. Для замены масла в нижней части корпуса предусматривается сливное отверстие, располагаемое ниже уровня днища. Дно корпуса с уклоном 0,5…10 в сторону сливного отверстия. Для переноса редуктора применяют проушины, отливая их заодно с крышкой или рэм-болты. При необходимости корпус усиливают ребрами жесткости. 8.2 Расчет стаканов подшипников В стаканах обычно размещают подшипники фиксирующей опоры вала – червяка и опоры вала конической шестерни. Но поскольку наличие стакана упрощает установку вала в корпусе, то стаканы могут использоваться и в других редукторах. Стаканы обычно выполняют литыми из чугуна марки СЧ15. Толщину стенки стакана δ принимают в зависимости от диаметра отверстия Д под подшипник по таблице 7. Таблица 7 Толщина стенки стакана под подшипник
Толщина фланца δ2 ≈ 1,2δ. Диаметр фланца стакана Дф = Д + 2δ + (4…4,4)d, где Д – наружный диаметр подшипника; d – диаметр винтов для крепления стакана к корпусу, определяемый по таблице 8. Таблица 8 Размеры винтов для крепления стакана к корпусу
8.3 Эскиз корпуса редуктора Корпуса современных редукторов очерчены плоскими поверхностями, выступающие элементы (например, бобышки подшипниковых гнезд, ребра жесткости) устранены с наружных поверхностей и введены внутрь корпуса, лапы под болты крепления редуктора к плите (раме) не выступают за габариты корпуса, проушины для подъема и транспортирования редуктора отлиты за одно целое с корпусом. Для удобства сборки корпус выполняют разъемным. Плоскость разъема проходит через оси валов. Нижнюю часть называют корпусом, верхнюю – крышкой корпуса. Для стыковки корпуса и крышки по всему контуру плоскости разъема выполняют фланцы, соединение осуществляется болтами или винтами.
8.4 Система смазки и уплотнения Для смазывания передач применяют картерную систему. В корпус редуктора заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки и стекает в нижнюю его часть. Принцип выбора сорта масла следующий: чем выше контактные давления в зубьях, тем большей вязкостью должно обладать масло, чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла. Рекомендуемые сорта смазочных масел для цилиндрических зубчатых передач приведены в таблице 9. Таблица 9 Сорта смазочных масел для цилиндрических зубчатых передач
Примечание. В обозначениях масел: И- индустриальное; Г – принадлежность к группе по назначению (гидравлическое); А,С – принадлежность к подгруппе по эксплуатационным свойствам (А- масло без присадок; С – масло с присадками); число – класс кинематической вязкости.
Предельно допустимые уровни погружения колес цилиндрического редуктора в масляную ванну 2m ≤ hМ ≤ 0,25 d2, где m – модуль зацепления; d2 – делительный диаметр колеса. Для слива масла при замене в корпусе предусматривают сливное отверстие, закрываемое пробкой. Для наблюдения за уровнем масла в корпусе устанавливают указатели в виде круглых или удлиненных окошек или жезловых (щупы). При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса. Это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого в верхних точках крышки устанавливают отдушины. Для предохранения от вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также для защиты их от попадания извне пыли и влаги применяются уплотнительные устройства. В редукторах наиболее распространены манжетные уплотнения (рис.8.2). Манжетные уплотнения выбираются по таблице 24.26, стр. 473 [3] Манжета состоит из корпуса 1, изготовленного из бензомаслостойкой резины, каркаса 2, представляющего собой стальное кольцо Г-образного сечения и браслетной пружины 3. Манжету обычно устанавливают рабочей кромкой внутрь корпуса так, чтобы обеспечить к ней хороший доступ масла.
Рис.8.2 Манжетное уплотнение 9 СБОРКА И ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕДУКТОРА Содержание материальной части боевой техники постоянно в исправном состоянии обеспечивается системой технического обслуживания в установленные сроки. Техническое обслуживание подразделяется на следующие виды: контрольный осмотр (КО); текущее обслуживание (ТеО); техническое обслуживание №1 (ТО-1); техническое обслуживание №2 (ТО-2); сезонное обслуживание (СО). Контрольный осмотр производится перед выходом техники из парка (марш, стрельба, учения и т.п.). При контрольном осмотре проверяется надежность стопорения мехнизмов наведения. Текущее обслуживание проводится после проведения учений, занятий, стрельб, а также не реже одного раза в две недели, если техника не использовалась. При текущем обслуживании производится наружный осмотр подъемного и поворотного механизмов, при необходимости доливается масло в картер редуктора. ТО-1 проводится в целях периодической проверки техники с частичным опробованием ее узлов в работе. ТО-2 проводится в целях полной проверки оборудования в работе, проверки отдельных узлов в разобранном виде, выявления и устранения неисправностей. При сезонном обслуживании проверяется наличие влаги в масле редуктора и при необходимости масло заменяется. Для этого необходимо слить старое масло, промыть полость редуктора веретенным маслом АУ ГОСТ 1642-50 и залить новое масло. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В рекомендациях для выполнения курсового проекта наряду с теоретическим обоснованием были произведены все необходимые расчеты для конструирования электромеханического привода с одноступенчатым цилиндрическим редуктором механизма наведения артиллерийского орудия. Приведен пример общего расчета привода, расчета цилиндрической прямозубой и косозубой передачи, эскизного проектирования передачи, проверочного расчета выходного вала, выбора и проверочного расчета подшипников выходного вала, расчета соединения вал – ступица выходного вала, выбора муфты входного вала, конструктивной разработки и эскизного проектирование корпуса редуктора. Рассмотрены особенности эксплуатации редуктора.
Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 828; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |