Привод механический

 

Проверочный расчет выполняют по условию

 

2.2 Расчет быстроходной  ступени

 

2.2.1 Выбор материала червяка  и червячного колеса.

Принимаем материал червяка – сталь 40Х, закалка ТВЧ до твердости Н₁=45…50HRC_э с последующим шлифованием и полированием витков. Тип червяка – эвольвентный (ZI).

Скорость скольжения

В качестве венца червячного колеса принимаем безоловянную бронзу БрО10Ф1: способ отливки – в песок;

 

2.2.2 Определение допускаемых контактных напряжений при расчете передачи на сопротивление усталости активных поверхностей зубьев червячного колеса.

 

2.2.3 Определение основных параметров  червячной передачи.

Принимаем число витков червяка 

Число зубьев червячного колеса

Т.к. , то подрезание зубьев отсутствует.

Коэффициент диаметра червяка

Минимально допустимое значение

Принимаем стандартное значение Тогда

Приведенный модуль упругости:

Предварительная величина межосевого расстояния

Принимаем стандартное число 

Предварительная величина модуля зацепления

Принимаем стандартное  значение

Коэффициент смещения

Необходимо выполнение условия

Условие не выполняется.

Принимаем

Что допустимо.

Уточним передаточное число

Отклонения от ранее  принятой величины 2%, что допустимо.

Размеры нарезанной части  червяка:

делительный диаметр 

начальный диаметр 

 

делительный угол подъема линии  витков

начальный угол подъема  линии витков

высота головки витков

диаметр вершин витков

коэффициент высоты ножки 

высота ножки витков

диаметр впадин витков

При

при

В качестве расчетной величины принимаем наибольшее значение

При для шлифуемого червяка увеличиваем

Принимаем 88 мм.

Размеры венца червячного колеса:

делительный диаметр 

начальный диаметр 

коэффициент высоты головки зубьев

высота головки зубьев

диаметр вершин зубьев колеса в среднем сечении 

коэффициент высоты ножки 

высота ножки зубьев

диаметр впадин зубьев колеса в среднем сечении

 

наибольший диаметр червячного колеса

Ширина венца

Принимаем

Условный угол обхвата  червяка венцом колеса:

 

2.2.4 Проверочный расчет передачи  на сопротивление контактной  усталости активных поверхностей  зубьев червячного колеса.

Окружная скорость червяка

Скорость скольжения

что незначительно отличается от предварительно рассчитанной Оставляем без изменения ранее принятый материал.

Принимаем угол трения между стальным червяком и колесом из бронзы .

Тогда КПД червячной передачи

Уточним вращающий момент на валу червячного колеса

Коэффициент динамической нагрузки

 

Коэффициент концентрации нагрузки

Коэффициент расчетной  нагрузки

Торцевой коэффициент  перекрытия в средней плоскости  червячного колеса

Расчетное контактное напряжение

Условие сопротивления  контактной усталости значит условие выполняется.

 

2.2.5 Определение допускаемых  напряжений изгиба при расчете  зубьев колеса на сопротивление  усталости при изгибе.

Суммарное число циклов перемены напряжений

Коэффициент эквивалентности 

Эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы

Коэффициент долговечности при  расчете зубьев колеса на сопротивление  усталости при изгибе

При этом должно выполнятся условие

Данное условие выполняется.

 

Тогда

 

2.2.6 Проверочный расчет зубьев  червячного колеса на сопротивление  усталости при изгибе.

Окружная сила на червячном колесе

Эквивалентное число зубьев колеса

Коэффициент формы зуба червячного колеса

Коэффициент расчетной  нагрузки

Нормальный модуль

Напряжение изгиба зубьев колеса

 

2.2.7 Проверочный расчет  передачи на контактную прочность при кратковременной перегрузке.

Предельно допускаемые  контактные напряжения

Максимальное контактное напряжение при кратковременной  перегрузке

2.2.8 Проверочный расчет  передачи на изгибающую прочность при кратковременной перегрузке.

Предельно допускаемые  напряжения изгиба

 

Максимальное напряжение изгиба при  кратковременной перегрузке

 

3 Выбор типов подшипников качения для опор валов редуктора и схем их установки

 

3.1 Вал быстроходный

 

Подшипники вала червяка  установлены по схеме рис. 3.1 (одна опора фиксирующая сдвоенная, вторая - плавающая). В качестве фиксирующей опоры принимаем конические роликоподшипники, которые устанавливаем в стакан и регулируем зазоры в них набором тонких металлических прокладок, размещаемых между фланцами подшипниковой крышки и стакана. Внутренние кольца подшипников поджаты к ступени вала круглой шлицевой гайкой с многолапчатой стопорной шайбой. Для того, чтобы шлицевая гайка не касалась сепаратора, выступающего за пределы наружного кольца, между торцами внутреннего кольца левого подшипника и гайки установлена дистанционная втулка. В качестве плавающей опоры используется радиальный шарикоподшипник, внутреннее кольцо которого закреплено на валу с помощью пружинного упорного плоского кольца. Т.к. окружная скорость погруженного в масло колеса менее 1 м/с, то подшипники смазываем пластичным смазочным материалом. Для изолирования подшипниковых узлов от внутренней полости редуктора используем стальные уплотнительные шайбы. В качестве наружных уплотнений подшипниковых узлов используем резиновые армированные манжеты. Подшипниковые крышки привертные.

 

3.2 Вал промежуточный

 

Подшипники промежуточного вала установлены по схеме рис. 3.2 (враспор). В качестве опор принимаем конические роликоподшипники, регулируем зазоры, в которых набором тонких металлических прокладок, размещаемых между фланцами подшипниковой крышки и корпуса.

 

Внутренние кольца подшипников  упираются в ступени вала.

Для изолирования подшипниковых  узлов от внутренней полости редуктора  используем стальные уплотнительные шайбы. Подшипниковые крышки привертные.

 

3.3 Вал тихоходный

 

Подшипники тихоходного  вала установлены по схеме рис. 3.3 (враспор). В качестве опор принимаем конические роликоподшипники, регулируем зазоры, в которых набором тонких металлических прокладок, размещаемых между фланцами подшипниковой крышки и корпуса. Внутренние кольца подшипников упираются в ступени вала. Для изолирования подшипниковых узлов от внутренней полости редуктора используем стальные уплотнительные шайбы. Подшипниковые крышки привертные.

      Рис. 3.1 

      Рис. 3.2

      Рис. 3.3

 

4 Проектный расчет и разработка конструкций валов редуктора. Выбор типоразмеров подшипников качения и муфт

 

4.1 Вал быстроходный

 

Размеры вала электродвигателя 4А100S2У3 диаметр длина

Определение диаметра концевого  участка при 

Т.к. входной конец  данного вала соединяется с валом  электродвигателя посредством муфты, то необходимо выдержать соотношение

По ГОСТ 12081 – 72 принимаем  размеры конца вала червяка(первой ступени): диаметр  длина (исполнение 2 - короткие).Крепление полумуфты с коническим отверстием на конце вала червяка будем осуществлять с помощью гайки М16×1,5 со стопорной шайбой. Поэтому принимаем конец вала червяка типа 1. Принятый диаметр соответствует табличному значению для муфты МУВП.

Диаметр второй ступени  принимаем  что соответствует размерам стандартной манжеты, устанавливаемой в подшипниковой крышке на второй ступени.

Определим диаметр третьей  ступени, на которой выполняется резьба для круглой шлицевой гайки. Ближайшей большей по отношению к является резьба М33×1,5. Однако диаметр ступени перед данной резьбой должен быть не более 29,5 мм. В нашем случае размер данной ступени составляет 30 мм, что недопустимо. Окончательно принимаем, что на третьей ступени будет выполнена резьба М36×1,5.

 

На четвертой ступени вала устанавливаются  конические роликоподшипники, которые  при сборке вала должны свободно проходить  над третьей ступенью. Принимаем  что соответствует диаметрам подшипников. Выбираем предварительно конические роликоподшипники средней серии 7308 (ТУ 37.006.162-89).

Пятая ступень вала является буртиком для подшипника 7308. Стандартный  размер буртика для этого подшипника Т.к. для червяка , то с целью обеспечения свободного выхода инструмента при нарезании витков ( ) принимаем окончательно .

Размеры нарезаемой части  червяка (шестая ступень):

Размеры остальных ступеней вала червяка:

Исходя из , выбираем предварительно радиальный шарикоподшипник средней серии 308. Для подшипника 308 диаметр буртика . Что соответствует .

Муфта МУВП соединяет  вал электродвигателя цилиндрической формы диаметром  и длиной с концом вала червяка конической формы диаметром длиной . Расчетный вращающий момент при выборе муфты при коэффициенте режима нагрузки

Для соединяемых валов в ГОСТе  предусмотрена муфта с номинальным  вращающим моментом Данная муфта подходит, т.к. выполняется условие

 

Примем исполнение муфт. На вал  электродвигателя устанавливается  полумуфта исполнения 1 – с цилиндрическим отверстием для длинных концов валов  по ГОСТ 12080-66 (длина ступицы  ). На входной конец вала червяка устанавливается полумуфта исполнения 2 – с коническим отверстием для коротких концов валов по ГОСТ 12081-72 (длина ступицы ). Обозначение муфты: Муфта упругая втулочно-пальцевая 125-25-1-25-2 УЗ ГОС Т 21424-93.

 

4.2 Вал промежуточный

 

На промежуточном валу заодно целое  с валом выполнена косозубая  шестерня тихоходной цилиндрической раздвоенной  ступени и установлено насадное червячное колесо быстроходной ступени редуктора.

Диаметр вала под ступицей на которую насаживается червячное колесо при

Принимаем

Между ступицей колеса и подшипником предполагаем установку распорного кольца. С целью снижения концентрации напряжений предусматриваем минимальный перепад диаметров d₁ и d₂. Принимаем . Что соответствует диаметрам внутренних колец подшипников качения. Выбираем роликовый конический однорядный подшипник средней серии 7307 (ТУ 37.006.162-89). Второй подшипник, устанавливаемый на шестой ступени вала, принимаем такого же размера.

Наружный диаметр распорного кольца со стороны подшипника, служащего  для него буртиком составляет . Размер фаски в отверстии ступицы насадной шестерни .

Высота буртика для  насадной шестерни

 

Наружный диаметр распорной  кольца со стороны ступицы шестерни

Выполняем распорное кольцо цилиндрическим с наружным диаметром  .

Третьей ступенью вала является косозубая цилиндрическая шестерня, размеры которой были определены ранее. Т.к. , то при нарезании зубьев шестерни обеспечивается свободный выход инструмента.