Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников

2.3.1 Общие сведения

Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость.

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), то есть при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений).

Допускаемые напряжения при кручении применяют заниженными: [τ]_k = 10...20 МПа. При этом меньшее значение [τ]_k - для быстроходных валов, больше [τ]_k - для тихоходных.

2.3.2 Материалы и допускаемые напряжения для валов редуктора

Выбираем материал такой же, как для зубчатых колес: сталь 40ХН, термообработка - улучшение.

Допускаемое напряжение на кручение примем: для быстроходного (ведущего) вала [τ_k1] = 15 МПа; для тихоходного (ведомого) вала [τ_k2] = 20 МПа.

Ведущий вал.

2.3.3 Диаметр выходного конца с учетом ослабления сечения

d_b1 = ³√M₁ ∙ 10³ / 0,2[τ_k1] + 10%=³√126,820/0,215+10%=38,28 мм (60)

Полученный результат округляют до ближайшего значения из стандартного ряда.

Принять d_b1= 38 мм.

2.3.4 Диаметр под подшипник

d_П1 = d_b1+ 3 =38+3=41 мм принимаем 45 мм. (61)

2.3.5 Диаметр под колесо

d_к1 = d_П1 + 5=45+5=50 мм (62)

Ведомый вал.

2.3.6 Диаметр выходного конца с учетом ослабления сечения

d_b2 = ³√(M₂ ∙ 10³ / 0,2[τ_k2] + 10% =³√(507,28∙ 10³ /0,2∙ 20+10%=55,55мм (63)

Принять d_b2 = 53 мм.

2.3.7 Диаметр под подшипник

d_П2 = d_b2 + 5=53+5=58 мм принимаем 60. (64)

2.3.8 Диаметр под колесо

d_k2 = d_П2 + 5=60+5=65 мм (65)

Таблица 7 - Параметры валов, мм

Параметр	Валы	Материал
ведущий	ведомый
обозначение	значение	обозначение	значение
Диаметр выходного конца	db1		db2
Диаметр под подшипник	dП1		dП2
Диаметр под колесо	dк1		dk2

2.3.9 Подбор подшипников.

Выбор наиболее рационального типа подшипника зависит от многих факторов: передаваемой мощности редуктора, типа передачи, соотношения сил в передаче, частоты вращения внутреннего кольца подшипника, требуемого срока службы, приемлемой стоимости, схемы установки.

Принять для ведущего вала – 45мм; для ведомого вала – 60 мм.

Таблица 8 – Параметры подшипников.

Параметр	Валы
быстроходный	тихоходный
Обозначение	Значение	Обозначение	Значение
Наружный диаметр, мм	D1		D2
Внутренний диаметр, мм	dП1		dП2
Ширина подшипника, мм	В1		В2
Статическая грузоподъёмность, кН	С01	20,1	С02
Динамическая грузоподъёмность, кН	С1	36,4	С2
Марка подшипника	ГОСТ 7242 - 81	ГОСТ 7242 - 81

2.3.10 Расчёт клиноременной передачи.

Клиноременная передача относится к передачам гибкой связью, в которой момент передаётся за счёт сил трения. Ременные передачи относятся к категории быстроходных передач, и поэтому в проектируемых приводах они приняты первой ступенью.

Расчёт ременных передач проводится в два этапа: первый – проектный расчёт с целью определения геометрических параметров передачи; второй – из условия тяговой способности ремня определяют количество ремней.

Данные для расчёта

P_ДВ = 4 кВт – мощность двигателя

n_ДВ= 949 об/мин – частота вращения двигателя

u_Р.П. = 3,15 – передаточное число ременной передачи

M_ДВ =40,26Нм – вращающий момент двигателя

2.3.11 Сечение ремня

Сечение ремня выбираем по номограмме в зависимости от мощности и частоты вращения двигателя

Принять сечение А.

2.3.12 Расчётный диаметр ведущего шкива

D₁ = (3…4) ³√ M_ДВ=(3…4) 3,4=100…136 мм, (66)

где M_ДВ = 40,26 · 10³Н∙мм – момент на двигателе.

Принять D₁ = 100 мм.

2.3.13 Диаметр ведомого шкива

D₂ = D₁ · u_Р.П. (1 – ε) =110·3,15·(1-0,01)=343 мм, (67)

где ε = 0,01 – коэффициент скольжения.

Принять D₂ = 343 мм.

2.3.14 Фактическое передаточное число

u_Р.П.^фак= D₂ / D₁ (1 – ε)=343/11(1-0,01)=30,8 (68) Отклонение от заданного передаточного числа

Δu = u_Р.П.^фак- u_Р.П. / u_Р.П.^фак·100% =30,8 -3,15/3,15·100%=0,08% < 3%,

что вполне допустимо.

Принимаем окончательно D₁ = 100 мм, D₂ = 343 мм.

2.3.15 Ориентировочно межосевое расстояние

аω_Р.П.^min= 0,55 (D₁ + D₂) + Т₀= 0,55(100+343)+8=251,6 мм, (69)

где Т₀= 8мм – высота сечения клинового ремня

аω_Р.П.^max= D₁ + D₂ =100+343=443 мм. (70)

Принимаема ω_Р.П. = 400мм.

2.3.16 Расчётная длина ремня

L_Р = 2 аω_Р.П. + π/2 (D₁ + D₂) + (D₂ – D₁)² / 4аω_Р.П=

2·400+3,14/2(100+343)+(343-100)² /4·400=800+1391+37=2228 мм (71)

Принимаем L_Р =2240 мм ГОСТ 1284.1 – 80.

2.3.17 Уточняем межосевое расстояние

аω_Р.П.^фак= 0,25 ((L_Р – 0,5π (D₁ + D₂) + √(L_Р - 0,5π (D₁ + D₂))² – 2(D₂ – D₁)²)=0,25·((2240-695,5+Ö(2240-695,5))²-2(243)²)= 662,7 мм (72) 2.3.18 Угол обхвата ремнём ведущего шкива

α₁ = 180⁰ – 57⁰ (D₂ – D₁) / аω_Р.П.^фак= 123·243/662,7= 45> 120⁰, (73) следовательно условие соблюдено.

2.3.19 Скорость ремня

v = πD₁· n_ДВ / 60·10³ = /60000=17 < 25 м/с, условие соблюдено (74)

2.3.20 Допускаемая мощность, передаваемая одним клиновым ремнём

[Р_Р.П.] = [P₀] · С_Р ∙ Сα ∙ С_L ∙Cz = 0,72∙ 0,9 ∙ 0,98 ∙0,9 ∙ 0,97 = 0,5кВт,

где [P₀] =0,72кВт – допускаемая приведённая мощность, передаваемая одним клиновым ремнём;

С_Р= 0,9 – коэффициент динамичности нагрузки и длительности работы;

Сα = 0,98 – коэффициент угла обхвата;

С_L = 0,97 – коэффициент влияния, отношение расчётной длины ремня к базовой;

Cz = 0,9 – коэффициент числа ремней в комплекте клиноременной передачи.

2.3.21 Количество ремней

z = P_ДВ / [Р_Р.П.] = 4 / 0,5= 8, (75)

где P_ДВ = 4 кВт – мощность двигателя.

Принять z = 8 ремня.

2.3.22 Натяжение ветви клинового ремня

F₀ = 850 ∙ P_ДВ ∙С_Р ∙ С_L/ z ∙ v ∙ Сα + Qv² =850∙4∙0,9∙0,97/8∙17∙0.98+0,18∙289=

=1600 H (76)

где P_ДВ = 4кВт – мощность двигателя,

С_Р= 0,9 – коэффициент динамичности нагрузки;

С_L = 0,97 – коэффициент влияния, отношение расчётной длины ремня к базовой;

z = 8– количество ремней;

v =17 м/с – скорость ремня;

Сα = 0,98 – коэффициент угла обхвата;

Q = 0,18Н∙с/м² – коэффициент, учитывающий центробежную силу.

2.3.23 Сила давления на вал

F_ОП = 2F₀ ∙ z ∙ sinα₁/2 =3600∙8∙0,7/2=10080 Н, (77)

где F₀ = 1600Н – натяжение ветви клинового ремня

z = 8– число ремней,

α₁ = 45⁰ – угол обхвата ремнём ведущего шкива.

2.3.24 Ширина шкива

Вш = (z – 1) ∙ P + 2f =7∙15+20=125мм, (78)

где P =15 мм – размеры средней канавки,

f = 10 мм – размеры крайней канавки.

Принять Вш = 125мм, тогда ширина ремней b = 116мм.

Таблица 4 – Параметры клиноременной передачи

Параметр	Обозначение	Значение	Параметр	Обозначение	Значение
Межосевое расстояние, мм	аωР.П.		Диаметр ведущего шкива, мм	D1
Длина ремня, мм	Lр.		Диаметр ведомого шкива, мм	D2
Угол обхвата ведущего шкива, град	α1		Начальное натяжение ремня, Н	F0
Ширина шкива, мм	Вш		Сила давления ремня на вал, Н	F0П
Ширина ремня, мм	b		Передаточное число ременной передачи uР.П. = 3,15
Передача гибкой связью (открытая)	Ремень A-2240 T ГОСТ 1284.1 – 80

Дата добавления: 2015-06-30