В проектируемых редукторах рекомендуется применять термически обработанные среднеуглеродистые и легированные Стали 40Х. Поэтому быстроходный вал будет изготовлен из Стали 40Х с термообработкой – улучшение.
Конструирование быстроходного вала.
,
где – допускаемое напряжение на кручение. Для быстроходных валов напряжения на кручение назначается меньшие, чем для тихоходных.
– крутящий момент на валу,
;
– длина входных (выходных) концов вала:
Округляем до 60 мм
– диаметр вала под уплотнение и подшипник:
,
где – высота буртика (значение берется из таблицы), мм.
Округляем до 50 мм
– длина вала под уплотнение и подшипник:
– диаметр вала под колесо:
,
где – координата фаски подшипника (значение берется из таблицы).
Округляем до 58 мм
– длина вала под колесо:
l3-определяется графически
- диаметр вала под уплотнение и подшипник:
– длина вала под уплотнение и подшипник:
Конструирование тихоходного вала.
Тихоходный вал будет изготовлен из Сталь 40Х с термообработкой – улучшение.
Определяем геометрические параметры ступеней вала:
– диаметр под полумуфту:
,
– длина входных (выходных) концов вала:
– диаметр вала под уплотнение и подшипник:
,
где – высота буртика (значение берется из таблицы), мм.
Округляем до 75 мм
– длина вала под уплотнение и подшипник:
Округляем до 115 мм
– диаметр вала под колесо:
,
где – координата фаски подшипника (значение берется из таблицы).
Округляем до 90 мм
– длина вала под колесо:
l3-определяется графически.
- диаметр вала под уплотнение и подшипник:
– длина вала под уплотнение и подшипник:
Округляем до 28 мм по стандартному ряду.
Рис.2. Типовые конструкции валов одноступенчатых редукторов:
а – быстроходный цилиндрического; б – тихоходный.
Предварительный выбор подшипников.
Для быстроходного вала выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники средней серии 310 со следующими характеристиками:
;
;
;
;
;
Для тихоходного вала выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники легкой серии 215 со следующими характеристиками:
;
;
;
;
Определение сил зацепления редукторной передачи.
Окружная сила определяется по формуле:
Радиальная сила определяется по формуле:
, где
– стандартный угол профиля зуба,
.
Осевая сила определяется по формуле:
Консольные силы от муфты определяются по формуле:
– на тихоходном валу;
Здесь должна быть схема нагружения валов
Расчетная схема валов редуктора
Определение реакций в опорах.
Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов (быстроходный вал).
1. Вертикальная плоскость
а) определяем опорные реакции:
Проверка:
б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях 1…4:
2. Горизонтальная плоскость
а) определяем опорные реакции:
Проверка:
б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных сечениях 1…4:
3. Строим эпюру крутящих моментов
4. Определяем суммарные радиальные реакции
5. Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях
Рис.3Схема нагружения и эпюры моментов быстроходного вала.
Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов(тихоходный вал).
1. Вертикальная плоскость
а) определяем опорные реакции:
Проверка:
б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях 1…4:
2. Горизонтальная плоскость
а) определяем опорные реакции:
Проверка:
б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных сечениях 1…3:
3. Строим эпюру крутящих моментов
4. Определяем суммарные радиальные реакции
5. Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях
Рис.4Схема нагружения и эпюры моментов тихоходного вала.
Расчет подшипников.
a) На быстроходном валу.
Для быстроходного вала выбраны радиальные шариковые однорядные подшипники средней серии 310:
Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:
При определении эквивалентной динамической нагрузки необходимо рассчитать следующее отношение , с помощью которого выбирается формула для определения эквивалентной динамической нагрузки.
, поэтому для расчета выбираем следующую формулу:
где – коэффициент вращения,
;
- радиальная нагрузка на подшипник, Н;
– коэффициент безопасности, определяется по таблице в зависимости от характера нагрузки и вида машинного агрегата,
;
– температурный коэффициент,
Определяем расчетную динамическую грузоподъемность:
,где
– эквивалентная динамическая нагрузка, Н
– показатель степени:
– для шариковых подшипников
– коэффициент надежности. При безотказной работе подшипников
– коэффициент, учитывающий влияния качества подшипника,
Условие выполняется.
Определяем базовую долговечность:
Условие выполняется.
b) На тихоходном валу.
Для тихоходного вала выбраны радиальные шариковые однорядные подшипники легкой серии 215:
Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:
При определении эквивалентной динамической нагрузки необходимо рассчитать следующее отношение , с помощью которого выбирается формула для определения эквивалентной динамической нагрузки.
, поэтому для расчета выбираем следующую формулу:
Определяем расчетную динамическую грузоподъемность:
Условие выполняется.
Определяем базовую долговечность:
Условие не выполняется, берем подшипник средней серии 315:
Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:
, поэтому для расчета выбираем следующую формулу:
Определяем расчетную динамическую грузоподъемность:
Условие выполняется.
Определяем базовую долговечность:
Условие выполняется