Определение геометрических размеров основных элементов корпуса и крышки редуктора

Материал для изготовления корпусных деталей – серый чугун марки СЧ15.

Размеры основных элементов чугунного литого корпуса и крышки (цилиндрического редуктора).

Толщина стенки корпуса:

= 0,025 + 1 8

= 0,025·90 + 1

= 3,25 8

Примем толщину стенки корпуса 8 мм

Толщина стенки крышки:

₁ = 0,02·90 + 1 8

Примем толщину стенки крышки 8 мм

Толщина верхнего фланца корпуса и нижнего фланца крышки:

b = b₁ = 1,5

b₁ = 1,5·8 = 12 мм

Толщина нижнего фланца корпуса:

p = 2,35·

p = 2,35·8 = 19 мм

Толщина ребер жесткости:

m = (0,85…1,0)

m = 1·

m = 8 мм

Диаметр фундаментальных болтов:

d₁ = 0,03 +12

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

d₁ = 0,03·90 + 12

d₁ = 14,7 мм

Принимаем 4 болта М16

Ширина опорной поверхности:

А = 2,4· d₁ + 1,5·

А = 2,4·16 + 1,5·8

А = 38,4 + 12 = 50,4 мм

А = 51 мм

D отверстия под фундаментальный болт:

d₀₁ = d₁ + 1 = 16 + 1 = 17 мм

Высота:

h = 0,5· = 0,5·8 = 4 мм

Диаметр болтов, крепящих крышку к корпусу:

d₂ 0,7· d₁

d₂ 0,7·16 = 11,2 мм

Принимаем болты М12

Диаметр болтов (винтов), крепящих смотровую крышку:

d₃ 0,3·d₁ = 0,3·16 = 4,8 мм

Принимаем болты (винты) М6

Диаметр штифта:

d_ш 0,5·16 = 8 мм

Длина штифта:

l_ш = b + b₁ + 5 = 12 + 12 + 5 = 29 мм

Принимаем штифт 8h10 30 ГОСТ 3129-70 – 2 шт

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

Ширина нижнего фланца корпуса:

К₁ = 43 мм

Расстояние от края фланца до оси болта:

С₁ = 19 мм

Ширина верхнего фланца корпуса:

К₂ = 32 мм

Расстояние от края:

С₂ = 14 мм

 

Рис. 5.1Размеры основных элементов корпуса и крышки

 

 

6.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

Подбор и проверка шпонок

6.1 Ведомый вал

6.1.1 Шпонка на выходном участке вала:

по диаметру выходного участка вала d₂ = 19 и его длине l₂ = 28 мм выбираем основные размеры шпонки и шпоночных пазов:

b = 6 мм

h = 6 мм

t₁ = 3,5 мм

t₂ = 3,3 мм

l = l₂ – (4…10) = 18 мм

Предварительно подобрана шпонка:

6 6 18 ГОСТ 23360 – 78

Проверяем подобранную шпонку по напряжениям смятия:

= [ ], (6.1)

= – b = 28 – 6 = 22 рабочая длина шпонки;

z = 1;

допускаемое напряжение смятия [ ] = 110 МПа;

= = 66,76 МПа

66,76 МПа 110 МПа

Прочность шпонок обеспечена

6.1.2 Шпонка под колесом

По диаметру вала под колесом и длине ступицы выбираем геометрические размеры шпонки и шпоночных пазов ( = 30 мм)

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

b = 10 мм

h = 8 мм

t₁ = 5 мм

t₂ = 3,3 мм

l_ш = l₂ - (4…10) = 36 мм

Предварительно выбираем шпонку 10 8 36 ГОСТ 23360-78

= = = 35,24 МПа (6.2)

35,24 МПа 110 МПа

Прочность шпонки обеспечена

6.2 Ведущий вал

6.2.1 Шпонка на выходном конце

По диаметру выходного конца вала d₁ = 13 мм и его длине l₁ = 28 мм выбираем основные размеры шпонки и шпоночных пазов:

b = 5 мм

h = 5 мм

t₁ = 3 мм

t₂ = 2,3 мм

l_ш = l₁ – (4…10) = 22 мм

Предварительно подобрана шпонка: 5 x 5 x 22 x ГОСТ 23360 – 78

Проверяем подобранную шпонку по напряжению смятия:

= [ ], (6.3)

Рабочая длина шпонки: = l – b = 28 – 5 = 23 мм;

z = 1;

допускаемое напряжение смятия [ ] = 110 МПа;

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

= = 28,8 110

Прочность шпонок обеспечена

6.2.2 Шпонка под шестерней

По диаметру ведущего вала под шестерней = 25 мм и длине l_ст = 36 мм

Выбираем основные размеры шпонок и шпоночных пазов:

b = 8 мм

h = 7 мм

t₁ = 4 мм

t₂ = 3,3 мм

l_ш = b₁ – (4…10) = 32 мм

Предварительно подобрана шпонка 8 х 7 х 32 ГОСТ 3129 – 70

Проверяем подобранную шпонку по напряжению смятия:

= [ ], (6.4)

Рабочая длина шпонки: l_p = l – b = 36 – 8 = 28 мм;

z = 1;

Допускаемое напряжение смятия [ ] = 110 МПа;

= = 11 110

Прочность шпонок обеспечена

 

 

7.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

Проверка подшипников

7.1 Ведомый вал

Предварительно был подобран подшипник 205 с динамической грузоподъемностью С _табл = 11 кН

Определяем радиальную нагрузку на подшипнике:

R = = = 284,5 Н (7.1)

Определяем эквивалентную нагрузку:

Q = VRK_бK_т (7.2)

V = 1 – динамический коэффициент

K_б = 1,6 – коэффициент безопасности

K_т = 1 – температурный коэффициент

Q = 1·284,5·1,6·1 = 455,2

Определяем динамическую нагрузку:

= Q· С _табл (7.3)

С = 455,2· = 455,2·2,7 = 1228 Н = 1,228 кН

1,228 кН 11 кН

Предварительно подобранный подшипник подходит

7.2.Ведущий вал

Предварительно был подобран подшипник 204 с динамической грузоподъемностью С _табл = 10 кН

Проверяем по динамической грузоподъемности:

С_r = Q (7.4)

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

С_r = 455,2· = 1,866 кН 10 кН

Предварительно подобранный подшипник подходит.

 

8.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

Уточненный расчет валов на выносливость

8.1. Ведомый вал. Расчетная схема ведомого вала:

R_A = R_b = R = 284,5

M_{u max} = R_A· (8.1)

l – расстояние между точками приложения реакции подшипника

l = b₁ + 2x + B = 28 + 20 + 16 = 77 мм

x = 10 мм, В = 16 мм

Mu_max = 284,5· = 10953 Н·мм

8.1.1 Определяем основные характеристики циклов изменений напряжений. Нормальное напряжение изменяется по симметричному циклу, тогда постоянное напряжение цикла = 0, а амплитуда цикла:

= , (8.2)

= 3767,8

Опасное сечение находится в точке приложения силы F_m. Концентратором напряжения в этом сечении является шпоночный паз, тогда b = 10, t₁ = 5

= - (8.3)

= - = 2128,5

= = 5,14 МПа

Касательные напряжения изменяются по пульсирующему циклу, тогда основные характеристики цикла (амплитуду и среднее значение цикла) определяем по формуле:

= = , (8.4)

где Т = Т₂ = 34884;

 

W _нетто – полярный момент сопротивления:

W _нетто = - (8.5)

W _нетто = - = 4778 мм³

= = = 3,65 МПа (8.6)

= 335 МПа - предел выносливости материала

Предел выносливости материала по касательным напряжениям:

= 0,58 (8.7)

= 0,58 335 = 194,3

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений, Н·мм²:

= 80 + 1,9 = 2 Н/мм² (8.8)

= 80 + 1,7 = 1,84 Н/мм² (8.9)

Определяем коэффициенты, учитывающие масштабный фактор:

= = 0,865 0,87 (8.10)

= = 0,75 (8.11)

= 0,1 – коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла

Определяем коэффициент запаса выносливости по нормальным напряжениям:

= = = 28,2 (8.12)

= = = 9,32 (8.13)

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

Общий коэффициент запаса выносливости:

= (8.14)

= = 27,6

[n] = 2…5

n = 27,6 [5]

Прочность вала обеспечена

8.2 Ведущий вал. Расчетная схема ведущего вала.

Изгибающий момент, Н·мм:

M_{u max} = R_A· , (8.2)

где R_A = R_b = R = 284,5;

х = 10;

В = 15;

l = b₁ + 2x+ B

l = 41 + 2·10 + 15 = 76

 

M_{u max} = 284,5 · = 10811 Н·мм (8.3)

8.2.1 Определяем основные характеристики циклов изменений напряжений. Нормальное напряжение изменяется по симметричному циклу, тогда постоянное напряжение цикла = 0, а амплитуда цикла:

= ,

Наиболее нагруженное сечение под шестерней, тогда b = 6, t₁ = 3

= -

= - = 1359

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

= = 7,95

Касательные напряжения изменяются по пульсирующему циклу, тогда основные характеристики цикла: амплитуда и среднее значение напряжения цикла.

= ,

где Т = Т₁ = 11628 Н·мм

- полярный момент сопротивления;

= - = - = 2892,2

= = = 2

Предел выносливости материала - = 335 МПа

Предел выносливости материала по касательным напряжениям:

= 0,58 335 = 194,3

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений, Н/мм²

= 2

= 1,84

Коэффициенты, учитывающие масштабный фактор

= 0,88

= 0,77

= 0,1 – коэффициент, учитывающий влияние постоянного цикла

Определяем коэффициент запаса выносливости по нормальным напряжениям:

 

= = = 18,5

= = = 39

Общий коэффициент запаса выносливости:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

[n] = 2…5

n = [n],

n = = 59,1 5

Прочность вала обеспечена.

 

9.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

Система смазки редуктора

9.1 Выбираем по действующим контактным напряжениям и окружной скорости сорт масла:

И-Г-А-46 ГОСТ 17479,4-87

9.2 Объем заливаемого в редуктор масла, (л):

= LMh 10^-6

L – расстояние между стенками корпуса редуктора по оси валов;

L = +2x,

= 41 мм – ширина шестерни;

х = 10 мм – осевой зазор;

L = 41 + 2·10 = 61;

М – расстояние между стенками корпуса редуктора перпендикулярно оси валов;

М = а_wф + + 2x = 90 + = 183

h = h_м+ У

h_м 3m 10;

У = 4х

h = 3 1,5 + 4 10 = 44,5 мм

принимаем h = 45 мм

= 75·275 52 10^-6 = 1,073 1,1 л

 

 

10.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

Выбор муфты

10.1 Ведомый вал. Муфта между редуктором и исполнительным механизмом

Подбираем муфту по расчетному крутящему моменту:

Т_р2 = Т₂К_р,

где К_р = 1,5 – коэффициент режима работы

Т_р2 = 34884·1,5 = 52326

Выбираем по расчетному крутящему моменту основные размеры муфты и ее элементов:

D₀ = 68; d_n = 10; l_n = 19; d₁ = М8;

z = 6; d_b = 19; l_b = 15; d₀ = 20.

Проверка деталей на прочность по напряжению изгиба:

= [ ],

= 80

Проверяем втулки муфты на смятие:

= ]

= 2

Выбранная муфта подходит.

10.2 Ведущий вал. Муфта между электродвигателем и редуктором

Подбираем муфту по расчетному крутящему моменту:

Т_р1 = Т₁К_р,

где К_р = 1,5 – коэффициент режима работы

Т_р1 = 11628·1,5 = 17442

 

Выбираем по расчетному крутящему моменту основные размеры муфты и ее

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР.ПМ.12.ВКМ.03.5.86.СБ

элементов:

D₀ = 58; d_n = 10; l_n = 19; d₁ = М8;

z = 4; d_b = 19; l_b = 15; d₀ = 20.

Проверка деталей на прочность по напряжению изгиба:

= [ ],

= 80

Проверяем втулки муфты на смятие:

= ]

= 2

Прочность элементов муфты обеспечена.