Литье в разовые песчаные формы

                          

где  – разрушающая нагрузка цепи:

 

-предварительное натяжение цепи от провисания:

 

– коэффициент  провисания:

 

- масса 1 м цепи:

 

а – межосевое расстояние:

 

 

 

- натяжение цепи  от центробежных сил, Н:

 

 

3. 16. Определим  силу давления цепи на вал  F_оп , H:

 

где  - коэффициент нагрузки вала:

                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Предварительный расчет валов. Выбор муфты

4. 1. Выбор материала  валов

Принимаем для валов сталь 45, термообработка – улучшение. Механические характеристики стали приведены  в таблице 4. 1.

Таблица 4. 1. Механические характеристики материала валов.

Марка стали	Диред, мм	Термообработка	Твердость заготовки		GВ	GT	G-1
			поверхность	сердцевина	Н/мм2
45	125	У	235 . . .  262		780	540	335

 

4. 2. Выбор допускаемых  напряжений на кручение

Проектный расчет валов выполняется  по напряжениям кручения, то есть при  этом не учитываются напряжение изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому для компенсации напряженности  этого метода расчета допускаемые  напряжения кручения применяют заниженными:

 

4. 3. Определение  диаметров ступеней валов

4. 3. 1. Быстроходный  вал .

Диаметр выходного конца  вала под полумуфту:

 

Принимаем , так как необходимо согласовать концы валов с диаметром полумуфты.

Диаметр вала под подшипниками:

 

Диаметр вала в месте посадки шестерен:

 

4. 3. 2. Промежуточный  вал 

Диаметр вала под подшипниками:

 

Принимаем мм.

Диаметр вала в месте посадки  шестерен:

 

4. 3. 3. Тихиходный вал

Диаметр выходного конца  вала под звездочку:

 

Принимаем

Диаметр вала под подшипниками:

 

Диаметр вала в месте посадки  шестерен:

 

4. 3. 4. Выбор муфты

Муфты выбирают по большему диаметру концов соединяемых валов  и расчетному моменту T_P , который должен быть в пределах номинального:

 

где  - коэффициент режима нагрузки:

 

- вращающий момент  на валу двигателя:

 

 

При d_ДВ=38 мм и Т_р=80,8 по ГОСТ 21424-15 принимаем. Муфта упругая втулочно-пальцевая 250-38-1.1-32  I-1 43 ГОСТ 21424-15.

5. Конструктивные  размеры элементов зубчатых колес,  корпуса и крышки редуктора

5. 1. Конструктивные  элементы зубчатых колес

5. 1. 1. Быстроходная  ступень

Шестерню выполняем насадной. Ее размеры:

 

 

 

Колесо штампованное. Его  размеры:

Шестерню выполняем насадной. Ее размеры:

 

 

 

 

Толщина диска С=0,3bw=0,3×36=11 мм.

5. 1. 2. Тихоходная  ступень

Конструктивные размеры  шестерни:

 

 

 

      

        

         Толщина диска С=0,3b₃=0,3×44=13 мм.

Конструктивные размеры  зубчатого колеса:

 

 

 

      

 

         Толщина диска С=0,3b₃=0,3×39=12 мм.

5. 2. Конструктивные  размеры корпуса  и крышки

Толщина стенки корпуса  и крышки редуктора:

 

 

Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса и нижнего пояса крышки:

 

Толщина нижнего пояса  корпуса:

 

Толщина ребер корпуса  и крышки:

 

Диаметры бортов:

- фундаментных:

 

 

- соединяющих крышку с  корпусом у подшипников:

 

 

- соединяющих крышку с  корпусом:

 

 

Ширина нижнего и верхнего колес основания корпуса:

 

Расстояние от наружной стенки корпуса до оси болта:

 

 

 

6. Первый этап  эскизной компоновки редуктора

6. 1. Предварительный  выбор подшипников качения

Принимаем для валов подшипники шариковые однорядные: для быстроходного  вала радиально-упорные средней  серии; для промежуточного вала радиально-упорные  средней серии; для тихоходного  вала шариковые радиальные средней  серии. Типоразмер подшипника определяем по диаметру вала в месте посадки  подшипника. Данные выбора приведены  в таблице 6. 1.

Табл. 6. 1. Параметры подшипников  качения [2, стр. 392, табл. П3]

Вал	Условное обозначение  подшипника	D	D	B	Грузоподъемность, кН
		Размер, мм			Cr	C0r
Б	36307	35	80	21	35,0	27,4
Пр	36307	35	80	21	35,0	27,4
Т	36310	50	110	27	59,2	48,8

 

6. 2. Эскизная компоновка  редуктора

Эскизная компоновка редуктора  устанавливает положение зубчатых колес быстроходной и тихоходной ступени, элемента открытой передачи и  муфты относительно опор. (подшипников); определяет расстояния l_Б, l_пр и l_m  между точками приложения реакций подшипников быстроходного, промежуточного и тихоходного валов, а также точки приложения силы давления цепной передачи F_ОП и муфты F_М на расстоянии  l_ОП и l_M от реакции смежного подшипника.

Эскизную компоновку выполняем  на листе миллиметровой бумаги в  масштабе 1:1 в следующей последовательности:

- проводим осевую линию  быстроходного вала и вычерчиваем  на ней контур шестерни конической  и подшипники в стакане, ступени  быстроходного вала;

- проводим осевые линии  промежуточного вала и тихоходного  вала;

- на осевых линиях валов  вычеркиваем зубчатые колеса  быстроходной и тихоходной ступеней;

- проводим внутреннюю  стенку редуктора на расстоянии а=10 мм от торцов ступиц зубчатых колес тихоходной ступени;

- торцы подшипников располагаем  на расстоянии x=10 мм от внутренней стенки редуктора;

- для определения расстояний  l_ОП и l_M вычеркиваем подшипниковые и выходные концы валов быстроходной и тихоходной ступени.

Замерами определяем расстояния, необходимые для дальнейшего  расчета пригодности подшипников, уточненного расчета валов:

 

 

 

7. Проверка долговечности  подшипников по динамической  грузоподъемности

7. 1. Определение  сил, действующих в зубчатых  зацеплениях и на валы

7. 1. 1. Быстроходная  ступень. Передача коническая  с круговым зубом

Окружная сила:

.

Радиальная сила:

 

;

Осевая сила :

 

.

7. 1. 2. Тихоходная ступень. Цилиндрическая прямозубая передача

Так как крутящий момент передается на тихоходный вал двумя  потоками, то в расчете принимаем  половину крутящего момента.

Окружная сила:

.

Радиальная сила:

 

Сила, действующая на вал  от цепной передачи :

 

Сила от муфты, действующая  на выходной конец быстроходного  вала:

 

 

7. 2. Определение  опорных реакций, возникающих  в подшипниковых узлах валов  и проверка долговечности подшипников

7. 2. 1. Быстроходный  вал

Составляем расчетную  схему вала (рис. 7. 1), определяем исходные данные для расчета.

=1740H;           

= 360 H;           =120 мм;

= 1392 H; а=62 мм;

697 H;          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7. 1. Расчетная  схема быстроходного вала.

 

Опорные реакции:

- горизонтальная плоскость:

          ;

;

 

;

;

 

Знак «минус» говорит  о том, что направление реакции   надо изменить на противоположное. Проверка:

 

 

- вертикальная плоскость:

 

;

 

 

;

 

Проверка:

 

Суммарные реакции:

 

 

Строим эпюры изгибающих элементов.

- горизонтальная плоскость:

Рассмотрим вал слева  направо.

Изгибающий момент на опоре 2.

 

Изгибающий момент в сечении  под шестерней.

 

Рассмотрим вал справа налево.

Изгибающий момент на опоре 2.

 

- вертикальная плоскость:

Рассмотрим вал слева  направо.

Изгибающий момент на опоре 1.

 

Изгибающий момент на опоре 2.

 

 

Рассмотрим вал слева  направо.

Изгибающий момент на опоре 2.

 

Строим эпюру крутящих моментов.

 

Пригодность подшипников  определяется условием:

 

Расчетная динамическая грузоподъемность определяется по формуле:

 

где  - эквивалентная динамическая нагрузка, Н;

- срок службы привода:

 

m – показатель степени для шариковых подшипников:

.

Эквивалентная динамическая нагрузка для радиально-упорных шариковых подшипников определяется отдельно для каждого подшипника и дальнейший расчет ведется для подшипника с большей эквивалентной нагрузкой.

Определяем коэффициент  влияния осевого нагружения:

 

Отношение

 

Осевые составляющие радиальных нагрузок:

 

 

Определяем осевые нагрузки подшипников. Так как , то 

Определяем отношения:

 

 

   x=0,45;

 

 

 

Так как , то подшипник непригоден.

Принимаем  конические роликоподшипники легкой  широкой серии 

№ 7507: d=35 мм;  D=72 мм; T=24,5мм; Cr=53 кН;

 

По ГОСТ 16162-85 для зубчатых редукторов Lh=10 Это значит, что за срок службы привода подшипники необходимо заменить несколько раз. Принимаем  Lh=10

Пересчитываем реакции вала

Расстояние между широкими торцами наружных колец подшипников:

 

Для конических подшипников 

 

 

Так как расстояние изменилось незначительно, то величины опорных реакций оставляет неизменными:

 

 

Осевые составляющие радиальных реакций:

 

 

Так как 

 

 

Определим отношения 

 

  

 

 

Дальнейший расчет ведем  на большей эквивалентной нагрузке :

 

 

Подшипник подходит.

7. 2. 2. Промежуточный  вал

Составляем расчетную  схему вала (рис. 7. 2) и определяем исходные данные для расчета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7. 2. Расчетная  схема промежуточного вала.

 

 

 

 

 

0;

 

 

Знак “-” говорит о том, что направление реакции надо изменить на противоположное.

Проверка:

 

+350,2=0;

- вертикальная плоскость:

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка:

 

=0;

Суммарные реакции:

 

 

Строим эпюры изгибающих моментов.

- горизонтальная плоскость:

Рассмотрим вал слева  направо.

Изгибающий момент в сечении  под шестерней.

 

Изгибающий момент под  зубчатым колесом.

 

.

Рассмотрим оставшуюся часть  вала справа налево.

Изгибающий момент под  шестерней.

.

Изгибающий момент под  зубчатым колесом.

 

- вертикальная плоскость:

Рассмотрим вал слева  направо.

Изгибающий момент в сечении  под шестерней.

 

Изгибающий момент в сечении  под зубчатым колесом.

 

Рассмотрим оставшуюся часть  вала справа налево.

Изгибающий момент в сечении  под шестерней.

 

Изгибающий момент в сечении  под зубчатым колесом.

 

Строим эпюру моментов Э_Т , .

Пригодность подшипников  промежуточного вала определяется условием

Расчетная динамическая грузоподъемность определяется по формуле:

 

=

= 10

Эквивалентная динамическая нагрузка R_E для радиально-упорных подшипников определяем отдельно для каждого подшипника и дальнейший расчет ведется для подшипника с большей эквивалентной нагрузкой:

 

Определяем коэффициент  влияния осевого нагружения.

Отношение .

Осевые составляющие радиальных нагрузок:

 

 

Так как 

 

 

Определим отношения

 

  

                     

 

 

 

 

Подшипник подходит.

7. 2. 3. Тихоходный  вал.

Составляем расчетную  схему вала (рис. 7. 3) и определяем исходные данные для расчета:

  

 =62 мм;

              

Опорные реакции:

- горизонтальная плоскость:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.3. Расчетная схема тихоходного вала.